基于GIS的中心城區建設用地適宜性評價

陸張維++徐麗華

摘要：利用主成分分析方法和地理信息系統（GIS）技術，對杭州市中心城區建設用地適宜性從柵格尺度進行評價，探索中心城區這一特定土地利用空間建設用地適宜性評價的特點，以豐富建設用地適宜性評價的方法體系，確定杭州市中心城區建設用地適宜性空間格局。研究結果表明：杭州市中心城區建設用地適宜性的空間格局呈從已有建成區、主干道沿線以及未來城市規劃區向外遞減的圈層結構；影響中心城區建設用地適宜性的影響因素應以經濟適宜性為主，兼顧生態適宜性，其中建成區鄰域密度、道路密度和城市規劃區鄰域密度是影響中心城區建設用地適宜性的關鍵因素，決定了中心城區建設用地適宜性的總體格局。利用主成分分析方法確定的中心城區建設用地適宜性空間格局經驗證與杭州市城市開發進程相吻合，可以為杭州市中心城區建設用地優化布局與結構調整提供借鑒與參考。

關鍵詞：土地評價；適宜性；主成分分析；建設用地；中心城區

中圖分類號： F323.211文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）06-0488-05

收稿日期：2016-01-01

基金項目：國家自然科學基金（編號：51508513）；浙江省自然科學基金（編號：LY15D010006）。

作者簡介：陸張維（1983—），男，浙江慈溪人，博士，主要研究方向為城市土地利用與管理。

通信作者：徐麗華，博士，副教授，主要研究方向為地理學及空間分析。當前，中國經濟正處于快速增長階段，城市化水平不斷提高，建設用地日趨緊張，如何合理利用有限的建設用地資源，發揮建設用地的最大效益已經成為我國土地利用的重要任務。特別是中心城區，作為區域經濟發展的核心與載體，其土地利用優化更是直接關系到整個區域土地資源的合理利用和社會經濟的可持續發展。而針對土地利用活動，土地適宜性評價是土地利用決策的重要因素[1]，目的在于根據人類意愿和未來活動的預測確定土地利用最適合的空間模式[2-3]，引導人們按照土地的內在適宜方向進行開發，對于提高土地社會經濟生態價值、保證土地資源合理利用具有重要的指導意義[4-5]。《雅典憲章》有關建設用地選擇的理論也認為，城市土地用途確定必須考慮土地的適宜性[6]，才能實現城市土地資源的優化配置[7]。因此，中心城區建設用地適宜性評價是土地利用總體規劃和城市總體規劃有關城市土地利用的重要基礎工作，可以為城市空間構造、城市用地選擇及城市用地功能分區等提供科學依據[8]，影響城市未來發展的整體布局和社會經濟發展，對于提高城市土地利用管理績效有著重要的現實意義。

土地適宜性評價研究早期以農用地適宜性評價為主，隨著城市用地擴展、農業土地變化、旅游用地開發、土地整理等活動的日益增多，各類用地的適宜性評價日益增多，建設用地適宜性評價方面的研究也逐步發展起來。在建設用地適宜性評價研究區域的選擇方面，主要有城市群[9]、市域[10]、資源型城市[11]、縣域[12]、城鎮[13]、村莊[14]、半城市化地區[15]、山區[16]等，還未見主要針對中心城區的研究。在建設用地適宜性評價方法的研究方面，早期多以定性評價為主，隨著定量研究和地理信息系統（GIS）空間分析技術的發展，通過建立評價指標體系，構建單因素評價圖層，借助GIS技術進行綜合加權疊加[11，17]，關鍵在于權重的確定。還有學者用遺傳算法和神經網絡等人工智能方法進行適宜性評價，也取得了一定的成績[18-19]，但人工智能方法在普及上存在難度。在建設用地適宜性評價指標的選取方面，已有研究中主要有地形地貌、地質結構、水文條件、地質災害等工程施工因素，以及自然保護區、水域、人文景觀、生態脆弱區、植被蓋度、環境污染、基本農田保護等生態因素，以及風向、濕度、氣溫等氣象因素，還有交通、建成區密度、離市中心距離、經濟發展水平、基礎設施條件、經濟政策等經濟因素[17，20-27]。這些評價指標的選取首先評價某地塊是否適宜作為建設用地，其次是適宜的程度。而中心城區是一個區域政治、經濟和文化中心，通常是在自然地理等條件相對較好的地方逐漸發展起來的，以平原谷地居多，因而根據上述因素進行分析，中心城區周邊通常是建設用地適宜區，適宜性評價應該重點關注作為建設用地的適宜性程度。城市土地的優化配置以“效益”為核心，中心城區尤為如此[7]，并且城市開發主體更多的是關心用地的經濟效益，而這種效益的差異主要由土地的經濟區位決定。還有，在中心城區這一尺度上，像工程施工因素、氣象因素通常不會成為城市發展的限制因素，是次要因素，而且相對均質。筆者認為，中心城區的建設用地適宜性評價有其自身特點，應該著重考慮經濟因素，輔以生態因素，并且應該從柵格尺度上借助GIS技術進行分析。

