基于GIS的低丘缓坡建设用地适宜性评价——以江西省上犹县为例

林建平，邓爱珍

(1.江西省赣州市国土资源局，江西赣州 341000；2.江西应用技术职业学院，江西赣州 341000)



基于GIS的低丘缓坡建设用地适宜性评价
——以江西省上犹县为例

林建平1，邓爱珍2

(1.江西省赣州市国土资源局，江西赣州 341000；2.江西应用技术职业学院，江西赣州 341000)

以上犹县为例，基于GIS平台，在综合考虑低丘缓坡开发要求的自然、社会和生态环境等条件的基础上，构建了评价指标体系，并采用综合指数法评价模型(AHP)对上犹县低丘缓坡建设用地开发适宜性进行了评价。结果表明：上犹县适宜开发、允许开发、限制开发和不适宜开发的低丘缓坡土地资源分别为2 154.7、2 875.21、569.55和678.47 hm2，分别占评价面积的34.32%、45.80%、9.07%和10.81%，初步实现了低丘缓坡建设用地适宜性评价的定量化、系统化和信息化。

GIS;低丘缓坡建设用地;适宜性评价

近年来，我国社会经济快速发展的同时，大量耕地也被占用，直接威胁到国家粮食安全和可持续发展，保护耕地特别是优质耕地资源刻不容缓。中共十八大、十八届三中全会和中央经济工作会议、城镇化工作会议、农村工作会议就严防死守18亿亩耕地保护红线、确保耕地面积基本稳定、实行耕地数量和质量保护并重等提出了新的更高要求[1]。推进低丘缓坡荒滩等未利用土地开发利用，是贯彻最严格的耕地保护和节约用地制度，探索不同地形、地貌条件下土地利用模式的一项创新性举措[2]。通过引导城镇和工业建设利用低丘缓坡土地特别是未利用土地，既可以有效减少城乡建设占用城市城镇周边的优质耕地，又可以拓展建设发展空间，是统筹保障发展与保护耕地、破解土地“两难”矛盾的必然选择[3]。

然而，低丘缓坡土地相对于平原土地来说，具有地质、地貌、生态环境复杂，异质性高，脆弱性强，敏感性高等特点[4]。如果缺乏正确的认识与客观评价就对其进行开发建设，将对自然空间造成巨大的人为干扰，甚至引发生态灾难，且其过程不可逆[5]。因此，开展区域低丘缓坡土地资源开发潜力评价具有重要的现实意义。笔者以江西省上犹县为例，借助GIS技术，从低丘缓坡的自然因素(决定开发的经济性)、生态安全因素(决定开发的安全性)、社会经济因素(决定开发的可能性)等方面，构建适宜性评价指标体系，并采用综合指数法，划分适宜性区域，为低丘缓坡土地的开发利用提供科学依据。

1 研究区概况及数据来源

1.1 研究区概况上犹县地处罗霄山脉中段，是国家重点扶贫县之一，距赣州市55 km，土地总面积1 543 km2，地形地貌以山地、丘陵为主，约占土地总面积的81%。上犹县耕地资源紧缺，人均耕地仅0.032 7 hm2。近年来，随着赣南等原中央苏区振兴发展国家战略的实施，以及赣州市都市区建设的纵深推进，上犹县区位及政策优势明显，人地矛盾更加突出。

1.2 数据来源以上犹县数字高程图为基础，采用GIS技术生成DEM图(图1)，与第二次全国土地调查现状图叠加，分别提取海拔低于500 m、坡度6～25°图斑，剔除小于1 hm2图斑后(一般认为作为建设用地的坡地面积要大于1 hm2才有开发利用价值)，从坡度、海拔分级，得出全县理论低丘缓坡资源面积为70 077.62 hm2，占全县土地总面积的45.42%。上犹县低丘缓坡土地坡度分级利用现状见表1，低丘缓坡土地海拔分级见表2。出于生态、粮食、人民生命财产安全以及生物多样性保护等多方面的考虑，必须将全县理论低丘缓坡土地面积中的生态公益林、基本农田及禁止建设区、自然保护区核心区或缓冲区、重要水源地、压覆重要矿产资源地、地质灾害高易发区等区域扣除后，余下的部分才有条件开发建设。将上述图件与理论面积图件进行叠加对重叠部分扣除后，形成上犹县低丘缓坡建设适宜性的研究区域，总面积6 277.93 hm2，分别占全县低丘缓坡和土地总面积的8.87%、4.07%。

