基于空間一致性的土地利用總體規(guī)劃實施評價

王金捷　楊朝現(xiàn)　魏朝富

摘要：為定量研究土地利用總體規(guī)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(shù)量與空間位置2個方面對重慶市榮昌區(qū)土地利用總體規(guī)劃實施情況進行分析，發(fā)現(xiàn)評估年建設用地空間重心偏移與規(guī)劃目標年預期發(fā)展方向的夾角小于30°，且評估年與規(guī)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(guī)劃評價的現(xiàn)實需求；重慶市榮昌區(qū)有效落實了土地利用總體規(guī)劃空間用途管制措施，土地利用規(guī)劃能夠有效引導該區(qū)土地利用方向，但規(guī)劃實施過程中仍存在少數(shù)違反規(guī)劃管制隨意占地現(xiàn)象，相關用地部門應加強對違反規(guī)劃用地的監(jiān)督檢查力度。

關鍵詞：土地利用；規(guī)劃；空間吻合度；重心；規(guī)劃實施評價；重慶榮昌；數(shù)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(guī)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(tài)過程研究。E-mail：weicf@swueducn。[HJ]

土地利用總體規(guī)劃是土地管理和統(tǒng)籌城鄉(xiāng)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(jù)，規(guī)劃一經批準，就具有法定效力。規(guī)劃在實施過程中，難免會出現(xiàn)與實際偏離的現(xiàn)象，那么評判規(guī)劃功能是否充分發(fā)揮，實施成效如何，是否仍與經濟社會發(fā)展保持現(xiàn)勢性，均須要通過規(guī)劃實施評價來判斷。土地利用總體規(guī)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(guī)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(guī)劃前期的評價、規(guī)劃實施過程的評價和規(guī)劃實施后的影響評價[4-6]。現(xiàn)階段，國內學者對土地利用總體規(guī)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(guī)劃實施評價的方法多數(shù)是通過定量與定性結合的方法，建立指標體系、數(shù)學模型，從數(shù)量上評判土地利用總體規(guī)劃的執(zhí)行情況[17]。盡管這種定量的評價方法能夠快速高效地對規(guī)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(guī)劃實施的實際情況。為完善土地利用總體規(guī)劃的評價體系，本研究從“數(shù)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(qū)土地利用總體規(guī)劃（2006—2020年）階段性的執(zhí)行情況。

1基于空間一致性的規(guī)劃實施評價方法

土地利用總體規(guī)劃中規(guī)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(guī)劃的預期結果與規(guī)劃執(zhí)行結果在空間上的差異程度反映了規(guī)劃目標的實現(xiàn)程度，揭示了規(guī)劃在其實施過程中的管控效果。理論上規(guī)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(guī)劃實施效能具有特定的優(yōu)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(guī)劃執(zhí)行效能從“數(shù)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(qū)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(tài)發(fā)生改變，其空間重心在空間分布上也發(fā)生了變化，將每個時間段的空間重心連線即可發(fā)現(xiàn)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(fā)展方向，將重心移動軌跡與土地利用總體規(guī)劃的預期發(fā)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(guī)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(jù)重心移動的距離和角度即可以判斷其發(fā)展趨勢與規(guī)劃發(fā)展趨勢的吻合程度。本研究參考現(xiàn)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(guī)劃年（2020年）的重心偏移距離為半徑，并以基期年（2009年）和規(guī)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(qū)域（其中與判別空間吻合度為極符合的有12個區(qū)域、10個為較符合有區(qū)域、10個為符合區(qū)域、1個為不符合區(qū)域、1個為極不符合區(qū)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(jù)一定的標準和方法，將規(guī)劃執(zhí)行的階段性成果與規(guī)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(guī)劃實施過程的空間吻合度度量，其針對規(guī)劃基期年到規(guī)劃評估年末期之間發(fā)生變化的地塊，判斷發(fā)生轉變的地塊與規(guī)劃預期的吻合程度，其空間解釋模型見圖2-a；二是對規(guī)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(guī)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(guī)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(guī)劃初期的土地利用情況，T2為規(guī)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(guī)劃初期到規(guī)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(fā)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(guī)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(guī)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(guī)劃初期到規(guī)劃評估時點間（T1～T2），i種土地利用類型發(fā)生變化的地塊中，不符合規(guī)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(guī)劃方案中所規(guī)劃的總面積[18]。

