城镇建设用地生态适宜性评价研究*——以重庆市荣昌县为例<br/>

城镇建设用地生态适宜性评价研究*——以重庆市荣昌县为例

2013-12-14邵丽亚陈荣蓉侯俊国

中国农业资源与区划 2013年6期

邵丽亚，陈荣蓉，侯俊国，程飞，付凯

(西南大学资源环境学院，重庆北碚 400715)

我国进入高速城镇化阶段要求建设用地急剧扩展，而城镇盲目扩张不仅浪费土地资源，还会造成生态环境破坏。如何协调好城镇建设和资源节约以及环境保护之间的关系，成为土地利用总体规划的重大课题［1］。促进城镇化健康发展，就要坚持土地可持续发展和加强城乡空间的规划管理;而判断土地资源是否合理规划，可借助GIS手段研究区域景观格局［2］。建设用地生态适宜性评价是土地利用规划和资源管理的基础性工作［3］，指的是从区域景观分布及土地生态适宜性的视角来审视城镇建设用地的格局分布问题，认识研究区域内建设用地的空间差异，对规划期内可作为建设用地的土地进行分等定级，以确定建设用地合理的延展方向［4-5］。近年来，随着城镇化工业化进程的加快，城镇建设用地的生态问题日益严重，城镇建设用地的生态适宜性评价成为众多学者关注的焦点和研究的热点［6-10］。总体来说，关于城镇建设用地生态适宜性评价的研究不多，且缺乏对西部城乡结合部县域城镇建设用地生态适宜性评价研究。为更加深入地分析城镇建设用地生态适宜性情况，从县域尺度研究城镇建设用地生态适宜性问题，选择我国西部丘陵山区典型的生态脆弱区域荣昌县作为研究区，旨在为更加合理利用有限的城镇建设用地，更好地促进城乡统筹，为科学合理指导县域土地利用总体规划提供一定的参考，同时还可丰富城镇建设用地生态适宜性理论研究。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

荣昌县地处四川盆地川中丘陵区和川东平行岭谷区交界处，东经105°17'～105°44'、北纬29°15'～29°41'之间，全县总面积1 076.71km2。论文研究区域——荣昌县中心城区辖区面积369.73km2，包括昌元街道、昌州街道、峰高街道、广顺街道、安富街道和双河街道，海拔在257～646m之间，区内地势较为平缓，地貌以丘陵低山为主，呈圆环状从中间向四周逐渐升高。属于四川、重庆结合部，与贵州、云南等省紧密相连，具有东西传递、双向开发、全面辐射的区位优势。随着“一小时经济圈”和成渝经济区两大战略的实施，荣昌县作为“一小时经济圈”核心圈的外围和成渝经济区的区位中心，荣昌县的城镇建设发展在新阶段更为紧迫。因此，文中所选的荣昌县中心城区作为研究区域，拟摸清荣昌县城市建设用地的潜力和空间布局，对荣昌县未来城镇发展具有导向作用，为未来城区扩展提供量化依据。

1.2 数据来源

研究所需的土地利用基础数据由重庆市荣昌县国土资源和房屋管理局提供，其中荣昌县2010年土地利用现状数据 (比例尺1∶50 000)为原始数据;30m分辨率的地形地貌分布图、现状道路网、现状水系图、基本农田分布图等资料是从现状数据中提取。

1.3 研究方法

1.3.1 景观指数法

景观指数法是研究区域景观格局的基本方法。根据县域城镇景观的特性［11］与研究区域的实际情况，结合2007年发布的《全国土地利用现状分类》和国家建设部颁布的《城市用地分类与规划建设用地标准》，通过对各种土地利用类型不断合并，将荣昌县中心城区2010年土地利用类型分成道路景观、建设景观、绿地景观、农业景观、水域景观和其他共6种景观类型。为进一步解析研究区域的土地利用结构，分析研究区域整体景观格局和各景观类型分布特点，选取斑块面积 (CA)、斑块面积比例 (PLAND)、斑块个数 (NP)、斑块密度 (PD)、平均斑块大小 (AREA-MN)、最大斑块指数 (LPI)、景观形状指数(LSI)、斑块分维数 (AWMPFD)、聚集度指数 (CLUMPY)、蔓延度指数 (CONTAG)、香农多样性指数(SHDI)、香农均匀度指数 (SHEI)等常用指标［12］。在Arcgis9.3软件中同时将土地利用数据经过矢量栅格转换，然后将数据导入Fragstats3.3软件中计算获得县域城镇2010年景观格局指数。

表1 县域城镇景观生态分类

1.3.2 生态适宜性综合评价

论文为实现从生态保护的角度指导县域中心城区建设用地规划，确定了建设用地的自然、社会经济和生态敏感等生态适宜性因子，采用层次分析法 (AHP)计算因子权重，基于Arcgis9.3软件，选取若干生态适宜性因子，建立了一套县域中心城区建设用地的生态适宜性评价模型体系和方法［13］，本文提出县域中心城区建设用地适宜性评价模型如下:

