基于GIS的寻甸县低丘缓坡建设用地适应性评价研究*

杨　莉

(云南省景洪市土地储备中心，云南 景洪　666100)



基于GIS的寻甸县低丘缓坡建设用地适应性评价研究*

杨莉

(云南省景洪市土地储备中心，云南 景洪666100)

摘要：根据低丘缓坡资源的适应性评价原则，科学合理的评价方法和评价因子，采用层次分析法和专家征询法确定研究区各评价因子的权重，建立土地适应性评价模型，以GIS的空间分析和统计分析功能为技术支撑，对研究区域内可开发利用的低丘缓坡资源进行适应性评价和分级。研究结果表明：利用GIS的空间分析技术，使得对刚性因子的处理更为直观快速，整个评价过程不仅是定量分析与定性分析的结合，还融入了定位分析的技术，使分析结果更加的准确和客观；另外，通过对研究区建设开发的适宜性进行评价，可以精确定位适宜建设区，大大降低了开发利用的风险及成本；研究区内一等适宜区仅占总低丘缓坡资源的4.85%，因此对其进行有效合理的开发利用显得尤其重要。

关键词：低丘缓坡；土地适宜性评价；地理信息系统；适宜性等级

0引言

随着农业现代化、工业化和城镇化的同步加速推进，经济社会发展与土地需求的矛盾更为凸显，面临十分严峻形势。然而我国高原丘陵所占国土面积比重较大，坡地资源十分丰富，适宜开发为建设用地的低丘缓坡土地的资源比例较大，这对破解耕地保护和建设用地保障矛盾有重要的意义，开发山地资源是云南省乃至全国经济发展和耕地保护的必然选择。

由于低丘缓坡土地复杂的地理特性，对环境敏感程度高，因此要科学、合理、有效地利用低丘缓坡土地，必须对其进行土地适宜性评价，确定低丘缓坡土地开发利用的限制性因素。

本文以云南省寻甸县为研究区，通过引入土地适宜性评价模型，借助GIS空间分析和土地统计功能，研究低丘缓坡土地建设开发的适宜性，为该区域低丘缓坡开发建设提供依据，同时也对云南省低丘缓坡土地资源综合开发利用提供参考。

1研究区概况

寻甸县距昆明市90.3 km，位于滇东高原中部，地势西北高、东南低，呈向东南倾斜阶梯状，以走向北东、南西或近南北向的乌蒙山、梁王山、小海梁子等山脉为主，中间夹着长珑岗山地，从而形成金所、羊街和寻甸3个不同类型的低山丘陵盆地的地形特征。县内大部分地区在海拔1 800～2 600 m之间，最大高差1 849.8 m。全县山地面积占总面积70%以上，低丘缓坡土地资源丰富，开发潜力大。

根据《云南省低丘缓坡土地综合开发利用试点项目实施方案编制技术要点》中的规定，云南省低丘缓坡开发对象主要是坡度在8°～25°之间的山地，地形以低丘缓坡为主，土地利用类型主要为未利用地、劣质耕地、低质低效林地，具备开发条件，水源、电力有保障，总体适宜作为近期拟开发建设用地的区域[1]。寻甸县的地貌类型以山地、丘陵为主，符合低丘缓坡土地综合开发利用的要求。

2数据来源

本研究涉及的数据有：2010年土地利用现状变更数据、数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)数据、地质数据、地震断裂数据、地质灾害数据。基本信息，如表1所示。

表1　研究数据基本信息

3研究方法和过程

3.1研究方法

土地适宜性评价主要采用经验法，极限条件法和数学模型法3种。

3.1.1经验法

经验法是评价人员与当地相关从业人员以及有实际经验的人讨论，并依据研究区的具体情况和自己多年土地利用的经验，决定如何将各单项土地质量的适宜等级综合为总的土地适宜等级[2]。使用该方法进行加权综合分析时，如果没有完全理解评价因子以及相应权重的意义，或者使用了不恰当的评价因子标准化的方法，忽略了各评价因子之间的相关性，很可能会导致不正确的结论。

