關(guān)鍵詞適宜性評(píng)價(jià);土地利用;研究進(jìn)展;評(píng)價(jià)方法中圖分類(lèi)號(hào)F301.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 0517-6611(2025)08-0007-05doi: 10.3969/j.issn.0517-6611.2025.08.002
開(kāi)放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識(shí)碼(OSID):
AbstractLandsuitabilityreferstothesuitabilityofaparticulartypeoflndforapaticularuse.Gbalpopulationgowthndnviotal problemsposesoshllengstladsriturentlyhuevendistrbuioflndsoucsinatsualpodctio decisionsandjeopardizesnationalfodsecurityandsustainabledevelopment.Landsuitabilityevaluationisthekeytoensuringtheatioal planningadutiloflndesous,ichisofeatsigficaeinoptiinglandprductiootetialllvatngn-ado flictsandachieinglndsustaiabiltysperstematallyevieseseahprgessofladsitabilitaluationonthootation spatialsale,dcatortes,etodsddeasyelieatureevieethod,ndptoutitsorogsdteectiofutue research,wiavietoprovidingreferenceforoptimingestructureoflandsouceutliationandacievingsustainabledeelopt goalsFutureresearchsouldfollapathtatincudesleaingfrotethoisofgeogaphycolog,conomicsandotherdiscipisto strengthenthebasicteoreticalsarch,fousingonologicaloentationmprovingevaluatioidicators,expandingaplicatiosacef the research results,and innovating evaluation methods and models,etc.
KeywordsSuitability evaluation;Land use;Research progress;Evaluation method
“民以食為天,糧以土為本”,土地資源承載著人類(lèi)社會(huì)生存和發(fā)展的基礎(chǔ)功能,對(duì)工農(nóng)業(yè)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展起著決定性的作用[1-2]。當(dāng)前,全球面臨的人口老齡化、資源短缺、環(huán)境退化和糧食安全等挑戰(zhàn)均受到土地資源的影響。全球人口持續(xù)增長(zhǎng),對(duì)糧食需求日益增加,然而,伴隨人口膨脹及諸如氣候變化、王壤侵蝕、城市化加劇等環(huán)境挑戰(zhàn),土地資源正在減少。土地資源稀缺性與人類(lèi)土地需求增長(zhǎng)之間的矛盾日益加劇[2]。在許多發(fā)展中國(guó)家,土地被用于種植不同的作物,卻未能充分考慮可持續(xù)性[3]。人類(lèi)的不合理利用和管理導(dǎo)致了森林砍伐、耕地減少、水土流失和全球變暖等破壞性現(xiàn)象,嚴(yán)重威脅土地的安全與可持續(xù)利用[4]。因此,在遵循“宜耕則耕、宜林則林、宜園則園、宜草則草”的原則下[5],開(kāi)展土地適宜性評(píng)價(jià)研究,處理好開(kāi)發(fā)與保護(hù)及人口與資源關(guān)系,已然成為當(dāng)下亟待解決的關(guān)鍵議題,對(duì)土地利用科學(xué)規(guī)劃和生態(tài)文明建設(shè)具有緊迫的現(xiàn)實(shí)意義。
土地適宜性評(píng)價(jià)對(duì)區(qū)域土地利用、規(guī)劃及資源合理開(kāi)發(fā)利用具有指導(dǎo)意義。為保障土地利用與生態(tài)安全,國(guó)內(nèi)外有關(guān)學(xué)者圍繞土地適宜性評(píng)價(jià)的范圍、對(duì)象、因子和技術(shù)方法等開(kāi)展了大量的研究,并取得較大的進(jìn)展。國(guó)外研究集中于氣候變化[6]、棲息地喪失[7]、流域、技術(shù)方法和模型[6-1]等方面,而國(guó)內(nèi)研究主要關(guān)注實(shí)踐應(yīng)用,涉及技術(shù)方法與模型[12-19]、土地利用[20-24]和農(nóng)村居民點(diǎn)[25-26]等領(lǐng)域。土地適宜性評(píng)估對(duì)象以耕地、園地、林地等農(nóng)業(yè)用地[4-5]、建設(shè)用地[8,15]、生態(tài)用地、旅游用地[18-19]與水域?yàn)橹?。