城市棕地信息識別及數據庫建設方法研究
——以長春市為例

林慧穎，宋 飏，王士君

（1.長春工業大學藝術設計學院，吉林 長春130012； 2.東北師范大學地理科學學院，吉林 長春 130024）

城市棕地信息識別及數據庫建設方法研究
——以長春市為例

林慧穎1，宋 飏2，王士君2

（1.長春工業大學藝術設計學院，吉林 長春130012； 2.東北師范大學地理科學學院，吉林 長春 130024）

研究目的：結合國內外城市棕地特點，歸納基于城市規劃的城市棕地識別和數據庫建設方法。研究方法：結合城市總體規劃，使用城市總體規劃現狀圖作為底圖，分三步對城市棕地信息進行提取，并基于此運用CAD、ArcGIS等軟件對已識別的城市棕地信息進行匯總，建立城市棕地數據庫。研究結果：（1）城市棕地識別方法具體步驟包括：①用地性質篩選；②廢棄地塊及污染特征篩選；③實地現場勘查及統計資料補充。（2）城市棕地數據庫的建設方法具體步驟為：棕地信息識別—棕地信息錄入ArcGIS—構建城市棕地數據庫—棕地信息復核—棕地信息補充（隨時補充）—棕地信息分析。（3）長春市中心城區共識別出城市棕地441塊，其中步驟一、二識別棕地占最終識別總數的87%。研究結論：城市棕地信息識別和數據庫建設是城市棕地改造的基礎和先決條件。基于城市總體規劃和地理信息系統的城市棕地信息識別和數據庫建設方法適用于中國國情，是一種可行且有效的方法。

土地信息；信息識別；案例研究；數據庫；長春市

城市棕地再利用可改善城市建設發展過程中產生的諸如生態環境破壞、建設用地緊張、舊城改造困難等問題，城市棕地信息識別和城市棕地數據庫建設是城市棕地改造的基礎。對城市棕地信息的準確識別有利于摸清城市棕地整體情況，宏觀把握城市棕地改造規劃。城市棕地數據庫建設便于城市棕地的統一管理和規劃，并達到政府辦公透明和數據資源共享的目的。由于中國尚未建立針對棕地治理專門的組織部門，因此未開展全國或省市尺度的棕地普查項目，棕地數據的統計只能依賴于環境和土地部門關于土壤污染和廢棄地塊的統計資料，對于城市內部棕地的數目和污染程度難以把握。而目前中國對棕地問題的研究主要集中于國外經驗分析、概念內涵界定、政策立法研究、管理手段探索、風險評估及監測方法梳理等方面［1］，對于城市棕地信息識別和城市棕地數據庫建設方法的研究還比較缺乏，因此城市棕地信息識別和數據庫建設方法研究具有十分重要的意義。

1 城市棕地的內涵

1.1棕地界定

棕地一詞最早在1980年美國國會通過的《環境、賠償和責任綜合法》（CERCLE）提出。該法將棕地定義為由于有害危險物而使其受到現實或潛在污染的不動產［2］。1997年，美國環保署將棕地定義為：廢棄、閑置或未被充分利用的工業或商業用地，由于受到實際或潛在的污染而使其擴建或重建變得復雜（US Environmental Protection Agency， 2007）［3］。英國、加拿大、日本等國分別對其進行了定義［4-6］，雖然各國定義不同，但均體現了相同的特征，即：（1）存在現實或潛在污染；（2）屬于廢棄地塊；（3）用地性質涉及工業、商業和地面基礎設施用地。

城市棕地屬于棕地的一種，意為城市建成區范圍內，處于廢棄或半廢棄狀態的工業、商業、倉儲、市政設施及交通設施用地。這些地塊由于先前的開發利用而存在一定程度的污染，使其再開發利用具有一定的阻礙。中國目前城市內部棕地類型主要包括廢棄的工業用地、加油站用地、鐵路站場用地、垃圾處理廠用地和貨物倉儲用地等。

1.2棕地的分類

棕地有多種分類方法，主要分類方法包括按用地性質分、按所在區位分、按污染源分三種。

（1）按用地性質分：《城市用地分類與規劃建設用地標準（GB50137-2011）》中將城鄉建設用地分為2大類、9中類、14小類［7］。按照城市用地分類標準中對中類的劃分，可以將城市棕地分為工業用地棕地、商業用地棕地、倉儲用地棕地、市政設施用地棕地、交通設施用地棕地、采礦用地棕地6類。