3.1.2极限条件法

极限条件法主要强调主导因子的作用，即评价结果由限制因子决定，将单项因子评价中的最低等级直接作为综合评价的等级[3，4]。该方法简单易操作，能较好体现个别的极端因素对土地利用适宜性的决定作用，但在一些情况下，有些不足有可能可以得到弥补，因此使用这种方法得出的结论太过绝对化[5]。

3.1.3数学模型法

数学模型法主要是通过建立数学评价模型，围绕评价目标建立评价指标体系，确定各评价因子的权重，然后求出其分值。主要分为多因素综合评定法和模糊综合评判法。

1)多因素综合评定法是运用多个指标对多个参评单位进行评价的方法，它将各参评因子按其是否适宜开发或者限制开发进行分级，然后赋值，再用赋值结果来表示土地适宜性的高低。该方法所建立的数学评价模型为：

(1)

式中：S(j)为第j个评价单元的总分值；Wi为第i个参评因子权重系数；Fji为第j个评价单元的第i个参评因子的作用分值；n为指标总个数[6]。最后将其排序，以经验确定其分等界线。其中，各参评因子及其权重系数的确定可依据回归分析法、层次分析法、专家征询法等。

2)模糊综合评判法通过建立函数，并使用此函数衡量参评因子对每一个适宜性等级的隶属度，以此为依据评价参评因子，评定结果是参评因子对适宜性等级的隶属值矩阵；参评因子对适宜性的影响大小用权重系数表示，构成权重矩阵，将权重矩阵与隶属值矩阵进行复合运算，得到一个综合评价矩阵，表示该土地单元对每一个适宜性等级的隶属度[7]。

使用数学方法可以获得准确的权重与指数和，准确地评价适宜性等级，但是有时会掩盖某些特别限制因子对评价目标所造成的质的影响，使评价结果与事实出现偏差，有必要结合经验法进行评价结果修正。因此，本文采用多因素综合评定法和经验法相结合，在GIS空间技术支持下进行低丘缓坡适宜性研究。

3.2研究过程

3.2.1确定评价单元

评价单元是土地适宜性评价的最小单元，也是土地的自然属性和社会经济属性基本一致的空间客体的体现。确定评价单元的方法通常分为两种：一种是利用研究区的基本图件(土地利用现状图、土壤类型图等)叠加产生的多边形作为评价单元；另一种是将评价区划分为大小相同的网格作为评价单元。第一种方法确定的评价单元有较好的一致性，但是矢量数据通常不能较好的进行逐点评价。第二种方法确定的评价单元，采用点对点的运算，便于不同栅格图层间做布尔运算，结果只是栅格中数值发生变化，而其位置却保持相对不变，而且计算速度比较快，故本文拟采用第二种方法确定评价单元。本文将整个研究区划分为2 625 773个20×20的栅格，之后的分析将以栅格为单位提取相关的分析信息。

3.2.2构建评价指标体系

采用多因子综合分析方法，综合判定低丘缓坡资源的建设适宜程度，以及具体的适宜建设的用地类别。建设适宜性评价因子的选择主要考虑3个方面：自然基础类、经济社会类、环境影响类。共选择了8个弹性因子、2个刚性因子，形成评价指标体系(见表2)。其中，刚性因子分为适宜和不适宜两种，弹性因子从最适宜到不适宜渐变。

表2低丘缓坡区建设适宜性评价指标体系及各因子权重

Tab.2Constructionsuitabilityevaluationindexsystemandfactorweightsformildslopeoflowmountainsandhillsareas

目标层准则层评价因子一级因子二级因子性质权重建设适宜性综合评价自然基础经济社会环境影响地形地貌地震断裂水文条件地质灾害交通因子供能给水生态敏感性坡度坡向断裂带距离地基承载力水系-交通通达度供能给水-弹性弹性弹性弹性弹性刚性弹性弹性弹性刚性0.180.080.150.160.10-0.150.100.08-