因?qū)ν恋剡m宜性評(píng)價(jià)關(guān)注的側(cè)重點(diǎn)和分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不同,其指標(biāo)體系的構(gòu)建和研究方法有待完善,在實(shí)際應(yīng)用中缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性。因此,該研究探討了土地適宜性評(píng)價(jià)的內(nèi)涵,對(duì)土地適宜性評(píng)價(jià)的研究空間尺度、指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)思想及方法進(jìn)行綜述,總結(jié)當(dāng)前研究中存在的不足并探討未來(lái)可能的發(fā)展方向,為深人開(kāi)展土地評(píng)價(jià)研究、提升土地資源合理利用與布局提供參考。
1土地適宜性評(píng)價(jià)概念與內(nèi)涵
1.1概念發(fā)展土地適宜性是指一定條件下一定范圍內(nèi)的土地對(duì)某種用途的適宜程度[27-28]。因研究背景與目的各異,其概念也呈現(xiàn)多樣化。國(guó)內(nèi)土地評(píng)價(jià)最早是大禹治水時(shí)期的《禹貢》,書(shū)中記載按土色、質(zhì)地、水分的差異對(duì)土壤進(jìn)行分級(jí)[29]。而土地適宜性思想萌芽于《管子·地員篇》《春秋》《左轉(zhuǎn)》,如《管子·地員篇》中說(shuō):“凡草木之適,各有谷造。”[30]國(guó)外土地適宜性評(píng)價(jià)萌芽期可以追溯到19 世紀(jì),由道庫(kù)恰耶夫提出并強(qiáng)調(diào)綜合考量土壤、氣候、植被等多因素[31]。20世紀(jì)后,土地適宜性評(píng)價(jià)的理論與實(shí)踐進(jìn)一步發(fā)展。Mcharg[32]于1969 年提出土地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià),將其定義為“由土地具有的水文、地形、地理、人文等特征所決定的,對(duì)可持續(xù)性的特定用途或功能所固有的適宜程度”。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐,聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)于1976年總結(jié)頒布了《土地評(píng)價(jià)綱要》,綜合性的土地適宜性評(píng)價(jià)開(kāi)始全面展開(kāi),在1977年給出的定義是“某一特定地塊的土地對(duì)于某一特定使用方式的適宜程度”。顯然,土宜思想及適宜性評(píng)價(jià)歷史悠久,但初期更多關(guān)注農(nóng)業(yè)及景觀適宜性。
1.2內(nèi)涵探討學(xué)術(shù)界對(duì)土地適宜性評(píng)價(jià)的定義雖各有側(cè)重,但大體一致,其內(nèi)涵卻有所差異。從空間尺度分析,土地利用在大尺度層面反映資源的整體利用狀況,而在中小尺度(如城市)則聚焦于為各類(lèi)土地利用方式尋求最佳潛在位置。從用地類(lèi)型看,史同廣等[33]認(rèn)為,農(nóng)用地適宜性評(píng)價(jià)應(yīng)著重考慮土地的自然條件與作物生長(zhǎng)需求的契合度。李坤等[34]指出,建設(shè)用地適宜性根據(jù)土地的自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性,受地形和地質(zhì)條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、交通等影響,評(píng)定其作為建設(shè)用地進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用的適宜程度。生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)是當(dāng)前領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向。敬松[35]明確了土地適宜性評(píng)價(jià)與土地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)的差異,強(qiáng)調(diào)土地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)立足于地域整體,更加關(guān)注環(huán)境生態(tài)變化。