式中:Si为生态适宜性综合评价指数;Pi为第i种评价因素的得分;Wi为第i种评价因素的权重;n为参与评价的因素数量。

2 结果与分析

2.1 生态景观格局分析

不同景观类型之间景观格局指数差异较大。从表2可以看出，2010年荣昌县中心城区面积为3.697 2万hm2，共计斑块1.824 1万个，斑块密度 (PD)为52.37，平均斑块面积 (AREA_MN)为2.03。2010年荣昌县中心城区农业景观的面积及所占面积比例最高，道路基础设施景观面积和比例最低;建设景观的斑块数目最多，道路基础设施景观数目最少;农业景观的最大斑块指数值最大，其他用地的最大斑块指数值最小;建设景观的景观形状指数值最高，道路基础设施景观值最低;农业景观的平均斑块面积最大，其他用地的平均斑块面积最小;水域的分维数值最高，其他用地的分维数值最低;道路景观的聚合度最高，建设用地的聚合度最低，其中，建设景观斑块数量、密度和景观形状指数最大，平均斑块面积较小和聚合度最小，说明建设景观较其他景观更破碎。

2010年荣昌中心城区景观形状指数为101.09，表明研究区域的景观形状较为不规则;景观总体蔓延度指数为61.90，说明荣昌中心城区各景观类型分布较为分散;景观多样性指数为1.12，均匀度指数为0.63，表明荣昌中心城区各种景观类型分布比较均匀，各景观类型所占的总体面积比例较为平衡，不存在个别景观主导整个区域景观格局的现象。

表2 2010年荣昌县中心城区斑块类型尺度景观格局指数

表3 2010年荣昌县中心城区景观尺度景观格局指数

由此可见，荣昌县中心城区的土地利用结构与景观格局分布已表现出若干问题，特别是建设景观分布规模小、密度大、分布分散、破碎度高，建设用地利用粗放，造成土地资源浪费。因此，有必要对建设用地的生态适宜性开展分析评价，通过测算其分布及潜力，从而为中心城区土地资源合理利用提供依据。

2.2 建设用地生态适宜性评价

建设用地生态适宜性评价是把生态规划的理念运用于建设用地适宜性评价，主要通过生态要素对建设用地的适宜性程度进行评价，明确建设用地适宜度分布的空间格局，为土地利用总体规划编制提供依据。

2.2.1 评价体系的构建和权重的确定

在分析荣昌县自然条件、社会经济、生态环境等因素的基础上，本着指标选取的可计量性、主导性、动态性和可操作性等原则，选取对城市建设用地利用方式影响显著的地形、社会条件和生态安全等作为生态适宜性评价的主要影响因子［14］，为了在定量化的过程中更具有可计量性，又将这3个主要因子细分为8个子因子。地形条件指建设用地对土地质量等因素的要求，地形因素直接影响土地利用，进而影响土地生态适宜性，对建设用地潜力及空间布局作用也很大;在小尺度范围内研究建设用地生态适宜性影响因素，地貌差异表现不明显，因此自然条件方面选择坡度、高程等地形因素来研究建设用地生态适宜性。社会经济条件指建设用地对基础设施等因素的综合考虑，包括建成区因子、土地利用和道路因子;建成区是指实际已成片开发建设、基础设施和人口初具规模基本具备的地区，建成区对建设用地的发展具有辐射效应;现有土地利用方式直接决定土地利用方式的转换，决定了土地开发建设的生态适宜性;交通便捷度高的区域是建设用地扩展的优势区位，对建设用地的扩展具有空间指向作用。生态环境条件指建设用地对于周围生态环境质量的要求，以及生态敏感区域对于建设用地分布的限制［15］，主要包括水域因子和生态敏感因子;水域因子主要考虑面状的河流湖泊水库，从生态学角度看，水域因子主要体现生态功能，因此，该研究把水域因子描述成生态敏感性;土地开发建设对附近的水域生态环境有很大影响，原则上建设用地布局应尽可能远离水域，以免破坏水域生态系统、污染水体;基本农田是根据土地利用总体规划而确定的长期不得占用的耕地，是高产优质的耕地，不适合建设开发;风景名胜及特殊用地是研究区域特有的自然人文景观，应受到保护;研究区域的西南角森林公园保护区属重庆市级公园，应禁止开发建设。

在生态适宜性评价中，权重决定了不同因子对适宜性的贡献程度;在评价单因素的生态适宜性时，一般采用五级制［16］，分别用1、2、3、4、5表示5个等级，分值越高，适宜性越好。为确保各因子权重值的科学性和准确性，文章运用层次分析法对评价因子指标的相对重要性两两对比、判断;同时，CR=0.0038＜0.10，权重值通过一致性检验［17］，保持了判断矩阵的一致性，最后得出的各个指标权重值。在生态适宜性评价体系中坡度、高程、土地利用、建成区、交通、河流、湖泊水库及生态敏感指标权重分别为0.139 4、0.123 1、0.095 8、0.100 7、0.103 3、0.143 0、0.162 0 和0.132 6，生态林保护区指标为刚性指标，权重值基本反映了评价因素在土地生态适宜性评价中的重要程度，符合研究区域实际情况。

