平潭海岛城市建设用地适宜性评价——基于生态敏感性分析

郑礼鹏

(福建省林业勘察设计院福建福州350001)

平潭海岛城市建设用地适宜性评价
——基于生态敏感性分析

郑礼鹏

(福建省林业勘察设计院福建福州350001)

城市建设用地适宜与否对城市用地布局、经济发展、空间结构具有较大的影响，合理确定适宜性建设用地是城市总体规划的一项基础工作，也是开展各专题规划的重要前提。文章以平潭岛为研究区，基于Landsat 8 OLI多光谱遥感影像和DEM数据为基础，采用决策树分类方法辅以目视解译进行土地利用分类，选取生态敏感性因素、自然限定因素和社会经济限定因素作为建设用地适宜性的主要影响因素，共选取10个指标构建多因素综合评价模型，运用层次分析法确定权重，定量评价该区域土地生态敏感性和建设用地适宜性。

生态敏感;建设用地适宜性;土地利用;平潭

0 引言

由于城市建设用地适宜性的分析评价涉及自然、经济、社会等多方面的因素，评价系统较为复杂，信息量巨大，而传统的技术方法影响了建设用地适宜性分析的合理性和可实施性，GIS空间数据分析功能可以弥补传统分析方法的不足［1］。在城市规划工作中，地理信息系统是一种新兴的技术手段，具有较强的空间数据处理、分析等功能，应用极其广泛。与其他分析评价方法相比，其具有快速分析、及时更新、动态管理等优势，能够为规划决策工作提供可靠的依据。通过对GIS方法和思想的合理应用，从城市不同地域的社会、自然、经济特点出发，选择适当的评价指标，建立适宜的数学模型，将研究过程量化，进而使得建设用地宜性评价系统化、定量化、标准化和规范化，最终会成为用地适宜性评价领域的一个新的发展方向。

1 研究方法

1.1 研究区

平潭岛位于福建省东部，与台湾隔海相望，地理位置介于25°15'～25°45'N，119°32'～120°06'E之间。平潭岛陆地面积为372 km2，现辖7个镇和8个乡。平潭岛地势低平，中部略高，主要的地貌类型为丘陵和海积平原。全区港湾众多，海岸线蜿蜒曲折，海岸线长达408km，其具典型的海蚀地貌，被誉为“海蚀地貌博物馆”。平潭岛属于亚热带海洋性季节气候，温热湿润，冬暖夏凉。多年平均气温19.6℃，雨热同季，旱雨季节分明，年平均降水量1 172 mm。

平潭岛目前的主导产业是远洋捕捞业、海水养殖业、船舶修造业和以商贸、旅游为主体的现代服务业;岛外产业以隧道工程业、海洋运输业为主。根据平潭岛综合实验区2013年国民经济和社会发展统计公报数据显示，2013年总人口约41.8万。2013年平潭岛全年实现生产总值155.39亿元，比上年增长13.0％。

1.2 数据收集与影像预处理

收集的数据如下:2014年Landsat 8 OLI多光谱遥感影像(来源:USGS网站)，并对其进行大气校正、几何精校正、剪裁等处理;平潭岛1∶10 000地形图，用于影像的配准;行政区划边界图，用于影像的裁剪; 2014年土地利用现状图，主要从Google Earth中获取;平潭岛DEM数据(来源:USGS网站)，进行坡度、坡向、水文地质条件分析等。投影椭球体为Krasovsky，投影类型为Transverse Mercator，误差控制在0.5个像元内。

1.3 决策树分类

决策树分类是按照一定规则把遥感数据集逐级细分以得到具有不同属性的各个子类别。将归一化差值植被指数(NDVI)与预处理后的原始影像波段进行组合，结合Google Earth，进行一定数量的训练区样本选取。利用训练区样本获取专家知识规则，然后进行RuleGen决策树分类。对分类后的遥感影像辅以目视解译，结合Google Earth，对错误的分类进行纠正，提高分类精度。

