王一澤，王 利，姚思琪，何 飛

（遼寧師范大學 地理科學學院，遼寧 大連116029）

引言

地形分析是通過地理信息系統(tǒng)對地形特征進行分析和解釋[1]，這些特征包括坡度、坡向、視景高程[2]等高線、流量、上坡流線、下坡流線。其目的是建立地表地形的數(shù)學抽象即進行數(shù)字地形（Digital Terrain Analysis，簡稱DTA）分析以勾畫或分層景觀。地形起伏度是反映地表高低起伏程度的指標，在地表氣候資源評價，土地管理與利用，城市規(guī)劃等方面作為重要的參考指標[3]。近年來，隨著RS、GIS、GPS 技術(shù)的蓬勃發(fā)展，利用數(shù)字高程模型（DEM）展開對區(qū)域地形因子進行分析成為普遍現(xiàn)象。自20 世紀50年代數(shù)字高程模型被首次提出后，國內(nèi)外眾多學者對自己的研究鄰域進行地形分析。Koletsis[4]等利用NCAR 中尺度模型分析地形對墨西哥風場的影響，討論出研究區(qū)域最強風事件的天氣模型。王利[5]等以旅順口為例利用TIN 插值分析在國家地理標準的基礎上提出基準地形起伏度并作證地形概念與模型在實際應用中的可操作性。楊昕[6]等總結(jié)并歸納了數(shù)字地形分析（DTA）的主要內(nèi)容以及處理數(shù)據(jù)時的精度和尺度問題，最后基于數(shù)字地形分析的現(xiàn)狀提出在各個學科領域的應用情況。龍恩[7]等基于strm-DEM 和遙感對長白山的研究實現(xiàn)對地貌類型進行劃分和提取。

隨著城市化的發(fā)展和急需的空間規(guī)劃編制，本文以大連市主城區(qū)為例，利用MapInfo 和ArcGIS 軟件對大連主城區(qū)及邊緣進行海拔高程和坡度分析，并以海拔高程60 m 和坡度25%作為建設用地限制條件，研究大連主城區(qū)可開發(fā)的建設用地，為大連市土地建設和街道布局提供合理的依據(jù)，對大連市國土空間規(guī)劃的編制具有一定的參考和借鑒意義。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域

大連市（120°58＇E～123°31＇E，38°43＇N～40°12＇N），坐落于遼東半島遼寧省的南部，三面環(huán)海，東南瀕黃海，西北臨渤海，與山東半島隔海相望。研究區(qū)的氣候?qū)儆跍貛Т箨懶约撅L氣候，平均氣溫24℃，年平均降水量在550～960 mm，具有四季分明的氣候特點，夏季極端溫度高達38℃，炎熱少雨，冬季寒冷干燥，降雪多以降雨形式進行。

研究區(qū)地貌形態(tài)整體呈現(xiàn)中間高，北部高而寬南部低而窄，以中央為軸線向東南和西北兩側(cè)延伸至海濱，呈階梯狀逐漸降低，絕大部分為山地經(jīng)久剝蝕形成的緩坡丘陵，較小部分的平原低地分布在谷地之間和河流入海處；大多數(shù)山的海拔為400～800 m，少數(shù)山峰海拔1000 m 以上，最高山峰海拔1130 m。全市總面積12574 平方公里，本文選取的研究區(qū)以大連主城區(qū)（中山區(qū)、西崗區(qū)、沙河口區(qū)、甘井子部分）（圖1）為例進行分析，占地面積約為434 平方公里。

圖1 研究區(qū)大連主城區(qū)

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文的地形數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn/）aster 傳感器獲取的空間分辨率為30m 的ASTGTM2 數(shù) 據(jù) 和2015年4月20日 的Landsat5 獲取的云量低于5%的遙感影像。ASGTM2數(shù)據(jù)是基于傳感器aster 獲取的立體像對所提取出來的數(shù)字高程模型，采用的是墨卡托投影（UTM），WGS84（World Geodetic System 1984）大地坐標系，在不同橢球下WGS84 上的重力值略大于2000年國家大地坐標系（UGSC2000）橢球面上的重力值[8]。

