昌吉州人居环境适宜性评价研究

2017-12-27柴正英刘亚静

地理空间信息 2017年12期

关键词：昌吉州人居条件

柴正英，肖函，张丽，刘亚静

（1.华北理工大学矿业工程学院，河北唐山 063009；2.中国科学院遥感与数字地球研究所，北京 100094）

昌吉州人居环境适宜性评价研究

柴正英1，肖函2*，张丽2，刘亚静1

（1.华北理工大学矿业工程学院，河北唐山 063009；2.中国科学院遥感与数字地球研究所，北京 100094）

以 1 km×1 km 栅格为基本单元，选取地形、植被指数、水文、交通等因子，利用 GIS的叠置分析、缓冲区分析、密度分析等空间分析技术，采用单因子评价和综合评价模型，对昌吉州人居环境适宜性进行定量综合评价分析，对其城镇化发展具有重要的指导意义。

GIS；人居环境；适宜性评价；昌吉州

昌吉州位于天山北麓、准噶尔盆地南缘，地处亚欧大陆中心，位于 86°24'～87°37'E、 43°06'～45°20'N。南北长260 km，东西宽30 km，全市总面积8 215 km2。建成区面积60 km2，总人口53万，其中汉族人口占72%。

昌吉州作为典型的干旱半干区域，自然条件恶劣，生态脆弱，限制了城镇化和经济社会的发展。

1 研究方法

在前人研究的基础上[1-6]，本文选取自然和社会两个方面的因素对昌吉进行人居环境适宜性评价。所构建的评价指标体系分为目标层A、准则层B和评价层C，如表1。

表1 昌吉州人居环境适宜性评价指标体系

1.1 数据来源与处理

DEM数据分辨率为30 m，来源于地理空间数据云（http://www.gscloud.cn/）；NDVI来自 LAADS 的 16 d合成陆地标准产品（MODIS13Q1），时间为2006～2010年，空间分辨率为250 m；水资源数据通过Landsat 8的OLI_TRIS卫星数字产品提取，分辨率为30 m，来源于地理空间数据云（http://www.gscloud.cn/）。气温和降水数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心（http://www.resdc.cn），为 500 m×500 m 的多年平均数据；人口分布数据是2010 年全国人口空间分布公里网格数据，来源于中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn)。

通过拼接、裁切、格式转换、投影变换、评价单元大小的统一化等数据预处理操作，使所有因子的投影坐标统一为WGS_1984_UTM_ZONE_45N，数据格式统一为 ArcGIS的GRID格式，栅格大小统一为1 km×1 km。

1.2 评价因子提取

采用两点的高程差与其水平距离的百分比来表示坡度；参考杨海艳基于“海拔高度和发生高原反应人数的关系”和“不同海拔段人群发生高原反应的不同症状的差异”得到的海拔适宜性分级[7]，并进一步细化，分析研究区海拔适宜性;气温与降水数据通过ArcMap栅格计算得到其真实值；植被条件分析中，以10 a数据的最大值、平均值表示研究区的NDVI空间分布情况；基于Landsat数据提取研究区的水域空间分布数据，确定建立以间隔1 km 为缓冲距离的5级水资源可用性缓冲区。

1.3 单因子评价与分析

单因子评价是对参与人居环境适宜性评价的各因子逐一进行赋值，表现其对适宜性评价的影响。根据单因子评价原理，划分各评价因子的等级并通过专家打分法确定各等级分值。分值采用百分制，100分表示最佳适宜，分值越低越不适宜。各影响因素的评分标准如表2。

1.4 确定权重

研究表明，人口分布对人居环境指数的影响显著[8]。本文根据各因素与人口空间分布的相关性系数来定权。利用ArcMap的波段统计工具，依次输入人口、坡度、海拔、气温、降水、植被、水资源和交通数据层进行计算，计算结果及权重如表3。

表2 人居环境适宜性评价单因子评价表

表3 各指标因子与人口分布的相关系数与权重

2 结果与分析

2.1 评价结果

在ArcGIS平台下，结合以上分析和权重赋值，运用综合评价法[9]得到昌吉州人居环境适宜性指数空间分布结果。结果表明，昌吉州整体人居适宜性指数在6.8～86.7 之间，平均值为 33.9。昌吉州各县市的适宜性指数西高东低，由大到小排序依次为玛纳斯县、呼图壁县、奇台县、阜康市、昌吉市、吉木萨尔县、木垒哈萨克自治县。

根据表4，对结果进行重分类，得到昌吉州人居环境适宜性分布图（图2）。根据人居环境适宜性指数的高低，本文将全州划分为人居环境一级适宜区、二级适宜区、三级适宜区、四级适宜区和不适宜区等5种类型区。

表4 昌吉州人居环境适宜性评价统计

一级适宜区主要分布在中部冲积平原，所占土地面积为1 286 km2，占全州土地面积的1.7%，所占比例很少。地形条件较好，坡度小，适合作为建设用地；海拔低，适合人类居住；气温适宜，虽然降水量不多，但离水源近，供水条件较好；植被覆盖度较高，交通便利。各个条件均满足人类居住和城镇化发展。从现状来看，一级适宜区也是目前昌吉州人口最密集区，昌吉州首府和各县县城分布在此区域，是目前经济水平最高的区域。

二级适宜区围绕一级适宜区分布，大部分属于城镇郊区。大部分耕地位于此区域，所占土地面积为5 874 km2，占全州土地面积的7.9%，所占比例很小。这部分区域的地形条件、气候条件、植被条件与一级适宜区基本相同，但是距水源较远，交通线较密集，人口密度较高。

图2 昌吉州人居环境适宜性分布图

三级适宜区绝大部分围绕二级适宜区分布，所占土地面积为8 692 km2，占全州土地面积的11.7 %。这部分区域的地形条件、气候条件、植被条件与二级适宜区相差不大，但距水源更远，交通线不够发达，人口密度较高，现有农村居民点部分分布在此区域，经济发展水平一般。

四级适宜区分布在三级适宜区的南北两侧，所占土地面积为53 666 km2，占全州土地面积的72.4%，所占比例最大。这部分区域的地形、气候条件较好，植被覆盖度低，水源条件差，交通线比较不发达，人口密度很低，较难进行城镇化发展。天山北坡分布有部分农村居民点，北部的大片荒原为无人区，经济发展水平较差。

不适宜区分布在南部天山山区以及木垒县北部山区，所占土地面积为4 584 km2，占全州土地面积的6.2%，所占比例较小。尽管这部分区域大部分为山区，降水量较其他区域多，植被条件也较好，但由于低气温、大坡度、高海拔及交通不变，极不适宜人类居住和经济社会发展。

2.2 发展建议

人口空间分布与各评价因子之间的相关性依次为交通＞水资源＞NDVI＞海拔＞坡度＞气温＞降水，人口分布与交通和水资源的相关性最大。因此，交通条件对昌吉州的经济社会发展以及空间格局有着至关重要的作用，在其城镇化建设中应特别注重交通建设。

昌吉州地区优势突出，水资源相对充沛，在国家“丝绸之路经济带”大战略背景下，其城市发展定位和社会经济发展潜力巨大。基于本文的人居适宜性研究结果，昌吉地区未来的人居环境布局应采取“大集中、小分散”的多层次城镇结构。围绕人居适宜性指数较高的中间地区，建成集政治、经济、文化、交通于一体的西部特色新型城镇，承担“丝绸之路经济带”重要支点城市战略使命。同时，应注重南北两侧分散适宜区的合理开发和利用，因地制宜地打造有西部特色的小城镇群体，扩大城市空间容量，保护生态环境，发展特色经济。