隨著時(shí)代變遷與認(rèn)知深化,評(píng)價(jià)內(nèi)涵日益豐富。倪紹祥[3認(rèn)為,土地適宜性評(píng)價(jià)旨在明確土地對(duì)于特定用途或類(lèi)型的適用性和限度。周生路[37強(qiáng)調(diào),土地適宜性評(píng)價(jià)的核心在于評(píng)估土地及其要素與預(yù)設(shè)土地利用要求的匹配性。王子垚[38認(rèn)為,土地適宜性評(píng)價(jià)旨在基于地域特性評(píng)估土地承載特定用途的適宜度,實(shí)施土地分等定級(jí)或評(píng)價(jià)分類(lèi)。因此,基于學(xué)界已有的土地適宜性定義,筆者認(rèn)為土地適宜性評(píng)價(jià)是一項(xiàng)預(yù)測(cè)性研究,以土地合理利用為目標(biāo),全面考量區(qū)域生態(tài)、自然、經(jīng)濟(jì)特性,判斷特定區(qū)域是否適合進(jìn)行特定用途的開(kāi)發(fā)或承擔(dān)特定功能,并實(shí)現(xiàn)其可持續(xù)利用與發(fā)展的適宜性評(píng)價(jià)分析。
2土地適宜性評(píng)價(jià)研究進(jìn)展
2.1 評(píng)價(jià)思想
2.1.1可持續(xù)發(fā)展思想??沙掷m(xù)發(fā)展目前是一個(gè)引起全球關(guān)注的熱門(mén)話(huà)題,即“既滿(mǎn)足當(dāng)代人需求,又不損害后代人滿(mǎn)足其自身需求的能力”,凸顯自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)繁榮與社會(huì)資源相協(xié)調(diào)[3],而土地利用和管理過(guò)程深刻影響著可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[39],體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展理論在土地領(lǐng)域的深化和應(yīng)用,于1990年首次國(guó)際研討會(huì)上被確認(rèn)。這一研究可追溯至土地適宜性評(píng)價(jià),判斷和評(píng)估土地在時(shí)間維度上的適宜性變化趨勢(shì)[40]。土地適宜性評(píng)價(jià)中已充分融入可持續(xù)發(fā)展理念。傅伯杰等[41]從時(shí)空尺度人手構(gòu)建了涵蓋生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)三方面的土地可持續(xù)利用評(píng)價(jià)體系。王越等[20]針對(duì)云南少數(shù)民族地區(qū)開(kāi)展土地資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià),并探討各分區(qū)土地可持續(xù)利用對(duì)策,提倡“在開(kāi)發(fā)中保護(hù)、在保護(hù)中開(kāi)發(fā)”。但當(dāng)前研究多聚焦于某區(qū)域單一時(shí)點(diǎn)的土地可持續(xù)利用程度分析,忽視了對(duì)近期和長(zhǎng)時(shí)段內(nèi)土地可持續(xù)利用的時(shí)空動(dòng)態(tài)特征研究,同時(shí),研究?jī)?nèi)容較單一,對(duì)土地可持續(xù)發(fā)展
預(yù)警與未來(lái)模擬的探討不足。
2.1.2多學(xué)科理論融合。土地適宜性評(píng)價(jià)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),眾多學(xué)者融合地理學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物學(xué)、景觀學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)、規(guī)劃學(xué)等多個(gè)學(xué)科的理論與技術(shù)手段。景觀生態(tài)學(xué)在土地適宜性評(píng)價(jià)研究中得到廣泛應(yīng)用,涉及地理學(xué)的空間“水平\"分析與傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)的系統(tǒng)“縱向”機(jī)理研究,在土地適宜性評(píng)價(jià)中提供了對(duì)土地空間結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)功能的深入理解,為評(píng)估土地對(duì)不同用途的適宜性提供了重要支撐。如盧遠(yuǎn)等[21]在桂東南丘陵地區(qū)的研究中融合了景觀生態(tài)學(xué)原理,豐富了可持續(xù)土地利用的研究?jī)?nèi)容。張榮群等[22從保護(hù)生態(tài)角度出發(fā),引入生態(tài)位適宜度模型和反規(guī)劃思想對(duì)房山區(qū)進(jìn)行城市土地適宜性評(píng)價(jià)分析。劉春艷等[24]運(yùn)用鄉(xiāng)村地理學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)及生態(tài)位理論,通過(guò)景觀格局分析、GIS空間分析等手段開(kāi)展山區(qū)鄉(xiāng)村聚落用地適宜性評(píng)價(jià)。在宏觀尺度的土地評(píng)價(jià)中,景觀生態(tài)學(xué)理論為生態(tài)規(guī)劃提供了支持,但對(duì)于區(qū)域尺度、生態(tài)功能結(jié)構(gòu)、景觀動(dòng)態(tài)變化以及農(nóng)用地合理利用與保護(hù)等問(wèn)題仍需深化研究。
