重庆一小时经济圈土地适宜性评价与整理三维可视化研究

谢洪斌，谭德军，罗真富，姚光华

（1.外生成矿与矿山环境重庆市重点实验室（重庆地质矿产研究院），重庆 400042；2.煤炭资源与安全开采国家重点实验室重庆研究中心，重庆 400042）

重庆一小时经济圈土地适宜性评价与整理三维可视化研究

谢洪斌1,2，谭德军1,2，罗真富1,2，姚光华1,2

（1.外生成矿与矿山环境重庆市重点实验室（重庆地质矿产研究院），重庆 400042；2.煤炭资源与安全开采国家重点实验室重庆研究中心，重庆 400042）

研究目的：科学地开展土地资源评价和规划，实现土地合理、有效利用。研究方法：以重庆长寿湖周边地区为例，利用RS与GIS技术，借助地质、地球化学、遥感等多源信息，运用层次分析法选取评价指标，通过专家打分确定权重，使用多指标评价模型、模糊数学和叠加分析相结合的方法，建立了一套土地适宜性评价指标体系。以土地的社会属性为重点，结合当地政府对研究区在一小时经济圈的具体定位，对其土地利用现有结构进行了科学调整。研究结果：遥感影像与评价结果叠加实现三维可视化，让决策者简单直观的了解土地利用情况，为土地规划提供科学依据。研究结论：以土地自然属性为基础的适宜性评价，和以社会属性为重点的土地结构调整方法，可很好的结合研究区自身的发展特点，对其未来的发展制定合理的土地规划，可为重庆一小时经济圈内其他地方的土地评价与规划提供思路。

土地评价；土地整理；一小时经济圈；三维可视化；重庆

重庆市提出的“一圈两翼”发展战略，要求协调好各类用地，做好城乡一体化的统筹发展。而土地适宜性评价是辅助协调土地利用的有效方法，其利用相关的自然、经济、社会数据,对土地利用进行评价，从而揭示土地的生产潜力，而且可以针对某种土地利用，反映出土地适宜程度及改良利用的可能性[1]。

目前在土地评价研究中，评价方法相对单一，评价结果的展现都停留在二维中，这样一方面不能够得出科学、准确的评价结果，另一方面成果也不能很好的让决策者了解土地利用情况[2-3]。而地理信息三维可视化能够表达空间对象间的平面关系，其以立体造型技术给用户展现地理空间现象，使用户更容易完成对空间信息的认知[4]。鉴此，本文采用互补的两种评价方法结合，并使用高分辨率遥感影像和评价结果数据叠加实现三维可视化，让决策层直观了解土地利用情况，为下一步决策提供理论依据，为一小时经济圈的土地利用制定最优方案。

1 研究区概况

研究区选择为重庆市长寿湖及周边的云集、鹤游、龙河和双龙5个镇的部分地区，面积约为11268 hm2，区内有湖泊、丘陵、低山，为典型的重庆丘陵地貌，主要土地利用类型有6类：耕地（2957.23 hm2）、果园（3659.06 hm2）、林地（621.64 hm2）、建设用地（437.09 hm2）、草地（30.27 hm2）和未利用地（40.71 hm2）。区内海拔最高为 675m，最低约为330m。气候属亚热带湿润气候区，四季分明、气候温和、降水充沛，常年平均气温17.7℃。年均降雨量1165.2mm，日照时数1245.1h，区内主要土壤类型为水稻土、紫色土、黄泥土。

2 研究方法

2.1 土地适宜性评价

本文参照的评价体系为目前应用最为广泛的联合国粮农组织（FAO）于1976年提出的《土地评价纲要》[5]。

2.1.1 评价因子的选择及权重的确定 本文在选择评价因子时遵循了差异性、稳定性和现实性原则[6]，通过层次分析法[7]选取对本地区土地生产力影响最大的因素，使土地评价结果符合客观实际。通过发放问卷的方式征询国土资源学、土壤学、生态学、农业及规划领域的专家，共发放15份问卷，分析得出9分制判断矩阵，通过对该矩阵进行层次排序求得海拔、坡度、坡向、土壤类型、土壤厚度、pH值、有机质、土壤质量、土壤侵蚀、水源距离、降雨量、耕作距离和交通条件的权重（表1）。

