基于GIS 的怒江州建設用地生態適宜性評價

李益敏，鄧選倫，楊一銘，計培琨，趙娟珍

（1.云南大學 地球科學學院，云南 昆明 650500；2.云南省高校國產高分衛星遙感地質工程研究中心，云南 昆明 650500；3.云南大學 國際河流與生態安全研究院，云南 昆明 650500）

城市是人類活動對自然環境干預最強烈的地區，也是各種環境工程地質問題和地質災害多發區域[1]。隨著經濟的高速發展和城市化進程的急劇加快，越來越多的人涌入城市，但城市基礎建設用地有限，需要大量新建、擴建[2]。很多建設項目為了經濟利益，對城市土地進行不合理開發、盲目擴張，導致城市及其周邊生態環境受到嚴重破壞[3]。國家高度重視生態環境保護，頒發了許多相關生態建設政策，同時人們的生態環境理念也逐漸加強，開始提高自己生活和工作環境質量，從兩方面推動了城市的生態建設[4]。

傳統的土地適宜性僅從土地的自然屬性、城市的經濟發展等基礎狀況進行分級評價，帶有很大的主觀色彩。將GIS 技術引入土地生態適宜性評價，可有效規避傳統方法的不足。在GIS 技術支撐下的客觀、定量評價進一步推動了建設用地生態適宜性評價的發展[5]。國外對土地評價的研究開始較早，17 世紀以前就有為獲得土地稅收而開展的土地評價研究[6]。1933 年《雅典憲章》最早提出了用地適宜性的概念[7]。20 世紀中期，環境與資源問題越來越受學者們重視，以合理分布土地資源為目的的土地評價理論逐漸發展起來[8]。GIS技術的應用和城市生態研究的深入推動了土地生態適宜性評價技術的應用與發展[9]。相對于國外土地生態適宜性的研究進展，我國的研究開始較晚，但發展非常迅速，且對土地生態適宜性研究的不足與局限性提出了合理可行的改進意見，為城市規劃者提供了決策依據，如王憲恩[10]等采用ANP-GIS耦合模型評價了長春市建設用地的生態適宜性，從社會、自然和經濟3 個方面進行綜合評價，將網絡分析法與GIS 技術相結合，定量分析了建設用地生態適宜性；針對單純權重疊加法的不足，宗躍光[11]等以大連城市化區為例提出了加權的“潛力—限制評價法”，進一步完善了土地生態適宜性評價方法。然而，目前土地生態適宜性評價還面臨4 個問題：定性評價多于定量評價、農用土地適宜評價多于城市用地評價、評價過程缺乏城市規劃數據的支持、從生態角度進行適宜性評價的研究較少。

我國城市化進程不斷加快，建設用地需求與有限土地資源之間的矛盾不斷加劇，不僅帶來了土地資源急劇縮減的危險，而且嚴重破壞了生態環境[12]。由于城市處于一定的生態環境中，其產生和發展都要受生態系統和環境容量的支撐和約束[13]。城市建設用地的生態適宜性評價可有效解決城市擴張與土地資源有限之間的矛盾[14]。本文利用層次分析法（AHP）與GIS技術相結合的方法進行城市建設用地生態適宜性評價，從生態環境保護的角度對城市建設用地的規劃布局進行合理性評價，得到研究區建設用地生態適宜性的不同等級分布，對于怒江州自然資源與規劃局進行土地資源管理、優化與配置具有重要的參考價值，可保證城市用地開發的合理性和可持續性，提高人居環境質量，優化城市生態環境。

1 研究區概況

本文以怒江州為典型研究區開展研究。怒江州位于云南省西北部橫斷山脈縱向嶺谷區，地理范圍為25°33′～28°23′E、98°09′～99°39′N，轄瀘水、福貢、貢山和蘭坪4 縣，總面積為14 703 km2；地處獨特的高原山地環境，為世界典型的高山峽谷深切割地帶，擔當力卡山、獨龍江、高黎貢山、怒江、碧羅雪山、瀾滄江、云嶺依次縱列，三江從北向南傾斜穿過全境，形成典型的高山峽谷地貌。由于板塊碰撞與俯沖作用，怒江州形成了一系列縱深大斷裂帶，區內構造發育，受侵蝕與重力作用影響，巖體破碎、松散物堆積，加之陡坡墾殖現象明顯，導致水土流失嚴重、地質災害頻發、人地矛盾突出。

2 評價方法

2.1 指標體系的確定

按照各指標對研究區建設用地的影響程度，本文將其劃分為多個生態適宜性等級，為使分級更加合理，將單因子生態適宜性分為最適宜、適宜、較適宜、一般適宜、不適宜5 級（9、7、5、3、1），分值越高表示建設用地生態適宜性越高（表1）。

表1 單因子生態適宜性等級劃分標準

2.2 指標權重的確定

本文將建設用地生態適宜性評價作為目標層，將自然環境因素、社會經濟因素作為準則層，將下一級因素作為指標層，建立建設用地生態適宜性評價層次結構模型，權重確定過程見表2～5。

