馬昱伯，張俊峰，丁聰

（華北水利水電大學建筑學院，鄭州 450000）

地區(qū)的長期可持續(xù)發(fā)展離不開合理的土地利用總體規(guī)劃，土地是城鎮(zhèn)最重要的資源，站在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的浪尖上，研究者更應該關注土地在利用過程中和規(guī)劃落地之后所帶來的實際效果。適逢國土空間總體規(guī)劃編制啟動年，對當前城鎮(zhèn)進行土地利用總體規(guī)劃實施評價就更加具有現(xiàn)實意義。

土地利用總體規(guī)劃評價方面的研究已有許多先例。鄭新奇等［1］、張宇等［2］、程遠［3］對中國的土地利用總體規(guī)劃實施評價類型和方法進行了研究總結，桑玉昆等［4］從規(guī)劃方案評價層面構建功能用地適宜性空間定量模型，并對6種規(guī)劃方案進行評價，進而選擇出最優(yōu)規(guī)劃方案；羅震東等［5］從政府運行的視角探索具有可操作性的規(guī)劃實施過程評價方法；孫玉杰等［6］利用環(huán)形系統(tǒng)等3個空間模型對研究區(qū)土地利用總體規(guī)劃的空間實施效果進行評估；魯志書等［7］通過建立評價模型對縣級土地利用規(guī)劃的實施效果進行評價，分析規(guī)劃中產生的問題，提出建議；童之杰等［8］構建土地利用總體規(guī)劃實施績效評價指標體系，對研究區(qū)的土地利用總體規(guī)劃進行評價；Khademi等［9］選擇可持續(xù)性指標，采用核密度分析和層次分析法，評估不同地區(qū)土地持續(xù)性狀況以評價土地利用規(guī)劃成果；Bielecka［10］認為基于GIS的土地利用變化模型分析是一個多學科和跨學科的研究主題?？傮w來看，國內外學者從不同的視角對土地利用總體規(guī)劃評價進行了大量研究，但多著重現(xiàn)狀與規(guī)劃目標的一致性而忽視動態(tài)變化與規(guī)劃目標的一致性，計算過程和結果的量化程度、不一致現(xiàn)象產生背景和原因的分析深度等方面還可進一步提高。

新鄭市龍湖鎮(zhèn)于2010年編制了土地利用總體規(guī)劃，規(guī)劃水平年為2020年。為分析規(guī)劃實施過程、規(guī)劃實施結果與規(guī)劃目標的一致性，本研究以龍湖鎮(zhèn)2009年土地利用現(xiàn)狀數據為基準年，2018年土地利用現(xiàn)狀數據為評價年，利用GIS的空間分析功能，構建空間吻合度模型和空間重心偏移模型，并以此為基礎，深度分析不同階段龍湖鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀與規(guī)劃不一致現(xiàn)象出現(xiàn)的背景和原因，從而為國土空間規(guī)劃的順利編制和后期評價提供理論指引及技術支持。

1 研究區(qū)概況、數據來源和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

新鄭市龍湖鎮(zhèn)北靠鄭州市，總面積98 km2，轄28個行政村，是新鄭市面積最大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，位于東經113°35′—113°44′，北緯34°33′—34°39′，如圖1所示。龍湖鎮(zhèn)地理位置優(yōu)越、交通通達，是鄭州市南向對外交往的門戶，素有鄭州市南大門之稱，鄭新快速路、G107縱貫南北?！多嵵荻际袇^(qū)總體規(guī)劃》定義龍湖鎮(zhèn)為區(qū)域商貿物流中心、教育科研基地，近年來龍湖鎮(zhèn)依托綜合商貿物流中心華南城、大型演藝公園黃帝千古情景區(qū)等，經濟文化產業(yè)發(fā)展迅猛，已連續(xù)4年躋身全國綜合實力百強鎮(zhèn)。