本研究擬采用主成分分析方法，結合GIS技術，從柵格尺度對杭州市中心城區建設用地適宜性進行評價，探索中心城區這一特定土地利用空間建設用地適宜性評價的特點，豐富建設用地適宜性評價的方法體系，以期為杭州市中心城區建設用地優化布局與結構調整提供借鑒與參考。

1材料與方法

1.1區域與數據

杭州市位于中國東南沿海，是浙江省省會和經濟、政治、文化中心，是長三角中心城市之一，是國家歷史文化名城和著名的風景旅游城市。以杭州市中心城區為研究靶心，包括主城、江南副城和下沙副城，以繞城高速公路為界，土地總面積為813.78 km2（圖1）。

本研究采用的資料主要包括：2005年11月27日Landsat TM影像和2010年9月21日Landsat ETM影像（軌道號為P119、R39），用于獲取建成區鄰域密度和水體鄰域密度，以及2005—2010年間建設用地擴展情況；其他數據還包括1987年杭州市1 ∶ 5萬地形圖，2005年土地利用現狀圖、2001—2020年城市規劃資料、主城區行政區劃圖、道路交通圖、基本農田分布圖和工業中心分布圖，用于獲取杭州市主城區2005年的坡度、農居點鄰域密度、城市規劃區鄰域密度、基本農田鄰域密度、道路密度、離工業中心距離和離CBD距離。所有數據空間化以后，都統一到杭州市地方坐標系。

1.2研究方法

1.2.1評價因子的選取與計算中心城區建設用地適宜性評價著重考慮用地的經濟適宜性，兼顧生態保護。已有建成區周邊，規模效益明顯，容易引起城市開發的進一步集聚；交通設施是城市擴展的重要解釋變量，交通沿線的土地開發成本較低、通達性好、擴展阻力最小，因而城市擴展傾向于沿交通線向外擴展，是用地適宜性的重要評價指標；在未來城市規劃范圍內，政府會提供城市基礎設施（如道路）和城市發展所需的城市配套設施（如安全、健康、教育、醫療），以保證城市的正常運轉和推動城市的可持續發展，是非常適宜開發的區域；長期以來，城市工業的發展通常以集聚的方式為主，特別是各工業區、開發區在集聚企業方面更具有吸引力[28]，20世紀90年代初期以來，城市產業退二進三，工業開始郊區化發展，從杭州市工業用地的布局來看，工業在城市擴展中起到了重要作用；競租理論認為，市中心具有最高的租金，然后租金隨著離市中心距離的增加而降低，因此離市中心的距離越近，用地效益越高，越適宜開發。坡度較大的區域通常是林地，從生態保護角度考慮不適宜開發，而坡度平緩的區域，建筑成本較低，更適宜開發；大面積水體是優越的景觀條件，從環境保護的角度看，認為不適宜開發，并且容易導致可開發土地的破碎化和開發成本的上升；基本農田是規劃期內未經國務院批準不得占用的耕地，基本農田保護區的存在限制了某一區域未來的發展空間，同時也有助于發揮耕地的生態價值；城市建設用地擴展過程中會遇到很多農村居民點，征地拆遷困難，而且在土地補償和村民安置方面需要支付高額的經濟成本和社會成本。因此，本研究選取建成區鄰域密度、道路密度、城市規劃區鄰域密度、離工業中心距離、離CBD距離、坡度、水體鄰域密度、基本農田保護區鄰域密度、農居點鄰域密度作為建設用地適宜性評價的評價因子。本研究最終評價單元是 210 m×210 m的柵格，各指標運用Zonal Statistic統計方法將結果統計到柵格單元上。