122規(guī)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(guī)劃初期到規(guī)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(guī)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(xiàn)狀與土地利用總體規(guī)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(xiàn)狀與土地利用總體規(guī)劃方案進行疊處理后，地類變化情況將出現(xiàn)“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(xiàn)狀符合規(guī)劃；“Ⅰ-Ⅱ”“Ⅰ-Ⅲ”“Ⅲ-Ⅰ”“Ⅲ-Ⅱ”表示評估時點土地利用現(xiàn)狀不符合規(guī)劃；“Ⅱ-Ⅰ”“Ⅱ-Ⅲ”表示規(guī)劃未實施部分。規(guī)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(guī)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(xiàn)狀實際面積，hm2；Guj表示評估年j地類發(fā)生調整的圖斑中，與規(guī)劃預期不相符的地類面積，hm2；NGuj表示評估年j地類規(guī)劃但尚未實施的地類面積，hm2；Gj表示規(guī)劃目標年j地類規(guī)劃預期的地類面積，hm2[19]。

2數(shù)據(jù)來源與處理

21研究區(qū)概況

211研究區(qū)域概況

榮昌區(qū)位于位于重慶市西部，與四川省接壤，處于成渝經濟區(qū)建設的重點區(qū)域。榮昌區(qū)東鄰重慶市永川區(qū)、大足區(qū)，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(qū)、安岳縣。域內地勢平緩，主要以淺丘地貌為主，全區(qū)平均海拔為380 m。現(xiàn)轄21個鎮(zhèn)（街），域內常住人口為7013萬人（2015年）。

212評估時點土地利用現(xiàn)狀

2015年全區(qū)土地面積 107 40749 hm2，其中農用地面積89 1497 hm2，占全區(qū)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(xiāng)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(guī)劃目標年預期地類變化分析

根據(jù)《榮昌縣土地利用總體規(guī)劃（2006—2020）》成果，到2020年全區(qū)預計新增建設用地總量達3 62031 hm2；其中城鄉(xiāng)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(shù)據(jù)根據(jù)2015年榮昌區(qū)土地利用變更調查數(shù)據(jù)統(tǒng)計，采用規(guī)劃分類，依據(jù)土地利用總體規(guī)劃中地類轉化規(guī)則，將現(xiàn)狀數(shù)據(jù)經由基數(shù)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(qū)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(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)預處理

本研究的基礎數(shù)據(jù)主要有2009年榮昌區(qū)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、2015年榮昌區(qū)土地利用變更調查數(shù)據(jù)、《榮昌縣土地利用總體規(guī)劃（2006—2020）》編制成果，含規(guī)劃數(shù)據(jù)庫、規(guī)劃文本以及規(guī)劃說明等、2009—2015年底規(guī)劃更新調整數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)來源于榮昌區(qū)國土資源與房屋管理局。

為方便數(shù)據(jù)進行相關的空間分析處理，各數(shù)據(jù)均采用高斯-克呂格投影3°分帶。采用土地規(guī)劃用途分類標準為統(tǒng)一分類標準，2009年榮昌區(qū)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)與2015年土地利用變更調查數(shù)據(jù)中地類分類依據(jù)分類轉換規(guī)則進行相關的基數(shù)轉換，以保證分析采用統(tǒng)一地類分類體系。由于2009—2015年榮昌區(qū)根據(jù)實際用地需求，在規(guī)劃執(zhí)行過程中，依法對土地利用總體規(guī)劃進行過相關的修改與調整，為此通過ArcGIS的數(shù)據(jù)庫更新功能對《榮昌縣土地利用總體規(guī)劃（2006—2020）》數(shù)據(jù)進行更新處理以保證規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)勢性。本試驗主要為了定量研究土地利用總體規(guī)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(guī)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(qū)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(guī)劃年（2020年）各年份榮昌區(qū)建設用地信息管理數(shù)據(jù)庫。并利用20 m×20 m的網(wǎng)格與榮昌區(qū)各年份建設用地數(shù)據(jù)進行疊加分析，刪除疊加后網(wǎng)格面積小于100 m2的網(wǎng)格，以疊加處理后的網(wǎng)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(jù)空間重心計算公式（1），分別求得基期年、評估年和規(guī)劃年榮昌區(qū)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(qū)建設用地重心坐標為圓心，基期年（2009年）到規(guī)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(guī)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(qū)域，進而獲得2015年榮昌區(qū)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(qū)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(qū)建設用地重心與規(guī)劃軌跡夾角小于30°，重心落在半圓形區(qū)域內且重心移動距離未超過規(guī)劃目標年所預期的距離，所以2015年榮昌區(qū)建設用地的空間重心偏移的評估結果為“極符合”，根據(jù)空間重心偏移一致性評判標準（表1），榮昌區(qū)建設用地重心偏移評估分值為100分。