（2）按區位分：城鄉用地可按區位分為城市建設用地和鄉村建設用地，考慮采礦用地一般占地面積較大，多數分布于主城區外圍，并往往會在其周邊依托其建立一定規模的商業、居住生活圈，因此將棕地按區域劃分為城市棕地、鄉村棕地和礦業棕地。

（3）按污染源和污染程度分：棕地按其地塊內部污染程度可分為重度污染類、中度污染類、輕度污染類和潛在污染類。按污染源不同又可分為重金屬污染型棕地、有機物污染型棕地、放射性污染型棕地。

1.3城市棕地特點

基于以上討論，城市棕地應具備如下特點：（1）存在于城市內部；（2）屬于已被開發過的用地；（3）地塊內部存在一定程度現實或潛在的污染；（4）用地性質屬于工業、商業、倉儲、市政設施或交通設施用地；（5）地塊現狀為廢棄或半廢棄狀態；（6）地塊改造具有一定的風險。在此基礎上，適宜開發利用的城市棕地又應同時具備以下特征：（1）對其開發可帶來一定的經濟利益；（2）對其開發可有效改善當地生態環境；（3）地塊具備可再開發利用條件（污染可被修復、基底條件滿足開發需求）。

2 城市棕地信息識別方法

2.1城市棕地識別方法構架

對于棕地識別方法的研究比較成熟的有國外學者Coffin和Meyer，他們通過對聯邦、州和地方三級數據庫信息的收集整合來進行棕地識別［8］。國內學者林玥在其研究的基礎上，結合中國實際情況，提出基于工業分類標準和稅收數據的棕地識別方法，并以深圳市福田區棕地為案例進行了識別研究［9］。陳月珍等構建了定性地塊識別與定量污染測量相結合的棕地識別方法［10］。目前中國棕地識別研究仍局限于局部工業地塊，尚缺乏城市尺度的全方面的棕地識別研究。基于國內外相關研究和中國的實際情況，本文結合城市總體規劃提出適用于中國的城市棕地識別方法，如圖1所示。使用城市總體規劃現狀圖（以下簡稱為底圖）作為底圖，分三個步驟對城市棕地信息進行提取，具體步驟為：（1）用地性質篩選；（2）廢棄地塊及污染特征篩選；（3）實地現場勘查及統計資料補充。

2.2用地性質篩選

根據上文對城市棕地的定義，城市棕地應屬于工業用地、商業用地、倉儲用地、市政設施用地和交通設施用地5大類中，因此首先在底圖中選取出這5類用地，縮小識別范圍。2012年，中國對城市用地分類與規劃建設用地標準進行了調整，用地性質分類發生了一定的變化，因此在對用地性質進行初篩選時，應注意規劃圖中所使用的用地標準，根據圖例選擇出合適的地塊。

2.3廢棄地塊及污染特征篩選

棕地的另兩個主要特征是廢棄的待開發利用和污染地塊，因此對第一步中提取出的5類用地進行再篩選，選取出同時具備該兩類特征的地塊。廢棄地塊篩選：城市棕地因屬于廢棄或半廢棄地塊，在城市規劃中會對其用地性質進行重新規劃，因此在城市用地規劃圖和城市用地現狀圖中其用地性質會發生變化。本文通過對兩張圖中上述5類用地的對比，篩選出用地性質發生變化的地塊，以初步確定疑似棕地的地塊。此方法可能存在兩點誤差，即可能存在部分用地廢棄了但在規劃圖中用地性質并未改變，或者部分地塊可能在規劃圖中用地性質改變了但是并未廢棄。對于第一種可能性，可采用已知廢棄地塊反查法進行確認；第二種可能性，可通過網絡地圖實景圖和現場實地勘察的方式進行確認。污染地塊篩選：棕地同其他用地的最大區別是其內部存在一定現實或潛在的污染，這也是其再開發利用困難的原因。通過對城市環境質量報告、環境保護專項報告和環境污染凈化繳費報告中土壤污染數據的收集，可對地塊進行進一步的篩選，在底圖上剔除上述5大類用地中不存在環境污染的地塊。

2.4統計資料補充

如前所述，以上步驟識別出的棕地還存在部分用地廢棄了但在規劃圖中用地性質并未改變的可能性。因此需要通過資料篩查對已識別棕地進行確認和補充。數據來源主要包括近年的政府公開數據、統計年鑒、市志、區志、廠志、土地集約利用潛力點以及相關論文。具體步驟為：（1）通過對統計資料查詢找出搬遷、破產企業，并記錄其位置、建設時間、破產時間、改造時間；（2）通過位置信息在已識別棕地數據中找到對應位置，如已經存在，補充該地塊屬性信息，如尚未存在，則在圖上對相應地塊進行補充。