表2 目標矩陣

表3 自然環境因素矩陣

表4 社會經濟因素矩陣

表5 怒江州建設用地生態適宜性評價各因子權重

2.3 單因子評價分析

根據各指標的量化分級，本文利用ArcGIS10.3 的空間分析功能，得到研究區各二級指標影響下的建設用地生態適宜性專題圖（圖1），并對每個單因子進行分析。由圖1a 可知，怒江州北部多為高山，海拔過高，不適宜建設用地，包括貢山縣、福貢縣北部、瀘水市北部和蘭坪西部；但海拔普遍高的地區也呈現了部分較適宜建設用地的區域，主要是由于該區域處于山溝，沿河流地勢偏低。由圖1b可知，怒江州西北部地區的坡度總體大于20°，不適宜建設用地；瀘水南部、蘭坪南部的坡度基本小于5°，建設用地的開發難度小、安全系數高，最適宜建設用地。由圖1c、1d可知，怒江州水系網發達，流經每個區縣，建設用地生態適宜性是對河流作緩沖區處理，再分級得到的結果，因此在河流、湖庫一定范圍內，建設用地適應性較高。由圖1e 可知，怒江州北部貢山縣、福貢縣北部、瀘水市北部不適宜建設用地，這是由于該區域有生態保護區、景區，歸一化植被指數高，原始生態環境好；最適宜區域位于怒江州主城瀘水市、蘭坪縣，這些地區是怒江州的中心區域。由圖1f可知，怒江州南部地區交通網發達，蘭坪縣、瀘水市的交通網非常密集，但北部地區交通欠發達，貢山縣、福貢縣只有幾條主干路，交通越發達的地方，越適宜建設用地。由圖1g 可知，怒江州主城區的建成區面積越大，其吸引力就越大，越適宜建設用地；怒江州各區縣都有建成區，根據其緩沖區距離可得到建設用地的適應性評價等級，越靠近建成區越適宜建設用地。由圖1h、1i 可知，怒江州的瀘水市、蘭坪縣人口數量大，根據空間分析的反距離權重插值，人口數量越大的區域越適宜建設用地；瀘水市、蘭坪縣的建設生態適宜性最高。

圖1 單因子生態適宜性專題圖

2.4 評價模型的構建

本文采用基于GIS 的多因子綜合評價模型，表達式為：

式中，Si為第i個評價單元的綜合得分；Ai為該評價單元第i個評價指標的分級量化值；Wi為第i個評價指標的權重；n為評價指標個數。

3 評價結果

3.1 加權疊加出圖

在進行加權疊加綜合出圖前，需對數據格式進行統一，將矢量數據轉換為柵格數據；根據多因子綜合評價模型，利用柵格計算器計算權重，采用自然分級法將生態適宜性分為5 個等級，得到綜合適宜性圖（圖2）。各等級面積占比見表6。

圖2 建設用地生態適宜性圖

表6 怒江州建設用地各等級生態適宜性統計

3.2 結果分析

通過比較怒江州建設用地生態適宜性等級圖和2018 年怒江州土地利用類型圖（圖3）發現，圖3 中建設用地處于建設用地最適宜和適宜地區，集中于交通發達、水系網密集、人口經濟發達的城市中心及其周邊郊區；而林地則處于不適宜建設用地區域。因此，本文的建設用地生態適宜性評價結果可為怒江州現階段建設用地規劃提供參考。由圖2 和表6 可知，怒江州建設用地生態適宜性評價的最適宜區域約占總面積的3.34%，主要為怒江州經濟發達、人口密度大的中心區域；適宜區域約占總面積的17.745%，主要分布在城市建成區周圍和鄉鎮建成區；較適宜區域約占總面積的25.035%，主要為各區縣的郊區以及主要河流、交通的緩沖區范圍；一般適宜區域約占總面積的21.835%，主要為怒江州遠郊區，交通、水系不發達，植被覆蓋較密集；不適宜區域約占總面積的32.045%，主要為貢山縣、福貢縣，植被覆蓋特別密集，有很多原始森林、自然保護區，且具有海拔高、坡度陡、交通極不發達等特點。

圖3 怒江州土地利用類型

4 結語

1）本文在綜合國內外土地利用適宜性分析方法的基礎上，提出并建立了AHP與GIS技術相結合的評價指標體系，并以怒江州為研究區，通過ArcGIS軟件得到怒江州建設用地生態適宜性評價圖。

2）怒江州建設用地最適宜區和適宜區占總面積的21.085%，總體生態適宜性良好；一般適宜區域主要為地下水位埋深較淺和地質災害中易發區域；不適宜區域主要為高山地區，植被覆蓋率高、坡度較大、工程建設開發難度較大。

3）從行政區劃來看，怒江州瀘水市東部區域開發程度較高、人口密集、空間利用有限，限制了城市的進一步發展；蘭坪南部區域地質環境條件更優越，適宜區面積更廣闊，有助于城區的進一步擴大升級。因此，建議怒江州適度向南發展，做好規劃，在合理利用開發建設的同時做好生態環境和永久基本農田的保護工作。