基于GIS的城市资源环境承载力评价研究——以安徽省淮北市为例

杨西宁 （安徽省城乡规划设计研究院，安徽 合肥 230022）

资源环境承载力主要是指在一定的时期与地域范畴内，在维持区域资源结构符合持续发展需要，区域环境功能仍具有维持其稳态效应能力的条件下，区域资源环境系统所能承受人类各种社会经济活动的能力[1]。资源环境承载力概念较为明确的提出是在1972年“罗马俱乐部”发表的关于世界发展趋势的研究报告《增长的极限》中[2]。1987年，世界环境与发展委员会编写的《我们共同的未来》报告中正式提出“既要满足当代人发展的需要而又不牺牲下一代人满足他们需要的能力”这一可持续发展的基本纲领，使资源环境承载力的理论基础得到了进一步深化[3]。在可持续发展理论的指导下，资源环境承载力评价研究不断得到深入[4-8]，其已经成为评价资源环境与社会经济协调度的重要标准。

随着国家空间规划体系改革的深入推进，开展国家、省、市县层面上、不同空间尺度的空间规划工作已经成为中国当前规划研究和实践探索的核心任务之一[9-10]。根据国家有关要求，资源环境承载力评价是空间规划的基础性工作，是划分城镇空间、农业空间、生态空间的关键支撑之一。因此，资源环境承载力评价研究正成为当前规划领域的前沿和热点研究课题。基于此，本文以GIS为研究的基本平台，构建了城市资源环境承载力评价的方法体系，并以淮北市为案例研究区具体应用了评价方法，以期为资源环境承载力研究提供参考和借鉴。

1 研究方法

资源环境承载力评价的核心在于资源承载力和环境承载力两大方面。其中，资源承载力主要表现为资源的丰富程度上，资源越丰富其承载力也越大；环境承载力主要表现在自然环境、经济社会环境的容量上，其值越大则承载力也越大。基于这一基本观点，研究采用基于GIS空间分析的多准则决策（GIS based multicriteria decision making，GIS-MCDM）分析方法计算城市资源环境承载力的综合指数I。MCDM是一种基于多指标、多变量的综合分析技术和方法[11]，而GIS-MCDM则是空间规划决策和管理领域中最有用的方法之一[12]。在实践应用中，GIS-MCDM通常包含4个基本要素：指标体系、指标分值、指标权重与指标合并规则。本研究遵循由这4个基本要素构成的分析路径，对城市资源环境承载力进行定量测度。

根据资源环境承载力的内涵要求，资源环境承载力综合指数I是资源丰度指数I1和环境容量指数I2的函数，而I1和I2又分别是一组评价因子按照一定规则组合后形成的新的评价等级，其基本表达式可用下式表示：

式中，x是用于评价I1、I2的一组指标因子，w是其权重。最终的I计算公式为：

式中，W1和W2分别为资源丰度和环境容量的权重。需指出的是，由于各个指标的单位量纲不同，在进行计算时，首先要对指标进行标准化处理以保证测度结果的逻辑一致。其中，正向指标采用公式（4）进行处理，负向指标采用公式（5）进行处理。

式中，xi是指标的标准化值；x是原始指标值；xmax是原始指标中的最大值；xmin是原始指标中的最小值。

2 案例研究

2.1 研究区概况

本文以淮北市为实证研究区。淮北市位于安徽省北部，地处苏鲁豫皖四省交界地区。淮北因煤而建，缘煤而兴，是国家重要的煤炭基地和能源基地。现下辖3区1县，总面积2741km2，总人口220.8万人。在煤炭去产能、节能减排、绿色发展的大背景下，淮北正面临巨大的转型压力。因此，科学测度其资源环境承载力，既能为其转型发展提供依据，也可为同类资源型城市资源环境承载力研究提供参考。

2.2 指标体系构建

根据前述资源环境承载力的内涵要求，以淮北市各个镇、街道为评价的基本空间单元，对淮北市资源环境承载力综合指数从资源丰度和环境容量两方面进行指标的选择确立，从而构建淮北市资源环境承载力综合指数测度的指标体系，详见表1所示。