2.2評(píng)價(jià)空間尺度評(píng)價(jià)空間尺度的變化對(duì)土地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建、方法選擇、基礎(chǔ)思想及實(shí)踐應(yīng)用均產(chǎn)生顯著影響。目前,評(píng)價(jià)尺度已從大范圍向中、小范圍深化,覆蓋了國(guó)家、省、地、市等中宏觀尺度和縣、鄉(xiāng)、村或特定地塊等微觀尺度與流域及生態(tài)區(qū)等不同空間尺度。宏觀層面上聚焦于評(píng)估國(guó)土空間承載城市化和工業(yè)化活動(dòng)的能力及省級(jí)尺度下土地的數(shù)量、質(zhì)量及分布狀況等,如劉柄麟等[14]引入環(huán)境損益分析理念構(gòu)建海岸帶“潛力一限制\"評(píng)價(jià)體系,運(yùn)用木桶原理法等評(píng)估海南島海岸帶國(guó)土空間開(kāi)發(fā)適宜性。從市縣域范圍來(lái)看,在農(nóng)用地上研究土地利用類(lèi)型、產(chǎn)業(yè)布局、作物適宜度與監(jiān)測(cè)和評(píng)估土地利用情況等,城市用地上探討建設(shè)用地的適宜性、城市內(nèi)部土地利用的空間布局和功能分區(qū)等。李瀟等[12]以土地類(lèi)型分類(lèi)的最小單元為評(píng)價(jià)單元評(píng)價(jià)西峽縣各類(lèi)農(nóng)用地的適宜性;習(xí)文勇等[13]融合GIS技術(shù)、模糊數(shù)學(xué)理論及層次分析法評(píng)估通山縣柑橘種植適宜性;王云才等[1針對(duì)城市規(guī)劃、氣候變化等要素構(gòu)建土地多目標(biāo)適宜性綜合評(píng)價(jià)體系,提出城市未來(lái)發(fā)展建議。此外,微小尺度的土地適宜性評(píng)價(jià)也逐漸升溫,在指標(biāo)選取中更加具有針對(duì)性。劉春艷等[24]分析了理縣鄉(xiāng)村聚落用地的空間尺度及適宜性;黃背英等[25]對(duì)西藏改則縣的農(nóng)村居民點(diǎn)進(jìn)行布局優(yōu)化。
山地、丘陵地區(qū)城鎮(zhèn)[20-24]、平原高原地區(qū)[8-9.25]、旅游景區(qū)[18-19]以及河流水系[5]等地域類(lèi)型研究逐漸多元化。趙筱青等[23]創(chuàng)造性地結(jié)合了“木桶原理”與“反木桶原理”方法探討云南喀斯特山區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)用地適宜性。Yang等8探討和測(cè)算了青藏高原建設(shè)用地適宜性及后備適宜建設(shè)用地潛力。胡佳媛等[8]從景觀資源、生態(tài)環(huán)境承載力、游憩利用能力和社會(huì)條件方面分析了大熊貓國(guó)家公園生態(tài)旅游的適宜性。陳露等5基于限制性因子法與1OAO原則對(duì)石羊河流域開(kāi)展農(nóng)用地適宜性評(píng)價(jià),完善了當(dāng)前農(nóng)用地評(píng)價(jià)體系。
2.3評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
2.3.1評(píng)價(jià)指標(biāo)多樣化。土地適宜性評(píng)估是一個(gè)包含自然、生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的多指標(biāo)體系[4]。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織在1976年發(fā)布《土地評(píng)價(jià)綱要》,為國(guó)內(nèi)外土地評(píng)價(jià)工作提供了基礎(chǔ)框架[42]。隨后美國(guó)農(nóng)業(yè)部在1981年推出“土地評(píng)價(jià)和立地評(píng)價(jià)系統(tǒng)”(LESA),標(biāo)志著土地適宜性綜合評(píng)價(jià)新模式的誕生[43]。我國(guó)借鑒該綱要,編制了《中國(guó) 1 : 1 0 0 萬(wàn)土地資源圖》,構(gòu)建符合我國(guó)實(shí)際的土地適宜性評(píng)價(jià)體系[30]。目前,我國(guó)因研究視角差異對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建設(shè)尚未實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一,仍處于探索研究階段。土地適宜性受多因素交織影響,精準(zhǔn)選取評(píng)價(jià)因子是判斷其適宜性的關(guān)鍵。