圖1 龍湖鎮(zhèn)區(qū)位

1.2 數據來源

本研究所采用數據主要由新鄭市自然資源和規(guī)劃局提供，包括龍湖鎮(zhèn)土地利用總體規(guī)劃數據、2009年和2018年土地利用現(xiàn)狀數據、新鄭市年鑒（2019年）、新鄭市城鄉(xiāng)總體規(guī)劃（2018—2035年）文本和圖件、新鄭市土地利用總體規(guī)劃（2010—2020年）調整方案等，其中各類空間數據多為圖片格式，需先采用幾何校正、地理配準、交互式矢量化等方式統(tǒng)一地理空間數據基礎并得到相應空間數據。從歷年土地利用現(xiàn)狀數據來看，龍湖鎮(zhèn)農用地面積占比均稍大于建設用地面積占比，未利用地面積占比較小，如2018年，全鎮(zhèn)土地總面積為9 800.75 hm2，其中農用地面積為5 207.51 hm2，占全鎮(zhèn)總面積的53.13%；建設用地總面積為4 464.12 hm2，占全鎮(zhèn)總面積的45.55%；未利用地總面積為129.12 hm2，占全鎮(zhèn)總面積的1.32%。農用地中耕地占地面積最大，占農用地總面積的67.45%；建設用地中住宅用地占地面積最大，占建設用地總面積的88.37%；未利用地中草地占地面積最大，占未利用地總面積的98.16%，各類土地利用面積如表1所示。

表1 2018年龍湖鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀

1.3 研究方法

為提高評價結果的準確性和科學性，借助GIS的空間分析工具，構建空間吻合度模型和空間重心偏移模型，定量分析規(guī)劃實施過程、規(guī)劃實施結果、建設用地空間重心偏移等與規(guī)劃方案的一致性。在具體計算過程中，為統(tǒng)籌考慮用地現(xiàn)狀與規(guī)劃方案在一級地類和二級地類的一致性，本研究從功能區(qū)和地類圖斑2個層面計算空間吻合度，同時，以建設用地為例，利用地類重心偏移和標準差橢圓進一步分析用地現(xiàn)狀與規(guī)劃方案的偏移方向和程度。

需要說明的是，空間一致性評價結果與分析尺度密切相關，如某一地類圖斑在規(guī)劃方案中為耕地，現(xiàn)狀變成了林地，則該圖斑本身不符合規(guī)劃要求，但若評價農用地現(xiàn)狀與規(guī)劃的一致性，因耕地和林地均為農用地，該圖斑將被納入一致范圍。

1.3.1 規(guī)劃實施過程空間吻合度評價規(guī)劃實施過程的空間吻合度指規(guī)劃評價年相對于規(guī)劃基準年在土地性質、面積等方面的變化與規(guī)劃方案的一致程度［11］。空間解釋模型如圖2所示，假設只有農用地和建設用地2類，A、B分別表示基準年與評價年的土地利用類型，利用空間疊加分析功能，可歸納得出A到B的4種土地利用類型變化情況，其中，農用地轉變?yōu)榻ㄔO用地和建設用地轉變?yōu)檗r用地需進一步與規(guī)劃方案進行對比，分析是否符合規(guī)劃要求。

圖2 規(guī)劃實施過程空間吻合度模型解釋

1）規(guī)劃實施過程的地類圖斑空間吻合度。

式中，Pj為地類圖斑吻合度；j為圖斑類型編號；Cmj為基準年和評價年之間j類圖斑變化的地塊中不符合規(guī)劃方案的地塊面積；Cj為j類圖斑的總規(guī)劃面積。Pj為0?1，其值越大表示空間吻合度越高?？紤]到矢量數據誤差，本研究將Pj≥0.95判定為符合規(guī)劃。

2）規(guī)劃實施過程的功能區(qū)空間吻合度。

式中，Pi為功能區(qū)吻合度；i為功能區(qū)類型；Cki為基準年與評價年之間i類功能區(qū)變化的地塊中不符合規(guī)劃方案的地塊面積；Ci為i種功能區(qū)的總規(guī)劃面積。Pi為0?1，其值越大表示空間吻合度越高。同樣考慮到矢量數據誤差，本研究將Pj≥0.95判定為符合規(guī)劃。

1.3.2 規(guī)劃實施結果空間吻合度評價規(guī)劃實施結果的空間吻合度指評價年相對于規(guī)劃目標年在土地性質、面積等方面的變化與規(guī)劃方案的一致程度［11］。其空間解釋模型如圖3所示，以建設用地為例，評價年現(xiàn)狀與規(guī)劃年目標的對應關系有3種：①符合規(guī)劃（包括評價年現(xiàn)狀用地類型與規(guī)劃年目標一致且位置未發(fā)生改變、用地類型發(fā)生變化但符合規(guī)劃調整方案2種情況）；②不符合規(guī)劃（評價年現(xiàn)狀用地類型發(fā)生變化且不符合規(guī)劃調整方案）；③規(guī)劃未實施（評價年現(xiàn)狀用地類型未隨規(guī)劃方案而調整）?？臻g吻合度計算公式如下。

