基于GIS的网格地价实现及在基准地价评估中的应用——以宁波市城区住宅用地为例

高 鹏, 陈玲玲

1.阜阳职业技术学院生化工程系,阜阳, 236037;2.阜阳师范学院历史文化与旅游学院, 阜阳, 236037

1 引言

基准地价作为城镇土地市场的指导性价格，是我国地价公示系统的核心[1]。从20世纪90年代初至今，基准地价体系从建立到发展已经历20余年，基准地价评估体系日趋完善[2]。但由于基准地价评估需要依托成熟的土地市场，在城区外围，地价样点较少，评估准确性相对较差，同时基准地价应用在宗地地价评估时，采用定性的评价体系，会出现人为调控行为，影响土地市场健康发展[3]。近年来，学者们提出了网格地价概念，指通过地理信息系统等技术模拟城市土地的地价分布情况，并反映在每个网格单元上[4-7]。实现网格地价的方法有插值法、神经网络建模等[8-11]。本研究以宁波市城区基准地价更新项目为依托，以住宅用地为例，将土地质量总分值和样点地价克里格插值进行回归分析，得到拟合后的网格基准地价，既考虑土地区位因素，又反映实际市场情况，可有效测算地价样点较少区域的地价，以期为基准地价应用、宗地评估提供参考。

2 研究区域概况

宁波市位于东经120°40 ′-122°16′，北纬28°51′-30°33′，宁绍平原腹地，浙江省东北部，地势西南高、东北低，属亚热带季风气候。市区海拔4～5.8 m，郊区海拔3.6～4 m。宁波市是长江三角洲南翼重要的经济中心和重工业基地，是我国华东地区重要的工业城市，也是浙江省的经济中心。宁波市城市化水平高，城区土地市场发达。研究区域面积为2 500 km2。

3 数据来源

本研究依托宁波市城区土地级别和基准地价评估项目，主要采集的数据有(1)工作底图相关资料(二调图、地籍图、城市规划图、土地规划图等)；(2)土地定级因素因子资料；(3)住宅用地(2013—2015年)基准地价评估样点资料。地价数据评估基准日为2016年1月1日。

4 数据处理与分析

4.1 住宅用地土地质量分值图

根据《城市分等定级规程》，结合宁波市实际发展情况，确定包括6个因素、16个因子以及24个次级因子的因素因子体系，如图1。通过采集宁波市有关国土单位、房地产管理、城市规划部门、高校教授等20人的权重打分资料，按照特尔菲法进行两轮专家打分，当各因子标准差控制在0.02以下时，理论上认为各专家对因素因子权重意见趋于一致，权重体系可以使用。

图1 宁波市土地质量评价因素因子体系

采用ARCGIS为数据处理平台，按照《城市分等定级规程》规定的因素因子衰减模式，测算各因素因子分值，栅格单元为50 m×50 m，并依据因素因子权重体系叠加分值得到住宅用地土地质量分值图，如图2。

图2 住宅用地土地质量分值图

结合图2，宁波市住宅用地土地质量分值与城市区位条件关系密切。总分值呈现由中心向四周逐级降低的态势，而在各个副中心会出现小片区域高于周围分值的孤岛现象。第一级分值区域位于市中心最繁华地带三江口西侧“天一广场”附近，第二级区域以三江口为中心，沿着三江(奉化江、余姚江、甬江)方向向外延伸，此区域内商业密布，居住配套设施完善，单位土地面积投入和经济产出能力很强。综合分值第三级区域除了围绕着第二级区域继续沿三江扩展以外，在离市中心较远的镇海区和北仑区的区中心地带呈现着两个副中心。总体来说，宁波市住宅用地土地总分值沿着奉化江、余姚江、甬江扩展趋势明显，说明宁波市具有沿江发展的特征。

宁波市是一个具有众多著名风景区的大城市，这些景点有的山清水秀、环境质量好，例如东钱湖风景区、陶公山风景区；有的远离市中心，却是有深厚历史文化气息，例如张苍水故居、阿育王寺。宁波市经济较为发达，居民收入相对全国其他大部分地区较高，有相当一部分人对养生度假有着较高的要求。而这些风景区域对于养身疗养投资、住宅(尤其是别墅)投资等便具有一定的吸引力，所以这些区域的综合分值也会大于周围地区。