早期多重視增加耕地,維持耕地總量平衡[44],近年來(lái)則轉(zhuǎn)向科學(xué)應(yīng)用實(shí)踐、生態(tài)恢復(fù)治理。在評(píng)估農(nóng)用地適宜性時(shí),土地環(huán)境條件是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基石,對(duì)農(nóng)業(yè)土地利用方式和生產(chǎn)過(guò)程起著決定性作用[33],應(yīng)優(yōu)先選擇自然因素。如陳露等[5從氣候、土壤、地形、水文等自然地理?xiàng)l件出發(fā)評(píng)估石羊河流域的農(nóng)用地適宜性;習(xí)文勇等[13基于氣候、土壤和地形條件評(píng)估柑橘種植的土地適宜性。非農(nóng)業(yè)用地評(píng)價(jià)注重人為活動(dòng)對(duì)土地利用的影響。城市、旅游、土地整治復(fù)墾、未利用地開(kāi)發(fā)等適宜性評(píng)價(jià)因子逐漸多樣化,除考慮地形坡度等自然因素外,還要考慮生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益、交通等指標(biāo)。Qi等利用自然、社會(huì)和生態(tài)變量的13個(gè)指標(biāo)評(píng)估青藏高原新建國(guó)家公園城市土地利用的適宜性;Xue等[選取地形、極端天氣、基礎(chǔ)設(shè)施及土地利用等因素評(píng)估湖北省稻蝦養(yǎng)殖區(qū)IRCC的農(nóng)業(yè)用地適宜性;何宗菲等[15]以地形、水域、植被、人口密度、未來(lái)城市建成區(qū)和交通為指標(biāo)構(gòu)建指標(biāo)體系,對(duì)上海市寶山區(qū)城市建設(shè)用地潛在生態(tài)適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
2.3.2不同用地類(lèi)型的評(píng)價(jià)指標(biāo)側(cè)重點(diǎn)不同。如表1所示,不同用地類(lèi)型的評(píng)價(jià)指標(biāo)側(cè)重點(diǎn)不同,體現(xiàn)了各類(lèi)用地在功能、目的和所受影響因素上的差異性。農(nóng)用地側(cè)重自然條件,而經(jīng)濟(jì)作物則側(cè)重經(jīng)濟(jì)因素。在非農(nóng)業(yè)用地中,城市用地評(píng)價(jià)自然因子影響減弱,經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境、生態(tài)和管理水平因子重要性增加[16-17];旅游地評(píng)價(jià)中,自然旅游側(cè)重自然環(huán)境、資源稟賦、生態(tài)因素等的評(píng)估[19],人文旅游則需綜合考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展、歷史文化價(jià)值和文旅融合等因素。此外,基于特定用途的適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系重點(diǎn)關(guān)注某些指標(biāo),如稻蝦養(yǎng)殖區(qū)考慮了極端降水和高溫事件[],城市潛在生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)選取的未來(lái)城市建成區(qū)因子[15],生態(tài)旅游適宜性評(píng)價(jià)涉及的棲息地的安全和游客的游憩體驗(yàn)[18],喀斯特山區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)開(kāi)發(fā)提到的巖溶塌陷、生態(tài)紅線(xiàn)和基本農(nóng)田因子[23] O
2.4 評(píng)價(jià)方法
2.4.1傳統(tǒng)評(píng)價(jià)法改良。傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法主要是定性分析,依賴(lài)于專(zhuān)家的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和判斷,如德?tīng)栰撤?、?zhuān)家打分法、經(jīng)驗(yàn)法則等,實(shí)用性強(qiáng),適用于較大范圍的區(qū)域,但該方法依賴(lài)于評(píng)價(jià)者的主觀判斷和經(jīng)驗(yàn)積累,忽略了各要素間的關(guān)系[6],導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和客觀性受到一定限制,同時(shí)還側(cè)重于對(duì)土地資源的定性描述和解釋?zhuān)狈Ρ匾牧炕侄魏头治龉ぞ?,難以對(duì)土地的適宜性進(jìn)行精確量化和比較。
為了克服傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法的不足,黃杏元[45]在20世紀(jì)90年代初首次將地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)應(yīng)用于土地評(píng)價(jià)中。GIS支持下的方法包括疊加分析法、多指標(biāo)決策法、人工智能法等。在評(píng)價(jià)過(guò)程中,注重引入定量分析方法,如熵權(quán)法[4,20]等來(lái)確定各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重,通過(guò)評(píng)價(jià)因子?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的空間加權(quán)疊加得到最終的評(píng)價(jià)結(jié)果。