基于GIS的城市資源環境承載力評價研究
——以安徽省淮北市為例

楊西寧 （安徽省城鄉規劃設計研究院，安徽 合肥 230022）

資源環境承載力主要是指在一定的時期與地域范疇內，在維持區域資源結構符合持續發展需要，區域環境功能仍具有維持其穩態效應能力的條件下，區域資源環境系統所能承受人類各種社會經濟活動的能力[1]。資源環境承載力概念較為明確的提出是在1972年“羅馬俱樂部”發表的關于世界發展趨勢的研究報告《增長的極限》中[2]。1987年，世界環境與發展委員會編寫的《我們共同的未來》報告中正式提出“既要滿足當代人發展的需要而又不犧牲下一代人滿足他們需要的能力”這一可持續發展的基本綱領，使資源環境承載力的理論基礎得到了進一步深化[3]。在可持續發展理論的指導下，資源環境承載力評價研究不斷得到深入[4-8]，其已經成為評價資源環境與社會經濟協調度的重要標準。

隨著國家空間規劃體系改革的深入推進，開展國家、省、市縣層面上、不同空間尺度的空間規劃工作已經成為中國當前規劃研究和實踐探索的核心任務之一[9-10]。根據國家有關要求，資源環境承載力評價是空間規劃的基礎性工作，是劃分城鎮空間、農業空間、生態空間的關鍵支撐之一。因此，資源環境承載力評價研究正成為當前規劃領域的前沿和熱點研究課題。基于此，本文以GIS為研究的基本平臺，構建了城市資源環境承載力評價的方法體系，并以淮北市為案例研究區具體應用了評價方法，以期為資源環境承載力研究提供參考和借鑒。

1 研究方法

資源環境承載力評價的核心在于資源承載力和環境承載力兩大方面。其中，資源承載力主要表現為資源的豐富程度上，資源越豐富其承載力也越大；環境承載力主要表現在自然環境、經濟社會環境的容量上，其值越大則承載力也越大。基于這一基本觀點，研究采用基于GIS空間分析的多準則決策（GIS based multicriteria decision making，GIS-MCDM）分析方法計算城市資源環境承載力的綜合指數I。MCDM是一種基于多指標、多變量的綜合分析技術和方法[11]，而GIS-MCDM則是空間規劃決策和管理領域中最有用的方法之一[12]。在實踐應用中，GIS-MCDM通常包含4個基本要素：指標體系、指標分值、指標權重與指標合并規則。本研究遵循由這4個基本要素構成的分析路徑，對城市資源環境承載力進行定量測度。

根據資源環境承載力的內涵要求，資源環境承載力綜合指數I是資源豐度指數I1和環境容量指數I2的函數，而I1和I2又分別是一組評價因子按照一定規則組合后形成的新的評價等級，其基本表達式可用下式表示：

式中，x是用于評價I1、I2的一組指標因子，w是其權重。最終的I計算公式為：

式中，W1和W2分別為資源豐度和環境容量的權重。需指出的是，由于各個指標的單位量綱不同，在進行計算時，首先要對指標進行標準化處理以保證測度結果的邏輯一致。其中，正向指標采用公式（4）進行處理，負向指標采用公式（5）進行處理。

式中，xi是指標的標準化值；x是原始指標值；xmax是原始指標中的最大值；xmin是原始指標中的最小值。

2 案例研究

2.1 研究區概況

本文以淮北市為實證研究區。淮北市位于安徽省北部，地處蘇魯豫皖四省交界地區。淮北因煤而建，緣煤而興，是國家重要的煤炭基地和能源基地。現下轄3區1縣，總面積2741km2，總人口220.8萬人。在煤炭去產能、節能減排、綠色發展的大背景下，淮北正面臨巨大的轉型壓力。因此，科學測度其資源環境承載力，既能為其轉型發展提供依據，也可為同類資源型城市資源環境承載力研究提供參考。

2.2 指標體系構建

根據前述資源環境承載力的內涵要求，以淮北市各個鎮、街道為評價的基本空間單元，對淮北市資源環境承載力綜合指數從資源豐度和環境容量兩方面進行指標的選擇確立，從而構建淮北市資源環境承載力綜合指數測度的指標體系，詳見表1所示。

淮北市資源環境承載力評價指標體系 表1

在上述指標體系中，資源豐度反映了淮北市的資源承載力，環境容量則反映了淮北市的環境承載力。資源豐度選擇了人均耕地、建設用地和水資源進行評價。環境容量包括自然環境和經濟社會環境兩大方面，自然環境選擇了人均林地指標進行評價，經濟社會環境選擇人口密度和城鎮化率進行評價。

2.3 數據處理

首先對數據進行標準化處理。淮北共有鎮、街道30個，即共有30個基本評價單元，應用公式（4）對30個評價單元的指標數據進行標準化處理。其次，計算各個指標的權重。綜合運用層次分析（AHP）法、排序法等賦權方法，并根據指標體系層次結構特點逐層計算指標權重。最后，在 GIS平臺上，應用公式（1）、（2）分別計算資源豐度指數和環境容量指數，利用公式（3）計算得到淮北市資源環境承載力綜合指數，結果如表2和圖1所示。

