基于CA-Markov 模型的適宜性評價中復合功能空間修正
——以瑞安市為例

林乃發，楊山，張玲，薛烽，戎奕

（浙江數治空間規劃設計有限公司，杭州 310000）

國土空間開發適宜性評價是指在維系生態系統健康的前提下，綜合考慮資源環境要素、區位條件以及特定國土空間，進行農業生產、城鎮建設等人類活動的適宜程度分析[1-3]。但是，針對復合功能空間，即生態、農業、城鎮具有同樣等級適宜性評價結果，基于“農業優先、建設最后”原則主觀判斷，缺乏科學理論依據，無法合理確定復合功能空間的最優適宜性，導致國土空間開發適宜性評價結果存在最優解偏差。因此，本研究引入CA-Markov 模型，評估土地開發利用的發展趨勢，對復合功能空間開展評價，明確未來發展適宜空間，最后結合單一功能單元評價結果，即生態、農業、城鎮三者中唯一適宜性評價結果，集成得到符合土地發展規律的瑞安市國土空間適宜性評價結果，為國土空間規劃編制，特別在三區三線（前者指農業、生態、城鎮三個功能區，后者指永久基本農田、生態保護紅線和城鎮開發邊界）劃分上提供貼合瑞安市實際的參考。已有研究表明，土地利用趨勢模擬引入適宜性評價，能夠為生態保護、農業生產、城鎮發展三類空間合理劃分提供科學依據[4-5]。

1 研究區概況

瑞安市地處浙江省東南部，東臨東海，西連文成縣，南接平陽縣，北鄰甌海區、龍灣區，西北接青田縣。全市陸域面積約為1 348.17 km2，海域面積約為3 037 km2，山區面積遠大于平原區面積，下轄12 個街道、2 個鄉和9 個鎮。

2 結果和分析

2.1 適宜性評價結果

瑞安市國土空間適宜性評價原始結果如圖1 所示。瑞安市建設適宜區面積為164.01 km2，占全市土地面積的12.17%；農業適宜區面積為299.41 km2，占全市土地面積的22.21%；生態適宜區面積為884.75 km2，占全市土地面積的65.63%。

圖1 瑞安市國土空間適宜性評價原始結果

2.2 CA-Markov 模型預測結果

2.2.1 土地利用轉移概率矩陣生成

利用瑞安市2010 年、2015 年與2020 年土地利用數據進行疊加，將其分為耕地、園地、林地、草地、其他農用地、建設用地、水域和未利用地八類[6-8]，便于后續土地利用模擬預測。瑞安市2010—2015 年土地利用轉移概率矩陣如表1 所示，瑞安市2015—2020 年土地利用轉移概率矩陣如表2所示。

表1 瑞安市2010—2015 年土地利用轉移概率矩陣

表2 瑞安市2015—2020 年土地利用轉移概率矩陣

2.2.2 土地利用適宜性圖集構建

本研究選取雙評價中的13 個影響因子作為驅動因子，即到村莊距離、到道路距離、地質災害、各類保護區、耕地質量、耕作便利度、交通可達性、農用地分類、坡度、人口密度、水域影響度、土地覆被類型、已建區[9-10]，通過IDRISI17 軟件的Logistic 模塊將標準化的地類和驅動因子導入，對8 種地類的轉換概率圖層進行預測。

2.2.3 模型精度檢驗

本文利用IDRISI17 軟件對模擬結果進行Kappa精度檢驗，結合2020 年土地利用情況進行預測。根據2020 年土地利用數據進行Kappa 精度檢驗，得到Kappa 系數約為0.84，說明其總體模擬精度較優。通過logistic 模塊制作的土地利用適宜性圖集可以較為準確地模擬土地變化情況，預測瑞安市未來發展趨勢。

2.2.4 土地利用模擬

經圖像分析和統計，2035 年土地利用模擬預測結果中，耕地、園地、林地、草地、其他農用地、建設用地、水域、未利用地分別占全市土地面積的29.63%、1.16%、39.40%、0.92%、0.83%、16.79%、5.26%、6.01%，耕地、林地、建設用地仍是主要的用地類型，共占85.82%。建設用地的新增現象較為明顯（見表3），但整體上保持了原有趨勢，從中心向外均勻擴張，耕地、園地、林地不同程度地有所減少，其中耕地與林地減少幅度較大。

表3 2020 年與2035 年各地類柵格數（50 m×50 m）

2.3 適宜性評價修正結果

瑞安市國土空間適宜性評價修正結果如圖2 所示，共計539 266 個柵格單元，總面積為1 348.17 km2，其中，生態保護適宜面積為868.21 km2，農業生產適宜面積為250.34 km2，城鎮建設適宜面積為229.62 km2，和基于三維魔方的適宜性評價結果相比，生態保護∶農業生產∶城鎮建設的比例由原先的66 ∶22 ∶12變化為64 ∶19 ∶17。在生態文明建設和糧食安全保護背景下，生態保護適宜、農業生產適宜和城鎮建設適宜的空間布局更加合理，用地方式更加集約高效。

圖2 國土空間適宜性評價修正結果

3 結論

研究顯示，對比基于三維魔方的適宜性評價結果，生態保護適宜面積和農業生產適宜面積占比分別由65.63%、22.21%降低到64.40%、18.57%，城鎮建設適宜面積占比由12.17%增加到17.03%。集成結果與三區三線階段性成果的契合度由226.55%增加到231.71%，它既考慮了人類活動與國土空間長期交互的適應性狀態和地域功能空間聯系，又反映出人類發展需求的多元化，總體上用地方式更加集約高效。簡單來說，城鎮面積少量增加，以增量帶動存量發展，全面盤活低效用地。伴隨科技發展，森林質量和單位面積產量不斷提高，農業空間和生態空間趨于實現質變。