多指標(biāo)決策法常用層次分析法[3.6]、主成分分析法[16]、限制因子法[5]、模糊綜合評(píng)價(jià)法等,這些模型能夠處理大量數(shù)據(jù),揭示變量之間的復(fù)雜關(guān)系,提高評(píng)價(jià)的客觀性和一致性。傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單疊加分析法未能充分考量不同因素間的差異性,所以通常改良或結(jié)合其他方法應(yīng)用以克服其局限,如Nabiollahi等[4]通過(guò)整合先進(jìn)的MCDM技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)方法,提出了一種適用于伊朗加夫尚地區(qū)小麥種植的土地評(píng)價(jià)方法; 等[綜合運(yùn)用FAHP和GIS方法評(píng)估中國(guó)最大的稻蝦養(yǎng)殖區(qū)IRCC的土地適宜性。
2.4.2現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)結(jié)合。GIS與數(shù)學(xué)模型、遙感、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等方法結(jié)合提升了土地適宜性評(píng)價(jià)的精度和效率。土壤特性受多因素交互影響,評(píng)價(jià)時(shí)模糊現(xiàn)象普遍存在,而應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論于土地適宜性評(píng)價(jià)中能減少主觀與片面性干擾,更客觀評(píng)估作物適宜性[13]
遙感技術(shù)與GIS的結(jié)合為土地適宜性評(píng)價(jià)帶來(lái)了新的亮點(diǎn)。Qi等[9綜合運(yùn)用RS、GIS、CA、UGB和LSE等技術(shù)和方法,評(píng)估青藏高原新建國(guó)家公園城市土地利用的適宜性;王云才等[]運(yùn)用ENVI/RS/ArcGIS軟件研究城市尺度的空間格局規(guī)劃。
隨著地理空間大數(shù)據(jù)的豐富,人工智能對(duì)適宜性評(píng)價(jià)的支撐促進(jìn)作用更加明顯。模糊數(shù)學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)[15]遺傳算法、元胞自動(dòng)機(jī)模型[9,17]和物元模型[46]等在土地適宜性評(píng)價(jià)和土地利用規(guī)劃預(yù)測(cè)中得到應(yīng)用,較大程度降低主觀因素影響,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)評(píng)價(jià)在過(guò)程模擬、復(fù)雜系統(tǒng)描述、推理及評(píng)價(jià)決策方面的不足。隨著人工智能的發(fā)展,越來(lái)越多學(xué)者運(yùn)用以支持向量機(jī)和隨機(jī)森林等為主的機(jī)器學(xué)習(xí)方法進(jìn)行適宜性模擬預(yù)測(cè)研究,提升了評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性與準(zhǔn)確性。 等[利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)識(shí)別山區(qū)被遺棄可能性很高的農(nóng)村居民點(diǎn),有效評(píng)估廢棄土地形成的潛在性;譚翠等[9利用隨機(jī)森林算法研究湖南武陵山片區(qū)生態(tài)旅游適宜性并提出不同的開(kāi)發(fā)方向;徐楓等[26]采用隨機(jī)森林算法研究湖北省房縣農(nóng)村居民點(diǎn)的適宜性。
3研究述評(píng)與展望
3.1研究述評(píng)土地適宜性評(píng)價(jià)研究取得了階段性的研究成果,整體發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)為從大尺度向中小尺度深化,從農(nóng)用地向不同地形地貌、生態(tài)脆弱區(qū)等地域類(lèi)型轉(zhuǎn)變,從簡(jiǎn)單多指標(biāo)向數(shù)理和空間評(píng)價(jià)模型轉(zhuǎn)變;評(píng)價(jià)理論思想不斷完善,從靜態(tài)向動(dòng)態(tài)研究發(fā)展。然而,隨著土地適宜性評(píng)價(jià)實(shí)踐需求的改變,已有研究還存在一些薄弱之處。