表1 上犹县低丘缓坡土地坡度分级土地利用现状

表2 上犹县低丘缓坡土地海拔分级

2 低丘缓坡建设用地适宜性评价

2.1 评价指标体系的构建评价因子的选择是对低丘缓坡建设用地适宜性评价的关键性步骤，参评因子选择的科学和正确与否，直接关系到评价结果的科学性、准确性。目前，我国对低丘缓坡建设用地评价指标体系研究较少，还未形成较成熟的评价指标体系。以往的城市建设用地适宜性评价在指标体系构建过程中，比较关注建筑物的地质条件和工程施工的适宜情况[6]。然而低丘缓坡建设用地适宜性评价涉及到自然、经济、社会、生态等各个方面，所以，在评价过程中不能完全采用以往的城市建设用地适宜性评价体系，应根据低丘缓坡土地自身的特点，按照生态优先、综合性和主导性、社会经济效益相结合的原则，综合确定评价因子。

该研究评价指标的选取采用理论分析法、专家咨询法与实地调查相结合的方法，结合上犹县的自然地理条件、经济发展状况，以及生态环境等多个方面，从资料收集和评价体系的可操作性角度，将上犹县低丘缓坡建设用地适宜性评价指标体系划分为自然因素(主要考虑低丘缓土地开发的经济性以及对耕地保护的贡献率)、生态安全因素(主要考虑低丘缓坡开发对生态安全的影响)、社会经济因素(主要考虑低丘缓坡开发的可能性)3方面，选取11项指标，初步构建了一个满足山地城镇建设相关要求的适宜性评价体系(表3)。

2.1.1自然因素指标。由于低丘缓坡自然条件直接决定了其建设用地开发成本的高低，如，地形地貌不仅制约建设用地的选择与布局，也影响建筑施工的难易程度；坡度的大小直接影响用地的布局、道路的选线和建筑的布置；坡向决定着各类建设的适宜性；建设用地具有不可逆性，土地一旦转变为建设用地就难以再恢复。所以，在开发利用建设用地过程中，应优先考虑废弃的工厂、矿区或者农村居民点用地等建设用地，以及荒草地等未利用地资源，尽量不占耕地或条件较好的林地资源。因此，该研究选取坡度、坡向、相对高程、土地利用类型作为自然因素的评价因子。

2.1.2生态安全因素指标。由于低丘缓坡资源复杂多变的地理特性，决定了低丘缓坡资源可供开发建设的数量很有限，同时其本身生态环境的敏感性和脆弱性也严重阻碍了建设用地的选择和空间布局。因此，低丘缓坡的开发利用必须充分考虑地基地基承载力、地震断裂带、水土流失、地质灾害、植被覆盖等因子，保障低丘缓坡开发后的生态安全性。

2.1.3社会经济因素指标。交通条件是制约建设用地开发的因素之一，便利的交通条件能吸引外来投资，缩短前期准备过程，从而加快开发进度。因此，交通便捷度一定程度上决定了开发时序。评价区域拥有的基础设施、社会服务设施等，是用地开发的前期优势，若现有基础设施程度较高，城市服务设施条件和各种社会设施的可达性越好，则区域在后期建设过程中整体投入将相对较少，决定着低丘缓坡开发建设的可能性越大。

综上考虑，此次评价选取的11个因子包括：坡度、坡向、相对高程、土地利用类型；地基承载力、地震断裂带、水土流失强度、地质灾害等级、植被覆盖度；交通便捷度、城镇聚集效益等。

2.2 评价指标的量化分级为使评价工作规范化和便于数据处理，需对各评价因子进行量化分级，并根据不同等级分别赋分。该研究参考相关研究成果和专家意见，从好到差依次分成一级、二级、三级、四级4个等级将各评价指标量化，并相应给予100、75、50、25 等4级判分(表3)。

