基于AcrGIS的水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃方法

楊躍文

(江蘇省工程勘測研究院有限責(zé)任公司，江蘇 揚(yáng)州 225002)

土地利用規(guī)劃屬于城鄉(xiāng)規(guī)劃內(nèi)容，是城鄉(xiāng)建設(shè)總體設(shè)計(jì)中一個(gè)重要組成部分，根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、人口、社會發(fā)展需求，對區(qū)域土地資源進(jìn)行合理分配和布局，對區(qū)域土地資源開發(fā)、利用、保護(hù)、整治、協(xié)調(diào)等作出合理的安排。目前國內(nèi)城市化建設(shè)已經(jīng)達(dá)到一個(gè)比較高的水平，為了推進(jìn)城市化進(jìn)程腳步，各個(gè)地區(qū)積極開展水利、交通等社會基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，尤其是水利工程建設(shè)，在數(shù)量上和規(guī)模上相比較上個(gè)世紀(jì)末都發(fā)生了極大地改變。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截止到2018年國內(nèi)水電站數(shù)量已經(jīng)達(dá)到13.62萬座，大型水電站已經(jīng)超過2.5萬座，水電站的修建勢必會帶來水庫移民安置問題，需要將水電站附近居民安置到安全區(qū)域內(nèi)，并對水庫移民安置區(qū)土地利用進(jìn)行合理規(guī)劃[1]。由于水庫移民安置區(qū)靠近水電站，區(qū)域地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜，因此提高了土地利用規(guī)劃難度。

由于國內(nèi)關(guān)于水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃研究起步比較晚，相關(guān)的研究理論比較少，在實(shí)際中水庫移民安置區(qū)的土地利用規(guī)劃仍然沿用傳統(tǒng)方法，傳統(tǒng)方法僅適用于普通區(qū)域，針對水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃而言，規(guī)劃指標(biāo)比較少，并且具有一定的局限性，從而導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中規(guī)劃方案與實(shí)際需求不符，一致性系數(shù)較低，已經(jīng)無法滿足水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃需求。為了解決上述問題，本文基于AcrGIS技術(shù)，提出一種水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃方法。

1 水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃方法

1.1 基于AcrGIS的地理數(shù)據(jù)獲取及處理

水庫移民安置區(qū)地理信息數(shù)據(jù)是土地利用規(guī)劃的數(shù)據(jù)依據(jù)，需要獲取水庫移民安置區(qū)地理信息數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際需求此次選擇AcrGIS技術(shù)獲取區(qū)域地理信息數(shù)據(jù)。將AcrGIS軟件與區(qū)域GIS地圖關(guān)聯(lián)，打開AcrGIS軟件和GIS地圖，在ARC catalog中選中水庫移民安置區(qū)地塊，在內(nèi)容列表中選中數(shù)據(jù)屬性，并建立“bianjie.shp”，在ed-itor菜單中選中stare reihs命令，該命令為數(shù)據(jù)屬性導(dǎo)出，將選中的水庫移民安置區(qū)地塊所對應(yīng)的面積、坡度、高程、空間坐標(biāo)等地塊現(xiàn)狀屬性數(shù)據(jù)導(dǎo)入到“bianjie.shp”中，將導(dǎo)入的數(shù)據(jù)映射到AcrGIS地圖上，將所有矢量格式數(shù)據(jù)調(diào)整為shinger文件格式，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)渑c賦值[2]。在AcrGIS中打開格式調(diào)整完的地理數(shù)據(jù)文件，將文件中的數(shù)據(jù)分成線數(shù)據(jù)與面數(shù)據(jù)兩類，由于原始數(shù)據(jù)是在GIS坐標(biāo)內(nèi)提取到的，導(dǎo)入到AcrGIS后需要將數(shù)據(jù)坐標(biāo)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系，其轉(zhuǎn)換單位為：

X[x，y，z]=[x1-x2，y1-y2，z1-z2]

(1)

式中，X[x，y，z]—轉(zhuǎn)換后的大地坐標(biāo)；x、y、z—水庫移民安置區(qū)地塊在大地坐標(biāo)系上的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和斜坐標(biāo)；x1、y1、z1—水庫移民安置區(qū)地塊在GIS坐標(biāo)系上的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和斜坐標(biāo)；x2、y2、z2—GIS坐標(biāo)原點(diǎn)在大地坐標(biāo)系上的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和斜坐標(biāo)[3]。將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的水庫移民安置區(qū)地理數(shù)據(jù)采用3度分帶法，將數(shù)據(jù)高斯投影到AcrGIS上，構(gòu)建矢量數(shù)據(jù)的空間拓?fù)潢P(guān)系，通過Ioin命令將空間屬性字段連接，從而形成水庫移民安置區(qū)地理空間矢量圖層，輸出圖層對應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對水庫移民安置區(qū)地理數(shù)據(jù)獲取和處理，用于后續(xù)安置區(qū)土地利用規(guī)劃分析。

