基于GIS的城鎮土地資源承載力評價

趙桔青，陶福壽

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基于GIS的城鎮土地資源承載力評價

趙桔青1，陶福壽2

（1. 昆明理工大學 國土資源工程學院，云南 昆明 650093；2. 云南財經大學 教務處 云南 昆明 650000）

資源環境承載力作為對區域發展限制程度的描述，其評價方法和體系的構建需要考慮多方面的因素。本文以昆明市尋甸縣為例，以二次調查、國土資源遙感監測成果為數據源，基于該區域的城市生態現狀選取的評價因子，在GIS空間分析技術構建資源環境承載力評價模型，測算出尋甸縣土地資源環境承載力，并以此為基礎分析評估其所能承受的人口數量。結果得出：尋甸縣土地資源承載力現狀的承載力因子K為0.69，表明該區域土地資源承載空間有一定的挖掘潛力。

GIS；土地承載力；評價體系；模型構建

0 引言

土地資源承載力指在一定技術水平、經濟投入強度下，一個地區在不引起土地退化，或不對土地資源造成不可逆負面影響，或不使環境遭到嚴重退化時能持續、穩定支持的，具有一定文化背景、消費水平、發展規模的最大人口數量，或相應強度的人類活動。簡單來講，就是一定條件下土地資源的生產能力和一定生活水平下所承載的人口限度[1]。土地資源承載力是區域人口、資源與環境可持續發展評價的重要指標[2]，對區域發展決策有著重要的指導作用。

土地承載力研究興起于20世紀中葉[3]，至80年代以后，以土地-糧食-人口關系為主的土地承載力研究對全球和區域經濟、社會可持續發展做出了積極貢獻[4]。進入90年代，以計算土地食物生產力和人口限度為主題的土地承載力研究體系逐漸壯大，根據承載主體、對象、研究尺度進一步細化了承載力研究內容。世紀之交，現代技術如計算機平臺、遙感（RS）、地理信息系統（GIS）[5-7]等與模型分析相結合的方法更是極大地提高了土地承載力研究的定量化水平和精確程度[8-9]。本研究以昆明市尋甸縣為例，結合自然地理和社會經濟兩方面的因素，基于GIS空間分析技術[10-12]構建資源環境承載力評價模型，建立土地資源承載力模型和土地資 源承載指數模型，對區域土地資源承載力進行分析評價。

1 評價思路、體系與模型構建

1.1 評價思路

結合尋甸縣城市生態現狀，選取適當的評價因子，根據各個評價因子不同的情況設定不同的賦值標準，通過數學模型，利用GIS平臺提供的空間分析功能，對評價單元各個評價因子的分值進行計算，并對計算成果進行分析，確定尋甸縣土地生態適宜性等級，確定適宜用于城鎮開發建設的土地面積；選取土地人口承載力計算指標，估算尋甸縣人口規模上限，結合尋甸縣現狀人口數據，評估尋甸縣人口發展容量。

1.2 評價體系構建

在維持尋甸縣生態環境穩定和景觀格局結構合理的條件下，土地資源對流域內的人口規模、城市規模、城市布局等具有限制作用，決定了承載的人口規模。本規劃根據尋甸縣土地利用現狀情況，綜合考慮尋甸的自然地理和社會經濟兩方面的因素，構建一套生態適宜度評價指標體系。

具體評價方法為：基于GIS平臺提供的空間分析工具，利用因子加權評分法和生態因子組合法，然后通過評價因子選擇、生態因子分析、生態適宜性綜合評價三個步驟進行整體性分析。

（1）評價因子選擇

選擇主要道路的距離、離河道的距離、離湖泊和水庫的距離、土地利用方式、坡度等作為評價因子。

（2）生態因子分析

首先將各生態因子進行分項圖形化處理，將各項分析因子在GIS中按照統一的范圍、投影方式分別表達和存儲。其次，對各生態因子進行等級劃分，使每個等級對應于特定語義上的適宜性水平。最后，對各生態因子在綜合適宜性評價中的權重進行確定。

1.3 評價模型構建

為精確反映評價區內土地生態環境的空間差異，更加合理利用每一寸土地，根據土地資源各項彈性因子的綜合特點，將各因子在GIS中進行網格化處理，就可以在每個網格上評價土地的生態適 宜性。綜合的生態適宜性評價的數學模型如式（1）所示：