[FK（W13][TPWJJ44tif][FK）]

從榮昌區(qū)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(guī)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(qū)建設用地的空間布局規(guī)律，在宏觀上符合土地利用總體規(guī)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(qū)基期年（2009年）土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)與評估年（2015年）土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進行疊加處理，統(tǒng)計獲取2009—2015年土地利用方式發(fā)生變化的地塊中，不符合規(guī)劃用途的地塊面積，再依據(jù)公式（2），即可獲得各地類在規(guī)劃執(zhí)行過程中的空間吻合度情況（表4）。

從土地利用總體規(guī)劃執(zhí)行過程來看，耕地、園地、林地、其他農用地、城鄉(xiāng)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(xiàn)了不同程度違背規(guī)劃的調整。其中，調整規(guī)模較大的分別為耕地、城鄉(xiāng)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(guī)劃的調整面積達 1 44856 hm2，這可能與近年來推行的綠色生態(tài)理念有關，耕地調整不符合規(guī)劃的地塊中，有61173 hm2的耕地實施了退耕還林，推行生態(tài)保護；其次為城鄉(xiāng)建設用地，其違背規(guī)劃的調整面積達28131 hm2，表明榮昌區(qū)有違法用地的現(xiàn)象；林地不符合規(guī)劃調整的面積為14688 hm2；交通水利用地不符合規(guī)劃調整的面積為8558 hm2；調整規(guī)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(guī)劃的調整面積總量未超過100 hm2。

規(guī)劃執(zhí)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(xiāng)建設用地的空間吻合度表現(xiàn)為較低的水平，其空間吻合度為0980 9，主要原因是在其規(guī)劃執(zhí)行過程中存在較大規(guī)模的違法用地現(xiàn)象。

322規(guī)劃執(zhí)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(qū)評估年（2015年）的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進行與規(guī)劃目標年（2020年）土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)進行疊加處理，統(tǒng)計獲取不符合規(guī)劃用途的地塊面積以及規(guī)劃而未實施的地塊面積，再依據(jù)公式（3）即可獲得各地類空間吻合度情況（表5）。

鄉(xiāng)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(guī)劃執(zhí)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(xiāng)建設用地值為0979 1，這主要由于規(guī)劃執(zhí)行過程中存在較多的違規(guī)用地和規(guī)劃而未實施的地塊。

綜上分析可知，從規(guī)劃執(zhí)行過程與規(guī)劃執(zhí)行結果的空間吻合度情況來看，耕地與城鄉(xiāng)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(qū)耕地與城鄉(xiāng)建設用地存在與規(guī)劃不符合的調整，其違規(guī)用地現(xiàn)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(shù)量”2個方面對土地利用總體規(guī)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(guī)劃實施過程中用地重心偏移軌跡與規(guī)劃目標年預期發(fā)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(guī)劃實施過程中每個地塊與規(guī)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(guī)劃評估的現(xiàn)實需求。（2）榮昌區(qū)土地利用總體規(guī)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(qū)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(guī)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(xiàn)了土地利用總體規(guī)劃的引導作用。土地利用總體規(guī)劃執(zhí)行過程的空間吻合度與規(guī)劃執(zhí)行結果的空間吻合度都顯示了較高值，說明評估年與規(guī)劃目標年土地利用總體規(guī)劃在空間上具有較高的一致性，規(guī)劃在執(zhí)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(qū)在規(guī)劃執(zhí)行過程中存在一定量的違規(guī)用地現(xiàn)象，因此相關用地管理部門應加強對違反規(guī)劃用地的監(jiān)督與檢查力度，以減少規(guī)劃實施過程中違規(guī)占地現(xiàn)象。

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