权重是一个相对的概念，表示各评价因子对评价结果的重要程度。权重主要是针对弹性因子进行确定，权重值域为0到1，子级因子权重之和等于父级因子权重。对于刚性因子，由于刚性因子有“否决权”，其权重值为0或1。本研究弹性因子权重确定使用专家打分法和层次分析法相结合的方式确定。

3.2.3适宜性评价

由于各评价因子的单位不同、量化数据的含义也不同，无法进行直接比较，所以需要进行归一化处理，即将有量纲的表达式变换为无量纲的表达式，成为纯量。本研究归一化处理后，弹性因子在0≤X≤1范围内取有理数值刚性因子取值为Y=0或Y=1。

3.2.3.1地形地貌

地形地貌主要包括两个方面：

1)坡度。采用行业强制性标准CJJ 83—99《城市用地竖向规划规范》对各类城市的用地竖向规划坡度要求和《云南省县级低丘缓坡土地综合开发利用专项规划编制技术要求试行》的要求，确定坡度因子赋值：坡度p≤5°的赋值为1，5°25°的赋值为0。

2)坡向。根据建设用地对坡向的要求，确定坡向因子赋值。将平地和坡向为南的赋值为1.0，坡向为东南、西南的赋值为0.8，坡向为东、西的赋值为0.6，坡向为东北、西北的赋值为0.4，坡向为北的赋值为0.2。

3.2.3.2地震断裂

地震断裂包括两个方面：

1)断裂带距离。项目区临近属地震多发区，据GB 50011—2001《建筑抗震设计规范》，项目区抗震设防烈度不低于9度，设计基本加速度值不少于0.40 g，拟建建筑物应按有关规定设防。研究区内小江断裂地震活动强烈，为西南乃至中国大陆上一条著名的强震发生带。按照距离断裂带距离大小进行赋值：距离≥3 000 m区域赋值1.0，距离2 000～3 000 m区域赋值0.8，距离1 000～2 000 m区域赋值0.4，距离500～1 000 m区域赋值0.2，距离≤500 m区域赋值0，禁止建设。

2)地基承载力。根据岩体种类、岩性组合、岩体结构类型、岩石力学性质等，对研究区中的力学强度较高的玄武岩区域赋值为1.0，灰岩、白云岩、泥灰岩等中硬土区域赋值为0.8，砂岩、页岩、泥岩等中软土区域赋值为0.6，对砾卵石、粗中砂、泥砾、砂砾等软土区域赋值为0.4，水域赋值为0。

3.2.3.3水文条件

研究区内以岩溶水、裂隙水为主，次为空隙水。因县内地形切割强烈，高差大，地下水径流途径短，循环交替迅速。按地下水贮存条件、水理性质和水力特征及岩性组合关系，将县内地下水分为碳酸盐岩岩溶水、基岩裂隙水、松散堆积层孔隙水3类。将距水系200 m以内的区域赋值为1.0，距水系200～500 m的赋值为0.8，距水系500～800 m的赋值为0.4，距水系800～1 000 m的赋值为0.2，距水系1 000 m以上的区域赋为0。

3.2.3.4地质灾害

研究区地质灾害发育主要是受地形地貌、岩性构造、生态植被、降雨、人类活动等因素影响，主要有滑坡、不稳定斜坡、泥石流灾害类型，按照灾害易发性将研究区分为：高易发区、中易发区、非易发区，分别赋值为：0、0.5、1.0。

3.2.3.5交通因子

现有交通条件越便利的地方，越适宜进行建设开发。在本研究中，按照距离交通主干道的距离，将距离主干道≥3 000 m的区域赋值为0.2，2 000～3 000 m的区域赋值为0.5，1 000～2 000 m的区域赋值为0.8，1 000 m以内的赋值为1.0。