1.2 土地利用程度及社會發(fā)展預(yù)測

土地利用規(guī)劃需要符合區(qū)域經(jīng)濟(jì)、人口、社會等因素發(fā)展需求，因此在對土地利用規(guī)劃之前，需要對當(dāng)前土地利用程度、未來人口變化、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)當(dāng)前水庫移民安置區(qū)土地使用情況，計(jì)算出土地利用程度，其計(jì)算公式為：

(2)

式中，h—當(dāng)前水庫移民安置區(qū)土地利用程度；s—水庫移民安置區(qū)未開發(fā)利用土地面積比；e—水庫移民安置區(qū)人均耕地比例；r—水庫移民安置區(qū)復(fù)種面積比；q—水庫移民安置區(qū)森林覆蓋率；w—水庫移民安置區(qū)水土流失面積比；k—水庫移民安置區(qū)中低產(chǎn)田面積比；p—水庫移民安置區(qū)總面積[4]。土地利用程度分為高、中、低3個(gè)等級，計(jì)算結(jié)果低于0.35，表示當(dāng)前水庫移民安置區(qū)土地利用程度較低；計(jì)算結(jié)果在0.35～0.65之間，表示當(dāng)前水庫移民安置區(qū)土地利用程度適中；計(jì)算結(jié)果大于0.65，表示當(dāng)前水庫移民安置區(qū)土地利用程度較高。

將獲取的AcrGIS數(shù)據(jù)代入到公式(2)中，求出當(dāng)前水庫移民安置區(qū)土地利用程度。社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測主要根據(jù)水庫移民安置區(qū)人均收入、勞動(dòng)生產(chǎn)率、耕地畝產(chǎn)值等因素，其計(jì)算公式為：

(3)

式中，z—水庫移民安置區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平；b—水庫移民安置區(qū)勞動(dòng)生產(chǎn)率；m—水庫移民安置區(qū)人均收入；n—水庫移民安置區(qū)耕地畝產(chǎn)值；α—庫移民安置區(qū)用地生產(chǎn)率；β—庫移民安置區(qū)農(nóng)業(yè)商品率[5]。選取近5年區(qū)域經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，將其代入到上述公式中，如果計(jì)算結(jié)果在0～0.25之間，表示庫移民安置區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低；如果計(jì)算結(jié)果在0.25～0.55之間，表示水庫移民安置區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平一般；如果計(jì)算結(jié)果大于0.55，表示水庫移民安置區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高。除此之外，人口數(shù)據(jù)也是影響水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃的重要因素，規(guī)劃方案需要符合區(qū)域人口用地規(guī)模需求，因此根據(jù)近十年區(qū)域人口數(shù)據(jù)，分析水庫移民安置區(qū)新生兒數(shù)量、其計(jì)算公式為：

x(t)=γ∑kihiμ(t)

(4)

式中，x(t)—從t-1年到t年出生的新生兒數(shù)量；γ—水庫移民安置區(qū)婦女平均生育率；ki—t年已婚婦女人數(shù)；hi—t年婦女生育模式函數(shù)；μ(t)—從t-1年到t年嬰兒的死亡率[6]。給定t年初始化人口結(jié)構(gòu)，預(yù)測出在某一段時(shí)期內(nèi)人口數(shù)量變化。

1.3 水庫移民安置區(qū)土地利用空間規(guī)劃

除了一些社會因素會影響到水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃外，自然因素也會對水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃造成影響，因此選取土地利用程度、社會發(fā)展水平、人口結(jié)構(gòu)3個(gè)社會因素，和區(qū)域海拔高程、土地坡度、地質(zhì)情況以及土地利用類型4個(gè)自然因素，作為水庫移民安置區(qū)土地利用空間規(guī)劃指標(biāo)，對土地利用空間規(guī)劃進(jìn)行綜合分析[7]。利用比較法對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，假設(shè)指標(biāo)權(quán)重取值范圍在0～1之間，根據(jù)指標(biāo)的相對重要性計(jì)算出各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重，其計(jì)算公式為：

(5)

式中，?—指標(biāo)權(quán)重值；i—水庫移民安置區(qū)土地利用空間規(guī)劃指標(biāo)數(shù)量；ρi—第i個(gè)指標(biāo)實(shí)際值；ε—指標(biāo)的相對重要性[8]。根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算出水庫移民安置區(qū)土地利用空間規(guī)劃綜合指數(shù)，其計(jì)算公式為：

(6)

