半城市化地區(qū)土地適宜性評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用——以廈門市集美區(qū)為例

石龍宇，黃云鳳，崔勝輝，劉 江

（1.中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所，福建 廈門 361021；2.集美大學(xué)生物工程學(xué)院，福建 廈門 361021）

1 引言

半城市化地區(qū)（peri-urban area）是與傳統(tǒng)的城鄉(xiāng)二元景觀截然不同、城鄉(xiāng)職能與景觀混雜交錯(cuò)的新型地域［1］。它并不是一個(gè)具體的區(qū)域，而是一個(gè)只能用特征和現(xiàn)象描述的擴(kuò)散型地域類型，往往是在大城市內(nèi)部活動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的［2］。中國(guó)半城市化地區(qū)的特征是在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中非農(nóng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占總GDP比重較高，但城市化率水平（非農(nóng)人口占總?cè)丝诒戎兀┹^低［3］。

國(guó)內(nèi)半城市化地區(qū)的研究尚處于起步階段，對(duì)半城市化地區(qū)的特征［3］、動(dòng)力機(jī)制［4］及其判別指標(biāo)體系［5］總結(jié)較多，然而關(guān)于半城化地區(qū)土地適宜性評(píng)價(jià)、土地資源可持續(xù)利用方面的研究較少。隨著城市的擴(kuò)張，半城市化地區(qū)的農(nóng)田和林地不可避免地將被占用，同時(shí)會(huì)帶來(lái)一系列的社會(huì)環(huán)境問(wèn)題［6］。合理評(píng)價(jià)和規(guī)劃半城市化地區(qū)的土地資源，解決不同土地利用類型間的矛盾沖突，對(duì)實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。因此，本文以廈門市集美區(qū)為例，針對(duì)當(dāng)?shù)赝恋乩矛F(xiàn)狀，構(gòu)建土地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用遙感、地理信息系統(tǒng)、層次分析法、專家評(píng)分法等手段對(duì)特定類型的土地適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為半城化地區(qū)的土地資源規(guī)劃和管理提供科學(xué)參考。

2 研究區(qū)域概況

集美區(qū)屬?gòu)B門市轄區(qū)，經(jīng)由廈門大橋、集美大橋和杏林大橋與廈門島連成一體，是進(jìn)出廈門經(jīng)濟(jì)特區(qū)的重要門戶，深受廈門島的社會(huì)經(jīng)濟(jì)輻射影響。該行政區(qū)包含4個(gè)街道和2個(gè)鎮(zhèn)，即杏濱街道、杏林街道、集美街道、僑英街道、灌口鎮(zhèn)和后溪鎮(zhèn)。國(guó)土面積251.3km2，2008年末戶籍人口21.1萬(wàn)人，其中非農(nóng)人口為13.5萬(wàn)人，城市化率達(dá)64.0％。地貌以丘陵、山地為主，氣候終年溫和濕潤(rùn)。土地利用類型以農(nóng)用地為主。農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)以經(jīng)濟(jì)作物為主，如蔬菜、稻谷和油料作物，糧食生產(chǎn)比例不高。由于城鄉(xiāng)土地所有制不同、土地規(guī)劃管理意識(shí)薄弱，導(dǎo)致集美區(qū)各村鎮(zhèn)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)和住宅等各種用地交錯(cuò)分布，區(qū)域景觀格局凌亂無(wú)序。

2003年以來(lái)，廈門市優(yōu)化調(diào)整城市功能分區(qū)，集美區(qū)作為城市向島外拓展最為便利的地區(qū)，其經(jīng)濟(jì)一直保持較高的增長(zhǎng)率。2008年，集美區(qū)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）為210.9億元，其中非農(nóng)產(chǎn)業(yè)（第二、三產(chǎn)業(yè)）產(chǎn)值為206.6億元［7］，占GDP總量的98.0％，呈現(xiàn)出典型的半城市化地區(qū)特點(diǎn)。

3 評(píng)價(jià)方法和步驟

3.1 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

將集美區(qū)劃分為農(nóng)用地、建設(shè)用地和生態(tài)用地三種土地利用類型，根據(jù)每種土地利用類型的特點(diǎn)選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立土地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1）。其中，農(nóng)用地是指用于種植業(yè)的用地類型，土地適宜性主要考慮地形坡度、土壤質(zhì)地和土地承載力3個(gè)因素的影響；建設(shè)用地是指用于居住、工業(yè)、商業(yè)、服務(wù)業(yè)等的用地類型，其適宜性主要受道路交通狀況、地基承載力（地質(zhì)構(gòu)造）和人口密度等社會(huì)環(huán)境的影響；生態(tài)用地是指農(nóng)用地和建設(shè)用地以外，用于水源涵養(yǎng)、綠地保護(hù)、防災(zāi)減災(zāi)功能的土地，所處區(qū)域的生態(tài)環(huán)境較脆弱，具體包括淡水湖泊、林地、草地、灘涂等用地類型。

3.2 單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)