1.4 建设用地适宜性指标体系建立

1.4.1 生态敏感性因素

(1)森林覆盖率

森林覆盖率体现区域内森林资源丰富程度。森林有着调节气候、水土保持、维持生物多样性等作用，区域内森林覆盖率的变化决定着生态环境质量。森林覆盖率越高，其遭受破坏的生态影响程度越大，生态越敏感。

(2)耕地垦殖指数

耕地是保障区域人类生存和发展的基础条件。耕地垦殖指数越高，生态越敏感。其计算公式为:

式中:K是耕地垦殖指数，F为耕地面积，L为土地总面积。

(3)河流水域

由于河流易受到水质污染、河流改道、生物资源

式中:B是生物丰度指数，S1、S2、S3、S4、S5、S6分别表示区域内林地、耕地、滩涂、水域、建设用地、未利用地的面积，S为土地总面积。

1.4.2 自然限定因子

(1)坡度

平潭岛地貌类型为丘陵和海积平原，地形总体起伏较小，最大坡度达到51.47°，但局部坡度较大的区域存在较严重的地质灾害，易形成滑坡或泥石流。在建设用地评价时，根据坡度的大小可将用地分为4种类型:①坡度小于5°的用地，对建筑和道路布置不影响或影响较小;②坡度在5°～15°范围的用地，影响用地组织、建筑的布置和道路的选线，可稍加处理;③坡度在15°～25°范围内的用地，需要经过特殊处理，才能进行规划布局;④大于25°的用地，为不适合建设的用地。

根据影响因素的特点和对海岛城市建设的影响程度，赋予不同的分值，坡度越大越不适合作建设用地。根据坡度的大小，结合不同坡度对建设用地影响程度统计表以及坡度评价标准来赋值，分成1、3、5、7这4个坡度等级，对应从陡坡到缓坡，坡度越大，则分级指标越小，代表属于非建设用地的属性越强。

(2)坡向

前苏联学者研究，北纬45°～60°地区南北坡日照条件差异:坡度变化2％，相当于平地纬度变化1°，孤峰和高耸山岭在不同坡向产生的阴影区，差异较大。过度利用、植被破坏等人为干扰以及洪水、干旱等自然灾害，河流生态系统遭受严重的退化。河流保护作为世界环境保护的重点，对于河流周围的用地开发建设应该进行严格控制和规划。根据影响因素的特点和城市建设造成的影响程度，赋予不同的分值，距离河流越近越不适合作建设用地。根据距离河流水域不同距离范围对建设用地影响程度来赋值，分成1、3、5、7这4个评价等级，距离河流越近，则分级指标越小，代表越不适宜作为建设用地。

(4)生物丰度指数

生物丰度指数是指通过不同生态系统类型在单位面积生物物种数量上的差异。生物丰度指数越高，反映区域内遭受自然或人为灾害的损失越大，生态敏感程度越高。取自《生态环境状况评价国家技术规范(试行)》中关于生物丰度指数的指标，并根据《规范》生物丰度指数的各指标权重值，结合平潭岛各种景观类型对生物多样性的贡献的大小，确定生物丰度指数的计算公式为:在坡地开发中，为了争取更好的朝向和节能的要求，我国多数地区对建筑布置的朝向要求都比较讲究。最佳建筑朝向为南、西南向的坡地，属于较好的向阳坡面。最佳的建筑朝向是南、西南、东南方向，东、西、东南向是较适宜建设的朝向，东北、西北向是低适宜建设的朝向，北向是不适宜建设的朝向。

(3)潜在滑坡

滑坡最主要的危害是摧毁房舍、伤害人畜、毁坏森林、道路等。根据滑坡特性，选出35°以上的坡度范围且面积＞100m2的区域、坡度＞35°且面积＞100m2的陡坎区，分别设定距离为60m、90m、120m的多环缓冲区，缓冲区内易发生潜在滑坡灾害。按照滑坡灾害的影响程度，可以将评价结果分为4个等级:0m～60m缓冲区内为禁止建设区;60m～90m缓冲区范围内为潜在危险区;90m～120m缓冲区范围内为低危险区;120m以外缓冲区为无危险区，适合各项城市设施的建设。