式中，T—水庫移民安置區(qū)土地利用空間規(guī)劃綜合指數(shù)；φ—各項(xiàng)指標(biāo)對水庫移民安置區(qū)土地利用空間規(guī)劃的影響[9]。土地利用規(guī)劃主要分為農(nóng)業(yè)用地、林業(yè)用地、木業(yè)用地以及城鄉(xiāng)建設(shè)用地4種，土地類型可以分為水田、菜地、園地、林地、草地和住宅地6種，如果土地利用空間規(guī)劃綜合指數(shù)在0～0.25之間，規(guī)劃水庫移民安置區(qū)土地類別為城鄉(xiāng)建設(shè)用地區(qū)，土地類型為住宅地；如果土地利用空間規(guī)劃綜合指數(shù)在0.25～0.5之間，規(guī)劃水庫移民安置區(qū)土地類別為牧業(yè)用地，土地類型為草地；如果土地利用空間規(guī)劃綜合指數(shù)在0.5～0.75之間，規(guī)劃水庫移民安置區(qū)土地類別為林業(yè)用地，土地類型為林地；如果土地利用空間規(guī)劃綜合指數(shù)在0.75～0.85之間，規(guī)劃水庫移民安置區(qū)土地類別為農(nóng)業(yè)用地，土地類型為水田；如果土地利用空間規(guī)劃綜合指數(shù)在0.85～0.95之間，規(guī)劃水庫移民安置區(qū)土地類別為農(nóng)業(yè)用地，土地類型為菜地；如果土地利用空間規(guī)劃綜合指數(shù)在0.95～1之間，規(guī)劃水庫移民安置區(qū)土地類別為農(nóng)業(yè)用地，土地類型為園地[10]。按照上述規(guī)則，根據(jù)公式(6)計(jì)算結(jié)果，對水庫移民安置區(qū)土地空間利用進(jìn)行規(guī)劃。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

為驗(yàn)證本文提出的基于AcrGIS的水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃方法的實(shí)際應(yīng)用性能，以某水庫移民安置區(qū)為實(shí)驗(yàn)對象，對其進(jìn)行規(guī)劃。該水庫移民安置區(qū)總面積為16423.51m2，區(qū)域海拔高程為1356.12m—1564.64m，土地利用現(xiàn)狀為以荒草地和菜地為主，少部分為園地，水庫淹沒面積占總面積的12.32%，該水庫移民安置區(qū)人口總數(shù)為3564人，屬于大型水庫移民安置區(qū)，利用此次設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)方法對該水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃。實(shí)驗(yàn)將該水庫移民安置區(qū)分為JSGF-01-JSGF-08八個(gè)地區(qū)，按照上文所述流程對該水庫移民安置區(qū)農(nóng)業(yè)用地、林業(yè)用地、牧業(yè)用地和城鄉(xiāng)建設(shè)用地區(qū)分，具體規(guī)劃情況見表1。

表1 水庫移民安置區(qū)土地規(guī)劃情況

將各個(gè)區(qū)域規(guī)劃結(jié)果與實(shí)際需求進(jìn)行比對，利用IYSFAG軟件計(jì)算出土地規(guī)劃與實(shí)際需求一致性系數(shù)，將其作為檢驗(yàn)兩種方法唯一指標(biāo)，并使用電子表格對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，具體見表2。

表2 不同方法下土地規(guī)劃與實(shí)際需求一致性系數(shù)對比

通過對表2中數(shù)據(jù)分析可以得出以下結(jié)論：應(yīng)用傳統(tǒng)方法得到的水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃方案，與實(shí)際需求一致性系數(shù)最高僅為0.59，平均一致性系數(shù)為0.48。而應(yīng)用設(shè)計(jì)方法得到的水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃方案，與實(shí)際需求一致性系數(shù)最高為0.99，平均一致性系數(shù)為0.98，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對比方法，說明規(guī)劃方案與實(shí)際需求基本一致。這是因?yàn)樵O(shè)計(jì)方法采用ArcGIS技術(shù)獲取及處理地理信息數(shù)據(jù)，保證了土地利用規(guī)劃所用數(shù)據(jù)精度，從而可以更加準(zhǔn)確地規(guī)劃出水庫移民安置區(qū)土地地理利用情況。

因此，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以證明，設(shè)計(jì)的水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃方法在實(shí)際應(yīng)用中，規(guī)劃的方案更加貼近實(shí)際需求，相比較傳統(tǒng)方法，更適用于水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃。

3 結(jié)語

本文將AcrGIS技術(shù)應(yīng)用到土地利用規(guī)劃中，提出一個(gè)新的水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃方法，有效提高了水庫移民安置區(qū)土地利用規(guī)劃精度，對推廣將AcrGIS技術(shù)在土地利用規(guī)劃中的應(yīng)用具有一定的意義。