首先，通過(guò)遙感圖像解譯、文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)地調(diào)查等方法獲得每一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，生成評(píng)價(jià)指標(biāo)的柵格專題圖；然后，以集美區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖為基礎(chǔ)，利用ArcGIS軟件的空間疊置功能由地貌圖及土壤圖進(jìn)行疊置，得出最小圖斑作為土地適宜性的評(píng)價(jià)單元；接下來(lái)，參照FAO《土地評(píng)價(jià)綱要》和《縣級(jí)土地利用總體規(guī)劃編制規(guī)程》的規(guī)定，并結(jié)合專家咨詢法制定單項(xiàng)指標(biāo)的分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，逐一確定每一評(píng)價(jià)單元的土地適宜性并打分。評(píng)價(jià)等級(jí)從低到高依次賦予1—10之間的分值，表示某項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)某種土地利用類型的適宜性程度。具體每項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的內(nèi)涵和分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）坡度。集美山區(qū)坡陡谷深，且都處于河流的發(fā)源地，坡地開墾容易造成水土流失［8］。本文定義15°—25°和小于15°區(qū)域?yàn)榛具m宜和適宜的農(nóng)用地區(qū)域。

表1 集美區(qū)土地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 Indicator system for land suitability assessment in Jimei District

（2）土壤質(zhì)地。是土壤的一種十分穩(wěn)定的自然屬性，對(duì)土壤肥力有很大影響。文中定義砂壤和黏土為基本適宜，壤土為適宜區(qū)域。

（3）土地承載力。本文引入等谷量［9］概念，將不同量綱的農(nóng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為同一量綱的等谷量，轉(zhuǎn)化系數(shù)見表2。參考美國(guó)膳食結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)中涉及的素食型營(yíng)養(yǎng)水平［10］，即維持生存所需的最低營(yíng)養(yǎng)水平，作為本研究的生活水平需求，經(jīng)等谷量轉(zhuǎn)換計(jì)算約為60萬(wàn)等谷量/人·a。據(jù)此，可根據(jù)集美區(qū)不同街道（縣）的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量計(jì)算出當(dāng)?shù)氐耐恋厝丝诔休d力，具體計(jì)算公式如下：

式1中，C為某一區(qū)域的土地人口承載力；Qi為第i種農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，文中的農(nóng)產(chǎn)品包括稻谷、甘薯、玉米、高粱、大豆、油料作物、糖料作物、蔬菜、水果、奶類、禽蛋、肉類等；Gi為等谷量轉(zhuǎn)換系數(shù)（表2）；S為某種生活水平下的等谷量需求。定義土地人口承載力小于1萬(wàn)人的區(qū)域不適宜發(fā)展農(nóng)業(yè)，1萬(wàn)—10萬(wàn)人之間的區(qū)域較適宜發(fā)展農(nóng)業(yè)，大于10萬(wàn)人的區(qū)域?yàn)榘l(fā)展農(nóng)業(yè)的適宜區(qū)域，等級(jí)評(píng)分依次對(duì)應(yīng)1、5、10分。

表2 等谷量轉(zhuǎn)換系數(shù)Tab.2 Conversion factors of equivalent paddy

（4）道路交通。本文定義在交通干道距離小于4km的區(qū)域內(nèi)為適宜建設(shè)區(qū)域；4—8km內(nèi)為較適宜區(qū)域；距離交通干道距離＞8km為不適宜發(fā)展建設(shè)用地區(qū)域。

（5）地基承載力。通常地層構(gòu)造形成的年代越久，其地基承載力越大。按照地層構(gòu)造形成由遠(yuǎn)到近進(jìn)行排列，集美區(qū)的地層構(gòu)造類型有燕山第二亞構(gòu)造層和喜馬拉雅第二亞構(gòu)造層。主要的巖石類型有白堊紀(jì)侵入巖和晚侏羅紀(jì)侵入巖。根據(jù)地層的穩(wěn)定性，本文定義燕山第二亞構(gòu)造層白堊紀(jì)和晚侏羅紀(jì)侵入巖區(qū)域的土地適宜性分別為適宜和較適宜，而喜馬拉雅第二亞構(gòu)造層區(qū)域定義為不適宜。

（6）人口密度。定義人口密度大于2000人/km2、1000—2000人/km2、小于1000人/km2的區(qū)域分別為適宜、較適宜和不適宜區(qū)域。

（7）水源保護(hù)。集美區(qū)三面江環(huán)水繞，區(qū)內(nèi)河網(wǎng)縱橫，潮汐明顯。生物物種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，食物鏈易受干擾。在水源保護(hù)地，例如坂頭—石兜水庫(kù)周邊地區(qū)適宜作為生態(tài)用地保護(hù)起來(lái)。

（8）土壤侵蝕。在土壤侵蝕多發(fā)地區(qū)，不應(yīng)當(dāng)開發(fā)建設(shè)和發(fā)展種植業(yè)，應(yīng)該種植林木或者草本植物，作為生態(tài)用地使用，以保持水土，維持集美區(qū)的生態(tài)平衡。

（9）風(fēng)暴災(zāi)害。影響洪澇災(zāi)害的因素主要包括地勢(shì)高程、植被類型等。集美區(qū)地勢(shì)較低，沿海地區(qū)易受風(fēng)災(zāi)，特別是南部萬(wàn)頃沙一帶。在風(fēng)暴災(zāi)害高發(fā)地區(qū)不適宜高密度開發(fā)建設(shè)，而應(yīng)當(dāng)作為生態(tài)用地加以保護(hù)。