2 研究方法

利用開放的空間分辨率為30 m 的DEM 數(shù)據(jù)和1：25萬比例尺的國家基本比例尺矢量地形圖矢量化全要素標準地形圖對研究區(qū)進行裁剪；提取矢量高程點和矢量高程線集成矢量高程點集。將高程點集文件轉(zhuǎn)變成不規(guī)則三角TIN 文件進行插值分析，其中cellsize=5 m，最后將TIN 文件轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)字高程模型（DEM）；利用ArcGIS 軟件的ArcToolbox 下的柵格轉(zhuǎn)點工具進行柵格矢量化，在MapInfo 中使用vertical mappper 工具根據(jù)高程點集文件進行坡度分析；根據(jù)高程模型圖和坡度分析圖分別提取規(guī)則海拔高程點集和坡度點集，利用MapInfo 的gridmkr 工具，創(chuàng)建50 米×50 米矢量格網(wǎng)并完成屬性字段維護[9]。具體處理流程如圖2。

圖2 處理流程圖

3 大連市主城區(qū)可建設用地區(qū)域的分析和統(tǒng)計

3.1 大連市主城區(qū)可建設用地區(qū)域的分析

參考大連市沿海地區(qū)建設用地選擇標準，大連市主城區(qū)可建設用地區(qū)域的判定標準應符合以下基本原則：第一，判定標準設定應盡可能的進行簡化。基于50 m×50 m 格網(wǎng)，可建設區(qū)域的判定標準主要以海拔高程值和坡度為基本判定依據(jù)。第二，符合實際地貌地形的特點，例如灘涂、水域等區(qū)域以海拔高程和坡度為依據(jù)符合建設用地選擇標準，但實際不適宜進行開發(fā)建設。第三，盡可能滿足大連市主城區(qū)各街道開發(fā)建設對可建設用地區(qū)域判定標準的需要。特別是側(cè)重于主城區(qū)各街道可建設用地區(qū)域面積統(tǒng)計與占有比例，兼顧各街道經(jīng)濟發(fā)展，社會穩(wěn)定，生態(tài)保護等方面。根據(jù)研究區(qū)地形位置特征，海拔高程值、坡度、統(tǒng)計受各個因素所限制建設的區(qū)域，并進行進一步并集運算，具體測算公式如下：

可建設用地面積（S 可, constructible_area）=測算區(qū)域總面積（S 總, total area）- 限制建設用地區(qū)域面積（S 限，restricted_Area）

限制建設用地區(qū)域面積（S 限）=海拔高度閾界定值限制區(qū)域（S 海拔，elevation）∪坡度閾值界定的限制區(qū)域（S 坡度，slope）[9]

基于運算結(jié)果把大連市主城區(qū)分為2個大類和3個亞類，見表1 與圖3。

限制建設用地區(qū)域，即大連市主城區(qū)因地形因素不適宜進行建設開發(fā)的區(qū)域。具體包括海拔高程限制建設區(qū)域與坡度限制建設區(qū)域2個亞類。依據(jù)大連市沿海用地選擇標準，主城區(qū)海拔高程為60 m 以上，或坡度為25%以上的區(qū)域不可作為建設用地，設定海拔高程H≥60 m 或坡度i ≥25%的區(qū)域為限制建設用地區(qū)域。其中因海拔高程因素而受到限制，即H≥60 m 的區(qū)域設定為海拔高程限制建設區(qū)域。因坡度因素而受到限制，即i≥25%的區(qū)域為坡度限制建設區(qū)域?？山ㄔO用地區(qū)域，即大連市主城區(qū)不受地形因素制約適宜進行建設開發(fā)的區(qū)域，海拔高程不超過60 m 且坡度低于25%。這片區(qū)域是大連主城區(qū)經(jīng)濟、文化、社會等領域發(fā)展的主要區(qū)域。如大連市市政府附近的市中心區(qū)域等，相比于大連市境內(nèi)其他地區(qū)經(jīng)濟較發(fā)達，建設開發(fā)較完善的區(qū)域。