(1)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建需強(qiáng)化地域特性。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建是土地適宜性評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。首先,指標(biāo)選取的普適性與等級(jí)劃分的科學(xué)性需提升。目前大多數(shù)研究在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建上多參考?xì)v史資料和借鑒前人研究[25-26],但鑒于地域特征與用途差異,指標(biāo)普適性需加強(qiáng),等級(jí)的綜合定級(jí)劃分存在一定的模糊性,即便是同一指標(biāo),如氣候條件中的降水量,在干旱地區(qū)對(duì)水分的需求更迫切,需要較高的降水量閾值,而在濕潤(rùn)地區(qū)降水量不是限制性因素[5],未根據(jù)區(qū)域特性調(diào)整降水量的閾值,其評(píng)價(jià)結(jié)果難以準(zhǔn)確反映不同區(qū)域農(nóng)用地的適宜性,影響了評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性和可比性。其次,指標(biāo)的針對(duì)性與適用性有待加強(qiáng)。當(dāng)前評(píng)價(jià)指標(biāo)體系涉及農(nóng)用地、建設(shè)用地及土地生態(tài)保護(hù)等領(lǐng)域。如建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)中,平原地區(qū)考慮高程、水域及人口密度等因子[15],而喀斯特山區(qū)情況復(fù)雜,應(yīng)考慮坡度、巖溶塌陷、生態(tài)紅線(xiàn)和基本農(nóng)田等因子[23]。因此,構(gòu)建基于不同地域?qū)嶋H的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系有待進(jìn)一步完善。
(2)適宜性評(píng)價(jià)需加強(qiáng)關(guān)注多目標(biāo)協(xié)同。土地具有多功能性,土地適宜性評(píng)價(jià)不僅要關(guān)注土地的生產(chǎn)力[33],還應(yīng)綜合考慮生態(tài)安全和可持續(xù)性?,F(xiàn)有的土地適宜性評(píng)價(jià)研究多基于單一要素目標(biāo)(如農(nóng)用地分類(lèi)下的宜耕、宜園、宜林評(píng)價(jià)),評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取具有針對(duì)性,但由于土地適宜性系統(tǒng)的復(fù)雜性,單一目標(biāo)評(píng)價(jià)難以全面揭示土地的適宜程度,影響了評(píng)價(jià)的全面性和系統(tǒng)性,僅少數(shù)研究探討了多目標(biāo)適宜性評(píng)價(jià),如馮菲等[47]結(jié)合懷來(lái)縣未利用地資源的不同利用目標(biāo),構(gòu)建了宜農(nóng)、宜建、宜生態(tài)的多宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;王云才等[16]從空間上對(duì)自然環(huán)境、景觀格局和社會(huì)發(fā)展角度分析太原市“城六區(qū)\"的土地多目標(biāo)適宜性。因此,急需進(jìn)一步發(fā)展和完善基于多目標(biāo)協(xié)同的土地適宜性綜合評(píng)價(jià)體系。
(3)研究成果應(yīng)用有待進(jìn)一步拓展。大多數(shù)研究旨在改進(jìn)評(píng)價(jià)方法和豐富評(píng)價(jià)案例[18-20],少數(shù)案例探討了適宜性在城市擴(kuò)張[9,15,17] 草地管理[48]、綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃[49]及自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃[50]中的應(yīng)用,后續(xù)研究應(yīng)持續(xù)挖掘其應(yīng)用價(jià)值。此外,土地適宜性評(píng)價(jià)研究的最終目標(biāo)是要指導(dǎo)區(qū)域的開(kāi)發(fā)規(guī)劃及可持續(xù)發(fā)展[51],為其他地區(qū)提供參考和借鑒。然而,盡管已有研究如劉柄麟等[4構(gòu)建的評(píng)價(jià)體系對(duì)我國(guó)其他沿海省份的海岸帶保護(hù)和開(kāi)發(fā)具有較高的實(shí)踐價(jià)值,何宗菲等[15]以上海市為例提出的城市建設(shè)用地的潛在生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)方法適用于不同發(fā)展階段的區(qū)域,但大多數(shù)學(xué)術(shù)研究成果的推廣性和適用性還有待進(jìn)一步提升。應(yīng)用研究成果指導(dǎo)土地利用沖突、土地利用變化、土地整治等領(lǐng)域也極具探索意義。
(4)適宜性評(píng)價(jià)需要多尺度綜合和多手段融合。以綜合評(píng)價(jià)法為主,主觀客觀、定性定量相結(jié)合的研究仍有待進(jìn)一步探索[25]。雖有人工智能算法等現(xiàn)代信息技術(shù)的實(shí)踐案例[4,10,26],但鮮有不同機(jī)器學(xué)習(xí)方法分析和相互間的綜合比較,仍未形成一套跨對(duì)象、多尺度的評(píng)價(jià)系統(tǒng)。人工智能技術(shù)目前主要應(yīng)用于中小尺度的適宜性評(píng)價(jià),而對(duì)大空間尺度下處理大規(guī)模數(shù)據(jù)和復(fù)雜問(wèn)題方面有待探究。由于數(shù)據(jù)的多樣性與復(fù)雜性,屬性差異大,需經(jīng)過(guò)篩選與融合,才能提取出有價(jià)值的模式特征。
