“雙評價”智能數(shù)據(jù)處理與分析工具研發(fā)初探

（廣東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，廣東廣州 510290）

隨著全國國土空間規(guī)劃編制工作的不斷推進，很多省市均已開展“雙評價”專題研究工作。各地評價體系、對象、方法和指標(biāo)等存在差異，評價側(cè)重不同[1]。“雙評價”工作具有豐富的內(nèi)涵，包括生態(tài)保護、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鎮(zhèn)建設(shè)3個方面，涉及資源、環(huán)境、生態(tài)和災(zāi)害等多個專業(yè)，技術(shù)體系復(fù)雜[2]。在評價過程中，如果單個要素評價出現(xiàn)差錯，會影響整體評價結(jié)果，人工復(fù)測的時間成本較高。如何科學(xué)開展“雙評價”，并為國土空間規(guī)劃提供有效支撐，已經(jīng)成為科學(xué)研究和地方實踐的熱點[3]。鑒于此，本文以《指南》為指導(dǎo)，研發(fā)一款智能數(shù)據(jù)處理與分析工具，為“雙評價”的實施提供強有力的技術(shù)支撐。

1 “雙評價”的科學(xué)內(nèi)涵、工作流程及關(guān)鍵問題

1.1 科學(xué)內(nèi)涵

資源環(huán)境承載能力是綜合承載力的內(nèi)涵，涉及經(jīng)濟社會發(fā)展與資源環(huán)境要素及不同資源環(huán)境在不同空間尺度上的組合及相互作用[4]，是對自然資源稟賦和生態(tài)環(huán)境本底的綜合評價，是確定國土空間在生態(tài)保護、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)建設(shè)等功能指向下的承載能力等級，指在一定國土空間內(nèi)自然資源、環(huán)境容量和生態(tài)服務(wù)功能對人類活動的綜合支撐水平。國土空間開發(fā)適宜性是基于資源環(huán)境承載能力的評價結(jié)果，綜合考慮生態(tài)環(huán)境保護與國土開發(fā)利用水平，特定空間進行城鎮(zhèn)建設(shè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等的適宜程度。

1.2 工作流程

主要包括單項評價、集成評價兩部分，單項評價指標(biāo)包括水資源、土地資源、氣候、生態(tài)、環(huán)境和災(zāi)害六大要素，在此基礎(chǔ)上，在單項評價的基礎(chǔ)上聚焦生態(tài)保護、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)建設(shè)三類功能，通過分級閾值確定及指標(biāo)體系選擇，開展資源環(huán)境承載能力和國土空間開發(fā)適宜性集成評價，形成評估報告。

1.3 關(guān)鍵問題

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集與整理是“雙評價”的重要保障，是難點之一。依據(jù)指南，“雙評價”工具所需數(shù)據(jù)包含基礎(chǔ)地理類、土地資源類、水資源類、環(huán)境類、生態(tài)類和災(zāi)害類等6種類型，共計19項數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)涉及多部門、多行業(yè)、多標(biāo)準(zhǔn)，在開展“雙評價”工作之前，需按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃收集各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以保證后續(xù)工作的正常推進。（2）評價指標(biāo)優(yōu)化。“雙評價”指南對各類要素的指標(biāo)有明確定義和闡述，但因每個地方的實際情況不同，應(yīng)根據(jù)開展地區(qū)的實際因地制宜地對評價指標(biāo)進行優(yōu)化修正，可保證評價結(jié)果的精準(zhǔn)度。（3）評價結(jié)果可驗。受評價基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和評價模型的影響，評價結(jié)果可能與實際情況存在一定的差異[5]。對評價結(jié)果的校驗需多方式、多輪次的校核，如實地調(diào)研踏勘、高清航拍影響比對及經(jīng)驗判別。

2 “雙評價”智能數(shù)據(jù)處理與分析工具研發(fā)

2.1 總體框架

該工具在遵循“實用性、高效性、易用性”原則的前提下，使用ARCGIS的內(nèi)嵌Python開發(fā)，是ArcGIS的擴展工具箱，根據(jù)“雙評價”所需，主要實現(xiàn)土地資源、水資源、氣象等要素單項評價，農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)、生態(tài)集成評價等功能，具體工作框架如圖1所示。

圖1 總體框架圖

2.2 研發(fā)思路

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化輸入和輸出。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化輸入基于GIS構(gòu)建集成模型，通過構(gòu)建多元要素體系、指標(biāo)體系，建立流程框架，采用建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的方法，規(guī)范組織和管理各渠道收集的數(shù)據(jù)，支持圖表、文檔及空間矢量、柵格數(shù)據(jù)的動態(tài)加載與展現(xiàn)。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化輸出設(shè)計上，成果數(shù)據(jù)可制定和內(nèi)嵌命名規(guī)則，在保存結(jié)果時完成標(biāo)準(zhǔn)化工作。