3.2 基于50 m×50 m 格網(wǎng)的可建設用地區(qū)域整體統(tǒng)計

基于以上對大連市主城區(qū)可建設用地區(qū)域與限制建設用地區(qū)域的分析，對整個主城區(qū)的可建設用地區(qū)域進行并集統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表1，可建設用地區(qū)域的空間分布情況見圖3。從空間分布來看，大連市主城區(qū)可建設用地主要呈片狀集中分布在主城區(qū)西部的甘井子區(qū)東北部區(qū)域和沿海區(qū)域，主城區(qū)中部區(qū)域，沙河口區(qū)北部區(qū)域和沿海區(qū)域，以及西崗區(qū)和中山區(qū)的北部區(qū)域，并離散分布在甘井子區(qū)西北部的辛寨子街道以及主城區(qū)東南部區(qū)域。從統(tǒng)計結(jié)果來看，因海拔高程因素而限制建設的區(qū)域面積為202.545 km2，占整個主城區(qū)面積的46.629%。因坡度因素而限制建設的區(qū)域面積為130.147 km2，占主城區(qū)的29.962%。部分區(qū)域受二者共同作用，對于區(qū)域建設開發(fā)的限制作用進一步增強，整個限制建設用地區(qū)域為2 種亞類的并集，經(jīng)過統(tǒng)計計算該區(qū)域面積為217.038 km2，占整個主城區(qū)面積的49.966%。而可建設用地區(qū)域面積為主城區(qū)總面積與限制建設用地面積之差，經(jīng)運算該區(qū)域面積為217.334 km2，占主城區(qū)的50.034%。

表1 大連市主城區(qū)限制建設用地和可建設用地區(qū)域統(tǒng)計表

圖3 大連市主城區(qū)坡度與海拔高程限制建設區(qū)域分布圖

3.3 大連市主城區(qū)具體劃分與統(tǒng)計方案

為了使經(jīng)過分析與整體并集運算的大連市主城區(qū)可建設用地區(qū)域統(tǒng)計結(jié)果更好地指導主城區(qū)乃至整個大連市地區(qū)的土地資源利用，建設開發(fā)、經(jīng)濟發(fā)展以及生態(tài)保護等多個重要領域，對大連市地區(qū)尤其是主城區(qū)的土地規(guī)劃和資源評價起到重要的支撐作用，進一步對大連市主城區(qū)進行分市轄區(qū)與分街道統(tǒng)計顯得尤為必要。分市轄區(qū)與分街道統(tǒng)計在反映大連市主城區(qū)可建設用地區(qū)域空間分布以及統(tǒng)計的整體情況的同時，注重可建設用地區(qū)域分布與統(tǒng)計的連續(xù)性以及實用性，注重各個街道及其所屬市轄區(qū)可建設用地區(qū)域面積及其所占比例數(shù)據(jù)的真實性和客觀性，與目前社會領域正在應用的分區(qū)統(tǒng)計，分街道統(tǒng)計方法相關(guān)聯(lián)，在應用分市轄區(qū)與分街道統(tǒng)計二者相結(jié)合方法創(chuàng)新的同時，保持傳統(tǒng)的統(tǒng)計與調(diào)查方法的優(yōu)勢。劃分與統(tǒng)計結(jié)果見圖4 和表2。

圖4 大連市主城區(qū)分市轄區(qū)，分街道可建設用地與限制建設用地區(qū)域分布圖

3.3.1 中山區(qū)，從整體上看，該市轄區(qū)可建設用地區(qū)域總面積為24.513 km2，占整個中山區(qū)總面積的50.561%。從空間分布來看，可建設用地主要呈片狀集中分布在中山區(qū)人民路街道，青泥洼街道，以及海軍廣場北部區(qū)域。離散分布在中山區(qū)中部與南部區(qū)域。從統(tǒng)計結(jié)果來看，人民路街道的可建設用地區(qū)域占比最大，占街道總面積的99.041%。老虎灘街道和桃源街道的可建設用地區(qū)域占比最小，分別占各自街道面積的32.385%和35.962%。

