基于PIE的國土空間規劃雙評價系統設計與實現

任永強，李婷，崔一霖，楊光，李世強，曹許悅，孫詠琦，梁嘉熙

(華北理工大學 礦業工程學院，河北 唐山 063210)

雙評價是資源環境承載力評價和國土空間開發適宜性評價的簡稱[1]。資源環境承載力是指在一定范圍內，在符合持續發展需要，且區域環境功能仍具有維持其穩態的條件下，資源環境系統所能承受各種人類活動的能力[2]。國土空間開發適宜性評價在維系生態系統健康的前提下，綜合考慮資源環境要素以及特定國土空間，得到進行農業生產、城鎮建設等人類活動的適宜程度，具體包括城市建設適宜性評價以及農業生產適宜性評價[3-5]。資源環境承載力評價是判斷區域內土地資源、水資源、礦產資源、能源、旅游資源、水環境、大氣環境等資源環境要素，對這個區域經濟社會發展的最大人口規模、經濟規模和建設規模的支撐能力。資源環境承載能力評價實際上是對自然資源和生態環境本體的相對客觀的評價。當前我國正處于工業化和城市化高速發展時期，人口持續增長和城市化進程不斷加快，資源緊缺、環境污染、生態系統退化等問題日益嚴重，不斷制約著國土安全和經濟社會可持續發展[6]。而資源環境承載能力評價和國土空間開發適宜性評價是摸清資源利用上限與環境質量底線的重要舉措，更是劃定"三區三線"、優化國土空間格局的基本依據。通過國土空間資源的雙評價，對空間功能區域進行劃分，將環境影響評價，作為優化空間布局的重要技術方法，增強空間規劃的環境合理性和協調性。通過雙評價，客觀地反映當前資源環境的優勢與短板，發現未來發展的潛力。同時，通過對比現狀(如開發利用現狀、基本農田紅線、生態保護紅線等)可以對既有規劃成果進行校正。此外，雙評價成果從空間上明確規劃范圍內未來生態修復的要點，并有助于分析持續提升國土空間資源環境承載能力的路徑。

因此，該系統借助航天宏圖信息技術股份有限公司自主研發的PIE SDK二次開發組件集[7]，參考國家最新發行的《資源環境承載能力和國土空間開發適宜性評價技術指南(試行)20190605》構建了11項國土資源環境承載力單項評價模型，并參考2項國土空間開發適宜性集成評價模型，可根據用戶所添加數據，一鍵生成地區的各項評價結果。同時，可以對地區的干旱指數各等級面積占比、地區水資源總量各等級占比等進行統計與分析，既可為用戶提供參考，又可為用戶提供基礎地圖操作以及制圖輸出的功能，以此來為國土規劃部門提供輔助分析支持，推動國土空間規劃雙評價進程。

1系統分析

1.1 關鍵技術

該系統主要是在Visual Studio 2015中基于PIE SDK組件包來進行程序的開發，以C#作為系統的主要開發語言，結合Python算法和ECharts開源可視化圖表組件進行功能的實現，并采用DevExpress第三方美化控件包對系統功能顯示界面進行設計。

1.2 系統可行性分析

模型是GIS系統不可或缺的一部分，模型的準確性關系到系統輸出結果的精確程度。該系統的模型根據國家最新發行的《資源環境承載能力和國土空間開發適宜性評價技術指南(試行)20190605》構建，各項評價模型均具有相應的數據標準，同時進行了數據的測試，更加確保了系統模型的準確[9,10]。

2系統設計

2.1 系統組織架構

系統總體架構如圖1所示，采用C/S結構，基于PIE SDK進行組件式開發。分為數據準備、資源環境承載力評價、國土空間開發適宜性評價和統計分析4個主要組成部分。

圖1 系統架構圖

對數據進行統一化處理，包含指南中提及的相應指標計算、要素分析以及等級劃分等工作。資源環境承載力評價主要分為2類，分別為城鎮建設功能指向和農業生產功能指向的資源環境承載力評價，各指向同時包含土地資源評價、水資源評價、氣候評價、災害評價和生態評價等單項評價，通過輸入標準化后的數據，一鍵生成評價結果。國土開發適宜性評價同樣也分為城鎮建設功能指向和農業生產功能指向。根據各指向的資源環境承載力評價的結果進行綜合分析，通過輸入各類資源環境承載力評價的結果，得到城鎮建設、農業生產的適宜性等級。統計與分析主要是對過程中用到的數據以圖表的方式進行可視化展示，對生成的評價結果進行各等級面積占比的統計，輔助用戶分析結果。

2.2 系統功能設計

如圖2所示，國土空間規劃雙評價輔助分析系統在功能上包括六大模塊，分別為：文件模塊、編輯模塊、輸出模塊、資源環境承載力評價模塊、國土空間開發適宜性評價模塊和統計分析模塊。其中資源環境承載力評價模塊和國土空間開發適宜性評價模塊，為系統的主要模塊。

圖2 系統功能模塊圖

3系統實現

3.1 資源環境承載力評價

由于資源環境承載力評價模型較多，以城市建設功能指向型的災害評價為例進行介紹。唐山地區為地震多發區，通過對地震點峰值加速度和距斷裂帶的距離進行評價，獲得災害危險性的評價數據，結果分為低、中、較高、高4個等級，同時將唐山市范圍及附近的地震點數據進行導入驗證，得到如圖3所示城市建設功能指向型的災害評價結果圖。

圖3 城市建設功能指向型的災害評價結果(以唐山市為例)

3.2 城鎮建設適宜性評價

城鎮建設適宜性評價是對城鎮建設指向的資源環境承載力評價綜合，具體流程如圖4所示。首先通過數據的輸入得到各項評價的結果，由土地資源評價和水資源評價共同構成水土評價基礎，綜合環境評價結果，得到城鎮建設適宜性等級的初步判定結果，再通過氣候、災害的評價對初步結果進行修正，得到城鎮建設適宜性的等級。

圖4 城鎮建設適宜性評價具體流程及輸入數據

圖5所示為城鎮建設適應性評價結果，并以唐山市為例進行了成果的輸出，從圖5可以看到，唐山市的南部山區城鎮建設評價結果多為不適宜等級，北部平原地區的適宜性等級相對較高，中部地區由于地處地震帶，所以適宜性相對較低。

圖5 城鎮建設適應性評價結果(以唐山市為例)

3.3 農業生產適宜性評價

農業生產適宜性評價同樣根據農業生產指向的資源環境承載力評價模型，得到各類單項評價結果，由農業耕作條件和農業供水條件得到水土資源基礎，綜合氣候評價的結果，生成農業生產適宜性等級的初步結果，再通過土壤環境容量、氣象災害風險進行修正，得到農業生產適宜性等級，具體流程如圖6所示。

圖6 農業生產適宜性評價具體流程及輸入數據

同樣以唐山市為例進行了成果的輸出，如圖7所示，由于唐山北部地區多山，農業耕作條件較差，中部平原地區適宜性較高，南部由于臨海，土壤粉砂含量較高，不適宜進行農業生產等活動。

圖7 城鎮建設適應性評價結果(以唐山市為例)

4結論

(1)該國土空間規劃雙評價輔助分析系統將GIS的空間分析功能與國土空間規劃工作結合起來，利用當前流行的國產遙感軟件PIE的二次開發組件包開發出一款穩定實用的客戶端。

(2)輸入數據一鍵出圖切實為相關用戶帶來了方便，評價的結果也為國土規劃部門提供參考，為優化國土空間格局助力。