式中：S為第(,)格網上的綜合生態適宜性；=1,…,表示第各生態因子；()表示第個生態因子的權重；C()表示第個生態因子在第 (,)格網上適宜性等級。

表1 生態因子的適宜性等級劃分標準

Tab.1 Classification criteria for suitability of ecological factors

對計算得到的綜合分值進行適當的修正（特殊因子實行一票否決制，直接被劃入不適宜建設區，其余一般因子參與定量分析），最終得到評價結果。

1.4 評價結果分級

依據評價方法及模型計算土地適宜性評價的綜合分值，劃分土地生態適宜性等級。

表2 評價結果分級表

Tab.2 Grading table of evaluation results

2 生態適宜性綜合評價

2.1 評價區域概況

尋甸回族彝族自治縣，位于滇東北高原主體，地處東經102°41￠-103°33￠，北緯25°20￠-26°01￠，位于昆明市東北部，尋甸縣東與曲靖市馬龍縣，沾益縣接壤；南與嵩明縣相鄰；西與富民縣、祿勸縣毗連；北與東川區、曲靖市會澤縣相依，東西長83.5 km，由南到北寬75.8 km。所用數據來源于尋甸縣第二次土地調查數據和2010-2020年土地利用總體規劃及尋甸縣統計年鑒。

2.2 因子評價過程

結合尋甸縣城市生態現狀，選取道路、河流、湖泊和水庫、土地利用、坡度等5個評價因子進行分析評價。

道路因子：土地到主要道路的空間距離是決定土地開發成本和區位優勢的關鍵。一般離道路越近的土地開發越容易形成空間集聚效應。河流因子：土地的建設和開發對附近河流的生態環境有很大影響，原則上，開發用地應盡可能遠離河流，以免造成對河流生態系統的破壞和水體的污染。湖泊和水庫因子：與河流一樣，湖泊和水庫周圍的建設和開發可能會導致湖泊和水庫水體的污染，因此，建設和開發用地應該盡可能遠離湖泊和水庫等水體。土地利用因子：現有土地利用方式直接決定土地開發的生態適宜性。坡度因子：坡度大小直接影響建設用地布局、道路選線和建筑布置，過于陡峭的坡地一般不適合用于建設。

將各因子得分值帶入生態適宜性評價的數學模型式（2）中：

采用多因素打分加權求和模型進行計算，得到各評價單元綜合評價值，對計算得到的綜合分值進行適當的修正，根據國家土地管理條例和其他相關法律、法規，重要生態環境區域需要嚴格保護。為了避免土地開發對尋甸縣生態環境帶來不可逆的負面影響，在計算土地適宜開發面積時，扣除基本農田保護區、水源保護區、自然保護區面積，最終得到評價對象土地生態環境適宜性評價結果。

3 土地適宜性評價結果

依據尋甸縣土地適宜性評價結果，很適宜的土地主要分布在仁德街道現狀縣城區域；適宜的土地主要分布在仁德街道中部、羊街鎮中部、功山鎮中部、雞街鎮南部、先鋒鎮東北部；較適宜的土地分布在仁德街道北部和東部大部分地區、羊街鎮北部和東部、七星鎮東部和東北部、雞街鎮南部和北部，柯渡鎮東北部。不適宜和很不適宜建設區主要分布在仁德街道南部、西部，河口鎮南部、七星鎮南部和先鋒鎮中部。

考慮到尋甸縣的發展定位與生態環境保護的要求，評價推薦尋甸縣適宜建設開發的土地為很適宜等級與適宜等級合計約189.40km2。以鄉鎮行政區單位作為評價單元，尋甸縣共有10個評價單元。評價結果如表5所示：尋甸適宜建設開發利用開發的土地主要分布在仁德街道、柯渡鎮與功山鎮三個鄉鎮，分別占總適宜建設開發利用的土地面積37.89%、13.03%、12.78%，其次為雞街鎮、羊街鎮、河口鎮，甸沙鄉、和六哨鄉、七星鎮適宜建設開發利用的土地面積較少，分別為2.27%、2.40%和1.44%。