表1 土地适宜性评价指标体系及权重Tab.1 Weight of evaluation indices for land evacuation

2.1.2 评价单元划分 把土地利用现状图与各参评因子分级图进行叠置分析，求取最小图斑，并以此作为最基本的评价单元，得出研究区土地适宜性的级别（分值大小代表级别高低）。这种结果更科学，能够保证各评价单元内土地利用方式、土地属性和土地质量相对一致。但是这种结果不能对土地利用现状优劣进行直接评价，即不能落实到具体的行政单位、具体的地块[8-9]。因此，在此基础上把其结果叠加到土地利用现状图斑中，既能保证评价的精度，又可以对现有土地利用做出客观、科学的评价，从而可以对规划提出建议。在叠置过程中，可能会出现一个地块被分成了若干个适宜级别，那么该地块的最终适宜级别将采用式1的方式得到。

式1中，Li为土地利用图第i个图斑的适宜分值，Ai为土地利用图第i个图斑的面积，Aij为土地利用图第i个图斑第j部分图斑的面积，Sij为土地利用图第i个图斑第j部分图斑的适宜分值。

2.1.3 评价方法 根据参评数据的特点，首先在单因子评价中，采用模糊数学方法[10]较易给出常规评价方法在适宜与不适宜的边界问题上所需的准确数值；其次，在单类型用地的评价中采用多指标决策模型，可以较多地综合相关因素和各类专家的先验知识[11]；最后在土地适宜性评价中采用叠加分析的方法，可以使评价结果更容易理解[12]。

由于研究区是非城区，未利用土地和草地占有面积不到5%，故本研究没有对这三类土地进行评价。研究区是生产夏橙的最佳适宜区，为此将用地类型的规划优先度确定为高度适宜园地>高度适宜耕地>中度适宜园地>中度适宜耕地>勉强适宜耕地>高度适宜林地>中度适宜林地>勉强适宜林地>不适宜林地>不适宜林地。借助GIS的空间分析功能，将各类用地适宜评价图进行叠加得出研究区用地综合适宜度评价图（图1）。

表2 研究区各镇适宜土地类型面积Tab.2 Area statistics for land suitability

表3 土地适宜综合评价结果与土地利用现状对比统计表Tab.3 Area statistics for com prehensive evaluation result and the current land use

2.1.4 结果分析（1）空面分布与面积。利用GIS空间叠加分析技术，将研究区综合土地适宜性评价结果图和研究区行政区划图进行叠加分析，并以乡镇区划进行统计。从表2中可以得到，宜园地面积为5282.39 hm2，占研究区面积的68.78%，主要分布在云集镇、长寿湖镇和龙河镇，其特点是有机质含量高，光照、灌溉条件好，是长寿地区柑橘、琵琶的主要产区；宜耕地面积为2024.41 hm2，占研究区面积的26.36%，主要分布在云集镇和鹤游镇，地势相对平坦，土壤较厚，土壤肥力较高；宜林地面积为369.16 hm2，占研究区面积的4.81%，主要分布在云集镇和鹤游镇，其特点是土壤结构不良，一般土层较薄，土地灌溉不便，土壤肥力较差；不适宜地区面积为4.41 hm2，占研究区面积的0.06%。集中分布在云集镇，多为土壤贫瘠，土层很薄的地方。（2）综合评价结果与土地利用现状对比分析。将土地适宜性综合评价结果图、行政区划图和土地利用现状图进行叠加分析（表3），可以发现土地适宜评价综合结果与土地利用现状吻合的区域仅占研究区总面积的56.38%。即还有43.62%的土地现在未处在其适宜的地区。其中，长寿湖镇、云集镇、鹤游镇、龙河镇分别有29.82%、49.39%、52.66%、30.75%的土地处于不适宜，而双龙镇的评价结果与土地利用类型相差较大，71.11%的土地处于不适宜（双龙镇在研究区内的面积仅有0.27%）。一方面是由于村民在进行土地利用时并未过多考虑土地的适宜性；另一方面是由于在综合评价中没有对其他用地类型进行评价，使得这些土地出现了不吻合现象，因此，为了使土地利用结构更为合理与实际，在进行土地结构调整时既要考虑土地本身的适宜性，还得纳入土地利用现状中的居民地、草地和未利用土地。

