基于GIS的山地城市生态适宜性评价方法浅析

　　摘要：山地城市土地资源贫瘠，生态环境敏感，在城市建设中所受的限制比平原城市更多。为合理开发土地，减少对生态环境的影响，本文以湖北通山县为例，在GIS技术平台上对其城市用地进行生态适宜性评价，并在此基础上提出城市发展方向建议及土地利用对策，藉以对山地城市发展有指导作用。
　　关键词：山地城市；生态敏感区；生态适宜性；GIS；
　　
　　
　　我国山地占了全国陆地面积的2/3以上，山区是复杂和相互依存的生态环境中的一个重要生态系统，对维护城市整体生态系统起着十分重要的作用。近年来，随着城市化加速，山地城市土地资源消耗的加大，生态环境所承受的压力不断加大，山地城市经济发展与脆弱生态环境的维育、城市的发展与土地资源的开发利用存在着突出矛盾。为了保护城市整体生态环境，更好地利用土地资源，在城市规划中需采用有效的技术手段，对城市建设用地进行生态适宜性评价，实现山地城市持续协调发展。
　　1 研究区域概况
　　通山县地处鄂东南山区腹地，县域南北部大都为山地，海拔多在500米以上，林地多，耕地少；中部多为低山、丘陵；中西部海拔在100米以下，地势平坦，土壤肥沃；东部则地势低洼，水域广布。全县国土面积2680平方公里，其中河谷平畈占17.2%，丘陵占65.2%，低山占13.5%，中高山占4.1%，形成了“八山一水一分田”的土地利用格局。本次研究区域主要是通山县城区。通山县城区位于县域中部，城市建设用地面积十分有限，在过去二十年中，通城城区形态基本沿山脊带状发展。随着城市化进程速度加快，城区人口不断增长，城市建设对土地的需求进一步增大，但是受到地形因素限制，城市发展与用地之间的矛盾日益突出，山地环境所承受的压力不断加大。
　　2 生态适宜性评价流程
　　生态适宜性评价是从优先考虑生态的角度去进行用地适宜性评价的重要方法。它是将一组变量按照一定规则组合后形成的新的评价等级。本文主要是利用Arcgis9.2为操作平台，在对现状进行调查后，选取在山地城市建设中对城市建设用地和环境有一点影响的城市生态因子，绘制单因子图；通过特德尔菲法确定各个单因子的生态敏感度的评价值，一般分5级，用9、7、5、3、1代表生态敏感性的高低，分值越高，生态敏感性越强，就越不适宜做为城市建设用地；利用成对比较法计算各因子权重值；在Arcgis中利用加权叠加法进行建设用地生态适宜性等级计算，得出生态适宜性评价图；对评价结果进行适宜性分析，划分适宜性等级，并进一步根据建设适宜性等级将研究区划分为“四区”，即禁建区、限建区、适建区和已建区，建立山地城市的生态适宜性分析模型。
　　3 生态因子的确定
　　影响城市建设用地选择的因子很多，在研究中要全部逐个分析有一定难度。为了保护城市生态环境，建设有特色的山地城市，规划按照先安排非建设用地，再安排建设用地的规划思想，在分析通山县地形地貌、水文、道路、建成区等诸多影响因素的基础上，按照对建设用地扩展作用性质的不同将因子分为两大类,一类是限制性因子包括：地形、水域等；一类是潜力因子包括:建成区、增长极、道路等。
　　3.1 限制性因子
　　所谓限制性因子就是对城市建设用地扩展起到限制作用的因子，限制性因子不利于城市建设用地的选择。一般这些因子值越大，对建设用地的不适宜度就越高。
　　地形因子:地形是区域大的骨架和背景,在山地生态环境中,地形有着重要的影响。其中坡度的大小影响工程建设的投入、施工难度及工程建设日后的安全保障程度，坡度越大，城市建设用地成本越高,生态敏感度越高；高程主要通过高程差影响城市供水。
　　水域因子:水域因子包括线状的河流和面状的湖泊、人工湖等。水域是区域的血脉，在改善区域景观质量，维持正常水循环等方面发挥着重要作用。河湖生态系统既有生态功能又有社会经济功能，河流廊道不仅能维持生态系统的平衡，还是区域生态安全的重要廊道。本次的评价范围内大小水体星罗棋布，是构成特色景观的重要因素，因此，水域的合理利用与保护对通山县景观生态安全格局的稳定性与社会经济可持续发展至关重要。
　　3.2 潜力因子
　　所谓潜力性子，是指对城市建设用地扩展起到促进作用的因子，这些因子对城市建设用地的选择具有一定的引力作用。
　　建成区因子：主要指具有一定人口规模，并有一定的基础设施基础的城镇化区域。建成区基础设施相对完善，商业集中，生活条件相对比较方便。
　　增长极因子：指产业企业比较集中的空间实体，如工业区或高新技术开发区等。这些空间实体能够集聚一定的人口，从而使土地转为建设性用地。通山县新建的经济开发区位于城市西部，对城市空间布局有很大的影响力。
　　道路因子：交通条件对城镇建设用地导向性很强，交通可达性强、便捷度高的区位比其他地方更容易转化为城镇用地。
　　单因子等级划分表