表4 荣昌县中心城区建设用地生态适宜性评价分值与权重

2.2.2 评价结果

采用1∶50 000数字高程模型 (DEM)数据作为研究区域高程的基础数据，计算出高程和坡度分级数据;收集荣昌县中心城区土地利用现状数据及图件、公路铁路交通规划等资料，生成各评价因子图层，进行数字化，并根据指标体系赋属性值，计算并生成单因子适宜性分析图。根据环境经济学的损益分析法，把影响因子分为生态潜力和生态限制两大类。生态潜力因子包括交通、土地利用、建成区等社会经济条件要素，生态限制因子包括坡度、高程、水域以及生态敏感因素等生态和自然条件要素 (图1、图2)。

图1 生态潜力因子

多因子加权叠加所得的综合适宜性评价值是通过单因子权重确定的，生态因子评价分值确定采用“取大原则”，例如交通因子等级评价，一个地块可能同时属于宽度＜20 m和宽度≥20 m的缓冲区辐射范围时，该研究采用较高的评价分值。坡度因子评价按土地利用现状数据的坡度分成5个等级，按权重和评价分值赋值;按照高程值大小对建设用地生态适宜度的影响程度，将区域的海拔分级，并计算其权重;确定不同宽度道路对交通便捷度的影响权重，进行空间叠加运算，依照取大原则获得交通便捷度;土地利用因子和建成区因子分别按照土地利用方式转换为建设用地的适宜与难易程度分级及赋值;河流、湖泊水库分别按距离大小设定生态安全区，距离越远的认定为适宜建设用地的发展;生态敏感性除基本农田保护区和生态环境安全控制区外，基本认为适宜开发建设用地;生态林保护区作为刚性指标，区域内不能规划为建设用地。按权重赋值单因子适宜性后，借助GIS的相交分析将单因子矢量数据加权叠加，得到荣昌县中心城区的土地利用生态适宜度分布图。

图2 生态限制因子图

在单因子评价的基础上 (图1、图2)，最终形成生态适宜性综合评价结果 (图3、表5)，Si在2.15～4.88之间，采用聚类法将其分为5类:最适宜用地、适宜用地、基本适宜用地、不适宜用地和不可用地。结果表明，可做建设用地高强度开发的最适宜用地以及适宜用地为1.288 6hm2，占总面积的34.85%;可在指导下进行适度开发利用的土地面积为1.059 9hm2，占中心城区面积的28.67%;而不宜作为建设用地的土地面积为9 595.75hm2，占中心城区面积的25.95%;也存在较大面积 (3 892.88hm2)的不可用地区域，占耕地总面积的10.53%。从建设用地生态适宜性的空间分布来看，研究区域南部因生态林保护区限制不可用于建设用地的开发建设;不宜作为建设用地的土地主要分布在河流水库及其附近和地形起伏大的区域;县域主城区基本上都可以作为建设用地 (最适宜、适宜和基本适宜区)，以贯穿研究区域的成渝铁路为发展轴，形成“一轴两区”的总体空间结构，其中两区指昌元—昌州城区、广顺—安富两个主要的城区。

图3 荣昌县中心城区建设用地生态适宜度分布

3 结论

(1)从景观类型的现状格局来看，不同景观类型之间生态景观指数差异较大，但各种景观类型分布比较均匀，不存在个别景观类型主导整个区域景观格局的现象。总体而言，建设用地较之其他5种用地破碎化程度高，图斑数量多，分布较不合理。

表5 荣昌县中心城区生态适宜性综合评价结果

(2)不同类指标间差异较大，同一类中不同的指标因子之间权重值也存在差异。三类指标因子权重总体呈现为生态安全类因子＞地形类因子＞社会条件类因子;除生态林保护区指标为刚性指标外，其余8个指标权重值大小为:湖泊水库＞河流＞坡度＞生态敏感＞高程＞交通＞建成区＞土地利用。

(3)荣昌县中心城区城市建设用地适宜面积大，未来城市空间扩展潜力较大。荣昌县中心城区适宜分布建设用地的面积2.348 4hm2，现状建设用地的面积6 503.58hm2，因此空间扩展潜力1.698 1hm2，今后荣昌应在生态环境许可的条件下，合理有序地推进城镇建设。

(4)采取科学合理的措施应对城市建设与生态保护之间的关系，差别化对待不同区域的土地保护与土地利用，实现更加充分合理利用每一寸建设用地。生态适宜度低的土地，应采取封禁保护和封育措施，实行自然修复;生态适宜度中等的土地，应提高利用程度和利用效益，地区邻近需要进行生态保育的区域范围，部分可作为城镇发展用地，因而要对这一类用地进行合理引导，进行必要的生态建设。生态适宜度高的土地面积占全县总面积的34.85%，集中在荣昌县县城和安富—广顺街道，未来荣昌县城镇发展可适当向安富-广顺街道倾斜，以此来减轻旧县城的环境压力，做到土地的可持续利用。

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