(4)水文地质条件

地表径流会影响建筑的布局，以汇水线为分析要素，可以得出不同影响程度的缓冲区，根据平潭岛地质条件，确定缓冲半径分别为30m、60m、90m和90m以外区域，对应的适宜建设等级从低到高确定为不适宜、较不适宜、一般适宜、适宜建设4个等级。

1.4.3 社会经济限定因子

(1)建成区比例

建成区比例是体现城市扩张和人口增长的重要标志。建成区比例越高，意味着人类活动已对原有的生态系统造成影响且不可逆转，对原有建成区进行规划调整建设将有利于土地的集约利用。因此，建成区比例越高，代表属于建设用地的属性越强。其计算公式为:

式中:P是建成区比例，D为建设区面积，L为土地总面积。

(2)土地利用综合程度

土地利用程度是体现自然因素和人文因素等综合影响对土地利用方式和结构的作用［4］。参考刘纪远等［5］提出的土地利用分级指数，区域土地利用综合程度指数计算公式为:

式中:La为土地利用程度综合指数，Ai为第i类土地利用程度分级指数，Ci为第i类土地面积占总面积的比重。

将上述的各评价因子汇总成建设适宜性指标评价分级，如表1所示。

表1 建设适宜性指标评价分级

采用层次分析法［2］构建层次结构模型，通过咨询相关领域的9位专家意见和评分结果，采用1～9评判标准对两两之间的相对重要程度进行比较赋值，构建判断矩阵。通过一致性检验来判断专家打分的可信度，CR均小于0.1时，说明判断矩阵的结果令人满意。最后确定出生态风险评价各指标的权重值，如表2所示。

表2 建设用地适宜性评价体系指标权重

1.5 建设用地适宜性评价模型构建

建设用地适宜性是由生态敏感性因子、自然限定因子、社会经济限定因子共同作用的结果。在建设用地适宜性评价中，每个指标对建设适宜程度的贡献率不同，本研究采用综合指数法［3］计算S、R、E的值，计算公式如下:

式中:S为生态敏感性因子，R为自然限定因子，E为社会经济限定因子，为指标i的权重值，为指标i的量化值。

2 结果与分析

2.1 平潭岛土地利用现状分析

参考《土地利用分类》中的分类标准，结合平潭岛实际情况，将其土地利用类型分为以下6个基本类型:耕地、林地、水域、滩涂、建设用地以及未利用地。采用决策树分类辅以目视解译对遥感影像进行分类，得到2014年平潭岛土地利用分类图，如图1所示。采用基于误差矩阵的精度评价方法进行精度验证。经检验，2014年Landsat 8 OLI多光谱遥感影像总体分类精度为88.57％，Kappa系数为0.8 587，且各类用地的使用者精度和生产者精度均在85％以上，分类结果比较理想。

图1 2014年平潭岛土地利用分类图

根据2014年平潭岛土地利用分类图，统计和计算2014年平潭岛各土地利用类型面积及所占的比例，如表3所示，2014年占总面积比例最大的3种土地利用类型依次为耕地、林地、建设用地，面积分别为10 505.79hm2、9 563.67hm2、7 120.08hm2，分别占到总面积的34.56％、31.46％、23.42％。

表3 2014年平潭岛土地利用总体情况

2.2 平潭岛建设用地适宜性综合评价

通过栅格叠加分析计算土地生态敏感性得分，再对其进行重分类生成土地生态敏感性评价等级图，如图2所示。

从县域尺度上看，研究区的中敏感区域最大，面积为15 524.37hm2，占总面积的51.24％;不敏感区域次之，面积为7 762.41hm2，占总面积的25.62％;高敏感区域面积为7 012.62hm2，占总面积的23.14％。从空间分布上看，高敏感区域主要分布在北部(中楼乡、流水镇、大练乡)和西南部(北厝镇的西部)的山林区域，不敏感区域分布在研究区的中部新建城区和东南部旧城区，这种生态敏感性的空间分布与研究区的开发强度具有较强的相关度。因为山高坡陡的地形在一定强度的降水下会引发水土流失、滑坡等自然灾害，且被破坏后生态系统恢复周期长、难度大。因此北部和西南部的敏感区域为生态保护核心区，对区域生态平衡和可持续起着举足轻重的作用，应禁止建设用地在此区域进行开发。

