基于空間一致性的土地利用總體規劃實施評價

王金捷　楊朝現　魏朝富

摘要：為定量研究土地利用總體規劃實施的階段性成效，運用重心偏移理論與空間吻合度度量模型，從數量與空間位置2個方面對重慶市榮昌區土地利用總體規劃實施情況進行分析，發現評估年建設用地空間重心偏移與規劃目標年預期發展方向的夾角小于30°，且評估年與規劃目標年各地類的空間吻合度介于09～10之間。結果表明，空間重心偏移理論與空間吻合度模型應用簡便、適用性強，能夠滿足土地利用總體規劃評價的現實需求；重慶市榮昌區有效落實了土地利用總體規劃空間用途管制措施，土地利用規劃能夠有效引導該區土地利用方向，但規劃實施過程中仍存在少數違反規劃管制隨意占地現象，相關用地部門應加強對違反規劃用地的監督檢查力度。

關鍵詞：土地利用；規劃；空間吻合度；重心；規劃實施評價；重慶榮昌；數量；空間

中圖分類號： F30123文獻標志碼：

文章編號：1002-1302（2017）16-0286-05

收稿日期：2017-02-05

基金項目：國家科技支撐計劃（編號：2013BAJ11B02）。

作者簡介：王金捷（1990—），男，碩士，主要從事土地利用與土地利用規劃研究。E-mail：1546366855@qqcom。

通信作者：魏朝富，研究員，博士生導師，主要從事土壤物理學、土地利用與生態過程研究。E-mail：weicf@swueducn。[HJ]

土地利用總體規劃是土地管理和統籌城鄉建設的綱領性文件，是落實土地調控與土地用途管制的重要依據，規劃一經批準，就具有法定效力。規劃在實施過程中，難免會出現與實際偏離的現象，那么評判規劃功能是否充分發揮，實施成效如何，是否仍與經濟社會發展保持現勢性，均須要通過規劃實施評價來判斷。土地利用總體規劃的實施評價是采用一定的標準與方法對土地利用總體規劃的實施效果進行分析[3]，國內外學者都對該問題進行了探討。相關研究主要集中在規劃前期的評價、規劃實施過程的評價和規劃實施后的影響評價[4-6]。現階段，國內學者對土地利用總體規劃的實施評價的研究重點主要集中在評價內涵[7-9]、評價方法[10-12]、指標體系[13-16]等方面。當前規劃實施評價的方法多數是通過定量與定性結合的方法，建立指標體系、數學模型，從數量上評判土地利用總體規劃的執行情況[17]。盡管這種定量的評價方法能夠快速高效地對規劃結果進行評價，但忽略了對空間位置的評價問題，使得這種單一的評價方法并不能真實反映規劃實施的實際情況。為完善土地利用總體規劃的評價體系，本研究從“數量”與“空間位置”2個層次綜合考慮，構建空間一致性評價體系。借助ArcGIS空間分析工具，利用空間重心偏移理論并結合空間吻合度模型，評價重慶市榮昌區土地利用總體規劃（2006—2020年）階段性的執行情況。

1基于空間一致性的規劃實施評價方法

土地利用總體規劃中規劃方案的實施成效主要通過空間變化來反映。土地利用總體規劃的預期結果與規劃執行結果在空間上的差異程度反映了規劃目標的實現程度，揭示了規劃在其實施過程中的管控效果。理論上規劃實施評價力、量與空間位置的變化，采用空間一致性評估方法對土地利用總體規劃實施效能具有特定的優勢。因此，本試驗借助ArcGIS空間分析工具，利用重心偏移與空間吻合度2個方面構建評價體系，對土地利用總體規劃執行效能從“數量”與“空間位置”2個方面進行評價。

