平潭海島城市建設用地適宜性評價
——基于生態敏感性分析

鄭禮鵬

(福建省林業勘察設計院福建福州350001)

平潭海島城市建設用地適宜性評價
——基于生態敏感性分析

鄭禮鵬

(福建省林業勘察設計院福建福州350001)

城市建設用地適宜與否對城市用地布局、經濟發展、空間結構具有較大的影響，合理確定適宜性建設用地是城市總體規劃的一項基礎工作，也是開展各專題規劃的重要前提。文章以平潭島為研究區，基于Landsat 8 OLI多光譜遙感影像和DEM數據為基礎，采用決策樹分類方法輔以目視解譯進行土地利用分類，選取生態敏感性因素、自然限定因素和社會經濟限定因素作為建設用地適宜性的主要影響因素，共選取10個指標構建多因素綜合評價模型，運用層次分析法確定權重，定量評價該區域土地生態敏感性和建設用地適宜性。

生態敏感;建設用地適宜性;土地利用;平潭

0 引言

由于城市建設用地適宜性的分析評價涉及自然、經濟、社會等多方面的因素，評價系統較為復雜，信息量巨大，而傳統的技術方法影響了建設用地適宜性分析的合理性和可實施性，GIS空間數據分析功能可以彌補傳統分析方法的不足［1］。在城市規劃工作中，地理信息系統是一種新興的技術手段，具有較強的空間數據處理、分析等功能，應用極其廣泛。與其他分析評價方法相比，其具有快速分析、及時更新、動態管理等優勢，能夠為規劃決策工作提供可靠的依據。通過對GIS方法和思想的合理應用，從城市不同地域的社會、自然、經濟特點出發，選擇適當的評價指標，建立適宜的數學模型，將研究過程量化，進而使得建設用地宜性評價系統化、定量化、標準化和規范化，最終會成為用地適宜性評價領域的一個新的發展方向。

1 研究方法

1.1 研究區

平潭島位于福建省東部，與臺灣隔海相望，地理位置介于25°15'～25°45'N，119°32'～120°06'E之間。平潭島陸地面積為372 km2，現轄7個鎮和8個鄉。平潭島地勢低平，中部略高，主要的地貌類型為丘陵和海積平原。全區港灣眾多，海岸線蜿蜒曲折，海岸線長達408km，其具典型的海蝕地貌，被譽為“海蝕地貌博物館”。平潭島屬于亞熱帶海洋性季節氣候，溫熱濕潤，冬暖夏涼。多年平均氣溫19.6℃，雨熱同季，旱雨季節分明，年平均降水量1 172 mm。

平潭島目前的主導產業是遠洋捕撈業、海水養殖業、船舶修造業和以商貿、旅游為主體的現代服務業;島外產業以隧道工程業、海洋運輸業為主。根據平潭島綜合實驗區2013年國民經濟和社會發展統計公報數據顯示，2013年總人口約41.8萬。2013年平潭島全年實現生產總值155.39億元，比上年增長13.0％。

1.2 數據收集與影像預處理

收集的數據如下:2014年Landsat 8 OLI多光譜遙感影像(來源:USGS網站)，并對其進行大氣校正、幾何精校正、剪裁等處理;平潭島1∶10 000地形圖，用于影像的配準;行政區劃邊界圖，用于影像的裁剪; 2014年土地利用現狀圖，主要從Google Earth中獲取;平潭島DEM數據(來源:USGS網站)，進行坡度、坡向、水文地質條件分析等。投影橢球體為Krasovsky，投影類型為Transverse Mercator，誤差控制在0.5個像元內。

1.3 決策樹分類

決策樹分類是按照一定規則把遙感數據集逐級細分以得到具有不同屬性的各個子類別。將歸一化差值植被指數(NDVI)與預處理后的原始影像波段進行組合，結合Google Earth，進行一定數量的訓練區樣本選取。利用訓練區樣本獲取專家知識規則，然后進行RuleGen決策樹分類。對分類后的遙感影像輔以目視解譯，結合Google Earth，對錯誤的分類進行糾正，提高分類精度。

