基于空间一致性的土地利用总体规划实施评价

2017-10-27王金捷杨朝现魏朝富

江苏农业科学 2017年16期

王金捷　杨朝现　魏朝富

摘要：为定量研究土地利用总体规划实施的阶段性成效，运用重心偏移理论与空间吻合度度量模型，从数量与空间位置2个方面对重庆市荣昌区土地利用总体规划实施情况进行分析，发现评估年建设用地空间重心偏移与规划目标年预期发展方向的夹角小于30°，且评估年与规划目标年各地类的空间吻合度介于09～10之间。结果表明，空间重心偏移理论与空间吻合度模型应用简便、适用性强，能够满足土地利用总体规划评价的现实需求；重庆市荣昌区有效落实了土地利用总体规划空间用途管制措施，土地利用规划能够有效引导该区土地利用方向，但规划实施过程中仍存在少数违反规划管制随意占地现象，相关用地部门应加强对违反规划用地的监督检查力度。

关键词：土地利用；规划；空间吻合度；重心；规划实施评价；重庆荣昌；数量；空间

中图分类号： F30123文献标志码：

文章编号：1002-1302（2017）16-0286-05

收稿日期：2017-02-05

基金项目：国家科技支撑计划（编号：2013BAJ11B02）。

作者简介：王金捷（1990—），男，硕士，主要从事土地利用与土地利用规划研究。E-mail：1546366855@qqcom。

通信作者：魏朝富，研究员，博士生导师，主要从事土壤物理学、土地利用与生态过程研究。E-mail：weicf@swueducn。[HJ]

土地利用总体规划是土地管理和统筹城乡建设的纲领性文件，是落实土地调控与土地用途管制的重要依据，规划一经批准，就具有法定效力。规划在实施过程中，难免会出现与实际偏离的现象，那么评判规划功能是否充分发挥，实施成效如何，是否仍与经济社会发展保持现势性，均须要通过规划实施评价来判断。土地利用总体规划的实施评价是采用一定的标准与方法对土地利用总体规划的实施效果进行分析[3]，国内外学者都对该问题进行了探讨。相关研究主要集中在规划前期的评价、规划实施过程的评价和规划实施后的影响评价[4-6]。现阶段，国内学者对土地利用总体规划的实施评价的研究重点主要集中在评价内涵[7-9]、评价方法[10-12]、指标体系[13-16]等方面。当前规划实施评价的方法多数是通过定量与定性结合的方法，建立指标体系、数学模型，从数量上评判土地利用总体规划的执行情况[17]。尽管这种定量的评价方法能够快速高效地对规划结果进行评价，但忽略了对空间位置的评价问题，使得这种单一的评价方法并不能真實反映规划实施的实际情况。为完善土地利用总体规划的评价体系，本研究从“数量”与“空间位置”2个层次综合考虑，构建空间一致性评价体系。借助ArcGIS空间分析工具，利用空间重心偏移理论并结合空间吻合度模型，评价重庆市荣昌区土地利用总体规划（2006—2020年）阶段性的执行情况。

1基于空间一致性的规划实施评价方法

土地利用总体规划中规划方案的实施成效主要通过空间变化来反映。土地利用总体规划的预期结果与规划执行结果在空间上的差异程度反映了规划目标的实现程度，揭示了规划在其实施过程中的管控效果。理论上规划实施评价力、量与空间位置的变化，采用空间一致性评估方法对土地利用总体规划实施效能具有特定的优势。因此，本试验借助ArcGIS空间分析工具，利用重心偏移与空间吻合度2个方面构建评价体系，对土地利用总体规划执行效能从“数量”与“空间位置”2个方面进行评价。

11空间重心偏移理论

空间重心指在一定区域内某种用地类型在空间上分布的均衡点，利用空间重心的偏移轨迹可以描述地理对象在空间上分布变化的总体趋势。空间重心在一定程度上反映地理对象在时空上用地空间布局的均衡位置，随着时间的推移，地理对象的用地空间分布状态发生改变，其空间重心在空间分布上也发生了变化，将每个时间段的空间重心连线即可发现该地理对象空间重心的移动轨迹。该地理对象的空间重心移动轨迹反映了其时空上的总体发展方向，将重心移动轨迹与土地利用总体规划的预期发展方向进行比较分析，即可大致判断该地理对象是否符合规划。空间重心的计算式如下：

[JZ（][JB（{]x[TX-5]=∑[DD（]ni=1[DD）]MiXi/∑[DD（]ni=1[DD）]Miy[TX-5]=∑[DD（]ni=1[DD）]MiYi/∑[DD（]ni=1[DD）]Mi[JB）]。[JZ）][JY]（1）