1.2.2主成分分析運用主成分分析將影響建設用地適宜性的多個因子歸納為幾個變量進行評價。主成分分析是一種不摻雜主觀意識的客觀評價方法，并經過數學分析生成權重值，從而確定每個樣本的貢獻率。同時它又是一種降維技術，把多維向量簡化為數量更少的綜合因素，即多元變量系統中的主成分，并且通過旋轉使得主成分之間互不相關，從而確定主成分的現實含義。利用主成分分析方法可以生成一系列獨立不相關的新變量（主成分），擺脫了權重判斷不合理的弊端，并能方便地利用分析得到的綜合得分進行評價。

主成分分析原理是通過正交旋轉變換來消除數據相關性或冗余度。正交旋轉式為：

pcij=∑nk=1XikEkj。

2 結果與分析

2.1建設用地適宜性評價因子的空間主成分分析

采用SPSS11.5統計軟件對數據進行處理，首先進行Barlett球度檢驗和KMO檢驗。Barlett球度檢驗給出的相伴概率為0.000，小于顯著性水平0.05，因此拒絕Barlett球度檢驗的零假設；KMO統計量為0.635，大于0.5，證明適于主成分分析。其次利用主成分分析，得到各個主成分的特征值和貢獻率，建設用地適宜性評價指標的主成分分析結果見表1。由于前5個主成分已經包含了原始變量中85%的信息，已能較好地反映杭州市中心城區建設用地適宜性的空間格局，因此選取前5個主成分進行分析。

從表2可以看出每個主成分包含原來變量的信息載荷情況，對應的載荷系數越大，包含原變量的信息就越多，借此分析各個主成分的內涵。第1主成分對建成區鄰域密度、道路密度和城市規劃區鄰域密度具有較高的載荷量，主要反映城市開發對建設用地適宜性的影響，已有建成區密度大的地方具有良好的道路基礎設施，也是未來城市規劃重點發展的區域，體現了良好的區位；第2主成分對離工業中心距離和離CBD距離具有較高的載荷量，CBD和工業中心是城市發展的集聚中心，反映社會經濟發展的集聚規模效應對建設用地適宜性的影響；第3主成分對坡度和水體鄰域密度具有較高的載荷量，坡度較高、水體分布多的區域應該注重生態保護，不適宜開發土地，反映了生態環境保護對建設用地適宜性的影響；第4主成分對于農居點鄰域密度具有較高的載荷量，反映了征地拆遷成本對建設用地適宜性的影響；第5主成分對于基本農田密度具有較高的載荷量，反映了由于基本農田布局導致的城市發展的空間及生態約束對建設用地適宜性的影響。綜合考慮各個主成分的主要貢獻因子，影響中心城區建設用地適宜性的因子按照作用度大小，可以概括為區位、集聚規模效應、生態環境、征地拆遷成本和空間及生態約束等5個主因子。