4.2 地价样点空间分析与检验

本次研究共调查住宅地价样点(房屋出租、房屋出售、土地出让)528个，先通过土地估价方法测算样点地价，然后再对照基准地价各级别地价内涵进行修正[12]。经过修正后的地价样点需要通过检验才可使用。《城镇土地估价规程》中提到的样点检验的方法有卡方检验法、秩和检验法、T检验法等，这些检验法主要用来研究数据的整体性、一致性高低，当遇到整体性差的样本时，则需要人为剔除个别样点，重新检验。随着GIS空间分析技术的发展，已经能够根据样点的空间属性分析样点价格的合理性，寻找到离群值，保证地价样点的准确性。

4.2.1 Voronoi图

Voronoi图是根据样点与周围样点的关系来判定是否离群。所有的住宅样点被划分为5个级别，并且每个样点都有其作用区域与级别，当该样点形成的多边形级别与周围多边形级别明显不同时，该样点则很可能是离群值(图3)。

图3 住宅用地样点的Voronoi图

4.2.2 QQPlot分布图

QQPlot图是一种度量数据正态分布的方法，利用QQPlot图，可以将现有数据的分布与正态分布对比，如果数据接近一条直线，那么数据的分布接近正态分布。若有个别采样点偏离直线太多，这些采样点有可能是一些异常点，应对其进行核对。当样点数据在QQPlot图中没有明确显示为正态分布时，可以使用数学转换方法，先使数据服从正态分布，然后再利用QQPlot图检验异常值(图4)。

由图4可知，住宅样点在低值和高值存在一定的离群值，通过核对离群样点的具体情况，剔除了不准确的样点数据57个，剩余可使用样点有471个。

图4 log变换后的住宅样点QQPlot分布图

4.3 拟合网格地价的建立

4.3.1 样点地价插值图与土地质量分值图回归分析

很多学者以住宅样点数据为基础，使用克里格插值来实现网格地价的测算。对于样点较多的案例，克里克插值可准确预测未知区域的地价，但是对于样点匮乏的区域，克里格插值预测则会出现较大的偏差。本研究首先以样点数据进行克里格插值(栅格单元同土地质量总分值图相同)，然后通过ARCGIS软件，叠加住宅样点插值图和土地多因素综合评价分值图，采集各个空间位置的住宅样点地价插值与土地质量综合评价分值对应数据对，通过SPSS20.0统计工具，进行回归分析，得到函数：

y=0.123 2x3-16.175x2+779.05x-963 4

(R2=0.875 6)

(1)

式中，y为住宅样点地价插值，x为对应的土地定级因素因子作用分值，R2为相关系数。|R|越大，数据相关性越密切，此函数中|R|≈0.935 7，函数关系可信度较高(见图5)。

图5 住宅样点地价插值与土地质量综合评价分值的函数关系

利用公式(1)，通过ARCGIS中的Raster Calculator建立数学模型，以土地质量分值为自变量，代入模型，得到转换后的地价数值。实现了土地质量分值与市场住宅交易样点价格插值的拟合(见图6)。

图6 住宅样点地价插值与土地质量分值拟合地价图

4.3.2 栅格图形矢量化

经过Raster Calculator测算出的地价图为栅格图层，实际应用难度大。为此，将通过ARCGIS技术转换为矢量图层，以便于数据的管理、查询、修改、测算，技术流程如图7所示。

图7 网格地价建立流程图

将栅格图层的每个像元转换成独立的矢量图层要素，存在两个重要条件：(1)栅格像元值必须是唯一的(栅格-矢量工具按照栅格像元值转换成对应的矢量要素)；(2)栅格图层必须是整型数据。

拟合地价栅格图层很多区域存在相同的地价值，那么必须对图层进行像元值唯一化处理。利用栅格计算工具Raster Calculator输入脚本：

“[拟合地价.img] - [拟合地价.img] +$$rowmap * $$ncols + $$colmap”

式中，[拟合地价.img] - [拟合地价.img]使得输出图层与原图层的图层范围和像元大小一致；$$rowmap表示目标像元所处的行号，$$ncols表示目标像元所处的列号；$$colmap表示图层共有的列数。