　　生态因子 生态因子等级标准
　　 1 2 3 4 5
　　高程 50米以下 -- 50米~150米 -- 150米以上
　　坡度 8度以下 8度~15度 15度~25度 25~45度 45度以上
　　坡向 平地、正南 东南、西南 正东、正西 东北、西北 正北
　　水体分布 无水体 -- 分散小水体 -- 集中水体
　　水体缓冲分析 25米以内 25~50米 50~75米 75~100米 100米以外
　　水体缓冲分析 50米以内 -- 50~100米 -- 100米以外
　　4 生态适宜性评价
　　对选取的因子进行分级，再通过Arcgis的缓冲区处理、网格分析、数据统计、叠加等功能对城市土地的生态适宜性进行评价，画出各个因子的图形，具体如下。
　　单因子权重分析表
　　生态因子 高程 坡度 坡向 水体
　　分布 水体缓
　　冲分析 用地
　　现状 道路缓
　　冲分析 几何平
　　均值 权重值
　　地
　　形
　　因
　　子 高程 1 1/3 3 1/5 1/3 3 1/7 0.553 0.045
　　 坡度 3 1 5 1/3 1 5 1/5 1.308 0.106
　　 坡向 1/3 1/5 1 1/7 1/5 1 1/9 0.244 0.020
　　水
　　体
　　因
　　子 水体分布 5 3 7 1 3 7 1/3 3.004 0.244
　　 水体缓冲分析 3 1 5 1/3 1 5 1/5 1.308 0.106
　　建成区 1/3 1/5 1 1/7 1/5 1 1/7 0.255 0.021
　　道路缓冲分析 7 5 9 3 5 7 1 5.666 0.459
　　
　　限制型模式C.I.计算表
　　生态因子 高程 坡度 坡向 水体分布 水体缓冲分析 用地现状 道路缓冲分析
　　地
　　形
　　因
　　子 高程 0.045 0.134 0.015 0.224 0.134 0.015 0.314
　　 坡度 0.035 0.106 0.021 0.318 0.106 0.021 0.530
　　 坡向 0.059 0.099 0.020 0.139 0.099 0.020 0.178
　　水
　　体
　　因子 水体分布 0.049 0.081 0.035 0.244 0.081 0.035 0.731
　　 水体缓冲分析 0.035 0.106 0.021 0.318 0.106 0.021 0.530
　　建成区 0.062 0.103 0.021 0.144 0.103 0.021 0.144
　　道路缓冲分析 0.066 0.092 0.051 0.153 0.092 0.066 0.459
　　合计 0.351 0.722 0.184 1.540 0.722 0.198 2.886
　　合计得分 7.833 6.808 9.277 6.323 6.808 9.603 6.284
　　运用加权叠加法的计算公式，将各个单因子图层和各自的权重相乘，在Arcgis里面叠合后即得到生态适宜性评价的灰度图。
　　在灰度图中，颜色越浅代表敏感性越强，越需加强保护。通过灰度图，取值3-4度为禁止建设区，2-3为限制建设区，1-2为适宜建设区，从而得出生态适宜性评价图。
　　通过对通山县的生态适宜性分析，得出通山城区位于一个具有较高生态敏感性的区域中，城区禁止建设用地多分布在城市北面和西面；限制建设用地分布在城区周边区域；适宜建设用地分布在南面和北面；建议城市向西南和北面发展。
　　5 结论
　　山地城市与平原城市的用地条件存在很大的区别，其影响因素有着自己的特殊性。本研究以Arcgis为支撑，通过恰当的因子权重确定和叠加方法的选择，从而更科学地确定建设用地生态适宜性等级，使评价结果更为客观，提高了生态适宜性评价的科学性和综合性。本文按新的城市规划编制办法中的要求将评价区域划分为禁建区、限建区、适建区和已建区，为今后城市建设用地扩展方向做建议性指导。
　　相对于其他的数值评价方法，基于GIS的适宜性评价方法对数值计算和空间数据的处理能更简单、直观和快速地实现定量分析。运用多因素综合评价模型对城市建设用地进行生态适宜性评价，在此基础上结合实际情况划分适宜建设区、不适宜建设区和不可建设区，对城市特别是山区城市建设用地的科学评价和城市发展具有重要意义。
　　参考文献
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　　5、基于RS和GIS的城市建设用地生态适宜性评价——以南阳市西峡县为例.麻永建，夏保林.河南科学.2009年8月

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