從5個主成分在每個空間單元上得分的空間格局（圖2）可以看出，PCA變換可以有效地將相關的空間因素對建設用地適宜性的影響分配到相應的主成分上。第1主成分代表原來9個指標中約1/3的信息，因此第1主成分可以初步描述中心城區建設用地適宜性的總體格局，其空間結構呈從已有建成區、主干道沿線以及未來城市規劃區向外遞減的圈層分布，該區域已有基礎設施良好、交通發達，是未來政府基礎設施建設投資、住宅開發、商業發展的重點區域，低值區主要分布在城市郊區。第2主成分代表社會經濟發展的集聚規模效應對建設用地適宜性的影響，高值區主要是在杭州市高新技術產業開發區之江區塊、蕭山經濟技術開發區、下沙經濟技術開發區、半山-石橋重型機械工業區、九堡家電工業區、小河和拱宸橋工業區以及城市中心區域。第3主成分代表生態環境對建設用地適宜性的影響，低值區主要分布在西湖風景區、城北半山、蕭山南部的柴嶺山和華眉山、西溪濕地、運河以及蕭山湘湖和白馬湖附近區域。第4主成分代表征地拆遷成本對建設用地適宜性的影響，低值區主要是在主城區和下沙之間的艮山東路沿線、蕭山城區北部、濱江區南部以及主城區北部的農村地區。第5主成分代表城市發展的空間及生態約束對建設用地適宜性的影響，低值區主要分布在蕭山北部的錢江農場和南部的湘湖農場的基本農田保護區。

2.2建設用地適宜性綜合評價

影響建設用地適宜性的因素很多，主成分分析得到的5個主成分基本上可以概括影響建設用地適宜性格局的主導因子。利用主成分分析，確定杭州市中心城區建設用地適宜性的綜合評價模型如下：

Y=0.332 3Y1+0.174 3Y2+0.136 0Y3+0.130 9Y4+0074 1Y5。

（5）

式中：Y為建設用地適宜性綜合得分；Y1為區位因子；Y2為集聚規模效應因子；Y3為生態環境因子；Y4征地拆遷成本因子；Y5為空間及生態約束因子。

按照上述評價模型，根據上述各個主導因子的得分，可以模擬出杭州市中心城區建設用地適宜性的空間格局（圖3）。其空間結構與第1主成分基本一致，呈從已有建成區、主干道沿線以及未來城市規劃區向外遞減的圈層分布，根據中心城區建設用地適宜性的空間格局，接下來城市的發展可能是中心城區往城區北部，城東往下沙方向，下沙城西部往主城區方向，濱江區沿錢塘江南岸，以及蕭山城區往北部發展。

2.3建設用地適宜性空間格局與城市擴展的對比分析

從理論上講，在城市發展過程中，建設用地適宜性最高區域應該是優先開發的區域。因此，通過對比分析杭州市中心城區2005—2010年間新增建設用地的分布與本研究分析得到的2005年建設用地適宜性評價的空間格局，以驗證本研究結果的現實性。

從遙感解譯上看，2005—2010年杭州市中心城區新增建設用地增長情況見圖4，新增建設用地50.34 km2，發現杭州市中心城區的城市擴展具有10個增長點，分別是文一西路兩側、古墩路和莫干山路兩側、上塘高架兩側、石大快速路北側、艮山東路和德勝東路兩側、下沙1號大街西側、下沙城區的填充開發、濱江城區的填充開發、蕭山市心北路兩側和蕭山城區東北部杭甬高速南側的工業區，與建設用地適宜性評價所確

定的適宜性較好的區域基本吻合。具體來看，在研究區范圍內，除去已有建設用地、山地、水域、風景保護區和基本農田等用地，共有213.66 km2土地可供開發，根據建設用地適宜性評價結果，選取其中50.34 km2最適宜的用地，則2005—2010年間，在柵格尺度上有14.31 km2約30%的新增建設用地位于該區域內。若將213.66 km2可開發土地分別按30%、30%、40%的比例劃分為適宜性一等、二等、三等，則2005—2010年間位于一等、二等、三等的新增建設用地分別為 47.16%、30.18%、22.66%。本研究確定的杭州市中心城區建設用地適宜性的評價結果可作為杭州市城市土地開發決策依據是科學合理的。