4 結論

4.1 土地資源供需平衡現狀評價結果

土地資源承載力供需平衡采用承載力因子K表示，尋甸縣土地資源承載力供需平衡現狀見下表。

表3 生態適宜性綜合評價過程

Tab.3 Comprehensive evaluation process of ecological suitability

表4 尋甸縣土地生態適宜性綜合評價結果

Tab.4 The results of carrying capacity of resources and environments in Xundian county

表5 尋甸縣各鄉鎮土地生態適宜性綜合評價結果單位：km2、%

Tab.5 Comprehensive evaluation result of ecological suitability of land in Xundian county

尋甸縣現狀已開發土地131.51 km2，依據上文土地適宜性評價結果尋甸縣可開發利用土地面積189.44 km2，可計算承載力因子K值為0.69，K值小于1，表明尋甸縣土地資源承載力有一定的挖掘潛力，未來土地利用中應加大挖潛力度，逐步推進農村建設用地整治和城鄉建設的結構優化與科學配置。

4.2 人口發展容量評價結果

人口發展容量評價可以從單一的因素評價，如土地資源、淡水資源、礦產資源等，也可以從自然環境系統綜合考慮；既可以只考慮自然系統，也可以加進社會經濟系統。本專題結合尋甸縣土地生態適宜性評價結果，從土地資源供給方面評價分析尋甸縣的人口發展容量。

根據《城市用地分類與規劃建設用地標準》（GB50137－2011）對不同人口規模的城市用地指標給出的限定，確定尋甸縣土地人口承載力計算指標。根據尋甸縣土地利用現狀的分析與社會經濟數據統計結果，2015年人均城市建設用為236.01 m2/人。屬于Ⅴ氣候區中現狀人均城市建設用地規模最高級別。根據《城市用地分類與規劃建設用地標準》（GB50137-2011）的限定，并結合尋甸縣城市總體規劃中確定的人均城市建設用地，報告取用110 m2/人作為人口承載力計算指標。尋甸縣適宜建設開發利用的土地面積約189.44 km2，可承載人口數約為172.18萬人。

表6 尋甸縣各鄉鎮人口發展容量

Tab.6 Population development capacity in Xundian county單位：km2 、萬人

5 結論

本文以尋甸縣為例，根據該區域城市生態環境特征，選取了道路、河流、湖泊水庫、土地利用、坡度要素作為評價因子，以此為基礎在GIS平臺上構建評價模型對尋甸縣土地資源環境承載力進行計算、分析和評價。結果顯示：尋甸縣土地資源承載力現狀承載力因子K為0.69，小于1，土地資源承載空間有一定的挖掘潛力，可承載人口數約為172.18萬人。其中承載潛力最大的鄉鎮為仁德街道可承載人口65.24萬人，潛力最小的為甸沙鄉3.91萬人。

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Evaluation of the carrying capacity of urban land resources based on GIS

ZHAO Ju-qing1, TAO Fu-shou2

(1. Kunming University of Science and Technology, Institute of land and Resources Engineering, Kunming 650093 Yunnan; 2. Yunnan University of Finance and Economics Dean's Office Kunming 650000 Yunnan)

As a description of the limit of regional development, the evaluation method and system of the resources and environmental bearing capacity need to consider many factors. This paper takes Xundian County of Kunming as an example, in the two survey of land and resources, remote sensing monitoring results as the data source, select the city ecological status evaluation of the region factor based on GIS spatial analysis technology in construction of resources and environmental carrying capacity evaluation model, calculates the environmental carrying capacity of land resources in Xundian County, and on the basis of analysis and evaluation the number of the population can bear. The results show that the bearing capacity factor K of the land resources carrying capacity of Xundian county is 0.69, which indicates that the land resources carrying space in this region has certain mining potential.

GIS; Land carrying capacity; Evaluation system; Model construction

TP701

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.07.011

國家自然科學基金(項目編號：41761081)

趙桔青(1987-)，女，碩士，昆明理工大學國土資源工程學院碩士研究生，研究方向：土地資源管理，3S應用；陶福壽(1985-)，男，碩士，云南財經大學教務處，研究方向：計算機應用。

本文著錄格式：趙桔青，陶福壽. 基于GIS的城鎮土地資源承載力評價[J]. 軟件，2018，39（7）：52-56