1.4 建設用地適宜性指標體系建立

1.4.1 生態敏感性因素

(1)森林覆蓋率

森林覆蓋率體現區域內森林資源豐富程度。森林有著調節氣候、水土保持、維持生物多樣性等作用，區域內森林覆蓋率的變化決定著生態環境質量。森林覆蓋率越高，其遭受破壞的生態影響程度越大，生態越敏感。

(2)耕地墾殖指數

耕地是保障區域人類生存和發展的基礎條件。耕地墾殖指數越高，生態越敏感。其計算公式為:

式中:K是耕地墾殖指數，F為耕地面積，L為土地總面積。

(3)河流水域

由于河流易受到水質污染、河流改道、生物資源

式中:B是生物豐度指數，S1、S2、S3、S4、S5、S6分別表示區域內林地、耕地、灘涂、水域、建設用地、未利用地的面積，S為土地總面積。

1.4.2 自然限定因子

(1)坡度

平潭島地貌類型為丘陵和海積平原，地形總體起伏較小，最大坡度達到51.47°，但局部坡度較大的區域存在較嚴重的地質災害，易形成滑坡或泥石流。在建設用地評價時，根據坡度的大小可將用地分為4種類型:①坡度小于5°的用地，對建筑和道路布置不影響或影響較小;②坡度在5°～15°范圍的用地，影響用地組織、建筑的布置和道路的選線，可稍加處理;③坡度在15°～25°范圍內的用地，需要經過特殊處理，才能進行規劃布局;④大于25°的用地，為不適合建設的用地。

根據影響因素的特點和對海島城市建設的影響程度，賦予不同的分值，坡度越大越不適合作建設用地。根據坡度的大小，結合不同坡度對建設用地影響程度統計表以及坡度評價標準來賦值，分成1、3、5、7這4個坡度等級，對應從陡坡到緩坡，坡度越大，則分級指標越小，代表屬于非建設用地的屬性越強。

(2)坡向

前蘇聯學者研究，北緯45°～60°地區南北坡日照條件差異:坡度變化2％，相當于平地緯度變化1°，孤峰和高聳山嶺在不同坡向產生的陰影區，差異較大。過度利用、植被破壞等人為干擾以及洪水、干旱等自然災害，河流生態系統遭受嚴重的退化。河流保護作為世界環境保護的重點，對于河流周圍的用地開發建設應該進行嚴格控制和規劃。根據影響因素的特點和城市建設造成的影響程度，賦予不同的分值，距離河流越近越不適合作建設用地。根據距離河流水域不同距離范圍對建設用地影響程度來賦值，分成1、3、5、7這4個評價等級，距離河流越近，則分級指標越小，代表越不適宜作為建設用地。

(4)生物豐度指數

生物豐度指數是指通過不同生態系統類型在單位面積生物物種數量上的差異。生物豐度指數越高，反映區域內遭受自然或人為災害的損失越大，生態敏感程度越高。取自《生態環境狀況評價國家技術規范(試行)》中關于生物豐度指數的指標，并根據《規范》生物豐度指數的各指標權重值，結合平潭島各種景觀類型對生物多樣性的貢獻的大小，確定生物豐度指數的計算公式為:在坡地開發中，為了爭取更好的朝向和節能的要求，我國多數地區對建筑布置的朝向要求都比較講究。最佳建筑朝向為南、西南向的坡地，屬于較好的向陽坡面。最佳的建筑朝向是南、西南、東南方向，東、西、東南向是較適宜建設的朝向，東北、西北向是低適宜建設的朝向，北向是不適宜建設的朝向。

(3)潛在滑坡

滑坡最主要的危害是摧毀房舍、傷害人畜、毀壞森林、道路等。根據滑坡特性，選出35°以上的坡度范圍且面積＞100m2的區域、坡度＞35°且面積＞100m2的陡坎區，分別設定距離為60m、90m、120m的多環緩沖區，緩沖區內易發生潛在滑坡災害。按照滑坡災害的影響程度，可以將評價結果分為4個等級:0m～60m緩沖區內為禁止建設區;60m～90m緩沖區范圍內為潛在危險區;90m～120m緩沖區范圍內為低危險區;120m以外緩沖區為無危險區，適合各項城市設施的建設。

