城市規劃數字化中的土地評價地理信息系統關鍵技術分析

牛曼

（昌黎縣自然資源和規劃局，河北 秦皇島 066600）

地理信息系統（GIS）技術被廣泛應用在資源管理、城市規劃、環境保護等領域，它能夠對獲取的海量空間數據進行分類、處理、分析，從而提高數據資源的利用價值。將GIS 技術應用到土地評價中，構建土地評價地理信息系統，對土地的可用性、適宜性等展開綜合分析，進而為城市規劃決策提供必要的參考。在快速城鎮化背景下，城市規劃數字化彰顯出強大的應用優勢，探究土地評價地理信息系統關鍵技術的實際應用成為當前的熱門課題。

1 土地評價地理信息系統的結構組成

1.1 系統的基本結構

本系統以SuperMap 組件式GIS 軟件系統作為平臺，運用VC++作為開發工具，通過整合GIS 組件實現系統功能。在組件式GIS 軟件的庫中，存儲了若干功能豐富的GIS 組件，除了支持常規的空間數據管理、分析等功能外，開發者還可以利用通用開發工具（如VC、C++等），將GIS 組件進行二次開發或重新整合，從而實現既有功能的疊加或新功能的開發。本系統的數據引擎由兩部分組成，GIS 數據引擎主要用于管理空間數據，其實現方式是通過C++語言指令調用SuperMap 組件對象，進而將控制指令轉化為執行動作；ADO 數據引擎主要用于管理非空間數據，其實現方式是通過C++語言指令調用ADO 組件，進而完成讀寫數據庫內數據的操作。本系統的數據庫選用SQL Server2000，根據存儲數據類型的不同進行分區，分別為基礎數據庫和GIS 空間數據庫。整個系統的結構組成如圖1 所示。

圖1 土地評價地理信息系統的結構組成

1.2 數據組織管理模塊

該模塊的主要功能是組織、管理整個系統中的空間數據，為下一步的數據疊加分析以及經濟或環境效益評價提供數據支持。根據數據來源途徑的不同，可以將空間數據分為兩種，即來源于文件的數據源和來源于數據庫的數據源。土地地理信息系統在實際應用中，由于研究區域的面積較大，為減輕數據組織、管理的工作量，同時也是為了提高數據分析結果的可信度，需要將整個區域做網格劃分，使其變成若干子區域；然后按照同樣的方法再將子區域分成若干柵格區域。這樣每個柵格區域就包含一個原始柵格圖層。該區域內所有柵格圖層的集合，即為一個數據集團。數據集團與自由圖層、矢量圖層共同組成了數據庫數據源。數據組織管理模塊的結構組成如圖2 所示。

圖2 數據組織結構示意圖

1.3 疊加分析模塊

該模塊的功能是按照特定的分級標準、分級量化方法，把原始柵格圖層轉化為量化柵格圖層，進而通過設定權重的方式進行疊加分析，得到綜合評價圖層。疊加分析的基本流程如下：將多邊形實體抽象化成數據集團中的子區域，然后對每個子區域進行編碼，并將該區域內所有子區域的編碼信息保存到layerinfo 表中，后期可以通過查詢該表信息得到區域內所有的原始柵格圖層。然后將圖層進行分類，類型名稱保存在chunkinfo 表中。最后，土地評價地理信息系統可自動讀取原始柵格圖層，并將其轉化成量化柵格圖層，再通過設定權重的方式開展帶權疊加分析，即可得到具有實際參考價值的分析結果。

2 土地評價地理信息系統的應用

2.1 評價因子及其原始柵格土層

為驗證土地評價地理信息系統的應用效果，本文以某工業廠房搬遷為例，簡述該系統的應用流程與應用效果。在廠房搬遷選址中需要對土地自然適宜性展開評價。為簡化研究，這里只考慮高程和坡度兩個關鍵因子。考慮到這兩個因子都屬于量化指標，因此要基于所得數據構建原始柵格土層。其中，高程從相關部門獲得，直接生成數字高程圖（DEM）。而數字坡度圖則是基于數字高程圖分析而來。