3.2.3.6供能给水

1)供能。能源供给因子是分析区域内电力、燃油、燃气等作为工业生产和居民生活的能源能否得到充足的供应，以及供应充足的程度和经济性。项目区有广播电视塔、变电站、加油站等。依据单元格距离供应点的距离，可以赋相应的值。距供应点距离<1 000 m的区域赋值为1.0，1 000～2 000 m的区域赋值为0.8，2 000～3 000 m的区域赋值为0.6，3 000～4 000 m的区域赋值为0.4，4 000～5 000 m的区域赋值为0.2，5 000 m以外的区域赋值为0。

2)给水。依据水源的距离，对单元格进行赋值。距离水源200 m以内的区域赋值为1.0，距离水源200～500 m赋值为0.8，距离水源500～800 m赋值为0.4，距离水源800～1 000 m赋值为0.2，距离水源1 000 m以上赋值为0。

3.2.3.7生态敏感性

钟灵山生态观光园、三月三森林公园、南谷温泉、青龙湾等为研究区内生态核心区域。生态敏感因子为刚性因子，对于处于生态核心区域的单元格，赋值为0，其余区域赋值为1。

采用前文所述的多因素综合评定法建立建设用地适宜性评价模型，将上述归一化的各评价因子代入评价模型，在GIS技术的支持下，得到评价结果及分布情况。由于坡度因子具有弹性和刚性的双重属性，当坡度小于25°时，表现为弹性，即适宜性随坡度的增大而降低；坡度大于25°时，表现为刚性，即坡度大于25°的地块不适合建设。因此，根据坡度的刚性表现，需要对模型计算结果进行局部修正。虽然断裂带因子在指标体系中为刚性，但是考虑到局部地区的地质构造岩层力学强度较高，这些区域可以进行赋值为1，因此也需要进行修正。

3.3结果分析

根据前述土地建设适宜性评价结果，将所有低丘缓坡资源划分为4个适宜等级，包括一等适宜区、二等适宜区、三等适宜区和生态用地区。其中，一等适宜区5 101.68 hm2，占低丘缓坡资源总面积的4.85%；二等适宜区13 694.44 hm2，占低丘缓坡资源总面积的13.02%；三等适宜区40 301.69 hm2，占低丘缓坡资源总面积的38.32%；生态用地区46 060.69 hm2，占低丘缓坡资源总面积的43.81%。具体分布图，见图1。

图1　寻甸县低丘缓坡建设适宜性等级分布图Fig.1　Construction suitability level distribution for mild slope of low mountains and hills areas in Xundian

在实施低丘缓坡土地综合开发利用时，城市新区建设需向一等适宜区集中，这些区域地形起伏较小，周边基础设施配套条件较为成熟，适合进行连片、整体开发；二等适宜区和三等适宜区在一定程度上受自然条件影响，主要体现在坡度、生态敏感性等方面，在区域开发中，适宜开发低强度、低密度、点状式建设，如森林公园、景观用地、旅游用地等。评价结果中界定为生态用地区的区域，主要以保留现状土地用途为主，适度进行农用地整理、自然保留地开发，对区内废弃、零散农村建设用地进行复垦、恢复植被，通过进行土地综合整治，有效提升区域环境质量水平。

上述评价结果显示，研究区内可作为建设用地的低丘缓坡土地资源比较稀有，因此在对其进行开发利用时要更加严格的坚持合理、高效和集约节约的原则。

4结论

本文通过比较土地适宜性评价的常用方法，最终选定以多因素综合评定法和经验法相结合进行研究区土地开发的适宜性评价。建立一套针对低丘缓坡土地开发的适宜性评价指标体系，采用层次分析法结合专家打分法来确定指标权重，并结合GIS的空间分析和统计分析等功能，将研究区所有低丘缓坡土地资源分为4个适宜性等级，为低丘缓坡土地的建设和开发提供科学有效的参考。经过对研究区的分析，笔者得出以下结论：

