基于Arcgis的地塊年徑流總量控制率指標分解研究

摘要：指出了年徑流總童控制率作為海綿城市建設的核心指標，如何科學合理地將其分解到各個地塊，是推進海綿城市建設的關鍵技術之一。基于濱江新城現狀，選取有代表性的評價因子，運用Arccgis模型進行單因子海綿城市建設適宜性評價，采用層次分析法明確各因子分配權重，綜合分析得到了各地塊海綿城市建設適宜性指數。通過與不同用地類型年徑流總童控制率構建映射關系，經反復調整得到了最終的地塊年徑流控制率指標分解結果。該成果滿足規劃目標，對指導濱江新城各地塊海綿城市建設具有重要的實際價值。

關鍵詞：年徑流總童控制率;ARMS模型;指標分解;海緯城市;地塊

中圖分類號：F301.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2020）04-0158-05

1 引言

自2013年習近平總書記在中央城鎮化工作會議上提出建設海綿城市的倡導以來，全國各地掀起了建設海綿城市的綠色發展熱潮[1]。為促進城市良性水文循環，切實達到“小雨不積水、大雨不內澇、水體不黑臭、熱島有緩解”的海綿城市建設目標，如何合理高效的將海綿城市建設方針落地，將建設指標由整體分解到地塊層面，進而指導城市海綿體建設，成為眾多學者研究的重點之一[2]。

年徑流總量控制率作為海綿城市建設中最為核心的指標，是明確地塊層面海綿設施建設規模的基礎[3，4]。該指標的確定需要同時考量城市規劃層面的要求以及地塊自然本底條件因素對其的影響。本文選取永州市濱江新城作為研究區域，通過運用Arcgis模型綜合分析城市規劃要素與自然環境要素對地塊海綿城市建設的影響，構建多因子綜合評價模型，計算得到各地塊海綿城市建設適宜性指數，以此為指導成功實現了地塊層面的年徑流總量控制率指標分解，為海綿城市建設提供有效的技術支撐[5～7]。

2 研究區概況

永州市濱江新城位于永州市中心城市的中部區域，是永州市“南北聯城、向東發展”戰略下構建的城市發展新區。規劃建設范圍北臨冷水灘區城南大道，南接零陵區泉南高速，西至湘江，東至陽明大道，總規劃面積32.26km²。

規劃區地處亞熱帶溫潤地區，多年平均氣溫為17.9℃，多年平均降雨量1484.9mm，年內降雨分布不均，夏季高溫多雨，3～8月降雨雨量占全年的68.75%。規劃區地勢整體南高北低、東高西低，現狀建成區范圍較小，湘江沿岸有大面積平原，東部區為連綿的山體，中間丘陵盆地相間，局部呈現喀斯特地貌特點（圖1）。

本文采用Arcgis模型軟件對濱江新城的自然空間格局和城市規劃空間進行綜合考量，實現地塊層面的年徑流總量控制率指標分解，指引進一步的城市建設，將為全面提升濱江新城生態文明建設水平，貫徹國家新型城鎮化建設理念，構建濱江宜居新城提供強大助力。

3 研究方法

為確保地塊年徑流總量控制率分解結果的科學性與可靠性，本文在綜合考量各地塊屬性和空間要素的基礎上，篩選有效性指標，采用Arcgis模型對各個有效性指標進行單因子分級評價，運用層次分析法確定指標權重，通過多因子綜合疊置分析得到各地塊海綿城市建設適宜性指數。基于規劃區整體的控制率要求，構建各用地類型徑流控制率區間，并與適宜性指數建立映射關系，實現在地塊層面的初步分解。依據規劃區指標的目標值和各地塊具體情況，進一步調整地塊指標，使得分解結果更具落地性（圖2）。

3.1 整體年徑流總量控制率指標確定

依據住建部發布的《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建（試行）》，永州市濱江新城位于徑流控制分區第Ⅲ區，年徑流總量控制范圍為75%≤α≤85%。基于濱江新城為新建城區，區域定位較高、生態本底較好，具有良好的海綿城市建設潛力，控制率目標取78%。地塊年徑流總量控制率分解后，各地塊指標值按面積加權后應大于等于78%。

3.2 評價因子篩選

本文將地塊年徑流總量控制率的主要影響要素劃分為自然要素適宜性指標和規劃要素適宜性指標兩大類，依據從當地獲取的資料，自然要素適宜性指標選用3類，分別為：高程、坡度和濱水空間;規劃要素適宜性指標選用四類，分別為土地利用類型、建筑密度、綠地率和容積率。通常情況下，規劃要素中還應考慮海綿建設情況為新建、改建和更新等情況，但考慮到濱江新城為新城區，現狀建成區面積較小且主要為近期建成，差異性較小，故本文將海綿建設情況這一要素在年徑流總量控制率初步分解后的調整過程中再進行，而不納入因子分析部分。本次采用的適宜性指標介紹如下。

3.2.1 自然要素適宜性指標

（1）高程：本文采用DEM柵格數據作為評價基礎，濱江新城城區主要地勢較為平坦，城區東部片區有較多的丘陵和山地，可以認為柵格的高程點越大，建設的經濟性越差。

（2）坡度：本文采用DEM柵格數據開展地形的坡度分析，城市規劃場地豎向通常坡度較小，較大的坡度會增加工程量和建設的難度。

（3）濱水空間：本文以規劃河道數據為研究基礎，水體作為海綿城市建設的重要調蓄要素，水體本身是行而有效的雨洪行泄通道，水體岸線也是重要的水生態系統，水體兩岸通常為海綿城市建設的良好區域，離水體的直線距離越近，則建設條件越好。