圖3 規(guī)劃實施結果空間吻合度模型解釋

1）規(guī)劃實施結果的地類圖斑空間吻合度。

式中，Pj為功能區(qū)吻合度；xj為規(guī)劃年j類圖斑的面積；Cmj為評價年j類圖斑調入部分中與規(guī)劃方案不符的面積；NCj為評價年j類圖斑未實施的面積；Cj為j類圖斑的總規(guī)劃面積。Pj為0?1，其值越大表示空間吻合度越高。考慮到矢量數據誤差，本研究將Pj≥0.95判定為符合規(guī)劃。規(guī)劃實施結果的空間吻合度應隨著與規(guī)劃目標年的靠近而越來越吻合。

2）規(guī)劃實施結果的功能區(qū)空間吻合度。

式中，Pi為功能區(qū)吻合度；xi為規(guī)劃年i類功能區(qū)的面積；Cmi為評價年i類功能區(qū)調入部分中與規(guī)劃不符的面積；NCi為評價年i類功能區(qū)未實施的面積；Ci為i類功能區(qū)的總規(guī)劃面積。Pi為0?1，同樣考慮到矢量數據誤差，本研究將Pj≥0.95判定為符合規(guī)劃。規(guī)劃實施結果的空間吻合度應隨規(guī)劃目標年的靠近而越來越吻合。

1.3.3 建設用地重心偏移路徑用地重心是指一定區(qū)域內該土地利用類型的平衡點，是描述地理對象空間分布位移的一個重要指標，它可以顯示出空間要素分布的“傾向性”［12］。人口的不斷增長會增加城市建設用地的需求，分析建設用地空間重心的偏移路徑不僅可以用來考察城鎮(zhèn)開發(fā)邊界的約束作用，還能評價建設用地在若干年份內的發(fā)展方向。在獲取基準年、評價年和規(guī)劃年3個年份建設用地空間重心之后，依次相連便可獲取建設用地在這個時間段的發(fā)展軌跡，將其與總體規(guī)劃要求的發(fā)展方向對比，就可看出現(xiàn)狀建設用地與規(guī)劃目標在空間重心偏移上的一致性。建設用地重心計算公式如下。

式中，Mi為第i塊建設用地的面積；xi、yi為第i塊建設用地的中心坐標。

1.3.4 建設用地重心分布方向標準離差橢圓法可以衡量各個要素間分布的方向性，計算得出的橢圓可以完整地表現(xiàn)出空間要素的分布方向；橢圓的長軸表示要素空間分布最多的方向，橢圓的短軸表示要素空間分布最少的方向；橢圓面積大小可以衡量要素的離散程度，面積越小意味著各要素的分布越接近中心位置。在獲取基準年、評價年和規(guī)劃年3個年份建設用地空間重心之后，利用空間統(tǒng)計標準差橢圓法，分別得出3個年份的標準差橢圓的三要素：轉角、長軸和短軸長度，若評價年長軸與短軸的比值處于基準年和規(guī)劃年的比值范圍內，則被認為是符合規(guī)劃。其計算公式如下。

2 結果與分析

2.1 空間吻合度評價

2.1.1 規(guī)劃實施過程空間吻合度評價以2009年為基準年，2018年為評價年，2020年為規(guī)劃年，根據式（1）、式（2），通過疊加分析分別計算規(guī)劃實施過程中地類圖斑和功能區(qū)的空間吻合度，統(tǒng)計得出龍湖鎮(zhèn)2009—2018年發(fā)生變化的地塊以及其中不符合規(guī)劃的面積，結果如表2、表3、表4所示。

表2 2009—2018年龍湖鎮(zhèn)土地利用數據變化 （單位：hm2）

表3 2018年龍湖鎮(zhèn)規(guī)劃實施過程地類圖斑空間吻合度

表4 2018年龍湖鎮(zhèn)規(guī)劃實施過程功能區(qū)空間吻合度

從計算結果來看，地類圖斑和功能區(qū)的空間吻合度均小于1，說明2009—2018年龍湖鎮(zhèn)各用地類型在發(fā)生變化的地塊中都存在不符合規(guī)劃的現(xiàn)象。