2.3 评价单元的确定评价单元是指在地形、地貌、土壤及气候等自然特征上具有一定程度一致性的区域[7]。通常的土地评价单元划分有2种：一种是将研究区的基础图件，如土地利用现状图、交通道路图等要素图层进行叠加分析，叠加产生的每一个多边形作为土地评价基本单元；另一种是将评价区域划分为大小一致的规则栅格，以每个栅格作为土地评价基本单元。每个栅格既是信息提取源，又是评价结果显示的单元。这种方法适于空间的叠加和模型运算，而且相对降低了主观性。该研究采用第二种方法，从上犹县实际土地利用状况出发，将收集的土地利用现状图、数字高程图、地质灾害分布与易发区划图、地震分布图、水土流失分布图、城镇总体规划图等，在ArcGIS软件中将图件进行几何纠正、配准、数字化，按照评价指标量化分级赋予属性，并将图件划分为10 m×10 m的高精度网格进行归并聚类，形成100 m×100 m(1 hm2)评价单元，计算各图层属性值在评价单元内的平均值，赋予相应等级的分值及权重，得出各评价单元评判分值。

2.4 评价指标权重的确定由于低丘缓坡建设用地的复杂性，评价因子权重的大小通过精确客观的数学模型来确定难度比较大，相反，通过专家经验判断所确定的数学模型反而会比较可靠。该研究采用特尔斐(Delphi)法，充分考虑当地的实际情况，咨询有关专家意见，通过专家多轮打分形成判断矩阵，利用层次分析法(AHP)确定参评因子的权重，结果见表4。

表3 低丘缓坡建设用地适宜性评价指标量化分级

表4 评价指标判断矩阵及权重

注：λmax = 8.203 94；CI= 0.029 13；RI=1.56；CR=0.018 67< 0.10。

2.5 评价模型以ArcGIS软件为工作平台，在全国第二次土地调查土地利用现状数据的基础上，叠加坡度、地形、地震及道路缓冲区等自然、生态安全和社会等因子，综合建立各评价因子的空间属性，按照相应等级赋予相应分值，并根据各评价因子对低丘缓坡建设适宜性影响程度不同，采取特尔菲法，邀请专家对因素重要性做出判断，经过多轮打分后最终确定各评价因子权重，最后加权求和计算出评价单元的总分，按照得分高低进行适宜性等级划分。其模型为：

式中，Pj表示第j个评价单元的总分；n表示主导因子总数；Wi表示第i个因子的权重；Aij表示第j个评价单元中第i个参评因子的评价分值。

2.6 评价等级划分在ArcGIS软件中对各评价指标图层进行矢量化，并在属性表中输入评价体系的指标分值，进行指标的分级和要素的赋值，同时输入指标的权重；在每个单指标评价图的基础上，进行图件叠加分析，软件系统将根据事先划定的栅格大小自动对评价范围进行栅格化处理，精确地进行地图计算，各栅格将得出一个叠加分值；最后借助SPSS 统计分析软件，根据各分值段单元数量的聚散分布状况，按照自然断点法从高到低分4级划分出低丘缓坡建设适宜性评价级别(表5)。评价结果为：一级适宜区域(Ⅰ)面积2 154.7 hm2，占低丘缓坡资源的34.32%，是上犹县未来工业和城镇发展的主要方向；二级适宜区域(Ⅱ)面积2 875.21 hm2，占低丘缓坡资源的45.80%；三级适宜区域(Ⅲ)面积569.55 hm2，占低丘缓坡资源的9.07%；四级适宜区域(Ⅳ)面积678.47 hm2，占低丘缓坡资源的10.81%。在空间分布上(图2)，主要集中在县城东南部油石乡、东山镇周围，呈现离散分布状态。

表5 低丘缓坡建设适宜性评价结果

2.7 评价结果分析根据表5和图2中的各级适宜区的划分及分布，结合研究区实际情况，针对各项主要限制因子，提出相应的改良措施，具体见表6。一级适宜区域为最适宜开发区域，该区域地形坡度小于6°，地质条件良好，土层承载力大于250 kpa，能满足建筑物地基承载力要求；没有冲沟、滑坡等不良地质现象；基本无植被或植被覆盖率低；邻近中心城市或城镇，区位条件优越，基础设施较完善，不需要或仅需要简单的工程准备措施就能适应各种建设要求，可以统筹考虑、科学合理布局城镇和工业建设用地，但应做好护坡等水土保持、地质灾害的预防工作，山坡的开挖要做到文明施工。

二级适宜区域为允许开发区域，适宜建设，自然、生态及社会经济条件较好，但存在一定的限制因素，有轻微的活动性冲沟、滑坡等不良地质现象，对城市设施或工程项目的布置有一定限制，需要采取一定的工程措施改善后才适宜修建。