3結論

本研究借助GIS空間分析技術，利用主成分分析方法對杭州市中心城區建設用地適宜性進行了綜合評價，主要得出以下結論：（1）杭州市中心城區建設用地適宜性的空間格局呈從已有建成區、主干道沿線以及未來城市規劃區向外遞減的圈層分布，城市的適宜發展區可能是中心城區往城區北部，城東往下沙方向，下沙城西部往主城區方向，濱江區沿錢塘江南岸，以及蕭山城區往北部發展，這與杭州市城市發展戰略從“西湖時代”走向“錢塘江時代”相吻合。（2）影響中心城區建設用地適宜性的影響因素以經濟適宜性為主，兼顧生態適宜性，按重要性依次為區位、集聚規模效應、生態環境、征地拆遷成本和空間及生態約束。其中，建成區鄰域密度、道路密度和城市規劃區鄰域密度是影響中心城區建設用地適宜性的關鍵因素，決定了中心城區建設用地適宜性的總體格局；離工業中心距離和離CBD距離對于城市周邊開發區以及城市中心區域的建設用地適宜性有著重要影響；坡度、水體鄰域密度、農居點鄰域密度和基本農田密度則是影響建設用地適宜性的次要因素。（3）建設用地適宜性是城市土地開發決策的重要依據，通過對比分析2005年杭州市中心城區建設用地適宜性空間格局與2005—2010年中心城區新增建設用地的分布情況，建設用地適宜性高的區域正是城市開發概率較高的區域，2005—2010年位于建設用地適宜性一等、二等、三等區域內的新增建設用地占比分別為47.16%、30.18%、22.66%。本研究針對中心城區特點選取指標體系是科學合理的，利用主成分分析方法確定建設用地適宜性評價結果可為杭州市中心城區建設用地優化布局與結構調整提供借鑒與參考。

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關鍵詞：土地評價；適宜性；主成分分析；建設用地；中心城區

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土地適宜性評價研究早期以農用地適宜性評價為主，隨著城市用地擴展、農業土地變化、旅游用地開發、土地整理等活動的日益增多，各類用地的適宜性評價日益增多，建設用地適宜性評價方面的研究也逐步發展起來。在建設用地適宜性評價研究區域的選擇方面，主要有城市群[9]、市域[10]、資源型城市[11]、縣域[12]、城鎮[13]、村莊[14]、半城市化地區[15]、山區[16]等，還未見主要針對中心城區的研究。在建設用地適宜性評價方法的研究方面，早期多以定性評價為主，隨著定量研究和地理信息系統（GIS）空間分析技術的發展，通過建立評價指標體系，構建單因素評價圖層，借助GIS技術進行綜合加權疊加[11，17]，關鍵在于權重的確定。還有學者用遺傳算法和神經網絡等人工智能方法進行適宜性評價，也取得了一定的成績[18-19]，但人工智能方法在普及上存在難度。在建設用地適宜性評價指標的選取方面，已有研究中主要有地形地貌、地質結構、水文條件、地質災害等工程施工因素，以及自然保護區、水域、人文景觀、生態脆弱區、植被蓋度、環境污染、基本農田保護等生態因素，以及風向、濕度、氣溫等氣象因素，還有交通、建成區密度、離市中心距離、經濟發展水平、基礎設施條件、經濟政策等經濟因素[17，20-27]。這些評價指標的選取首先評價某地塊是否適宜作為建設用地，其次是適宜的程度。而中心城區是一個區域政治、經濟和文化中心，通常是在自然地理等條件相對較好的地方逐漸發展起來的，以平原谷地居多，因而根據上述因素進行分析，中心城區周邊通常是建設用地適宜區，適宜性評價應該重點關注作為建設用地的適宜性程度。城市土地的優化配置以“效益”為核心，中心城區尤為如此[7]，并且城市開發主體更多的是關心用地的經濟效益，而這種效益的差異主要由土地的經濟區位決定。還有，在中心城區這一尺度上，像工程施工因素、氣象因素通常不會成為城市發展的限制因素，是次要因素，而且相對均質。筆者認為，中心城區的建設用地適宜性評價有其自身特點，應該著重考慮經濟因素，輔以生態因素，并且應該從柵格尺度上借助GIS技術進行分析。

本研究擬采用主成分分析方法，結合GIS技術，從柵格尺度對杭州市中心城區建設用地適宜性進行評價，探索中心城區這一特定土地利用空間建設用地適宜性評價的特點，豐富建設用地適宜性評價的方法體系，以期為杭州市中心城區建設用地優化布局與結構調整提供借鑒與參考。