圖1 城市棕地識別流程圖Fig.1 The process map of urban brownfield identification

2.5實地現場勘查

由于前幾步中主要是利用政府統計數據，與真實情況可能存在一定的偏差，而網絡地圖全景圖覆蓋范圍有限，不能篩查出所有疑似地塊，同時可能存在部分地塊在規劃圖中用地性質改變了但是并未廢棄的情況，因此，需要對底圖上已確定和疑似棕地的地塊進行實地走訪勘察，以得到更為真實準確的數據。實地勘察的主要任務是收集地塊用地權屬、用地性質、是否廢棄、廢棄及改造時間等資料，并對實際情況進行影像記錄。實地勘察步驟如下：（1）通過對以上步驟中已識別地塊情況的判讀，篩選出疑似地塊；（2）通過網絡地圖等工具查詢疑似地塊位置，并截取各地塊影像圖，同時在底圖上做好標記；（3）通過對各疑似地塊位置的分析布置合理的現場勘查路線；（4）驅車或步行前往各地塊進行實地勘察。地塊信息獲取方法包括現場勘察和訪談兩種。

3 城市棕地數據庫的建設

3.1城市棕地數據庫建設方法

城市棕地數據庫是以棕地為研究對象構建的信息系統［11］。城市棕地數據庫的建設，即通過一定的技術方法和手段，在對城市棕地信息識別和采集的基礎上，基于地理信息系統的支持，將城市棕地信息（地理位置、自然條件、社會經濟要素等）集合到統一的系統中，達到對城市棕地信息的統一處理、分析、評價和規劃。在棕地數據庫建設上，國外主要是聯邦、州政府根據污染情況和地方數據的匯集統一建立全國棕地數據庫，如美國的EPA建立的棕地數據庫和網站［12］，英國國家環境部門、交通部門及土地部門共同建立的全國土地利用數據庫（NLUD）［13］等。由于棕地概念引入中國較晚，中國目前尚未建立國家、省市級的棕地數據庫，而城市棕地數據庫的建立有利于城市規劃過程中對污染地塊的集中規劃以及國土部門對土地資源的科學管理。本文在城市棕地信息識別的基礎上，運用CAD、ArcGIS等軟件對已識別的城市棕地信息進行匯總，建立城市棕地信息數據庫。具體步驟為：棕地信息識別—棕地信息錄入ArcGIS—構建城市棕地數據庫—棕地信息復核—棕地信息補充（隨時補充）—棕地信息分析。

3.2城市棕地數據庫內容

本文基于地理信息系統的支持建設城市棕地數據庫。地理信息系統是一個用于輸入、輸出、存儲、分析數據的系統，其數據類型分為空間數據和屬性數據兩種，對這兩種數據進行分層和編碼可實現數據的高效應用并有助于數據庫的后期管理和維護［14］。因此城市棕地數據庫應包含空間和屬性兩類數據，具體包括以下內容：

空間數據：（1）路網；（2）分地塊面數據；（3）行政區面數據；（4）環面數據；（5）城市邊界。

屬性數據：（1）地塊面積；（2）地塊開發情況；（3）棕地地塊的地理位置信息（地理坐標、所處行政區、環）；（4）地塊廢棄前用地性質；（5）地塊的污染程度；（6）地塊的用地權屬；（7）地塊開發利用時間和時長；（8）已改造地塊用地性質或未改造地塊規劃用地性質。

3.3城市棕地數據庫后期管理

城市棕地數據庫的建設需要長期的監測跟蹤和反饋。棕地數據庫的后期管理包括以下幾個方面：（1）棕地改造信息的補充：隨時間變化，城市內部工業企業的搬遷和企業升級重組會產生一定程度的新棕地，對于這些新產生的棕地信息應進行及時確認并輸入棕地數據庫中。同時，城市的建設發展也會開發利用掉部分棕地，對于這部分棕地，應在數據庫中對其相應信息進行及時更正，以利于土地管理、城市建設等部門對城市棕地信息的準確把握。（2）污染情況補充：城市棕地內部可能存在部分目前無法探測到的污染，隨著科技的進步，應對棕地污染情況進行及時補充。（3）地塊產權信息變更調整：城市棕地是處于閑置或半閑置狀態的城市用地，隨著其開發再利用，其產權狀態可能會進行相應調整，對此信息應及時在棕地數據庫中進行補充，以避免棕地改造開發過程中產權爭分等問題。