3.3 指標(biāo)疊加分析

利用ArcGIS軟件的疊加分析功能，將特定土地利用類型的單項(xiàng)指標(biāo)適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行加和，得到特定土地利用類型的適宜性評(píng)價(jià)圖，計(jì)算公式如下：

式2中，V為特定土地利用類型的適宜性評(píng)價(jià)值；Bi為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值；Wi為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，通過(guò)層次分析法確定；n為評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)量。

根據(jù)每種土地利用類型的總體得分，將土地適宜性分為3個(gè)等級(jí)：適宜（10分及以上），指用地的自然環(huán)境條件比較優(yōu)越，能適應(yīng)特定土地利用類型發(fā)展的需要，土地質(zhì)量評(píng)價(jià)的各項(xiàng)因子均處于最優(yōu)或較優(yōu)狀態(tài)，一般不需要或只需稍采用一定的工程措施即可用于開發(fā)的用地；較適宜（5—7分），指對(duì)所定用途具有輕微的限制性，需要采取一定的工程措施，改善條件后才能用于開發(fā)的用地；不適宜（4分及以下），指對(duì)所定用途具有明顯的限制性，不能利用或不能持續(xù)利用的土地，利用不當(dāng)容易引起土地退化。

4 評(píng)價(jià)結(jié)果

由式2計(jì)算得到集美區(qū)農(nóng)業(yè)用地、建設(shè)用地和生態(tài)用地的土地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果如圖1和表3所示。

圖1 集美區(qū)土地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.1 Results of land suitability assessment in JimeiDistrict

表3 集美區(qū)土地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.3 Results of land suitability assessment in JimeiDistrict

由表3可以看出，集美區(qū)農(nóng)用地適宜性總面積為29.5km2，占全區(qū)總面積的11.7％，主要分布在中部和南部平原地區(qū)；全區(qū)建設(shè)用地適宜性總面積38.60km2，占全區(qū)總面積的15.4％，主要分布在集美片區(qū)和杏林片區(qū)中部地區(qū)；全區(qū)生態(tài)用地適宜性總面積4.0km2，占全區(qū)總面積的1.6％，主要分布在杏林片區(qū)沿海及中部的坑塘水庫(kù)地區(qū)。與實(shí)際的土地利用現(xiàn)狀圖比較發(fā)現(xiàn)，適宜發(fā)展建設(shè)用地的地區(qū)已經(jīng)全部被建設(shè)用地覆蓋。從各種土地利用類型的較適宜區(qū)，即后備資源分布來(lái)看，農(nóng)用地資源主要分布在灌口鎮(zhèn)和杏林鎮(zhèn)，占全區(qū)總面積的41.5％，但由于其中大部分已被建設(shè)用地占用，導(dǎo)致集美區(qū)的后備農(nóng)用地資源嚴(yán)重匱乏；較適宜建設(shè)用地主要分布在杏林片區(qū)及以北高速公路沿線，占全區(qū)總面積的32.6％；后備生態(tài)用地主要包括杏林灣、馬鑾灣以及石兜、坂頭水庫(kù)周邊的水源保護(hù)地，占全區(qū)總面積的31.3％。

5 結(jié)語(yǔ)

半城市化地區(qū)是一種性質(zhì)特殊的人文地理區(qū)域，一方面由于城市中心信息、技術(shù)等的輻射和擴(kuò)散，鄉(xiāng)村非農(nóng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速；另一方面由于城鄉(xiāng)二元戶籍管理和行政管理等體制的制約，導(dǎo)致人口城市化程度較低，呈現(xiàn)出“似城非城”的獨(dú)特區(qū)域。筆者在借鑒前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以RS、GIS技術(shù)為支撐，選取廈門市集美區(qū)這一典型半城市化地區(qū)為研究區(qū)域，針對(duì)當(dāng)?shù)赝恋剡m宜性進(jìn)行分析，對(duì)區(qū)域內(nèi)農(nóng)用地、建設(shè)用地和生態(tài)用地三種土地利用類型，構(gòu)建了各自的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，得到土地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果圖。評(píng)價(jià)結(jié)果表明：集美區(qū)土地資源以農(nóng)用地為主，生境良好，類型多樣。適宜作為農(nóng)用地、建設(shè)用地和生態(tài)用地的土地面積分別占總面積的11.7％、15.4％和1.6％，與當(dāng)?shù)赝恋乩脤?shí)際比較吻合。建設(shè)用地占用耕地，破壞生態(tài)用地是集美區(qū)土地資源可持續(xù)利用亟待解決的問(wèn)題。本文的評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)未來(lái)土地利用規(guī)劃和土地資源管理具有參考意義。構(gòu)建的土地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系具有簡(jiǎn)單易行、操作方便、數(shù)據(jù)可獲得性強(qiáng)的特點(diǎn)，其評(píng)價(jià)方法和步驟可用于其他半城市化地區(qū)。

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