1材料與方法

1.1區域與數據

杭州市位于中國東南沿海，是浙江省省會和經濟、政治、文化中心，是長三角中心城市之一，是國家歷史文化名城和著名的風景旅游城市。以杭州市中心城區為研究靶心，包括主城、江南副城和下沙副城，以繞城高速公路為界，土地總面積為813.78 km2（圖1）。

本研究采用的資料主要包括：2005年11月27日Landsat TM影像和2010年9月21日Landsat ETM影像（軌道號為P119、R39），用于獲取建成區鄰域密度和水體鄰域密度，以及2005—2010年間建設用地擴展情況；其他數據還包括1987年杭州市1 ∶ 5萬地形圖，2005年土地利用現狀圖、2001—2020年城市規劃資料、主城區行政區劃圖、道路交通圖、基本農田分布圖和工業中心分布圖，用于獲取杭州市主城區2005年的坡度、農居點鄰域密度、城市規劃區鄰域密度、基本農田鄰域密度、道路密度、離工業中心距離和離CBD距離。所有數據空間化以后，都統一到杭州市地方坐標系。

1.2研究方法

1.2.1評價因子的選取與計算中心城區建設用地適宜性評價著重考慮用地的經濟適宜性，兼顧生態保護。已有建成區周邊，規模效益明顯，容易引起城市開發的進一步集聚；交通設施是城市擴展的重要解釋變量，交通沿線的土地開發成本較低、通達性好、擴展阻力最小，因而城市擴展傾向于沿交通線向外擴展，是用地適宜性的重要評價指標；在未來城市規劃范圍內，政府會提供城市基礎設施（如道路）和城市發展所需的城市配套設施（如安全、健康、教育、醫療），以保證城市的正常運轉和推動城市的可持續發展，是非常適宜開發的區域；長期以來，城市工業的發展通常以集聚的方式為主，特別是各工業區、開發區在集聚企業方面更具有吸引力[28]，20世紀90年代初期以來，城市產業退二進三，工業開始郊區化發展，從杭州市工業用地的布局來看，工業在城市擴展中起到了重要作用；競租理論認為，市中心具有最高的租金，然后租金隨著離市中心距離的增加而降低，因此離市中心的距離越近，用地效益越高，越適宜開發。坡度較大的區域通常是林地，從生態保護角度考慮不適宜開發，而坡度平緩的區域，建筑成本較低，更適宜開發；大面積水體是優越的景觀條件，從環境保護的角度看，認為不適宜開發，并且容易導致可開發土地的破碎化和開發成本的上升；基本農田是規劃期內未經國務院批準不得占用的耕地，基本農田保護區的存在限制了某一區域未來的發展空間，同時也有助于發揮耕地的生態價值；城市建設用地擴展過程中會遇到很多農村居民點，征地拆遷困難，而且在土地補償和村民安置方面需要支付高額的經濟成本和社會成本。因此，本研究選取建成區鄰域密度、道路密度、城市規劃區鄰域密度、離工業中心距離、離CBD距離、坡度、水體鄰域密度、基本農田保護區鄰域密度、農居點鄰域密度作為建設用地適宜性評價的評價因子。本研究最終評價單元是 210 m×210 m的柵格，各指標運用Zonal Statistic統計方法將結果統計到柵格單元上。

1.2.2主成分分析運用主成分分析將影響建設用地適宜性的多個因子歸納為幾個變量進行評價。主成分分析是一種不摻雜主觀意識的客觀評價方法，并經過數學分析生成權重值，從而確定每個樣本的貢獻率。同時它又是一種降維技術，把多維向量簡化為數量更少的綜合因素，即多元變量系統中的主成分，并且通過旋轉使得主成分之間互不相關，從而確定主成分的現實含義。利用主成分分析方法可以生成一系列獨立不相關的新變量（主成分），擺脫了權重判斷不合理的弊端，并能方便地利用分析得到的綜合得分進行評價。