1)研究区域内的大量低丘缓坡土地是不适宜进行开发的，这部分土地大多为基本农田和生态保护区，因此对其进行有效合理的开发利用显得尤其重要。

2)在对研究区进行适宜性评价的过程中，利用ArcGIS的空间分析功能，使得对刚性因子的处理更为直观快速，整个评价过程不仅是定量分析与定性分析的结合，还融入了定位分析，使分析结果更加准确和客观。

3)本研究确定权重的方法是层次分析法和专家打分法的结合，这两种方法的结合使得各指标对土地适宜性影响程度的判断更加客观可靠。

国内对土地适宜性评价的起步较晚，目前还没有统一的评价标准。农用地适宜性评价比建设用地适宜性评价方面的研究较多，而对于低丘缓坡区的建设用地适宜性评价研究更少，本文仅仅是根据研究区域的状况及参考相关研究成果来构建评价指标体系，进行初步的尝试和研究，因此对于指标的选取及指标体系的构建都还有待进一步的研究和完善。同时，建设用地的适宜性并非绝对的，适宜性除了受自然属性影响，还受到社会属性的约束，比如实际财力情况、土地供给、技术条件及政府的政策等多方面因素，且自然环境、社会经济环境是动态的、变化的，因此需要定期开展适宜性评价工作。

[参考文献]

[1]王骄.生态视角下城镇上山实施回顾与规划对策[D].重庆：重庆大学，2014.

[2]曾开祥，董文.陆面水体监测中卫星遥感数据适宜性评价方法研究[J].中国航天，2013(5)：34-37.

[3]王世东，郭徵，陈秋计，张合兵.基于极限综合评价法的土地复垦适宜性评价研究与实践[J].测绘科学，2012，37(1)：208.

[4]裴亮，杨铭.基于指数和法与极限条件法的土地复垦适宜性评价研究[J].安徽农业科学，2012(4)：2 142-2 143，2 215.

[5]俞艳，何建华，甘宇航，杨淳惠.AO支持下的土地适宜性评价系统研制[J].国土资源科技管理，2006，23(4)：76-80.

[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，2002.

[7]郑文发.基于GIS 的城镇居住用地生态适宜性评价研究——以上海市奉贤区为例[D].上海：华东师范大学，2010.

Suitability Evaluation of Construction Land for Mild Slope of Low Mountains and Hills Areas in Xundian County Based on GIS

YANG Li

(JinghongCityLandReserveCenter，JinghongYunnan666100，China)

Abstract：Based on the principle of suitability evaluation on mild slope of low mountains and hills areas resources，the study chose evaluation methods and selection factors reasonably and properly，and used AHP and expert consultation method to determine the weight of each factors，constituted land suitability evaluation model，used GIS spatial analysis and statistical analysis capabilities as technical support，evaluated and classified the suitability of mild slope of low mountains and hills areas resource for use as construction land development and utilization in the study area.The results show that：Using GIS spatial analysis technique，making the rigidity factor processing more intuitive and fast.The evaluation process is not only binding quantitative and qualitative analysis，but also assimilate into a location analysis technique，making analysis results more accurate and objective；Through the suitability evaluation for construction and development in the study area，it can locate suitable-construction areaprecisely，reducing the risk and cost of development and utilization greatly.The first-class suitable area amounts to only 4.85% of the total resources of mild slope of low mountains and hills areas in study area，so it is particularly important in its effective and rational development and utilization.

Key words：mild slope of low mountains and hills areas；land suitability evaluation；GIS；suitability level

作者简介：杨莉(1975～)，女，云南施甸人，学士，工程师，现主要从事测绘技术应用方面的工作。

中图分类号：F 301.23

文献标识码：A

文章编号：1007-9394(2016)01-0008-04

(收稿日期：2016-01-04

地矿测绘2016，32(1)：8～11

CN 53-1124/TDISSN 1007-9394

Surveying and Mapping of Geology and Mineral Resources