3.2 研究展望
3.2.1進(jìn)一步完善評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。土地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)的層次分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。其中,目標(biāo)層應(yīng)廣泛適用于多層次、跨尺度的研究區(qū),準(zhǔn)則層要體現(xiàn)典型與代表性,而指標(biāo)層應(yīng)保持?jǐn)U展性。應(yīng)加強(qiáng)適宜性?xún)?nèi)涵的探討,深人研究指標(biāo)的選擇意義和體系結(jié)構(gòu),完善指標(biāo)的代表性、全面性及動(dòng)態(tài)性。針對(duì)不同的研究尺度,構(gòu)建多層次、多尺度的土地適宜性評(píng)價(jià)體系,同時(shí)在因子選取與權(quán)重確定方面注重區(qū)域異質(zhì)性及特色。例如,今后農(nóng)村居民點(diǎn)布局可將政府與農(nóng)戶(hù)的意愿、居民點(diǎn)地質(zhì)條件、房屋使用年限、污染排放情況等作為影響指標(biāo),旅游開(kāi)發(fā)適宜性考慮加入生態(tài)敏感性、心理承載力及環(huán)境質(zhì)量因子如 濃度值等,豐富城市發(fā)展的評(píng)價(jià)因子如植被多樣性、土壤侵蝕、地質(zhì)環(huán)境變化等。
3.2.2拓展研究成果應(yīng)用空間。中國(guó)地域遼闊,土地適宜性研究需因地制宜。微觀尺度具有精準(zhǔn)性、指標(biāo)豐富性、針對(duì)性強(qiáng)等特征,將微觀與中、宏觀尺度結(jié)合不僅能克服中、宏觀尺度在精準(zhǔn)性上的不足,還能將微觀信息融入宏觀視角。未來(lái)應(yīng)結(jié)合國(guó)土空間規(guī)劃和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略,加強(qiáng)中、宏觀與微觀尺度的結(jié)合,分散研究焦點(diǎn),深化宏觀國(guó)土空間開(kāi)發(fā)適宜性和微觀功能用地適宜性評(píng)價(jià),進(jìn)而擴(kuò)展至不同功能型用地類(lèi)型的研究,如工商企業(yè)、公共服務(wù)設(shè)施(醫(yī)療、教育、公園)等用地類(lèi)型,并探討地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)在不同時(shí)間點(diǎn)及地震前后的土地利用適宜性。除了空間尺度分析,還可引入時(shí)間維數(shù)據(jù),綜合分析土地適宜性時(shí)空演變規(guī)律,將時(shí)間維數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)相結(jié)合,不僅能全面評(píng)估土地現(xiàn)狀,還能預(yù)測(cè)其未來(lái)變化趨勢(shì)。
3.2.3創(chuàng)新評(píng)價(jià)方法模型。首先,統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)整合多尺度遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)、人類(lèi)行為大數(shù)據(jù)(如興趣點(diǎn)、手機(jī)信令等)與傳統(tǒng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),去除數(shù)據(jù)間的沖突,建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系。其次,土地適宜性評(píng)價(jià)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的復(fù)雜系統(tǒng),單一智能技術(shù)難以全面應(yīng)對(duì)其復(fù)雜性,可嘗試建立混合多種人工智能方法的評(píng)價(jià)模型,以彌補(bǔ)不同模型的局限性,進(jìn)而形成多種智能算法結(jié)合的混合智能系統(tǒng)。同時(shí),在模型構(gòu)建過(guò)程中,確立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),減少模型中的不確定性,以全面系統(tǒng)地反映土地適宜性狀況。最后,利用智能算法加強(qiáng)多學(xué)科的知識(shí)融合。構(gòu)建高效的人工智能模型需融合土地學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理及生物學(xué)等多學(xué)科知識(shí)。任何專(zhuān)業(yè)知識(shí)的欠缺都可能影響模型構(gòu)建的完善性。
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