主成分分析原理是通過正交旋轉變換來消除數據相關性或冗余度。正交旋轉式為：

pcij=∑nk=1XikEkj。

2 結果與分析

2.1建設用地適宜性評價因子的空間主成分分析

采用SPSS11.5統計軟件對數據進行處理，首先進行Barlett球度檢驗和KMO檢驗。Barlett球度檢驗給出的相伴概率為0.000，小于顯著性水平0.05，因此拒絕Barlett球度檢驗的零假設；KMO統計量為0.635，大于0.5，證明適于主成分分析。其次利用主成分分析，得到各個主成分的特征值和貢獻率，建設用地適宜性評價指標的主成分分析結果見表1。由于前5個主成分已經包含了原始變量中85%的信息，已能較好地反映杭州市中心城區建設用地適宜性的空間格局，因此選取前5個主成分進行分析。

從表2可以看出每個主成分包含原來變量的信息載荷情況，對應的載荷系數越大，包含原變量的信息就越多，借此分析各個主成分的內涵。第1主成分對建成區鄰域密度、道路密度和城市規劃區鄰域密度具有較高的載荷量，主要反映城市開發對建設用地適宜性的影響，已有建成區密度大的地方具有良好的道路基礎設施，也是未來城市規劃重點發展的區域，體現了良好的區位；第2主成分對離工業中心距離和離CBD距離具有較高的載荷量，CBD和工業中心是城市發展的集聚中心，反映社會經濟發展的集聚規模效應對建設用地適宜性的影響；第3主成分對坡度和水體鄰域密度具有較高的載荷量，坡度較高、水體分布多的區域應該注重生態保護，不適宜開發土地，反映了生態環境保護對建設用地適宜性的影響；第4主成分對于農居點鄰域密度具有較高的載荷量，反映了征地拆遷成本對建設用地適宜性的影響；第5主成分對于基本農田密度具有較高的載荷量，反映了由于基本農田布局導致的城市發展的空間及生態約束對建設用地適宜性的影響。綜合考慮各個主成分的主要貢獻因子，影響中心城區建設用地適宜性的因子按照作用度大小，可以概括為區位、集聚規模效應、生態環境、征地拆遷成本和空間及生態約束等5個主因子。

從5個主成分在每個空間單元上得分的空間格局（圖2）可以看出，PCA變換可以有效地將相關的空間因素對建設用地適宜性的影響分配到相應的主成分上。第1主成分代表原來9個指標中約1/3的信息，因此第1主成分可以初步描述中心城區建設用地適宜性的總體格局，其空間結構呈從已有建成區、主干道沿線以及未來城市規劃區向外遞減的圈層分布，該區域已有基礎設施良好、交通發達，是未來政府基礎設施建設投資、住宅開發、商業發展的重點區域，低值區主要分布在城市郊區。第2主成分代表社會經濟發展的集聚規模效應對建設用地適宜性的影響，高值區主要是在杭州市高新技術產業開發區之江區塊、蕭山經濟技術開發區、下沙經濟技術開發區、半山-石橋重型機械工業區、九堡家電工業區、小河和拱宸橋工業區以及城市中心區域。第3主成分代表生態環境對建設用地適宜性的影響，低值區主要分布在西湖風景區、城北半山、蕭山南部的柴嶺山和華眉山、西溪濕地、運河以及蕭山湘湖和白馬湖附近區域。第4主成分代表征地拆遷成本對建設用地適宜性的影響，低值區主要是在主城區和下沙之間的艮山東路沿線、蕭山城區北部、濱江區南部以及主城區北部的農村地區。第5主成分代表城市發展的空間及生態約束對建設用地適宜性的影響，低值區主要分布在蕭山北部的錢江農場和南部的湘湖農場的基本農田保護區。

2.2建設用地適宜性綜合評價

影響建設用地適宜性的因素很多，主成分分析得到的5個主成分基本上可以概括影響建設用地適宜性格局的主導因子。利用主成分分析，確定杭州市中心城區建設用地適宜性的綜合評價模型如下：