圖1 淮北市資源環境承載力綜合指數分析圖

淮北市資源環境承載力評價結果 表2

2.4 結果分析

根據計算結果，從淮北市鎮、街道資源環境承載力綜合指數值上看，最大值為濉溪縣孫疃鎮的0.740，最小值為烈山區楊莊街道的0.129，綜合指數總體平均值為0.276，同時，綜合指數值大于0.5的僅有孫疃鎮、四鋪鎮和百善鎮3個鎮。由此可知，淮北市資源環境承載力總體特點為：首先，平均值較低，90%的評價單元的承載力綜合指數均小于0.5，36.67%的評價單元的承載力綜合指數均小于0.2，總體承載力情況不容樂觀；其次，各鎮、街道之間的承載力差異較大，最大值與最小值的差距為0.611；其三，在空間分布上，承載力綜合指數值大的評價單元主要分布在市域中部和南部，形成了一條從北向南的帶狀空間。

2.5 承載力空間分區

根據各鎮、街道資源環境承載力綜合指數值，在GIS平臺上，以0.200和0.330為分類斷點，將淮北市資源環境承載力劃分為低承載力空間、中承載力空間和高承載力空間3大類，見表3和圖2所示。

淮北市資源環境承載力空間分區 表3

圖2 淮北市資源環境承載力空間分區圖

在空間格局上，淮北市資源環境承載力呈現出“一帶、兩翼、三區”的空間分布特點。“一帶”即高資源環境承載力帶，主要位于市域西部、中部和東南部。“兩翼”即中資源環境承載力兩大片區，主要位于市域西南和東北部。“三區”則是三個低資源環境承載力空間分區，主要位于市域北部，包括中心城區、濉溪縣城等。

2.6 空間開發建議

在資源環境承載力空間分區的基礎上，提出有針對性的空間開發建議。高承載力空間適宜高強度、大規模開發建設，成為未來淮北市空間開發的主陣地，特別是百善鎮，既具有高資源環境承載力，又靠近濉溪縣城和淮北中心城區，建議高水平規劃淮北（百善）南部次中心，將其打造成為淮北城鎮化發展的新極核。對于高資源環境承載力即“一帶”上的城鎮，適度加大空間開發力度，這對于改變淮北市城鎮化“北強南弱”的不均衡局面，對于加快淮（北）宿（州）城市組群建設均具有積極作用和意義。

對于中承載力空間可以進行適度的開發建設，而低承載力空間應以保護性發展為主。同時，對資源環境承載力較低的區域，要分析各地區的環境、生態、資源的受損程度，盡快構建基于資源環境承載力的國土空間調控技術和適應策略，實現資源環境承載力的恢復或提升。

3 結論與討論

本文在總結當前資源環境承載力評價研究和實踐探索的基礎上，基于定量分析和定性分析相結合的思路，構建了基于GIS-MCDM的城市資源環境承載力評價的技術方法體系。在此基礎上，完成了淮北市資源環境承載力的定量測度與空間分區，提出了相應的空間開發建議，為淮北市空間規劃和資源環境政策制定提供科學依據。

研究在一些方面仍需探討，如測度指標體系可能存在疏漏、指標權重計算和指標合并可能存在更科學的方法。相信隨著研究和討論的不斷深入，城市資源環境承載力評價理論與技術方法體系將會更加完善，從而對促進城市可持續發展起到更加科學的指導作用。

[1]洪陽，葉文虎.可持續環境承載力的度量及其應用[J].中國人口·資源與環境，1998，8(3):54-58.

[2]李濤，王智勇譯.增長的極限[M].北京:機械工業出版社，2006.

[3]王之佳，柯金良譯.我們共同的未來[M].長春:吉林人民出版社，1997.

[4]廖順寬，楊焰，王靜，等.基于GIS的區域資源環境承載力評價[J].地礦測繪，2016，32(2):5-8.

[5]劉寅，黃志勤，辜寄蓉，等.土地利用規劃中資源環境承載力的內涵與評價方法研究[J].國土資源科技管理，2016，33(5):94-104.

[6]王奎峰，李娜，于學峰，等.基于PSR概念模型的生態環境承載力評價指標體系研究[J].環境科學學報，2014，34(8):2133-2139.

[7]趙兵.資源環境承載力研究進展及發展趨勢[J].西安財經學院學報，2008，21(3):114-118.

[8]陳兆榮.安徽省資源環境承載力動態趨勢與預測研究[J].重慶文理學院學報(社會科學版)，2014，33(6):104-108.

[9]朱江，鄧木林，潘安.“三規合一”:探索空間規劃的秩序和調控合力[J].城市規劃，2015，(1):41-47.

[10]朱江，尹向東.城市空間規劃的“多規合一”與協調機制[J].上海城市管理，2016，25(4):58-61.

[11]宗躍光，張曉瑞，何金廖，等.空間規劃決策支持技術及其應用[M].北京:科學出版社，2011.

[12]Karnatak H C，Saran S，Bhatia K，et al.Multicriteria spatial decision analysis in web GIS environment[J].Geoinformatica，2007，11(4):407-429.