2.2 獲取因子量化柵格土層

將統計區間的間隔設定為100m，收集數字高程統計信息，匯總如表1 所示。

結合表1 數據可知，該圖層區域內最小高層為651.24m，最大高程為1401.39m。其中，高程≤851.24m 的柵格占比達到了59.374%。結合實地勘察資料，這些地區以河湖等水域為主，屬于不可用區域；851.24m～951.24m之間，柵格占比為12.239%，在整個陸域面積中（40.626%）中屬于較大部分。但是從實際出發，該區域屬于水陸交界地帶，如灘涂、濕地等，也不符合工程建設需要，同樣視作不可用區域。排除上述兩種情況后，對其他區間按照高程適宜性由高到低的順序進行量化分級。同時，按照“高程小、適宜性高”的標準進行賦值。將951.24m～1401.38m 區間分為4 部分，各部分的劃分標準及幅值如下：

表1 數字高程圖統計信息

區間1:950m～1000m，賦值為5；

區間2:1001m～1050m，賦值為4；

區間3:1051m～1100m，賦值為3；

區間4:1101m～1500m，賦值為1。

在坡度劃分方面，按照“坡度小、適宜性高”的標準進行賦值，其分級標準與區間賦值情況如下：

區間1：角度值＜3°，柵格值＜5.241，賦值為5；

區間2：角度值3°～10°，柵格值5.241～17.633，賦值為4；

區間3：角度值10°～20°，柵格值17.633～36.397，賦值為3；

區間4：角度值20°～45°，柵格值39.397～100.000，賦值為2；

區間5：角度值＞45°，柵格值＞1000.000，賦值為1。

2.3 帶權疊加分析

考慮到坡度和高程兩個因子對土地自然適宜性的影響程度不一致，因此在兩個因素疊加分析前還應科學確定兩者的權重。本文基于AHP（層次分析法）進行確權。將高程因子權重設定為0.1，坡度因子的權重設定為0.9，然后對量化柵格圖層做疊加分析，結果如表2 所示。

表2 疊加分析結果圖層及統計信息

由表2 數據可知，值范圍在0 以下（即適宜性評價為“低”）的柵格，占到了總柵格數的71.17%，該比例與上文中高程量化柵格圖層中“不可用區域（71.643%）”所占比例大體一致，說明在低高程區域內，高程對土地自然適宜性評價結果有主導地位，與區域的實際情況相符。對于值范圍在[0.90，4.50]的其他區域，則同時受到高程與坡度兩個因子的綜合作用，這種情況下可以通過疊加分析結果圖層的方式開展進一步的分析。

假設坡度量化圖層中某柵格值為x，坡度權重為0.9，則對應柵格的值貢獻為0.9x。將結果圖層劃分為6 個區間，各個區間對應的權重和比例為：

區間1：＜0.9，權重為0，比例為714.70‰；

區間2：0.9～1.8，權重為1，比例為13.65‰；

區間3：1.8～2.7，權重為2，比例為54.24‰；

區間4：2.7～3.6，權重為3，比例為142.98‰；

區間5：3.6～4.5，權重為4，比例為71.35‰；

區間6：＞4.5，權重為5，比例為3.08‰。

2.4 綜合評價

在帶權疊加分析中，結合柵格區域土地適宜性的評價值可以發現，由于該區域內河湖、灘涂所占面積較大，用地適宜性較高的區域相對較少。在實際的土地開發中，要想滿足該廠房搬遷重建的用地要求，需要降低用地適宜性要求。綜合來看，基于帶權疊加分析的土地評價地理信息系統能夠為城市規劃數字化提供必要支持，滿足實際應用要求。

結束語

現代城市規劃正在向數字化、智能化的方向發展，新技術的應用能夠有效克服傳統規劃中存在的盲目開發、資源浪費等問題，對提高土地利用價值和促進城市可持續發展有積極幫助。融合了GIS 技術、計算機技術、大數據技術的土地評價地理信息系統，可以通過構建GIS 模型、獲取并分析數據，以及開展帶權疊加分析等方式，對土地的經濟效益、環境效益等展開綜合分析，進而評價土地的適宜性、可用性，為城市規劃、工程建設提供了必要的參考。下一步，要緊跟前沿技術發展趨勢，繼續將土地評價地理信息系統與人工智能技術、因子量化方法等相結合，從而推動城市規劃數字化水平的進一步提升。