3.3.2 西崗區(qū)，從整體上看，可建設用地總面積為16.882 km2，占全區(qū)總面積的64.509%。從空間分布來看，可建設用地主要呈片狀集中分布在香爐街道、日新街道、人民廣場街道和白云街道北部區(qū)域以及八一路街道南部區(qū)域。離散分布在西崗區(qū)中部區(qū)域。從統(tǒng)計結(jié)果來看，香爐礁街道與日新街道的可建設用地區(qū)域占比最大，分別占各自街道面積的99.958%和94.433%。白云街道的可建設用地區(qū)域占比最小，占街道總面積的28.571%。

3.3.3 沙河口區(qū)，從整體上看，可建設用地總面積為30.659km2，占全區(qū)總面積的73.570%。從空間分布來看，可建設用地占整個沙河口區(qū)主要部分，集中分布在沙河口區(qū)北部與中部區(qū)域。從統(tǒng)計結(jié)果來看，春柳街道與西安路街道的可建設用地區(qū)域占比最大，分別占各自街道面積的100.000%和99.880%。其他街道所占比例均超過50%，其中占比最小的街道是李家街道，占街道總面積的53.224%。

3.3.4 甘井子區(qū)，從整體上看，可建設用地總面積為145.280 km2，占全區(qū)總面積的45.679%。與沙河口區(qū)截然相反，從空間分布來看，限制建設用地占全區(qū)主要部分，可建設用地主要呈片狀集中分布在與沙河口區(qū)接壤的北部區(qū)域，紅旗街道中部以及南部沿海區(qū)域。從統(tǒng)計結(jié)果來看，周水子街道和泉水街道的可建設用地區(qū)域占比最大，分別占各自街道的100.000%和99.266%。紅旗街道的可建設用地區(qū)域占比最小，僅占街道的7.242%。

表2 大連市主城區(qū)分市轄區(qū)，分街道可建設用地區(qū)域統(tǒng)計表

4 結(jié)果和展望

采用ASTGTM2_N38E121 與ASTGTM2_N39E121數(shù)據(jù)，以50 m×50 m 格網(wǎng)為基礎，對遼寧省大連市主城區(qū)地形特點、海拔高程、坡度以及大連市主城區(qū)城市建設用地進行了分析研究?；诜治龊痛筮B市沿海地區(qū)建設用地選擇標準，以海拔高程60 m 和坡度25%為基準將大連市主城區(qū)分為限制建設用地區(qū)域和可建設用地區(qū)域，并綜合以上分類研究分析得到了大連市主城區(qū)限制建設用地區(qū)域的分布情況以及各市轄區(qū)各街道限制建設用地區(qū)域所占比例。本研究多為柵格數(shù)據(jù)操作，采用矢量格網(wǎng)，圖形與屬性關(guān)聯(lián)更方便，便于統(tǒng)計、查詢和制圖，提供了完整的解決方案，對可比區(qū)域的可建設用地測算流程和技術(shù)方法提供了示范價值；同時滿足大連市國土空間規(guī)劃的需要，完成了可建設用地數(shù)量測算，繪制了空間分布圖，對于編制大連市國土空間規(guī)劃提供了工作基礎。

基于大連市主城區(qū)目前的限制建設用地區(qū)域分布情況和大連整體的發(fā)展情況，大連市主城區(qū)不受地形因素制約的可建設開發(fā)土地仍然占主城區(qū)總面積的50.034%，但實際上大部分可建設用地區(qū)域已經(jīng)被開發(fā)利用，主城區(qū)的可利用土地資源依然稀缺，對大連市整體的發(fā)展起一定的制約作用。要減緩主城區(qū)土地資源稀缺所帶來的制約作用并突破大連市目前的發(fā)展瓶頸，淘汰占用大量土地的落后產(chǎn)業(yè)，并加快高新產(chǎn)業(yè)的更替，同時將大連市主城區(qū)仍能創(chuàng)造一定價值的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向北部地區(qū)轉(zhuǎn)移，加大對大連市北部地區(qū)的建設投入，可能對大連市的經(jīng)濟、社會、文化、土地利用、城市規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境保護等方面起到積極的影響。