式中：Mi表示某种地理对象的“重量”，可以用研究单元的面积、产值、人口等代指，本研究以地理对象的几何面积代指Mi；Xi、Yi表示第i个用地单元的中心坐标。

将计算获得的各年份某种用地空间重心坐标以时间先后次序连接空间重心坐标点，该连接线即为其重心偏移轨迹，根据重心移动的距离和角度即可以判断其发展趋势与规划发展趋势的吻合程度。本研究参考现有的研究成果，构建的空间重心偏移一致性判断模型见图1。以基期年（2009年）重心坐标为圆心，基期年（2009年）到规划年（2020年）的重心偏移距离为半径，并以基期年（2009年）和规划年（2020年）按每2年等距划分5个同心半圆，并以30°角划分扇形，分成34个区域（其中与判别空间吻合度为极符合的有12个区域、10个为较符合有区域、10个为符合区域、1个为不符合区域、1个为极不符合区域）。空间重心偏移一致性评判标准见表1。

12空间吻合度度量模型

空间吻合度度量模型是根据一定的标准和方法，将规划执行的阶段性成果与规划目标效果从空间位置的变化进行度量的评估模型。含2种情况：一是规划实施过程的空间吻合度度量，其针对规划基期年到规划评估年末期之间发生变化的地块，判断发生转变的地块与规划预期的吻合程度，其空间解释模型见图2-a；二是对规划实施的阶段性成果的空间吻合度度量，主要是指评估时点土地利用的整体情况与规划目标土地利用的吻合程度，其空间解释模型见图2-b。

121规划实施过程的空间吻合度

假设有2种土地利用类型A和B，T1为规划初期的土地利用情况，T2为规划评估时点的土地利用情况，运用GIS空间叠加分析功能可以获得规划初期到规划评估时点（T1～T2）的土地利用变化情况，分别表示为“A→A”“A→B”“B→B”“B→A”，其中“A→A”与“B→B”为土地利用类型未发生变化地块，“A→B”与“B→A”即为须要进一步考察的变化地块。规划实施过程的空间吻合度度量方法如下：

[JZ（]Pi=1-[SX（]GuiGi[SX）]。[JZ）][JY]（2）

式中：Pi表示土地利用总体规划实施过程中某种土地利用类型的空间吻合度；i表示某种土地利用类型；Gui表示规划初期到规划评估时点间（T1～T2），i种土地利用类型发生变化的地块中，不符合规划方案的地块面积，hm2；Gi表示i种土地利用类型在土地利用总体规划方案中所规划的总面积[18]。

122规划实施的阶段性成果的空间吻合度

假设有一种土地利用类型A，在全域内该土地利用类型在规划初期到规划评估时点（T1～T2）间的地类变化情况可以表示为地类增加（Ⅰ）、地类不变（Ⅱ）、地类减少（Ⅲ）等3种情况，同样在土地利用规划目标年（T3）该地类变化情况也存在3种情况，分别对应地类增加（Ⅰ）、地类不变（Ⅱ）、地类减少（Ⅲ）。运用GIS的空间叠加分析功能将评估时点的土地利用现状与土地利用总体规划方案进行叠加处理，可以用获取评估时点各用地的落实情况及其空间位置的分布差异。将评估时点的土地利用现状与土地利用总体规划方案进行叠处理后，地类变化情况将出现“Ⅰ-Ⅰ”“Ⅰ-Ⅱ”“Ⅰ-Ⅲ”“Ⅱ-Ⅰ”“Ⅱ-Ⅱ”“Ⅱ-Ⅲ”“Ⅲ-Ⅰ”“Ⅲ-Ⅱ”“Ⅲ-Ⅲ”等9种对应情况，其中“Ⅰ-Ⅰ”“Ⅱ-Ⅱ”“Ⅲ-Ⅲ”表示评估时点土地利用现状符合规划；“Ⅰ-Ⅱ”“Ⅰ-Ⅲ”“Ⅲ-Ⅰ”“Ⅲ-Ⅱ”表示评估时点土地利用现状不符合规划；“Ⅱ-Ⅰ”“Ⅱ-Ⅲ”表示规划未实施部分。规划实施的阶段性成果的空间吻合度度量方法如下：

[JZ（]Pj=[SX（]Xj-Guj-NGujGj[SX）]。[JZ）][JY]（3）

式中：Pj表示规划实施的阶段性成果的空间吻合度；Xj表示评估年j地类现状实际面积，hm2；Guj表示评估年j地类发生调整的图斑中，与规划预期不相符的地类面积，hm2；NGuj表示评估年j地类规划但尚未实施的地类面积，hm2；Gj表示规划目标年j地類规划预期的地类面积，hm2[19]。