從地類圖斑空間吻合度來看，空間吻合度≥95%的只有林地、建設用地（建制鎮(zhèn)、村莊）、水工建筑用地、保留地和其他用地。其中以保留地空間吻合度最高，獨立工礦區(qū)空間吻合度最低。從面積總量來看，2018年相比2009年，耕地減少了735.96 hm2，園地減少了83.28 hm2，林地減少了137.5 hm2，工礦用地減少了10.65 hm2；村莊用地增加了26.77 hm2，建制鎮(zhèn)用地增加了800.17 hm2。從地類圖斑總面積增減情況來看，村莊和建制鎮(zhèn)新增建設用地都有增加，其中以建制鎮(zhèn)用地增幅最大。新鄭市總體規(guī)劃中農用地調整方案要求嚴格保護耕地、合理保護園地和林地。根據數據處理結果可以看出，當地更傾向于發(fā)展工業(yè)化、城鎮(zhèn)化，而耕地保護力度不夠，非糧化比例大，在耕地占補平衡方面做得還不夠完善。

從功能區(qū)空間吻合度來看，只有未利用地的吻合度大于95%，建設用地和農用地的空間吻合度均較低。從面積總量來看，2018年相比2009年，農用地減少了956 hm2，建設用地增加了826.88 hm2，其中村莊用地仍有少量增加，說明農村居民點土地集約化利用水平仍需提高。現(xiàn)階段城市化發(fā)展迅猛，在城市建設用地急速擴張中，耕地侵占、建設用地選址不合理等問題頻發(fā)，土地利用規(guī)劃目標與執(zhí)行結果往往存在較大差異。

2.1.2 規(guī)劃實施結果空間吻合度評價以2009年為基準年，2018年為評價年，2020年為規(guī)劃年，根據式（3）、式（4），通過疊加分析，分別計算規(guī)劃實施結果中地類圖斑和功能區(qū)的空間吻合度，統(tǒng)計得出龍湖鎮(zhèn)2018—2020年調入地塊中不符合規(guī)劃的面積和未實施規(guī)劃的面積，結果如表5、表6所示。

表6 2018年龍湖鎮(zhèn)規(guī)劃實施結果功能區(qū)空間吻合度

從計算結果（表5）來看，除水工建筑用地和獨立工礦區(qū)外，評價年地類圖斑空間吻合度和功能區(qū)空間吻合度均小于1，未實施規(guī)劃的地塊面積和調入地塊中不符合規(guī)劃的面積較多，這說明評價年現(xiàn)狀與規(guī)劃年目標仍然存在較大的差距。

表5 2018年龍湖鎮(zhèn)規(guī)劃實施結果地類圖斑空間吻合度

從地類圖斑空間吻合度來看，水工建設用地和獨立工礦區(qū)空間吻合度最好，空間吻合度都為100%，其次為特殊用地和其他用地，空間吻合度都大于95%；空間吻合度最低的是交通用地和建設用地，均在80%左右。從面積總量來看，除建設用地外，2018年耕地（基本農田保護區(qū)、一般農地區(qū)）的總面積已經達到規(guī)劃年要求，并且超出424.03 hm2，林地也達到規(guī)劃年要求，并超出62.41 hm2，雖然總量已達到并超出規(guī)劃要求規(guī)模，但空間吻合度并不高，這說明在規(guī)劃實施過程中出現(xiàn)了規(guī)劃用地類型侵占其他用地類型的現(xiàn)象。而風景名勝用地及特殊用地、水工建筑用地和獨立工礦用地雖未達到規(guī)劃年面積要求但吻合度均較高，這說明在規(guī)劃實施過程中該用地類型規(guī)劃落地準確，但建設速度較慢。

從功能區(qū)空間吻合度來看，農用地的空間吻合度最高，但僅為94%，空間吻合度最低的是建設用地，空間吻合度僅為82%。從面積總量來看，農用地未實施規(guī)劃的地塊面積為109.44 hm2，建設用地未實施規(guī)劃的地塊面積為173.71 hm2，2018年仍存在較多未實施的地塊且各功能區(qū)空間吻合度不高，說明部分功能區(qū)規(guī)劃不適應經濟社會發(fā)展，應及時做出規(guī)劃調整。未利用地空間吻合度只有91%，這說明存在著保留地的非法侵占現(xiàn)象，后續(xù)應以三調的成果為依據對地類進行精確分類、歸并和糾正，加大保護未利用地的力度。根據《自然資源辦公廳關于進一步做好村莊規(guī)劃工作的意見》內容，做到村莊規(guī)劃要避免脫離實際的規(guī)劃全覆蓋，嚴格執(zhí)行耕地保護政策細化到圖斑地塊。