4 長春市城市棕地識別及數據庫建設

4.1長春市概況

長春市是重要的東北老工業基地之一，中國第一輛汽車、第一臺轎車、第一輛有軌電車、第一列地鐵列車以及第一輛磁懸浮列車均在這里誕生。然而改革開放之后，伴隨城市擴張和產業轉型升級，許多曾經輝煌一時的工業企業逐漸破產倒閉或轉型升級，在城市內部形成了大量棕地。長春市中心城區的棕地主要分布在城市西北部，以寬城區、二道區和經開區為主。棕地的大量存在為城市的進一步發展以及城市居民的生活帶來了諸多困擾。因此，城市內部棕地的系統改造十分必要。長春市現轄三縣（市）8區，本文研究范圍為長春市中心城區，即朝陽區、南關區、寬城區、二道區、綠園區、汽車產業開發區、經開區和凈月區的部分用地。使用《長春市總體規劃（2010—2020）》，《長春市城市總體規劃（2005—2020）》作為底圖進行長春市中心城區城市棕地信息識別和數據庫建設。

4.2長春市城市棕地信息識別

基于本文所構建的城市棕地識別方法對長春市中心城區棕地進行識別，采用2005年規劃圖和2010年規劃圖作為底圖，共識別出棕地441塊，各步驟識別棕地數目見表1。由表中數據可見步驟一、二的方法是比較有效的棕地識別方法，共識別棕地占最終識別棕地數目的87%，而步驟三中的統計資料識別和現場確認識別方法識別出的棕地數目雖在最終識別棕地數目中所占比例較小，但是對于城市棕地的識別和棕地數據庫的完善也是十分必要的步驟。同時，運用城市總體規劃進行棕地初識別，有利于棕地數據庫中棕地改造方向、用地區位、所在行政區、用地面積等信息的統計，為后期分析提供依據。通過各用地識別準確率比較可知該方法對于商業用地、市政設施用地和交通設施用地識別準確率高于工業用地和倉儲用地。

表1 各步驟識別棕地數目Tab.1 The number of brownfields identified in each step

4.3長春市城市棕地數據庫建設

在對長春市棕地信息識別的基礎上，首先對數據進行整理和編碼，在此基礎上進行空間數據和屬性數據的錄入，具體流程如圖2所示。

圖2 長春市棕地數據庫構建流程Fig.2 Process of brownfield database construction in Changchun City

（1）建立圖層和分組：①按用地屬性分層：首先按照不同用途將數據分為2005年棕地（即通過2005版規劃圖識別出的棕地，下同）、2010年棕地、行政區、底圖4個組，在各組中再分別建立各自圖層。在2005年棕地和2010年棕地中，按照棕地不同的用地性質分為工業用地（2010年棕地中將棕地分為二類工業用地和三類工業用地）、商業用地、倉儲用地、市政設施用地、交通設施用地5類。行政區組中按照中心城區行政區劃分進行分層，分為二道區、朝陽區、南關區、寬城區、經開區、凈月區、汽開區、綠園區、高新區9個圖層。底圖組分為中心城區邊界、道路底圖、高速公路、鐵路、鐵路站場5類。②按幾何特性分層：按點、線、面類型進行分層。如2005年棕地、2010年棕地和行政區組中的圖層均為面圖層。中心城區邊界、道路、鐵路等為線圖層。③設定特定屬性值：根據需要，確定地塊數據屬性表中的數據包括地塊編號、地塊面積、規劃用地性質、所在行政區、用地區位、用地權屬、建設時間、停產時間、改造時間、所在環。其中，對于改造時間不確定的地塊進行賦值，0代表未改造、廢棄地塊；1代表原址利用地塊；2代表已拆除建筑，目前為空地的地塊；3代表停產半停產地塊；4代表已改造但改造時間未知地塊。同樣，對所處環進行賦值：0代表四環以外，2代表二環以內，3代表二環與三環之間，4代表三環與四環之間。

（2）建立空間數據庫（圖3，封三）：①數據預處理：采用的基礎數據為長春市2005版中心城區規劃圖、現狀圖和2010版中心城區規劃圖、現狀圖。路網選用2010版中心城區道路系統規劃圖（CAD格式）。首先將2005版和2010版識別出的棕地圖紙導入ArcMap中，再將道路CAD導入ArcMap中，運用Editor工具中的Spatial Adjustment工具將兩組圖像進行空間重疊和校準。②數據錄入：由于基礎圖片為JPG格式，因此需對其進行柵格化，通過分層錄入的形式依托JPG底圖進行基礎數據的錄入。③數據編輯：在數據錄入過程中，會出現一定的錯誤和遺漏，運用ArcMap中Merge、Snapping、Split等方法，對錄入數據進行復核和編輯，提高錄入數據的準確率。