通过脚本运算，便可以在原有拟合图层空间关系基础上得到像元值唯一的新的栅格图层new.img。

运用数据类型转换工具，将栅格数据new.img的数据类型由float转换成整型，之后便可以将栅格数据转换为网格形式的矢量面数据。再利用图层要素质心提取工具提取每个网格单元的中心，形成中心点图层，利用extract Values to points工具提取拟合地价栅格图的像元值到中心点矢量图层的属性表中，再将中线点属性表链接到网格面图层的属性表中，形成拟合网格地价图层(图8)。

图8 拟合网格地价图

4.4 基于拟合网格地价的基准地价测算

传统基准地价采用测算同一级别内样点均值作为基准地价[13〗。这种测算方式更多地依赖样点的均匀分布。在实际工作中，样点分布是不均匀的，传统的测算方法未能很好地考虑到住宅样点作用区域大小，测算结果会有一定误差。

以图9为例，假设同一土地级别区域内有A、B两个住宅区片且两区片面积相同，A区片采集到3个样点，B区片采集到1个样点，按照传统测算方法，A、B区片所有样点均价为该级别区域基准地价，即1 657.2元/米2；而理论上，基准地价应考虑到样点所处的区域大小，A区片均值为1 695.20元/米2，B区片均值为1 543.2元/米2，该级别基准地价应为1 619.2元/米2，传统基准地价测算值比理论值高38元/米2。

图9 两种基准地价测算方法对比图

而通过拟合网格地价价格来计算得到的基准地价为1 628.2元/米2，比理论值高出9元/米2，由于拟合网格地价充分考虑了样点的作用区域大小，故相对传统的基准地价计算方法更接近于理论值。

4.5 宗地地价测算

基准地价作为土地出让控制价，有效控制着土地交易的市场价格；同时，基准地价可用于具体宗地的地价的评估。以往使用基准地价评估宗地价，通过对比宗地现状与所在级别基准地价内涵进行地价修正,修正内容有区位因素、个别条件、开发程度、容积率、使用年限等，因修正体系复杂且定性评价居多，在宗地评价时难免出现人为调控现象。

拟合网格地价具体到每个土地单元，通过GIS空间叠加技术可以定位待评估宗地覆盖的土地单元，利用GIS空间统计技术可以测算待评估宗地覆盖各土地单元的面积比例，结合各土地单元价格，即可计算出待评估宗地地价。这种测算方法较好地规避了人为调控，可以作为宗地地价评估的参考。

5 结 论

本文以宁波市城区住宅用地为例，通过本次网格地价的实现及在基准地价、宗地地价评估方面的应用探索，得到结论如下：

(1)使用GIS技术进行住宅用地样点地价分析与检测，从样点所处空间位置及与周边样点的关系方面分析异常值，可以直观地发现异常样点数据，有利于提高基准地价评估所采用数据源的准确性。

(2)研究综合采用GIS技术、SPSS统计分析技术实现了宁波市城区住宅用地土地质量总分值和样点地价插值的回归分析，研究以土地质量总分值为自变量，样点地价插值为因变量，当进行一元三次非线性回归分析时， 发现两者相关性高，均遵循城区土地市场现状的两个相对度独立的地价体系，有着高强度的内在关联性。

(3)通过对土地质量分值和样点插值回归曲线的研究发现，土地质量分值升高，土地地价亦随之升高；但土地地价在土地质量高分值区域的上升幅度明显高于低分值区域的上升幅度。这说明，优质土地在土地市场上竞争更激烈，在宁波市，住宅用地优质土地稀缺性明显。

(4)拟合网格地价综合考虑了土地市场情况和土地区位条件。实证研究表明，利用这种网格地价测算基准地价时，能够有效减少地价样点分布不均匀所带来的误差，尤其是在土地样点较少的新兴市场区域，该网格地价可以更准确地测算区域基准地价。

(5)使用基准地价进行宗地测算时，采用较为定性的地价修正体系修正土地价格，而拟合网格地价能够具体到每一个土地单元，评估宗地地价时，可采用GIS技术进行定量计算，测算价格更加透明，对进一步规范土地市场，有效减少国土资源流失具有现实意义。