图1 土地适宜性综合评价图Fig.1 Land comprehensive suitability evaluation

图2 土地利用现状结构调整图Fig.2 Current land use structure adjustment

2.2 土地利用现状结构调整

2.2.1 土地利用现状结构调整方法 按照目前土地利用存在的问题和长寿区委区政府对长寿在重庆一小时经济圈中的科学定位，及总供给与总需求基本平衡以及社会、经济、生态总体效益兼顾的原则，通过土地利用战略研究、土地需求预测和土地利用结构调整研究，经反复论证、比较，确定了研究区土地利用结构。具体方法如下：

（1）以土地的自然属性为基础，结合研究区为夏橙优质产区的自然优势，优先考虑果园用地，其次是满足耕地基本保障的需求，最后从生态旅游角度出发考虑林地，最后为其他用地（包括建设用地、草地、未利用土地）。

（2）从土地的社会属性上看，“一圈两翼”战略的实施，必将使“两翼”人口向“一圈”集中，加上研究区属于旅游重点发展区，建设用地的规模势必扩大。因此，建设用地的规划必须考虑以下方面的因素：①用作建设用地的土地必须满足一定的工程地质条件。本研究的具体做法是把研究区划分成200m×200m的网格大小，计算每个网格中现有建设用地的密度，用建设用地的密度的大小来表征工程地质条件的优劣。②研究区所包括的长寿湖为该区的重点旅游发展项目，旅游业的发展势必增加建设用地的需求，这些用地都会发生在景区周围。此外，从居住条件上讲，人们也更愿意居住在山水秀美，风景宜人的地区，湖景社区、湖景别墅也将是房地产商争相开拓的项目，这些将直接影响土地利用结构。故本研究以长寿湖为边界向外做500m的缓冲区，将其作为建设用地的潜在开发区。③无论是建居民地，或者是旅游用地，都会建在交通便利的区域，因此，本文根据研究区的交通状况，将交通相对便利的长寿湖西南地区作为建设用地的潜在开发区。综合上述3个条件，对评价结果进行叠加分析，将满足上述三个条件的区域作为建设用地。

（3）从土地适应性综合评价结果可知，除未来要规划的建设用地外，现有建设用地还占用了大量的宜林、宜耕或宜林地，但是从土地结构调整的经济代价，和居民生活的需要考虑，保持原有建设用地，不对其做任何调整。

（4）对于草地和未利用土地，本研究没有做细分。一方面这些用地在研究区的面积占有量相当小，另一方面

图3 土地利用现状结构调整前后面积对比曲线

Fig.3 Comparative curves of land areas before and after the structure adjustment这些地多为湖泊中的滩涂，或未利用土地，随着水位的季节性涨退或是农业活动而变化，有很大的不确定性，因此在土地结构调整时考虑将其归并，统称为其他用地。

表4 研究区各乡镇土地利用转化矩阵Tab.4 Land use conversion matrix of the studied townships

2.2.2 土地利用现状结构调整结果分析 按照上述土地结构调整的方法，对土地利用现状做了如图2的结构调整。并在此基础上作了统计分析（表4）：（1）调整后的土地利用面积。从图3可看出，调整后的土地利用变化最明显的是耕地，其总面积减少了10.28%，果园和建设用地分别增加了8.36%和4.91%。这一方面是因为发展特色农业的需要，另一方面是满足人口增长与旅游区开发的需要。此外，受“十分珍惜和合理利用每寸土地”原则的制约，其他用地（主要为未利用土地）的面积也减少了63.73 hm2，占其原面积的89.79%的土地被重新利用，避免了资源的浪费。（2）土地利用类型的具体转化方式。将土地利用现状结构调整后的结果图与行政区划图进行叠置分析，就可以得出研究区各乡镇土地利用转化矩阵（表4）。通过土地利用转化矩阵可以看出土地利用类型转换的总体趋势是：耕地向果园、建设用地转化；未利用土地向耕地、果园转化。从空间分布上看，建设用地的转化主要发生在长寿湖镇和云集镇。果园的转化在云集镇和鹤游镇。从转化规模上看，云集镇的土地利用现在需要转化的面积占总转换面积的比例最大，为52.05%，鹤游镇次之，为21.37%，双龙镇最少为0.84%。