2数据来源与处理

21研究区概况

211研究区域概况

荣昌区位于位于重庆市西部，与四川省接壤，处于成渝经济区建设的重点区域。荣昌区东邻重庆市永川区、大足区，西接四川省隆昌县，南邻四川省泸县，北靠四川省内江市东兴区、安岳县。域内地势平缓，主要以浅丘地貌为主，全区平均海拔为380 m。现辖21个镇（街），域内常住人口为7013万人（2015年）。

212评估时点土地利用现状

2015年全区土地面积 107 40749 hm2，其中农用地面积89 1497 hm2，占全区土地总面积的8300%；建设用地17 22029 hm2，占1603%；其他土地1 03750 hm2，占097%。在农用地中，耕地面积占比达6572%，位居首位；其次为林地，占1746%；牧草地面积最少，仅占020%。在建设用地中，城乡建设用地占比高达8565%，其他建设用地仅占058%。其他土地中主要地类以河流水面为主，占其他土地总面积的9474%（表2）。

213规划目标年预期地类变化分析

根据《荣昌县土地利用总体规划（2006—2020）》成果，到2020年全区预计新增建设用地总量达3 62031 hm2；其中城乡建设用地将新增 2 83904 hm2，占用耕地面积1 520 hm2；交通水利用地将新增

注：数据根据2015年荣昌区土地利用变更调查数据统计，采用规划分类，依据土地利用总体规划中地类转化规则，将现状数据经由基数转换获得。

77767 hm2，占用耕地面积41851 hm2；其他建设用地将新增360 hm2，占用耕地面积083 hm2。为保耕地红线，荣昌区到2020年预计补充耕地面积2 55049 hm2，其中通过土地整理补充耕地面积2 47567 hm2，土地复垦补充耕地面积 7482 hm2（图3）。

[FK（W+102mm][TPWJJ33tif][FK）]

22数据来源与数据预处理

本研究的基础数据主要有2009年荣昌区土地利用现状数据、2015年荣昌区土地利用变更调查数据、《荣昌县土地利用总体规划（2006—2020）》编制成果，含规划数据库、规划文本以及规划说明等、2009—2015年底规划更新调整数据；数据来源于荣昌区国土资源与房屋管理局。

为方便数据进行相关的空间分析处理，各数据均采用高斯-克吕格投影3°分带。采用土地规划用途分类标准为统一分类标准，2009年荣昌区土地利用现状数据与2015年土地利用变更调查数据中地类分类依据分类转换规则进行相关的基数转换，以保证分析采用统一地类分类体系。由于2009—2015年荣昌区根据实际用地需求，在规划执行过程中，依法对土地利用总体规划进行过相关的修改与调整，为此通过ArcGIS的数据库更新功能对《荣昌县土地利用总体规划（2006—2020）》数据进行更新处理以保证规划数据库的现势性。本试验主要为了定量研究土地利用总体规划实施的阶段性成效，因此采用的评估期限为2009—2015年，其中评估时点为2015年，2009年为基期年，规划目标年为2020年。

3结果与分析

31建设用地重心偏移分析

建设用地空间重心反映了用地在时空上均衡分布的位置，建设用地空间重心在时空上的偏移曲线则反映了区域重点建设的方向。本研究利用ArcGIS空间信息管理功能，建立了基期年（2009年）、评估年（2015年）、规划年（2020年）各年份荣昌区建设用地信息管理数据库。并利用20 m×20 m的网格与荣昌区各年份建设用地数据进行叠加分析，删除叠加后网格面积小于100 m2的网格，以叠加处理后的网格为评估单元，利用ArcGIS获取每个评估单元的中心坐标（x，y），再根据空间重心计算公式（1），分别求得基期年、评估年和规划年荣昌区建设用地空间分布的重心坐标（表3）。

将测算得到的基期年（2009年）荣昌区建设用地重心坐标为圆心，基期年（2009年）到规划年（2020年）的建设重心偏移距离为半径，并以基期年（2009年）和规划年（2020年）按每2年等距划分5个同心半圆，并以30°角划分扇形，分成34个区域，进而获得2015年荣昌区建设用地空间重心偏移分析结果（图4）。由图4可知，到2020年荣昌区建设用地的重心偏移方向为南偏东28°方向，评估年（2015年）荣昌区建设用地重心与规划轨迹夹角小于30°，重心落在半圆形区域内且重心移动距离未超过规划目标年所预期的距离，所以2015年荣昌区建设用地的空间重心偏移的评估结果为“极符合”，根据空间重心偏移一致性评判标准（表1），荣昌区建设用地重心偏移评估分值为100分。

[FK（W13][TPWJJ44tif][FK）]