(4)水文地質條件

地表徑流會影響建筑的布局，以匯水線為分析要素，可以得出不同影響程度的緩沖區，根據平潭島地質條件，確定緩沖半徑分別為30m、60m、90m和90m以外區域，對應的適宜建設等級從低到高確定為不適宜、較不適宜、一般適宜、適宜建設4個等級。

1.4.3 社會經濟限定因子

(1)建成區比例

建成區比例是體現城市擴張和人口增長的重要標志。建成區比例越高，意味著人類活動已對原有的生態系統造成影響且不可逆轉，對原有建成區進行規劃調整建設將有利于土地的集約利用。因此，建成區比例越高，代表屬于建設用地的屬性越強。其計算公式為:

式中:P是建成區比例，D為建設區面積，L為土地總面積。

(2)土地利用綜合程度

土地利用程度是體現自然因素和人文因素等綜合影響對土地利用方式和結構的作用［4］。參考劉紀遠等［5］提出的土地利用分級指數，區域土地利用綜合程度指數計算公式為:

式中:La為土地利用程度綜合指數，Ai為第i類土地利用程度分級指數，Ci為第i類土地面積占總面積的比重。

將上述的各評價因子匯總成建設適宜性指標評價分級，如表1所示。

表1 建設適宜性指標評價分級

采用層次分析法［2］構建層次結構模型，通過咨詢相關領域的9位專家意見和評分結果，采用1～9評判標準對兩兩之間的相對重要程度進行比較賦值，構建判斷矩陣。通過一致性檢驗來判斷專家打分的可信度，CR均小于0.1時，說明判斷矩陣的結果令人滿意。最后確定出生態風險評價各指標的權重值，如表2所示。

表2 建設用地適宜性評價體系指標權重

1.5 建設用地適宜性評價模型構建

建設用地適宜性是由生態敏感性因子、自然限定因子、社會經濟限定因子共同作用的結果。在建設用地適宜性評價中，每個指標對建設適宜程度的貢獻率不同，本研究采用綜合指數法［3］計算S、R、E的值，計算公式如下:

式中:S為生態敏感性因子，R為自然限定因子，E為社會經濟限定因子，為指標i的權重值，為指標i的量化值。

2 結果與分析

2.1 平潭島土地利用現狀分析

參考《土地利用分類》中的分類標準，結合平潭島實際情況，將其土地利用類型分為以下6個基本類型:耕地、林地、水域、灘涂、建設用地以及未利用地。采用決策樹分類輔以目視解譯對遙感影像進行分類，得到2014年平潭島土地利用分類圖，如圖1所示。采用基于誤差矩陣的精度評價方法進行精度驗證。經檢驗，2014年Landsat 8 OLI多光譜遙感影像總體分類精度為88.57％，Kappa系數為0.8 587，且各類用地的使用者精度和生產者精度均在85％以上，分類結果比較理想。

圖1 2014年平潭島土地利用分類圖

根據2014年平潭島土地利用分類圖，統計和計算2014年平潭島各土地利用類型面積及所占的比例，如表3所示，2014年占總面積比例最大的3種土地利用類型依次為耕地、林地、建設用地，面積分別為10 505.79hm2、9 563.67hm2、7 120.08hm2，分別占到總面積的34.56％、31.46％、23.42％。

表3 2014年平潭島土地利用總體情況

2.2 平潭島建設用地適宜性綜合評價

通過柵格疊加分析計算土地生態敏感性得分，再對其進行重分類生成土地生態敏感性評價等級圖，如圖2所示。

從縣域尺度上看，研究區的中敏感區域最大，面積為15 524.37hm2，占總面積的51.24％;不敏感區域次之，面積為7 762.41hm2，占總面積的25.62％;高敏感區域面積為7 012.62hm2，占總面積的23.14％。從空間分布上看，高敏感區域主要分布在北部(中樓鄉、流水鎮、大練鄉)和西南部(北厝鎮的西部)的山林區域，不敏感區域分布在研究區的中部新建城區和東南部舊城區，這種生態敏感性的空間分布與研究區的開發強度具有較強的相關度。因為山高坡陡的地形在一定強度的降水下會引發水土流失、滑坡等自然災害，且被破壞后生態系統恢復周期長、難度大。因此北部和西南部的敏感區域為生態保護核心區，對區域生態平衡和可持續起著舉足輕重的作用，應禁止建設用地在此區域進行開發。