三级适宜区域为限制开发区域，该区域为地形坡度大于15°的山地区，地基承载力较低；存在一定的活动性冲沟、滑坡等不良地质现象的地质灾害多发区，存在一定的地质安全隐患，植被覆盖度高，距离城市建成区较远，因而在进行工程建设时，必须慎之又慎，尽量采取对地质影响程度小的工程措施，同时做好灾害监测与防治工作。

四级适宜性区域为不适宜开发区域，该区域地形坡度为大于25°的山地区、地基承载力极低的壤土区，由于灾害易发性高、距城镇距离远、基础设施条件差，不适宜作为建设用地，但可以因地制宜作为绿化用地，改善土壤条件，起到美化环境的作用，但是，绿化的同时也要做好地质灾害的监测。

表6 各等级低丘缓坡开发主要限制因子改良措施

3 结论与讨论

该研究以低丘缓坡资源丰富的上犹县为研究区域，在收集相关社会经济资料的基础上，运用GIS技术，综合考虑低丘缓坡开发建设的影响因素，采用多因素综合评判法对低丘缓坡建设进行适宜性评价，探索影响低丘缓坡开发的主要影响因素与规律，确定低丘缓坡开发建设适宜性等级，研究结果可用于科学指导工业和城镇“上山上坡”、实现人地和谐与可持续发展，为当地政府进行低丘缓坡建设用地合理开发提供参考，对其他城市山地资源的开发也具有借鉴意义。但是，由于低丘缓坡土地建设开发利用受地形条件、工程及水文地质条件、生态条件、区位条件等多方面，同时，低丘缓坡土地利用的评价方法与利用由于涉及面广、内容庞大、研究基点跨越多个学科，评价因子的选择、获取、量化处理等环节都对最终结果有一定影响，作为系统性的研究工作，在策略技术层面、目标应用层面仍有较大的拓展空间，并需更多案例研究的积累，如在评价层次和指标选择上，由于目前全国尚未有统一的低丘缓坡建设用地评价规程系统，而该研究仅是基于江西省上犹县的地域特征和自身特点构建指标体系。因此，在现有基础上进一步建立适用于省外乃至全国的低丘缓坡建设用地评价方法和利用策略，仍需摸索和总结。

[1] 国土资源部.关于强化管控落实最严格耕地保护制度的通知(国土资发〔2014〕18号)[Z].2012.

[2] 国土资源部.低丘缓坡荒滩等未利用土地开发利用试点工作指导意见[S].2014.

[3] 徐德明.推进低丘缓坡土地开发利用支撑工业化城镇化健康发展——在低丘缓坡未利用地开发利用试点现场观摩会上的讲话[J].国土资源通讯，2012(6)：13-15.

[4] 丁恒成.县域尺度低丘缓坡土地综合开发利用适宜性研究——以马龙县为例[J].安徽农业科学，2013(13)：5965-5967.

[5] 黄杉，陈前虎，梁影君，等.浙江省开化县城关工业区低丘缓坡开发的评价方法与利用策略[J].中国土地科学，2009，23(6)：31-38.

[6] 李婷.基于GIS的低丘缓坡建设用地适宜性评价研究——以禄丰县为例[D].昆明：昆明理工大学，2012：8-10.

[7] 蔡海生，林建平，朱德海.基于耕地质量评价的鄱阳湖区耕地整理规划[J].农业工程学报，2007，23(5)：75-79.

Research on Hilly Slope Construction Land Suitability Assessment Based on GIS—A Case of Shangyou County, Jiangxi Province

LIN Jian-ping1, DENG Ai-zhen2

(1. Ganzhou Municipal Bureau of Land and Resources, Ganzhou, Jiangsu 341000; 2. Jiangxi College of Applied Technology, Ganzhou, Jiangxi 341000)

Taking Shangyou County as an example, based on GIS platform, considering hilly slope development requirements, including nature, society, and ecology conditions and so on, the evaluation indicator system was constructed. By using AHP, the development suitability of hilly slope construction land was evaluated. The results showed that the hilly slope construction land of suitable exploitation, permit exploitation, limit exploitation and not suitable exploitation is 2 154.7, 2 875.21, 569.55 and 678.47 hectares in Shangyou County, accounts for the appraisal total area 34.32%, 45.80%, 9.07% and 10.81%.The quantitative, systematical and informational suitability evaluation of constructive land has initially been achieved.

GIS; Hilly slope construction land; Suitability assessment

林建平(1979- )，男，江西南康人，工程师，硕士，从事土地利用与管理研究。

2015-01-31

S 127

A

0517-6611(2015)09-304-04