3.2.2 規劃要素適宜性指標

（1）土地利用類型：本文以控規的土地利用類型作為研究的基礎，不同用地類型對于年徑流總量控制率有著不同的要求，一般認為公園綠地類、公建和居住類等用地的年徑流總量控制率較高，而物流倉儲、工業類用地的指標值則較低。

（2）建筑密度：指建筑物的基底面積總和與占用地面積之比，本文從控規中獲取建筑密度數據用于本次研究.建筑密度越大，則可用于建設綠色設施的面積越小，海綿城市的可建設區域范圍越小。

（3）綠地率：指地塊內綠地面積與規劃建設用地面積之比，本文從控規中獲取綠地率數據用于本次研究。綠地率作為海綿城市建設的重要要素，是下凹式綠地、生物滯留設施等綠色設施建設的重要區域。

（4）容積率：指地塊上的總建筑面積與凈用地面積之比，本文從控規中獲取容積率數據用于本次研究。容積率越高，則說明地塊的開發強度相應越高，相應的海綿城市建設的空間和難度會相應提升。

3.3 單因子海綿城市建設適宜性評價

依據篩選的評價性指標因子特性，除用地類型以外，其余評價因子均采用六分段評分標準開展單因子評價，各因子的評價標準見表1、2。

3.4 多因子綜合評價

運用Arcgis模型對各個評價因子開展多因子綜合評價，首先需要明確各因子指標權重。因子權重的確定目前并沒有統一的標準，很大程度上依賴于專家學者的經驗。層次分析法作為基于專家打分法為基礎的一種多目標決策分析方法，通過構建多層次評估指標體系，分層評估，得到符合一致性檢驗的權重分配結果，在河湖健康、風險識別、生態敏感性方面該方法均有較多的應用[8～10]。

本文采用層次分析法，將評價因子構建三層評估指標體系，采用專家打分的方式構造判斷矩陣，計算得到各因子權重分配系數，運用ARCGIS疊置分析模塊將不同因子分值進行加權平均，得到海綿城市建設適宜性指數（表3）。

3.5 地塊年徑流總量控制率分解

依據規劃區整體年徑流總量控制率目標值，確定各地塊指標分布區間，并將其與求得的海綿城市建設適宜性指數構建映射關系，即可得到不同地塊年徑流總量控制率初步分解結果。考慮到海綿城市對不同用地類型建設要求的不同，本文對不同用地類型的年徑流總量控制率采用分類映射的方式，確保初步分解結果滿足實際要求。

得到初步分解結果后，對具有特殊要求的建設地塊分解結果進行調整，例如本文中前期因多數地塊尚未開發沒有將海綿建設和改造情況納入因子評估，此時就需要適當降低已建地塊的指標分解成果。通過對分解后的控制率指標與目標值做比較，進行反復調整后得到最終成果。

4 研究結果

4.1 海綿城市建設適宜性單因子評價結果

對第三節確定的各指標因子進行分級評估，評估結果如圖3所示。

4.2 因子權重分析結果

依據上文構建的三層評價指標體系，構造判斷矩陣，專家打分后的結果見表4～6，該結果符合一致性檢驗，說明指標權重分配結果有效，最終計算得到的各因子權重見圖4。

運用Arcgis模型的疊置分析模塊，對單因子評價結果進行綜合評估，得到基于柵格的海綿城市建設適宜性指數分布圖，進一步對柵格進行處理，計算得到各地塊平均海綿城市建設適宜性指數分布見圖5。

由圖5可知：經過多因子綜合評價，海綿城市建設適宜性指數分布在[3.24，9.99]之間，查詢地塊屬性后可知經過柵格處理后，各地塊指數分布區間為[4.19，9.99]。對比濱江新城土地利用規劃圖可知：海綿城市建設適宜性指數高值主要集中于非建設用地，其次是公建和居住用地，符合實際情況，可以認為本文得到的結果基本可靠。

4.3 不同用地類型分類映射分析結果

綜合濱江新城規劃區年徑流總量控制率78%的目標，以及國內海綿城市建設對不同地塊年徑流總量分布的要求，本文將占地面積較大的用地類型A、B、R、G1和G2以及控制率宜取低值的用地類型W、H4（當地無工業用地，否則也應選取進去）單獨設置映射區間如表7。

將各用地類型的映射區間與對應的海綿城市建設適宜性指數區間構建映射關系，即可得到地塊年徑流總量控制率的初步分解結果。適當降低已建成地塊的分解結果，并對總體年徑流控制率進行計算校核，校核結果為78.3%，滿足78%的控制要求，說明最終分解的地塊年徑流控制率成果可以用于指導實際建設。

5 結語

以Arcgis模型軟件為基礎，綜合評估了濱江新城各特征因子的海綿城市建設適宜性，以層次分析法進行指標權重分析，并進一步計算得到了各地塊海綿城市建設適宜性指數，通過構建合理的映射關系，實現了地塊年徑流總量控制率的有效分解。結果表明：指標分解方法具有明確的理論和物理基礎，降低了指標分解的主觀性，提升了科學性，是一種可靠的指標分解方法，可以用于指導海綿城市建設。

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收稿日期：2020-01-03

作者簡介：王建金（1992-），男，碩士，主要從事市政工程規劃及防洪排澇規劃設計工作。