11空間重心偏移理論

空間重心指在一定區域內某種用地類型在空間上分布的均衡點，利用空間重心的偏移軌跡可以描述地理對象在空間上分布變化的總體趨勢。空間重心在一定程度上反映地理對象在時空上用地空間布局的均衡位置，隨著時間的推移，地理對象的用地空間分布狀態發生改變，其空間重心在空間分布上也發生了變化，將每個時間段的空間重心連線即可發現該地理對象空間重心的移動軌跡。該地理對象的空間重心移動軌跡反映了其時空上的總體發展方向，將重心移動軌跡與土地利用總體規劃的預期發展方向進行比較分析，即可大致判斷該地理對象是否符合規劃。空間重心的計算式如下：

[JZ（][JB（{]x[TX-5]=∑[DD（]ni=1[DD）]MiXi/∑[DD（]ni=1[DD）]Miy[TX-5]=∑[DD（]ni=1[DD）]MiYi/∑[DD（]ni=1[DD）]Mi[JB）]。[JZ）][JY]（1）

式中：Mi表示某種地理對象的“重量”，可以用研究單元的面積、產值、人口等代指，本研究以地理對象的幾何面積代指Mi；Xi、Yi表示第i個用地單元的中心坐標。

將計算獲得的各年份某種用地空間重心坐標以時間先后次序連接空間重心坐標點，該連接線即為其重心偏移軌跡，根據重心移動的距離和角度即可以判斷其發展趨勢與規劃發展趨勢的吻合程度。本研究參考現有的研究成果，構建的空間重心偏移一致性判斷模型見圖1。以基期年（2009年）重心坐標為圓心，基期年（2009年）到規劃年（2020年）的重心偏移距離為半徑，并以基期年（2009年）和規劃年（2020年）按每2年等距劃分5個同心半圓，并以30°角劃分扇形，分成34個區域（其中與判別空間吻合度為極符合的有12個區域、10個為較符合有區域、10個為符合區域、1個為不符合區域、1個為極不符合區域）。空間重心偏移一致性評判標準見表1。

12空間吻合度度量模型

空間吻合度度量模型是根據一定的標準和方法，將規劃執行的階段性成果與規劃目標效果從空間位置的變化進行度量的評估模型。含2種情況：一是規劃實施過程的空間吻合度度量，其針對規劃基期年到規劃評估年末期之間發生變化的地塊，判斷發生轉變的地塊與規劃預期的吻合程度，其空間解釋模型見圖2-a；二是對規劃實施的階段性成果的空間吻合度度量，主要是指評估時點土地利用的整體情況與規劃目標土地利用的吻合程度，其空間解釋模型見圖2-b。

121規劃實施過程的空間吻合度

假設有2種土地利用類型A和B，T1為規劃初期的土地利用情況，T2為規劃評估時點的土地利用情況，運用GIS空間疊加分析功能可以獲得規劃初期到規劃評估時點（T1～T2）的土地利用變化情況，分別表示為“A→A”“A→B”“B→B”“B→A”，其中“A→A”與“B→B”為土地利用類型未發生變化地塊，“A→B”與“B→A”即為須要進一步考察的變化地塊。規劃實施過程的空間吻合度度量方法如下：

[JZ（]Pi=1-[SX（]GuiGi[SX）]。[JZ）][JY]（2）

式中：Pi表示土地利用總體規劃實施過程中某種土地利用類型的空間吻合度；i表示某種土地利用類型；Gui表示規劃初期到規劃評估時點間（T1～T2），i種土地利用類型發生變化的地塊中，不符合規劃方案的地塊面積，hm2；Gi表示i種土地利用類型在土地利用總體規劃方案中所規劃的總面積[18]。

