基于GIS的城镇土地资源承载力评价

赵桔青，陶福寿



基于GIS的城镇土地资源承载力评价

赵桔青1，陶福寿2

（1. 昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093；2. 云南财经大学 教务处 云南 昆明 650000）

资源环境承载力作为对区域发展限制程度的描述，其评价方法和体系的构建需要考虑多方面的因素。本文以昆明市寻甸县为例，以二次调查、国土资源遥感监测成果为数据源，基于该区域的城市生态现状选取的评价因子，在GIS空间分析技术构建资源环境承载力评价模型，测算出寻甸县土地资源环境承载力，并以此为基础分析评估其所能承受的人口数量。结果得出：寻甸县土地资源承载力现状的承载力因子K为0.69，表明该区域土地资源承载空间有一定的挖掘潜力。

GIS；土地承载力；评价体系；模型构建

0 引言

土地资源承载力指在一定技术水平、经济投入强度下，一个地区在不引起土地退化，或不对土地资源造成不可逆负面影响，或不使环境遭到严重退化时能持续、稳定支持的，具有一定文化背景、消费水平、发展规模的最大人口数量，或相应强度的人类活动。简单来讲，就是一定条件下土地资源的生产能力和一定生活水平下所承载的人口限度[1]。土地资源承载力是区域人口、资源与环境可持续发展评价的重要指标[2]，对区域发展决策有着重要的指导作用。

土地承载力研究兴起于20世纪中叶[3]，至80年代以后，以土地-粮食-人口关系为主的土地承载力研究对全球和区域经济、社会可持续发展做出了积极贡献[4]。进入90年代，以计算土地食物生产力和人口限度为主题的土地承载力研究体系逐渐壮大，根据承载主体、对象、研究尺度进一步细化了承载力研究内容。世纪之交，现代技术如计算机平台、遥感（RS）、地理信息系统（GIS）[5-7]等与模型分析相结合的方法更是极大地提高了土地承载力研究的定量化水平和精确程度[8-9]。本研究以昆明市寻甸县为例，结合自然地理和社会经济两方面的因素，基于GIS空间分析技术[10-12]构建资源环境承载力评价模型，建立土地资源承载力模型和土地资 源承载指数模型，对区域土地资源承载力进行分析评价。

1 评价思路、体系与模型构建

1.1 评价思路

结合寻甸县城市生态现状，选取适当的评价因子，根据各个评价因子不同的情况设定不同的赋值标准，通过数学模型，利用GIS平台提供的空间分析功能，对评价单元各个评价因子的分值进行计算，并对计算成果进行分析，确定寻甸县土地生态适宜性等级，确定适宜用于城镇开发建设的土地面积；选取土地人口承载力计算指标，估算寻甸县人口规模上限，结合寻甸县现状人口数据，评估寻甸县人口发展容量。

1.2 评价体系构建

在维持寻甸县生态环境稳定和景观格局结构合理的条件下，土地资源对流域内的人口规模、城市规模、城市布局等具有限制作用，决定了承载的人口规模。本规划根据寻甸县土地利用现状情况，综合考虑寻甸的自然地理和社会经济两方面的因素，构建一套生态适宜度评价指标体系。

具体评价方法为：基于GIS平台提供的空间分析工具，利用因子加权评分法和生态因子组合法，然后通过评价因子选择、生态因子分析、生态适宜性综合评价三个步骤进行整体性分析。

（1）评价因子选择

选择主要道路的距离、离河道的距离、离湖泊和水库的距离、土地利用方式、坡度等作为评价因子。

（2）生态因子分析

首先将各生态因子进行分项图形化处理，将各项分析因子在GIS中按照统一的范围、投影方式分别表达和存储。其次，对各生态因子进行等级划分，使每个等级对应于特定语义上的适宜性水平。最后，对各生态因子在综合适宜性评价中的权重进行确定。

1.3 评价模型构建

为精确反映评价区内土地生态环境的空间差异，更加合理利用每一寸土地，根据土地资源各项弹性因子的综合特点，将各因子在GIS中进行网格化处理，就可以在每个网格上评价土地的生态适 宜性。综合的生态适宜性评价的数学模型如式（1）所示：

式中：S为第(,)格网上的综合生态适宜性；=1,…,表示第各生态因子；()表示第个生态因子的权重；C()表示第个生态因子在第 (,)格网上适宜性等级。

表1 生态因子的适宜性等级划分标准

Tab.1 Classification criteria for suitability of ecological factors

对计算得到的综合分值进行适当的修正（特殊因子实行一票否决制，直接被划入不适宜建设区，其余一般因子参与定量分析），最终得到评价结果。

1.4 评价结果分级

依据评价方法及模型计算土地适宜性评价的综合分值，划分土地生态适宜性等级。

表2 评价结果分级表

Tab.2 Grading table of evaluation results

2 生态适宜性综合评价

2.1 评价区域概况

寻甸回族彝族自治县，位于滇东北高原主体，地处东经102°41¢-103°33¢，北纬25°20¢-26°01¢，位于昆明市东北部，寻甸县东与曲靖市马龙县，沾益县接壤；南与嵩明县相邻；西与富民县、禄劝县毗连；北与东川区、曲靖市会泽县相依，东西长83.5 km，由南到北宽75.8 km。所用数据来源于寻甸县第二次土地调查数据和2010-2020年土地利用总体规划及寻甸县统计年鉴。