圖2 土地生態敏感性評價等級圖

根據本研究指標體系與模型的構建，得到建設用地適宜性綜合評價圖，如圖3所示，對其進行統計分析，可以發現:

(1)不適宜建設用地:面積為10 940.85hm2，占總面積比例36.32％，不適宜建設用地分布比較集中，位于研究區的北部(中樓鄉和流水鎮的山林區域、大練鄉、蘇澳鎮的東北部)和西南部(北厝鎮)。

(2)一般適宜建設用地:面積為13 446.81hm2，占總面積比例44.64％，一般適宜建設用地分布比較分散，位于研究區的中部(潭城鎮、蘆洋鄉、中樓鄉的西南部)、東部(澳前鎮)以及小部分的南部地區(敖東鎮)。一般適宜建設用地通常與生態保護區毗鄰，位于生態中敏感區域，作為建設用地與生態保護區之間的緩沖帶，劃定為潛在開發區。

(2)適宜建設用地:面積為5 732.19hm2，占總面積比例19.03％，適宜建設用地分布比較集中，大部分位于潭城鎮的建成區和北厝鎮的中部、部分澳前鎮和流水鎮區域，主要包括生態不敏感、地勢平坦、地質穩定、受滑坡災害小、坡向最佳朝向為南向、西南向、東南向、土地利用程度高的區域。對于生態不敏感、建設用地適宜性較高的區域，土地開發環境良好劃定為適宜建設用地，為城市建設用地的核心地區。

3 結論

本研究進行建設用地適宜性綜合評價，評價結果不但呈現了土地生態敏感程度的空間分布狀況，還反映了建設用地適宜性的內部空間分異，從生態安全的角度分析了建設用地格局，保證了建設用地布局的生態友好、開發安全和優化效益，引導城市空間的合理開發和利用，對土地利用規劃有著重要借鑒意義。

［1］嚴軍，周泉，張仲昊．基于GIS疊加分析的規劃建設適宜性研究——以宣城市白云山養生養老社區為例［J］．林業科技開發，2014，28(5):131－135．

［2］徐建華．現代地理學中的數學方法［M］．北京:高等教育出版社，2002．

［3］熊偉，朱國宇．模糊評價法與綜合指數法在生態影響后評價中的應用比較研究［J］．東北農業大學學報，2011，42(2):54－58．

［4］梁晶晶，李紀偉，吳金華．土地利用程度與效益關系研究——以延安市為例［J］．中國土地科學，2011，25(8): 54－60．

［5］劉紀遠．中國資源環境遙感宏觀調查與動態研究［M］．北京:中國科學技術出版社，1996．

Suitability Evaluation of Urban Land for Pingtan Island——Based on Ecological Sensitivity Analysis

ZHENG Lipeng
(Fujian Provincial Forestry and Design Insitute，Fuzhou 350001)

The suitability for A urban construction land has great influence on the layout of urban land，economic development and spatial structure.Reasonable determination of suitable construction land is a basic work of urban overall planning，and an important prerequisite for carrying out the thematic planning.Based on the Landsat 8 OLI multispectral remote sensing image and DEM data，this paper adopt the decision tree classification method and visual interpretation to classify the land use，and selects the ecological sensitivity factor，the natural limiting factor and the land use classification as the research area.Socio－economic determinants as the main factors influencing the suitability of construction land.Ten factors were selected to construct the multi－factor comprehensive evaluation model，and the weights were determined by the analytic hierarchy process(AHP)to quantitatively evaluate the land ecological sensitivity and suitability of construction land.

Ecological sensitivity;Construction land suitability assessment;Land utilization;Pingtan

TU984．1

:A

:1004－6135(2017)01－0001－05

鄭禮鵬(1982．9－)，男，工程師。

E-mail:187344123@qq．com

2016－10－19