3 三维可视化

在二维的遥感影像上引入高程信息，将其作为三维地理信息系统信息显示的背景，可增强地理信息的真实感，遥感图像三维可视化和模拟飞行动态观测有利于决策者进行非实地的地理勘察、城市规划和地理资源调查[13]。

本文提供了研究区的三维地形影像，给人以感性直观认识，同时利用现成遥感图像处理和GIS分析软件，结合地理要素和文字符号标注进行地物查询、计算和分析。另一方面模拟飞行动态观测，增加了决策者的临场感，将其置于所虚拟的环境之中。具体做法是对SPOT5遥感影像进行辐射校正、正射校正、波段组合、裁剪、图像融合等处理后，在ArcScene中叠加上研究区DEM数据和参评因子图层，实现三维可视化。通过三维浏览及查询的方式，可以方便决策者对土地的土壤类型、土壤环境质量、土壤肥力、地层、土壤侵蚀强度、地貌以及适宜的土地利用类型等信息的了解。将评价结果三维显示，可以使决策者更清楚，更直观的了解土地利用的现状及其特性，方便其后期决策方案设计。

4 结论

本文在广泛参考和综合对比前人技术方法理论基础上，以重庆市长寿湖周边地区作为示范区，利用GIS的空间分析优势，从多源数据中提取参评因子，先后通过模糊数学、多指标决策模型和叠加分析的方法，对土地从自然属性上做了适宜性评价的探索性研究。考虑重庆市一小时经济圈的特殊区位条件，本研究在自然属性评价的基础上，以土地的社会属性为重点，结合当地政府对研究区在一小时经济圈的具体定位和发展方向，对其土地利用现有结构进行了科学调整。最后，以遥感影像三维可视化的方式将研究成果展示，决策者可以在三维场景中对每块土地的限制因素和适宜级别进行查询，让其对研究区土地自然经济属性有深刻和详细的认识。

总之，以土地自然属性为基础的适宜性评价，和以社会属性为重点的土地结构调整方法，可以很好的结合研究区自身的发展特点，对其未来的发展制定合理的土地规划。因此，该方法可为重庆市一小时经济圈内其他地方的土地评价与规划提供思路。

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Studying on the 3D Visualization for Land Evaluation and Consolidation in the One-hour Econom ic Circle Area of Chongqing

XIE Hong-bin1,2,TAN De-jun1,2,LUO Zhen-fu1,2,YAO Guang-hua1,2
（1.Chongqing Key Laboratory of Exogenic Mineralization and Mine Environment,Chongqing Institute of Geology and Mineral Resources,Chongqing 400042,China;2.Chongqing Research Center of State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining,Chongqing 400042,China）

The purpose of this paper is to find the ways for reasonably and efficiently using land resources through land evaluation and planning.We conduct a case study at an area around Changshou Lake in Chongqing.By using RS and GIS technology,with the help ofmulti-source data,which includes geophysical,geochemical,and RS information,a set of land suitability evaluation index system was established through methods including the AHP,multi-index evaluation,fuzzy mathematics and superposition analysis.Combined with the local government’s concept on the one-hour economic circle,a scientific adjustment on the land use structure has been made regarding its social attributes.We found that the 3D visualization of land evaluation results overlaid with remote sensing image has intuitively displayed land using situation,and itwould be helpful for policymakers to reasonablymake decisions.The study has shown that themethod of land suitability evaluation and consolidation based on the natural and social attribute,could serve better reference for the future land rational planning.It could provide new ideas for land evaluation and consolidation in other areaswithin the one-hour economic circle in Chongqing.

land evaluation;land consolidation;one-hour economic circle;3D visualization;Chongqing

F301.2

A

1001-8158（2012）06-0085-07

2011-05-24

2012-05-29

重庆市国土资源和房屋管理局科技计划项目（2008-10）。

谢洪斌（1985-），男，四川南部人，硕士。主要研究方向为3S技术与数字国土。E-mail:hongbinxie@163.com