2.2.2 多源數(shù)據(jù)集成

“雙評價”涉及的國土資源數(shù)據(jù)具有海量性、異構(gòu)性特點，包括災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象臺觀測數(shù)據(jù)、區(qū)域地形數(shù)據(jù)、土壤環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)等。多源、異構(gòu)、海量數(shù)據(jù)的無縫集成、調(diào)用、管理是“一鍵化”應(yīng)用工具運行速度和運行效率的重要因素，數(shù)據(jù)集成是把不同格式、來源、性質(zhì)和特點的空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)進行邏輯上的有機集成。

2.2.3 “雙評價”流程化處理的實現(xiàn)

利用ArcGIS軟件的模型構(gòu)建器，對各項評價進行批量化處理，根據(jù)每項評價涉及的指標(biāo)組合及閾值選取的不同，通過構(gòu)建模塊，實現(xiàn)一步操作，縮短了人工操作次數(shù)。“雙評價”主要圍繞水資源、土地資源、氣候、生態(tài)、環(huán)境、災(zāi)害等要素，涉及多種指標(biāo)如高程、坡度、地形起伏、降水量、地震動峰值加速度等。模塊的構(gòu)建可連接指標(biāo)進行組合計算，通過梳理評價邏輯，將單因素評價和集成評價進行統(tǒng)一模塊化，實現(xiàn)一鍵化工作流。

2.2.4 可拓展且全流程可追蹤

充分利用GIS軟件的各種功能，在此基礎(chǔ)上進行二次開發(fā)，使用Python腳本形成GIS軟件插件，快速實現(xiàn)雙評價計算。“雙評價”智能數(shù)據(jù)處理與分析工具使用過程中，可以記錄各項要素對評價結(jié)果的影響大小，實現(xiàn)全流程可追蹤。為評價過程提供“矢量計算”方式，通過該方式可實現(xiàn)結(jié)果的高精度計算，記錄各要素對評價結(jié)果的影響。

3 應(yīng)用實踐

3.1 工作準(zhǔn)備

在進行“雙評價”前，先對搜集的各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理。再對資源環(huán)境要素進行單項評價，單項評價的指標(biāo)體系聚焦生態(tài)保護、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鎮(zhèn)建設(shè)三類功能以及土地資源、水資源、海洋資源、環(huán)境、生態(tài)、災(zāi)害等六大要素，確定評價指標(biāo)和分級閾值。適宜性評價為所有單項評價的集成結(jié)果。該智能化工具統(tǒng)一管理單項評價模型和集成評價模型，通過“一鍵化”處理，得到生態(tài)保護重要性、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性和城鎮(zhèn)建設(shè)適宜性評價結(jié)果。

3.2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性評價

依據(jù)《指南》分級標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性評價時需先扣除河流、湖泊及水庫水面區(qū)域，并在“雙評價”智能數(shù)據(jù)分析工具中設(shè)置閾值：≤2°、2°～6°、6°～15°、15°～25°、＞25°，劃分為高（平地）、較高（平坡地）、中等（緩坡地）、較低（緩陡坡地）、低（陡坡地）5個等級。再以坡度分級結(jié)果為基礎(chǔ)，結(jié)合土壤質(zhì)地數(shù)據(jù)進行評價。以肇慶市為例，土地資源評價結(jié)果顯示，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)土地整體質(zhì)量一般，等級分布呈“中間多，兩邊少”的狀態(tài)，其評價等級“高”與“較高”的面積僅占19.6%，主要位于肇慶市的鼎湖區(qū)、四會市、端州區(qū)、高要區(qū)、高新區(qū)、懷集縣；“較低”與“低”占46.6%，主要位于廣寧縣、德慶縣、封開縣。

3.3 城鎮(zhèn)建設(shè)適宜性評價

依據(jù)《指南》分級標(biāo)準(zhǔn)，城鎮(zhèn)建設(shè)適宜性評價時需扣除河流、湖泊及水庫水面區(qū)域。利用“雙評價”智能數(shù)據(jù)分析工具計算地形坡度，按≤3°、3°～8°、8°～15°、15°～25°、＞25°的閾值設(shè)定生成城鎮(zhèn)坡度成果，劃分為高、較高、中等、較低、低5級。基于地形特征，合理設(shè)定高程閾值。肇慶市城鎮(zhèn)建設(shè)適宜性評價結(jié)果如圖2所示。

圖2 肇慶市城鎮(zhèn)建設(shè)適宜性評價結(jié)果

全市城鎮(zhèn)建設(shè)適宜區(qū)主要分布在東南部的高要區(qū)、鼎湖區(qū)和四會市的河谷平原及北部懷集縣的盆地。城鎮(zhèn)建設(shè)一般適宜區(qū)面積分布在坡度8°～25°、高差100 m以下的低丘緩坡地。城鎮(zhèn)建設(shè)不適宜區(qū)主要分布在地形起伏較大、區(qū)位條件較差的西部山區(qū)。

4 結(jié)語

本文通過系統(tǒng)梳理“雙評價”的內(nèi)容及關(guān)鍵點，結(jié)合指南，初步研發(fā)了一款智能化操作工具，減少人為操作、提高工作效率，確保計算精度客觀、真實。通過實際案例的驗證，該智能化工具可減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的工作量，減少重復(fù)操作步驟，實現(xiàn)人工操作向智能機器的自動轉(zhuǎn)換升級。