122規劃實施的階段性成果的空間吻合度

假設有一種土地利用類型A，在全域內該土地利用類型在規劃初期到規劃評估時點（T1～T2）間的地類變化情況可以表示為地類增加（Ⅰ）、地類不變（Ⅱ）、地類減少（Ⅲ）等3種情況，同樣在土地利用規劃目標年（T3）該地類變化情況也存在3種情況，分別對應地類增加（Ⅰ）、地類不變（Ⅱ）、地類減少（Ⅲ）。運用GIS的空間疊加分析功能將評估時點的土地利用現狀與土地利用總體規劃方案進行疊加處理，可以用獲取評估時點各用地的落實情況及其空間位置的分布差異。將評估時點的土地利用現狀與土地利用總體規劃方案進行疊處理后，地類變化情況將出現“Ⅰ-Ⅰ”“Ⅰ-Ⅱ”“Ⅰ-Ⅲ”“Ⅱ-Ⅰ”“Ⅱ-Ⅱ”“Ⅱ-Ⅲ”“Ⅲ-Ⅰ”“Ⅲ-Ⅱ”“Ⅲ-Ⅲ”等9種對應情況，其中“Ⅰ-Ⅰ”“Ⅱ-Ⅱ”“Ⅲ-Ⅲ”表示評估時點土地利用現狀符合規劃；“Ⅰ-Ⅱ”“Ⅰ-Ⅲ”“Ⅲ-Ⅰ”“Ⅲ-Ⅱ”表示評估時點土地利用現狀不符合規劃；“Ⅱ-Ⅰ”“Ⅱ-Ⅲ”表示規劃未實施部分。規劃實施的階段性成果的空間吻合度度量方法如下：

[JZ（]Pj=[SX（]Xj-Guj-NGujGj[SX）]。[JZ）][JY]（3）

式中：Pj表示規劃實施的階段性成果的空間吻合度；Xj表示評估年j地類現狀實際面積，hm2；Guj表示評估年j地類發生調整的圖斑中，與規劃預期不相符的地類面積，hm2；NGuj表示評估年j地類規劃但尚未實施的地類面積，hm2；Gj表示規劃目標年j地類規劃預期的地類面積，hm2[19]。

2數據來源與處理

21研究區概況

211研究區域概況

榮昌區位于位于重慶市西部，與四川省接壤，處于成渝經濟區建設的重點區域。榮昌區東鄰重慶市永川區、大足區，西接四川省隆昌縣，南鄰四川省瀘縣，北靠四川省內江市東興區、安岳縣。域內地勢平緩，主要以淺丘地貌為主，全區平均海拔為380 m。現轄21個鎮（街），域內常住人口為7013萬人（2015年）。

212評估時點土地利用現狀

2015年全區土地面積 107 40749 hm2，其中農用地面積89 1497 hm2，占全區土地總面積的8300%；建設用地17 22029 hm2，占1603%；其他土地1 03750 hm2，占097%。在農用地中，耕地面積占比達6572%，位居首位；其次為林地，占1746%；牧草地面積最少，僅占020%。在建設用地中，城鄉建設用地占比高達8565%，其他建設用地僅占058%。其他土地中主要地類以河流水面為主，占其他土地總面積的9474%（表2）。

213規劃目標年預期地類變化分析

根據《榮昌縣土地利用總體規劃（2006—2020）》成果，到2020年全區預計新增建設用地總量達3 62031 hm2；其中城鄉建設用地將新增 2 83904 hm2，占用耕地面積1 520 hm2；交通水利用地將新增

注：數據根據2015年榮昌區土地利用變更調查數據統計，采用規劃分類，依據土地利用總體規劃中地類轉化規則，將現狀數據經由基數轉換獲得。

77767 hm2，占用耕地面積41851 hm2；其他建設用地將新增360 hm2，占用耕地面積083 hm2。為保耕地紅線，榮昌區到2020年預計補充耕地面積2 55049 hm2，其中通過土地整理補充耕地面積2 47567 hm2，土地復墾補充耕地面積 7482 hm2（圖3）。

[FK（W+102mm][TPWJJ33tif][FK）]