淮北市资源环境承载力评价指标体系 表1

在上述指标体系中，资源丰度反映了淮北市的资源承载力，环境容量则反映了淮北市的环境承载力。资源丰度选择了人均耕地、建设用地和水资源进行评价。环境容量包括自然环境和经济社会环境两大方面，自然环境选择了人均林地指标进行评价，经济社会环境选择人口密度和城镇化率进行评价。

2.3 数据处理

首先对数据进行标准化处理。淮北共有镇、街道30个，即共有30个基本评价单元，应用公式（4）对30个评价单元的指标数据进行标准化处理。其次，计算各个指标的权重。综合运用层次分析（AHP）法、排序法等赋权方法，并根据指标体系层次结构特点逐层计算指标权重。最后，在 GIS平台上，应用公式（1）、（2）分别计算资源丰度指数和环境容量指数，利用公式（3）计算得到淮北市资源环境承载力综合指数，结果如表2和图1所示。

图1 淮北市资源环境承载力综合指数分析图

淮北市资源环境承载力评价结果 表2

2.4 结果分析

根据计算结果，从淮北市镇、街道资源环境承载力综合指数值上看，最大值为濉溪县孙疃镇的0.740，最小值为烈山区杨庄街道的0.129，综合指数总体平均值为0.276，同时，综合指数值大于0.5的仅有孙疃镇、四铺镇和百善镇3个镇。由此可知，淮北市资源环境承载力总体特点为：首先，平均值较低，90%的评价单元的承载力综合指数均小于0.5，36.67%的评价单元的承载力综合指数均小于0.2，总体承载力情况不容乐观；其次，各镇、街道之间的承载力差异较大，最大值与最小值的差距为0.611；其三，在空间分布上，承载力综合指数值大的评价单元主要分布在市域中部和南部，形成了一条从北向南的带状空间。

2.5 承载力空间分区

根据各镇、街道资源环境承载力综合指数值，在GIS平台上，以0.200和0.330为分类断点，将淮北市资源环境承载力划分为低承载力空间、中承载力空间和高承载力空间3大类，见表3和图2所示。

淮北市资源环境承载力空间分区 表3

图2 淮北市资源环境承载力空间分区图

在空间格局上，淮北市资源环境承载力呈现出“一带、两翼、三区”的空间分布特点。“一带”即高资源环境承载力带，主要位于市域西部、中部和东南部。“两翼”即中资源环境承载力两大片区，主要位于市域西南和东北部。“三区”则是三个低资源环境承载力空间分区，主要位于市域北部，包括中心城区、濉溪县城等。

2.6 空间开发建议

在资源环境承载力空间分区的基础上，提出有针对性的空间开发建议。高承载力空间适宜高强度、大规模开发建设，成为未来淮北市空间开发的主阵地，特别是百善镇，既具有高资源环境承载力，又靠近濉溪县城和淮北中心城区，建议高水平规划淮北（百善）南部次中心，将其打造成为淮北城镇化发展的新极核。对于高资源环境承载力即“一带”上的城镇，适度加大空间开发力度，这对于改变淮北市城镇化“北强南弱”的不均衡局面，对于加快淮（北）宿（州）城市组群建设均具有积极作用和意义。

对于中承载力空间可以进行适度的开发建设，而低承载力空间应以保护性发展为主。同时，对资源环境承载力较低的区域，要分析各地区的环境、生态、资源的受损程度，尽快构建基于资源环境承载力的国土空间调控技术和适应策略，实现资源环境承载力的恢复或提升。

3 结论与讨论

本文在总结当前资源环境承载力评价研究和实践探索的基础上，基于定量分析和定性分析相结合的思路，构建了基于GIS-MCDM的城市资源环境承载力评价的技术方法体系。在此基础上，完成了淮北市资源环境承载力的定量测度与空间分区，提出了相应的空间开发建议，为淮北市空间规划和资源环境政策制定提供科学依据。

研究在一些方面仍需探讨，如测度指标体系可能存在疏漏、指标权重计算和指标合并可能存在更科学的方法。相信随着研究和讨论的不断深入，城市资源环境承载力评价理论与技术方法体系将会更加完善，从而对促进城市可持续发展起到更加科学的指导作用。

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