（3）輸入屬性值：在完成空間數據輸入的基礎上，分兩步輸入棕地地塊的屬性數據。首先，將前期采集數據輸入地塊對應屬性表中，包括地塊規劃后用地性質、用地權屬、建設時間、停產時間、改造時間，對于改造時間不明確的，按照上文中所規定的進行賦值。其次，通過棕地地塊與路網信息的匹配，運用網絡地圖確定棕地地塊的地理位置信息（所在行政區、用地區位、所在環），并輸入屬性表中。

5 結論

城市棕地改造已成為當今城市發展面臨的重要問題，本文基于城市規劃學視角，對城市棕地信息識別和數據庫建設方法進行了初步探索。研究結論如下：

（1）城市棕地信息識別需建立在對城市棕地內涵的準確把握基礎上。棕地可按用地性質、所在區位和污染源進行分類。城市棕地指城市建成區范圍內，處于廢棄或半廢棄狀態的工業、商業、倉儲、市政設施及交通設施用地，這些地塊由于先前的開發利用而存在一定程度的污染，使其再開發利用具有一定的阻礙。

（2）城市棕地信息識別和數據庫建設是城市棕地改造的先決條件，便于城市棕地的統一管理和規劃以及對城市棕地改造次序、方向和風險的準確判讀。城市棕地識別方法具體步驟包括：①用地性質篩選；②廢棄地塊及污染特征篩選；③實地現場勘查及統計資料補充。城市棕地數據庫的建設方法具體步驟為：棕地信息識別—棕地信息錄入ArcGIS—構建城市棕地數據庫—棕地信息復核—棕地信息補充（隨時補充）—棕地信息分析。

（3）長春市中心城區城市棕地案例研究驗證了基于城市總體規劃進行城市棕地信息識別的方法適用于中國實際情況且具備可操作性，并利于對棕地地塊空間數據和屬性數據的收集，為城市棕地數據庫建設提供數據資料。同時通過數據分析可知，該方法對于商業用地、市政設施用地和交通設施用地識別準確率高于工業用地和倉儲用地。

文中討論的棕地信息識別方法主要針對于城市棕地，棕地類型具有一定的局限性，在后續的研究中將繼續探討其他類型棕地信息識別方法。

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）：

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（本文責編：陳美景）

Research on the Method of Urban Brownfield Information Identification and Brownfield Database Construction: Taking Changchun as an Example

LIN Hui-ying1， SONG Yang2， WANG Shi-jun2
（1. School of Art and Design， Changchun University of Technology， Changchun 130012， China； 2. School of Geographical Sciences， Northeast Normal University， Changchun 130024， China）

The purpose of this study is to explore the method of urban brownfield information identification and brownfield database construction based on urban planning method.Research methods: Combined with the overall urban planning，and applying city planning status as the base map，the steps were divided into three to extract the urban brownfield information.And based on it，use of software such as CAD and ArcGIS were employed to summary the identified urban brownfield information，then established the urban brownfield information database.The results indicate that 1）The steps of urban brownfield information identification include:①land nature screening；②abandoned land and contamination screening；③field inspection and statistical data supplement； 2）The steps of urban brownfield database construction:include identify brownfield information-Input brownfield information to ArcGIS-Construct urban brownfield database-Brownfield information review-Supplement brownfield information（added at any time）-Brownfield information analysis；3）There were a total of 441 brownfield identified in Changchun City. And what indentified in the step of one and two took up 87% of the total amount of brownfield identification. The main conclusion of the paper is that urban brownfields information identification and database construction are the basis and prerequisite for urban brownfield transformation. Urban brownfields information identification and database construction methods based on urban planning and geographic information systems are suitable for China’s national conditions， and they are feasible and effective methods.

land information； information identification； case study； database； Changchun

F293.2，F301.2

A

1001-8158（2016）07-0080-08

10.11994/zgtdkx.20160817.132420

2016-04-20；

2016-06-20

國家自然科學基金“‘后東北振興時代’城市群組空間重構：格局·動因·城鎮化效應”（41471142）；國家自然科學基金“空間生產視角下城市棕地再利用的區位評價與功能選擇”（41301169）；國家自然科學基金“從中心地體系到城市網絡：東北地區城市系統格局重構及演進機理研究”（41571150）。

林慧穎（1988-），女，吉林長春人，講師。主要研究方向為土地利用規劃。E-mail: linhy13@mails.jlu.edu.cn