22數據來源與數據預處理

本研究的基礎數據主要有2009年榮昌區土地利用現狀數據、2015年榮昌區土地利用變更調查數據、《榮昌縣土地利用總體規劃（2006—2020）》編制成果，含規劃數據庫、規劃文本以及規劃說明等、2009—2015年底規劃更新調整數據；數據來源于榮昌區國土資源與房屋管理局。

為方便數據進行相關的空間分析處理，各數據均采用高斯-克呂格投影3°分帶。采用土地規劃用途分類標準為統一分類標準，2009年榮昌區土地利用現狀數據與2015年土地利用變更調查數據中地類分類依據分類轉換規則進行相關的基數轉換，以保證分析采用統一地類分類體系。由于2009—2015年榮昌區根據實際用地需求，在規劃執行過程中，依法對土地利用總體規劃進行過相關的修改與調整，為此通過ArcGIS的數據庫更新功能對《榮昌縣土地利用總體規劃（2006—2020）》數據進行更新處理以保證規劃數據庫的現勢性。本試驗主要為了定量研究土地利用總體規劃實施的階段性成效，因此采用的評估期限為2009—2015年，其中評估時點為2015年，2009年為基期年，規劃目標年為2020年。

3結果與分析

31建設用地重心偏移分析

建設用地空間重心反映了用地在時空上均衡分布的位置，建設用地空間重心在時空上的偏移曲線則反映了區域重點建設的方向。本研究利用ArcGIS空間信息管理功能，建立了基期年（2009年）、評估年（2015年）、規劃年（2020年）各年份榮昌區建設用地信息管理數據庫。并利用20 m×20 m的網格與榮昌區各年份建設用地數據進行疊加分析，刪除疊加后網格面積小于100 m2的網格，以疊加處理后的網格為評估單元，利用ArcGIS獲取每個評估單元的中心坐標（x，y），再根據空間重心計算公式（1），分別求得基期年、評估年和規劃年榮昌區建設用地空間分布的重心坐標（表3）。

將測算得到的基期年（2009年）榮昌區建設用地重心坐標為圓心，基期年（2009年）到規劃年（2020年）的建設重心偏移距離為半徑，并以基期年（2009年）和規劃年（2020年）按每2年等距劃分5個同心半圓，并以30°角劃分扇形，分成34個區域，進而獲得2015年榮昌區建設用地空間重心偏移分析結果（圖4）。由圖4可知，到2020年榮昌區建設用地的重心偏移方向為南偏東28°方向，評估年（2015年）榮昌區建設用地重心與規劃軌跡夾角小于30°，重心落在半圓形區域內且重心移動距離未超過規劃目標年所預期的距離，所以2015年榮昌區建設用地的空間重心偏移的評估結果為“極符合”，根據空間重心偏移一致性評判標準（表1），榮昌區建設用地重心偏移評估分值為100分。

[FK（W13][TPWJJ44tif][FK）]

從榮昌區建設用地重心偏移的情況來看，評估年（2015年）建設用地重心偏移方向與規劃目標年（2020年）所預期的方向一致，評估結果顯示為“極符合”，表明榮昌區建設用地的空間布局規律，在宏觀上符合土地利用總體規劃引導。

32空間吻合性分析

321吻合度

利用ArcGIS空間分析功能中的Identity工具，將榮昌區基期年（2009年）土地利用現狀數據與評估年（2015年）土地利用現狀數據進行疊加處理，統計獲取2009—2015年土地利用方式發生變化的地塊中，不符合規劃用途的地塊面積，再依據公式（2），即可獲得各地類在規劃執行過程中的空間吻合度情況（表4）。