3.2 建設用地重心偏移

3.2.1 建設用地重心偏移路徑為分析建設用地現(xiàn)狀與規(guī)劃方案的偏移方向和程度，計算每個建設用地圖斑的重心x、y坐標，再利用式（5）分別計算龍湖鎮(zhèn)在基準年（2009年）、評價年（2018年）、規(guī)劃年（2020年）的建設用地空間綜合重心坐標，將3個年份的建設用地空間重心相連得到建設用地在該時間段內的偏移路徑（表7）。如圖4所示，假設建設用地空間重心的偏移是勻速的，以基準年建設用地空間重心為圓心，以基準年和規(guī)劃年建設用地空間重心連線為主軸并將其分成五等分，以等分距離為半徑做同心半圓，將整個空間按30°間隔劃分為28個區(qū)域（包括26個扇形區(qū)域和2個非扇形區(qū)域）：將0°? 180°非扇形區(qū)域定為不符合；180°?360°區(qū)域定為極不符合；將60°?120°扇形區(qū)域定為極符合；根據重心移動距離和角度不同，將0°?60°和120°?180°扇形區(qū)域分為較符合和符合2種評價標準，模型共有5種評價標準。

表7 龍湖鎮(zhèn)2009、2018、2020年建設用地重心坐標

在圖4中，2009—2018年龍湖鎮(zhèn)建設用地空間重心移動軌跡與2009—2020年移動軌跡約成22°的夾角并向東北方向移動，軌跡點落在規(guī)劃軌跡扇形內，且未超過判斷模型中的“極符合”范圍和距離，說明龍湖鎮(zhèn)建設用地現(xiàn)狀與總體規(guī)劃吻合度較高。龍湖鎮(zhèn)作為新鄭市北部臨鄭組團的中心鎮(zhèn)，依托107國道、鄭新快速路等主要交通干線連接孟莊鎮(zhèn)、郭店鎮(zhèn)實現(xiàn)了三鎮(zhèn)聯(lián)動集聚，建設用地重心偏移順應了鄭州市主城區(qū)南向延伸的趨勢，從而有利于擴大鄭州市主城區(qū)的承載空間。

圖4 2009、2018、2020年龍湖鎮(zhèn)建設用地空間重心偏移路徑分析

3.2.2 建設用地重心分布方向為分析對比建設用地現(xiàn)狀與規(guī)劃目標的分布方向和離散趨勢，采用標準差橢圓法得到龍湖鎮(zhèn)基準年（2009年）、評價年（2018年）和規(guī)劃年（2020年）3個年份的標準差橢圓，利用式（6）計算出轉角、長軸、短軸的長度。將評價年的轉角和長短軸比值與基準年和規(guī)劃年進行比較，判斷現(xiàn)狀建設用地的分布方向和離散趨勢是否符合規(guī)劃目標，計算結果如表8、圖5所示。

由圖5可知，3個年份的標準差橢圓長軸都是呈東北—西南方向，且有向東北方向延伸的趨勢，這也與上述建設用地空間重心偏移路徑分析結果一致。橢圓的面積越小，意味著建設用地更加接近中心位置，從基準年、評估年、規(guī)劃年3個年份的橢圓面積變化可以看出，建設用地呈從集聚到分散的趨勢，這也符合城鎮(zhèn)發(fā)展的趨勢。從表8可以看出，評價年長短軸比值為1.35，旋轉角度為70.03°，該2項數值都處于基準年2009年和規(guī)劃年2020年對應比值之間，因此，判斷評價年建設用地的分布方向和離散趨勢符合規(guī)劃要求。

表8 龍湖鎮(zhèn)2009、2018、2020年建設用地標準差橢圓各項數值

圖5 2009、2018、2020年龍湖鎮(zhèn)建設用地空間重心標準差橢圓

4 小結

本研究運用空間吻合度模型和重心偏移模型分析方法，從規(guī)劃實施過程和實施結果2個層面定量計算了規(guī)劃與現(xiàn)狀的一致性，得出龍湖鎮(zhèn)土地規(guī)劃實施過程與實施結果的空間吻合度均較高，但存在建設用地引導不善和未利用地分類保護不到位的問題，建設用地分布方向、重心偏移方向和距離符合規(guī)劃目標，并呈向東北方向發(fā)展的趨勢；所采用的思路和方法可為國土空間規(guī)劃的順利編制和后評價提供理論指導和技術支持。本研究考慮了空間形態(tài)方面的一致性評價，未能考慮到諸如平均出行距離、生態(tài)連接度等城市經濟、生態(tài)方面的一致性評價，所以評價體系還有待進一步完善。