Y=0.332 3Y1+0.174 3Y2+0.136 0Y3+0.130 9Y4+0074 1Y5。

（5）

式中：Y為建設用地適宜性綜合得分；Y1為區位因子；Y2為集聚規模效應因子；Y3為生態環境因子；Y4征地拆遷成本因子；Y5為空間及生態約束因子。

按照上述評價模型，根據上述各個主導因子的得分，可以模擬出杭州市中心城區建設用地適宜性的空間格局（圖3）。其空間結構與第1主成分基本一致，呈從已有建成區、主干道沿線以及未來城市規劃區向外遞減的圈層分布，根據中心城區建設用地適宜性的空間格局，接下來城市的發展可能是中心城區往城區北部，城東往下沙方向，下沙城西部往主城區方向，濱江區沿錢塘江南岸，以及蕭山城區往北部發展。

2.3建設用地適宜性空間格局與城市擴展的對比分析

從理論上講，在城市發展過程中，建設用地適宜性最高區域應該是優先開發的區域。因此，通過對比分析杭州市中心城區2005—2010年間新增建設用地的分布與本研究分析得到的2005年建設用地適宜性評價的空間格局，以驗證本研究結果的現實性。

從遙感解譯上看，2005—2010年杭州市中心城區新增建設用地增長情況見圖4，新增建設用地50.34 km2，發現杭州市中心城區的城市擴展具有10個增長點，分別是文一西路兩側、古墩路和莫干山路兩側、上塘高架兩側、石大快速路北側、艮山東路和德勝東路兩側、下沙1號大街西側、下沙城區的填充開發、濱江城區的填充開發、蕭山市心北路兩側和蕭山城區東北部杭甬高速南側的工業區，與建設用地適宜性評價所確

定的適宜性較好的區域基本吻合。具體來看，在研究區范圍內，除去已有建設用地、山地、水域、風景保護區和基本農田等用地，共有213.66 km2土地可供開發，根據建設用地適宜性評價結果，選取其中50.34 km2最適宜的用地，則2005—2010年間，在柵格尺度上有14.31 km2約30%的新增建設用地位于該區域內。若將213.66 km2可開發土地分別按30%、30%、40%的比例劃分為適宜性一等、二等、三等，則2005—2010年間位于一等、二等、三等的新增建設用地分別為 47.16%、30.18%、22.66%。本研究確定的杭州市中心城區建設用地適宜性的評價結果可作為杭州市城市土地開發決策依據是科學合理的。

3結論

本研究借助GIS空間分析技術，利用主成分分析方法對杭州市中心城區建設用地適宜性進行了綜合評價，主要得出以下結論：（1）杭州市中心城區建設用地適宜性的空間格局呈從已有建成區、主干道沿線以及未來城市規劃區向外遞減的圈層分布，城市的適宜發展區可能是中心城區往城區北部，城東往下沙方向，下沙城西部往主城區方向，濱江區沿錢塘江南岸，以及蕭山城區往北部發展，這與杭州市城市發展戰略從“西湖時代”走向“錢塘江時代”相吻合。（2）影響中心城區建設用地適宜性的影響因素以經濟適宜性為主，兼顧生態適宜性，按重要性依次為區位、集聚規模效應、生態環境、征地拆遷成本和空間及生態約束。其中，建成區鄰域密度、道路密度和城市規劃區鄰域密度是影響中心城區建設用地適宜性的關鍵因素，決定了中心城區建設用地適宜性的總體格局；離工業中心距離和離CBD距離對于城市周邊開發區以及城市中心區域的建設用地適宜性有著重要影響；坡度、水體鄰域密度、農居點鄰域密度和基本農田密度則是影響建設用地適宜性的次要因素。（3）建設用地適宜性是城市土地開發決策的重要依據，通過對比分析2005年杭州市中心城區建設用地適宜性空間格局與2005—2010年中心城區新增建設用地的分布情況，建設用地適宜性高的區域正是城市開發概率較高的區域，2005—2010年位于建設用地適宜性一等、二等、三等區域內的新增建設用地占比分別為47.16%、30.18%、22.66%。本研究針對中心城區特點選取指標體系是科學合理的，利用主成分分析方法確定建設用地適宜性評價結果可為杭州市中心城區建設用地優化布局與結構調整提供借鑒與參考。

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