从荣昌区建设用地重心偏移的情况来看，评估年（2015年）建设用地重心偏移方向与规划目标年（2020年）所预期的方向一致，评估结果显示为“极符合”，表明荣昌区建设用地的空间布局规律，在宏观上符合土地利用总体规划引导。

32空间吻合性分析

321吻合度

利用ArcGIS空间分析功能中的Identity工具，将荣昌区基期年（2009年）土地利用现状数据与评估年（2015年）土地利用现状数据进行叠加处理，统计获取2009—2015年土地利用方式发生变化的地块中，不符合规划用途的地块面积，再依据公式（2），即可获得各地类在规划执行过程中的空间吻合度情况（表4）。

从土地利用总体规划执行过程来看，耕地、园地、林地、其他农用地、城乡建设用地、交通水利用地、其他建设用地、其他土地这几类地类的空间吻合度均小于1，表明2009—2020年这些地类均出现了不同程度违背规划的调整。其中，调整规模较大的分别为耕地、城乡建设用地、林地以及交通水利用地；耕地的调整面积最大，违背规划的调整面积达 1 44856 hm2，这可能与近年来推行的绿色生态理念有关，耕地调整不符合规划的地块中，有61173 hm2的耕地实施了退耕还林，推行生态保护；其次为城乡建设用地，其违背规划的调整面积达28131 hm2，表明荣昌区有违法用地的现象；林地不符合规划调整的面积为14688 hm2；交通水利用地不符合规划调整的面积为8558 hm2；调整规模较小的园地、其他农用地、其他土地和其他建设用地违背规划的调整面积总量未超过100 hm2。

规划执行过程的空间吻合度情况显示，林地、其他农用地和其他土地的空间吻合度较高，均大于099；交通水利用地的空间吻合度最低，仅为0963 9；其次为耕地，其空间吻合度测算结果为0975 3；城乡建设用地的空间吻合度表现为较低的水平，其空间吻合度为0980 9，主要原因是在其规划执行过程中存在较大规模的违法用地现象。

322规划执行结果空间吻合度

利用ArcGIS空间分析功能中的Identity工具，将荣昌区评估年（2015年）的土地利用现状数据进行与规划目标年（2020年）土地利用总体规划数据进行叠加处理，统计获取不符合规划用途的地块面积以及规划而未实施的地块面积，再依据公式（3）即可获得各地类空间吻合度情况（表5）。

乡建设用地，面积达28131 hm2；其次为林地，面积达 14688 hm2；耕地和园地分别为8231、5334 hm2；其他农用地与交通输水利用地、其他建设用地及其他土地占比较低，均未超过100 hm2。

从规划执行结果的空间吻合度情况来看，评估年（2015年）空间吻合度最高的是林地，为0999 3；建設用地总体空间吻合度情况较低，其中交通水利用地最低，仅为0832 6，其次为其他建设用地，为0971 7，城乡建设用地值为0979 1，这主要由于规划执行过程中存在较多的违规用地和规划而未实施的地块。

综上分析可知，从规划执行过程与规划执行结果的空间吻合度情况来看，耕地与城乡建设用地的空间吻合度与标准值的差值相较于其他地类而言更大，表明荣昌区耕地与城乡建设用地存在与规划不符合的调整，其违规用地现象更为突出。

4结论与讨论

本研究利用空间重心偏移理论与空间吻合度模型，借助ArcGIS空间分析功能，从“空间一致性”和“数量”2个方面对土地利用总体规划实施情况进行过程性评价，得到的结论主要有以下2点：（1）空间重心偏移理论与空间吻合度模型应用简便，具有较强的适用性。从宏观上来说，空间重心偏移理论能够有效地评估规划实施过程中用地重心偏移轨迹与规划目标年预期发展方向在时空上的吻合程度。从微观地块尺度来看，空间吻合度模型能够较好地评价规划实施过程中每个地块与规划目标年各地块预期的吻合度情况。基于空间吻合度与空间重心偏移理论构建的空间一致性模型能够满足规划评估的现实需求。（2）荣昌区土地利用总体规划能够引导土地利用方向，空间用途管制措施得到了有效的落实。从荣昌区建设用地重心偏移的情况来看，评估年（2015年）建设用地重心偏移方向与规划目标年（2020年）所预期的方向一致，评估结果显示为“极符合”，体现了土地利用总体规划的引导作用。土地利用总体规划执行过程的空间吻合度与规划执行结果的空间吻合度都显示了较高值，说明评估年与规划目标年土地利用总体规划在空间上具有较高的一致性，规划在执行过程中能够有效地落地；空间吻合度的微小偏差也反映出该区在规划执行过程中存在一定量的违规用地现象，因此相关用地管理部门应加强对违反规划用地的监督与检查力度，以减少规划实施过程中违规占地现象。

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