2.2 因子评价过程

结合寻甸县城市生态现状，选取道路、河流、湖泊和水库、土地利用、坡度等5个评价因子进行分析评价。

道路因子：土地到主要道路的空间距离是决定土地开发成本和区位优势的关键。一般离道路越近的土地开发越容易形成空间集聚效应。河流因子：土地的建设和开发对附近河流的生态环境有很大影响，原则上，开发用地应尽可能远离河流，以免造成对河流生态系统的破坏和水体的污染。湖泊和水库因子：与河流一样，湖泊和水库周围的建设和开发可能会导致湖泊和水库水体的污染，因此，建设和开发用地应该尽可能远离湖泊和水库等水体。土地利用因子：现有土地利用方式直接决定土地开发的生态适宜性。坡度因子：坡度大小直接影响建设用地布局、道路选线和建筑布置，过于陡峭的坡地一般不适合用于建设。

将各因子得分值带入生态适宜性评价的数学模型式（2）中：

采用多因素打分加权求和模型进行计算，得到各评价单元综合评价值，对计算得到的综合分值进行适当的修正，根据国家土地管理条例和其他相关法律、法规，重要生态环境区域需要严格保护。为了避免土地开发对寻甸县生态环境带来不可逆的负面影响，在计算土地适宜开发面积时，扣除基本农田保护区、水源保护区、自然保护区面积，最终得到评价对象土地生态环境适宜性评价结果。

3 土地适宜性评价结果

依据寻甸县土地适宜性评价结果，很适宜的土地主要分布在仁德街道现状县城区域；适宜的土地主要分布在仁德街道中部、羊街镇中部、功山镇中部、鸡街镇南部、先锋镇东北部；较适宜的土地分布在仁德街道北部和东部大部分地区、羊街镇北部和东部、七星镇东部和东北部、鸡街镇南部和北部，柯渡镇东北部。不适宜和很不适宜建设区主要分布在仁德街道南部、西部，河口镇南部、七星镇南部和先锋镇中部。

考虑到寻甸县的发展定位与生态环境保护的要求，评价推荐寻甸县适宜建设开发的土地为很适宜等级与适宜等级合计约189.40km2。以乡镇行政区单位作为评价单元，寻甸县共有10个评价单元。评价结果如表5所示：寻甸适宜建设开发利用开发的土地主要分布在仁德街道、柯渡镇与功山镇三个乡镇，分别占总适宜建设开发利用的土地面积37.89%、13.03%、12.78%，其次为鸡街镇、羊街镇、河口镇，甸沙乡、和六哨乡、七星镇适宜建设开发利用的土地面积较少，分别为2.27%、2.40%和1.44%。

4 结论

4.1 土地资源供需平衡现状评价结果

土地资源承载力供需平衡采用承载力因子K表示，寻甸县土地资源承载力供需平衡现状见下表。

表3 生态适宜性综合评价过程

Tab.3 Comprehensive evaluation process of ecological suitability

表4 寻甸县土地生态适宜性综合评价结果

Tab.4 The results of carrying capacity of resources and environments in Xundian county

表5 寻甸县各乡镇土地生态适宜性综合评价结果单位：km2、%

Tab.5 Comprehensive evaluation result of ecological suitability of land in Xundian county

寻甸县现状已开发土地131.51 km2，依据上文土地适宜性评价结果寻甸县可开发利用土地面积189.44 km2，可计算承载力因子K值为0.69，K值小于1，表明寻甸县土地资源承载力有一定的挖掘潜力，未来土地利用中应加大挖潜力度，逐步推进农村建设用地整治和城乡建设的结构优化与科学配置。

4.2 人口发展容量评价结果

人口发展容量评价可以从单一的因素评价，如土地资源、淡水资源、矿产资源等，也可以从自然环境系统综合考虑；既可以只考虑自然系统，也可以加进社会经济系统。本专题结合寻甸县土地生态适宜性评价结果，从土地资源供给方面评价分析寻甸县的人口发展容量。