图2 土地生态敏感性评价等级图

根据本研究指标体系与模型的构建，得到建设用地适宜性综合评价图，如图3所示，对其进行统计分析，可以发现:

(1)不适宜建设用地:面积为10 940.85hm2，占总面积比例36.32％，不适宜建设用地分布比较集中，位于研究区的北部(中楼乡和流水镇的山林区域、大练乡、苏澳镇的东北部)和西南部(北厝镇)。

(2)一般适宜建设用地:面积为13 446.81hm2，占总面积比例44.64％，一般适宜建设用地分布比较分散，位于研究区的中部(潭城镇、芦洋乡、中楼乡的西南部)、东部(澳前镇)以及小部分的南部地区(敖东镇)。一般适宜建设用地通常与生态保护区毗邻，位于生态中敏感区域，作为建设用地与生态保护区之间的缓冲带，划定为潜在开发区。

(2)适宜建设用地:面积为5 732.19hm2，占总面积比例19.03％，适宜建设用地分布比较集中，大部分位于潭城镇的建成区和北厝镇的中部、部分澳前镇和流水镇区域，主要包括生态不敏感、地势平坦、地质稳定、受滑坡灾害小、坡向最佳朝向为南向、西南向、东南向、土地利用程度高的区域。对于生态不敏感、建设用地适宜性较高的区域，土地开发环境良好划定为适宜建设用地，为城市建设用地的核心地区。

3 结论

本研究进行建设用地适宜性综合评价，评价结果不但呈现了土地生态敏感程度的空间分布状况，还反映了建设用地适宜性的内部空间分异，从生态安全的角度分析了建设用地格局，保证了建设用地布局的生态友好、开发安全和优化效益，引导城市空间的合理开发和利用，对土地利用规划有着重要借鉴意义。

［1］严军，周泉，张仲昊．基于GIS叠加分析的规划建设适宜性研究——以宣城市白云山养生养老社区为例［J］．林业科技开发，2014，28(5):131－135．

［2］徐建华．现代地理学中的数学方法［M］．北京:高等教育出版社，2002．

［3］熊伟，朱国宇．模糊评价法与综合指数法在生态影响后评价中的应用比较研究［J］．东北农业大学学报，2011，42(2):54－58．

［4］梁晶晶，李纪伟，吴金华．土地利用程度与效益关系研究——以延安市为例［J］．中国土地科学，2011，25(8): 54－60．

［5］刘纪远．中国资源环境遥感宏观调查与动态研究［M］．北京:中国科学技术出版社，1996．

Suitability Evaluation of Urban Land for Pingtan Island——Based on Ecological Sensitivity Analysis

ZHENG Lipeng
(Fujian Provincial Forestry and Design Insitute，Fuzhou 350001)

The suitability for A urban construction land has great influence on the layout of urban land，economic development and spatial structure.Reasonable determination of suitable construction land is a basic work of urban overall planning，and an important prerequisite for carrying out the thematic planning.Based on the Landsat 8 OLI multispectral remote sensing image and DEM data，this paper adopt the decision tree classification method and visual interpretation to classify the land use，and selects the ecological sensitivity factor，the natural limiting factor and the land use classification as the research area.Socio－economic determinants as the main factors influencing the suitability of construction land.Ten factors were selected to construct the multi－factor comprehensive evaluation model，and the weights were determined by the analytic hierarchy process(AHP)to quantitatively evaluate the land ecological sensitivity and suitability of construction land.

Ecological sensitivity;Construction land suitability assessment;Land utilization;Pingtan

TU984．1

:A

:1004－6135(2017)01－0001－05

郑礼鹏(1982．9－)，男，工程师。

E-mail:187344123@qq．com

2016－10－19