從土地利用總體規劃執行過程來看，耕地、園地、林地、其他農用地、城鄉建設用地、交通水利用地、其他建設用地、其他土地這幾類地類的空間吻合度均小于1，表明2009—2020年這些地類均出現了不同程度違背規劃的調整。其中，調整規模較大的分別為耕地、城鄉建設用地、林地以及交通水利用地；耕地的調整面積最大，違背規劃的調整面積達 1 44856 hm2，這可能與近年來推行的綠色生態理念有關，耕地調整不符合規劃的地塊中，有61173 hm2的耕地實施了退耕還林，推行生態保護；其次為城鄉建設用地，其違背規劃的調整面積達28131 hm2，表明榮昌區有違法用地的現象；林地不符合規劃調整的面積為14688 hm2；交通水利用地不符合規劃調整的面積為8558 hm2；調整規模較小的園地、其他農用地、其他土地和其他建設用地違背規劃的調整面積總量未超過100 hm2。

規劃執行過程的空間吻合度情況顯示，林地、其他農用地和其他土地的空間吻合度較高，均大于099；交通水利用地的空間吻合度最低，僅為0963 9；其次為耕地，其空間吻合度測算結果為0975 3；城鄉建設用地的空間吻合度表現為較低的水平，其空間吻合度為0980 9，主要原因是在其規劃執行過程中存在較大規模的違法用地現象。

322規劃執行結果空間吻合度

利用ArcGIS空間分析功能中的Identity工具，將榮昌區評估年（2015年）的土地利用現狀數據進行與規劃目標年（2020年）土地利用總體規劃數據進行疊加處理，統計獲取不符合規劃用途的地塊面積以及規劃而未實施的地塊面積，再依據公式（3）即可獲得各地類空間吻合度情況（表5）。

鄉建設用地，面積達28131 hm2；其次為林地，面積達 14688 hm2；耕地和園地分別為8231、5334 hm2；其他農用地與交通輸水利用地、其他建設用地及其他土地占比較低，均未超過100 hm2。

從規劃執行結果的空間吻合度情況來看，評估年（2015年）空間吻合度最高的是林地，為0999 3；建設用地總體空間吻合度情況較低，其中交通水利用地最低，僅為0832 6，其次為其他建設用地，為0971 7，城鄉建設用地值為0979 1，這主要由于規劃執行過程中存在較多的違規用地和規劃而未實施的地塊。

綜上分析可知，從規劃執行過程與規劃執行結果的空間吻合度情況來看，耕地與城鄉建設用地的空間吻合度與標準值的差值相較于其他地類而言更大，表明榮昌區耕地與城鄉建設用地存在與規劃不符合的調整，其違規用地現象更為突出。

4結論與討論

本研究利用空間重心偏移理論與空間吻合度模型，借助ArcGIS空間分析功能，從“空間一致性”和“數量”2個方面對土地利用總體規劃實施情況進行過程性評價，得到的結論主要有以下2點：（1）空間重心偏移理論與空間吻合度模型應用簡便，具有較強的適用性。從宏觀上來說，空間重心偏移理論能夠有效地評估規劃實施過程中用地重心偏移軌跡與規劃目標年預期發展方向在時空上的吻合程度。從微觀地塊尺度來看，空間吻合度模型能夠較好地評價規劃實施過程中每個地塊與規劃目標年各地塊預期的吻合度情況。基于空間吻合度與空間重心偏移理論構建的空間一致性模型能夠滿足規劃評估的現實需求。（2）榮昌區土地利用總體規劃能夠引導土地利用方向，空間用途管制措施得到了有效的落實。從榮昌區建設用地重心偏移的情況來看，評估年（2015年）建設用地重心偏移方向與規劃目標年（2020年）所預期的方向一致，評估結果顯示為“極符合”，體現了土地利用總體規劃的引導作用。土地利用總體規劃執行過程的空間吻合度與規劃執行結果的空間吻合度都顯示了較高值，說明評估年與規劃目標年土地利用總體規劃在空間上具有較高的一致性，規劃在執行過程中能夠有效地落地；空間吻合度的微小偏差也反映出該區在規劃執行過程中存在一定量的違規用地現象，因此相關用地管理部門應加強對違反規劃用地的監督與檢查力度，以減少規劃實施過程中違規占地現象。

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