根据《城市用地分类与规划建设用地标准》（GB50137－2011）对不同人口规模的城市用地指标给出的限定，确定寻甸县土地人口承载力计算指标。根据寻甸县土地利用现状的分析与社会经济数据统计结果，2015年人均城市建设用为236.01 m2/人。属于Ⅴ气候区中现状人均城市建设用地规模最高级别。根据《城市用地分类与规划建设用地标准》（GB50137-2011）的限定，并结合寻甸县城市总体规划中确定的人均城市建设用地，报告取用110 m2/人作为人口承载力计算指标。寻甸县适宜建设开发利用的土地面积约189.44 km2，可承载人口数约为172.18万人。

表6 寻甸县各乡镇人口发展容量

Tab.6 Population development capacity in Xundian county单位：km2 、万人

5 结论

本文以寻甸县为例，根据该区域城市生态环境特征，选取了道路、河流、湖泊水库、土地利用、坡度要素作为评价因子，以此为基础在GIS平台上构建评价模型对寻甸县土地资源环境承载力进行计算、分析和评价。结果显示：寻甸县土地资源承载力现状承载力因子K为0.69，小于1，土地资源承载空间有一定的挖掘潜力，可承载人口数约为172.18万人。其中承载潜力最大的乡镇为仁德街道可承载人口65.24万人，潜力最小的为甸沙乡3.91万人。

[1] 原华荣, 周仲高, 黄洪琳. 土地承载力的规定和人口与环境的间断平衡[J]. 浙江大学学报(人文社会科学版), 2007 (5): 114-123.

[2] 哈斯巴根, 李百岁, 宝音, 乌敦. 区域土地资源人口承载力理论模型及实证研究[J]. 地理学, 2008(2): 189-194.

[3] 封志明. 土地承载力研究的过去、现在与未来.中国土地科学, 1994, 8(3): 1-9.

[4] 陈百明. “中国土地资源生产能力及人口承载量”项目研究方法概论. 自然资源学报, 1991, 6(3): 197-205.

[5] 陈振庆, 罗兰花. 地方高校计算机专业转型发展创新思路——以贺州学院为例[J]. 软件, 2015, 36(5): 11-15.

[6] 马凯航, 高永明, 吴止锾等. 大数据时代数据管理技术研究综述[J]. 软件, 2015, 36(10): 46-49.

[7] 钱育蓉, 于炯, 英昌甜, 等. 云计算环境下新疆遥感应用数据中心的挑战与机遇[J]. 软件, 2015, 36(4): 58-61.

[8] 熊利亚, 夏朝宗, 刘喜云, 等. 基于RS和GIS的土地生产力与人口承载量: 以向家坝库区为例. 地理研究, 2004, 23(1): 10-18.

[9] Haraldsson VH, Olafsdottir R. A novel modeling ap-proach for evaluating the preindustrial natural carrying ca-pacity of human population in Iceland. Science of the To-tal Environment, 2006, 372(1): 109-119.

[10] 陈美伊. 基于GIS的旅游景区虚拟实现技术的研究[J]. 软件, 2015, 36(10): 30-32

[11] 梁秋实, 桑新柱, 邢树军. 利用多视点自由立体显示系统实时显示GIS信息[J]. 软件, 2016, 37(01): 44-47

[12] 李振星, 邵峰晶, 孙仁诚, 李淑静, 吴舜尧. 基于分类的GIS地图符号快速标注算法[J]. 软件, 2012, 33(2): 108-110

[13] 柴国平, 徐明德, 王帆, 左婵. 资源与环境承载力综合评价模型研究[J]. 地球信息科学报, 2014, 16(02): 257-263.

Evaluation of the carrying capacity of urban land resources based on GIS

ZHAO Ju-qing1, TAO Fu-shou2

(1. Kunming University of Science and Technology, Institute of land and Resources Engineering, Kunming 650093 Yunnan; 2. Yunnan University of Finance and Economics Dean's Office Kunming 650000 Yunnan)

As a description of the limit of regional development, the evaluation method and system of the resources and environmental bearing capacity need to consider many factors. This paper takes Xundian County of Kunming as an example, in the two survey of land and resources, remote sensing monitoring results as the data source, select the city ecological status evaluation of the region factor based on GIS spatial analysis technology in construction of resources and environmental carrying capacity evaluation model, calculates the environmental carrying capacity of land resources in Xundian County, and on the basis of analysis and evaluation the number of the population can bear. The results show that the bearing capacity factor K of the land resources carrying capacity of Xundian county is 0.69, which indicates that the land resources carrying space in this region has certain mining potential.

GIS; Land carrying capacity; Evaluation system; Model construction

TP701

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.07.011

国家自然科学基金(项目编号：41761081)

赵桔青(1987-)，女，硕士，昆明理工大学国土资源工程学院硕士研究生，研究方向：土地资源管理，3S应用；陶福寿(1985-)，男，硕士，云南财经大学教务处，研究方向：计算机应用。

本文著录格式：赵桔青，陶福寿. 基于GIS的城镇土地资源承载力评价[J]. 软件，2018，39（7）：52-56