陡湖生态适宜性和土地价值评价及其应用

汪颖赫，叶亚琦，陈 鑫

（北控水务（中国）投资有限公司 水环境研究院，北京 100102）

近年来，由于人口剧增、经济快速发展、城市迅速扩张以及对资源的不合理开发利用，城镇空间、农业空间和生态空间的矛盾日趋加剧。生态空间不断被挤压[1]，生态环境日益恶化，洪涝灾害、水土流失等频繁发生，严重威胁着人类的生存和发展。生态空间管制已经成为我国国土空间管制的重要内容。熊善高等[2]开展了基于生态系统服务功能和生态敏感性的生态空间划定方法研究，以期为制定国土空间管控方案和生态系统管理决策提供理论依据和技术支持。国土空间管控的关键在于:在开发建设的同时，需要遵循生态优先原则，综合考虑生态、经济、空间、地理、交通、景观等因素，实现多专业协同，以平衡区域经济发展与环境保护。科学技术发展以及航空航天技术应用为国土空间管控提供了新的监管手段。遥感技术（remote sensing，RS）已被广泛应用于城市信息的分析，特别是结合地理信息系统（geo⁃graphic information system，GIS），可形成一系列大数据、可视化的综合评价模型，为区域规划提供更加扎实的分析工具。

国内外学者开展了大量用地适宜性评价研究。焦利民等[3]基于神经网络构造模糊系统, 建立了土地适宜性评价的模糊神经网络模型；陈燕飞等[4]以南宁市为例，在地图重叠法的基础上考虑了不同评价因子的权重，并应用GIS对不同图层进行缓冲分析和加权叠加，评价了南宁市城市建设用地的生态适宜性。王骎骎等[5]以新加坡怀化生态工业园概念规划为例，采用理论与实践相结合的方法，探讨基于GIS的用地适宜性评价在概念规划中的应用问题，初步建立用地适宜性评价方法程序；周秋文等[6]以GIS技术和人工神经网络模型为基础，从生态旅游的概念出发构建评价指标体系，建立了一套完整的区域生态旅游适宜度评价方法；尹海伟等[7]以济南市为例，基于ArcGIS、Fragstats软件平台，应用SPOT和ALOS高分辨率遥感数据，同时采用AHP和移动窗口相结合的方法对济南市2004年建设用地适宜性进行了定量分析与评价，并使用济南市2009年城市土地利用数据验证了评价结果的有效性。然而，建设用地的不合理扩张将影响土地生态系统结构和功能，最终导致自然环境恶化、生态系统破坏以及生物多样性降低。因此，本研究将重点关注如何在保障生态环境安全的前提下最大限度地满足发展需求。

陡湖位于江苏省淮安市盱眙县境内，属于洪泽湖上游，为淮河生态廊道的重要节点，团结河是陡湖的主要入湖河道。水位13 m时，陡湖水面面积约34 km2，湖面东西走向最宽达10.5 km，湖底最低高程10.8 m。陡湖是城市重要的水源地，同时还兼具滞洪削峰、蓄水抗旱的功能。但由于降水时空分布不均，湖区的洪、涝、渍、旱灾时有发生。加之近年来大量圈圩围网、不合理规划、过度利用资源、污水排放、农药化肥面源污染，致使水质恶化，影响了湖区的生态平衡。为尽快对当地的湿地和生物资源进行保护，盱眙县人民政府于2003年建立了盱眙县陡湖市级湿地自然保护区。倪霞等[8]于2015年对保护区进行了调查研究，以期推动生态保护与社会经济协调发展。

流域和区域的发展需要实现开发与生态修复并行，倒逼产业转型升级[9]。对于陡湖区域而言，转变发展模式、重构区域生态与产业迫在眉睫。如何更科学合理地利用陡湖生态资源，将土地价值发挥到最大化，打造陡湖生态环境综合体，形成人与自然和谐发展的生态文明新格局，将是陡湖面临的最重要的挑战。本研究基于RS和GIS技术，利用一系列评价模型，以生态敏感性技术评价方法为手段，对盱眙县陡湖区域进行规划功能区域的划分，在保障生态环境安全的前提下最大限度地满足发展需求，使开发利用在可控的生态保护目标下进行，获取最优资源的同时实现陡湖区域的可持续发展。

1 数据和分析方法

本研究总体思路分为三步：第一步，下载陡湖区域的原始影像数据，利用ENVI软件对下载数据进行解译，得出该区域地形地貌信息、植被信息、土壤信息、水文信息。第二步，结合交通资源、文化资源、景观资源、生物迁徙廊道等其他辅助数据，在ArcGIS软件中进行地理空间数据建模，经过相交叠加分析，完成对陡湖区域生态环境质量综合评价和区域土地价值分析。第三步，结合分析结果对区域地块进行统计分析，在此基础上确定功能分区、总平面布置，同时给出产业发展模式建议，最终在陡湖区域形成满足保护、开发、建设等功能的用地指导。

1.1 数据来源

遥感数据采用Landsat8卫星影像、DEM数字高程数据，非遥感数据包括规划数据、城市信息、水文数据、交通数据等[10-11]。

Landsat8卫星由美国航空航天局（NASA）于2013年2月11日成功发射，携带OLI陆地成像仪和TIRS热红外传感器。Landsat8共11个波段，波段1—7，9—11的空间分辨率为30 m，波段8为15 m分辨率的全色波段，卫星每16天可以实现一次全球覆盖。本次采用的Landsat8数据编号为LC81200372016120 LGN00，成像时间2016年4月29日，平均云量0.58（遥感数据信息来自https://earthexplorer.usgs.gov/）。

1.2 遥感卫星影像处理

在遥感影像应用之前，需要进行必要的预处理，包括影像输入输出的格式转换、影像大气校正、几何校正、多波段色彩融合、拼接处理、裁剪处理，以得到研究范围内可使用的影像数据。

为增强影像的目视效果，改善图像质量，突出所需要的信息，压缩图像数据量，为图像的进一步判断做好基础，需进行遥感影像的增强处理。常用的方法包括色彩增强、波段运算组合、空间域增强、频率域增强等。

影像信息提取是根据遥感影像光谱特征，对影像上记录的地物类别，通过ENVI软件进行识别和区分，主要分监督分类和非监督分类，以及包括分类后的处理。

遥感反演本质是描述遥感信号或遥感数据与地表应用之间的关系模型。通过实验及计算得出像元的观测量与地表实用参数之间的定量关系（图1）。

图1 卫星影像ENVI软件处理流程Fig.1 Processing of satellite image by ENVI software

1.3 评价因子选取

评价因子的选择是适宜性评价的基础。自然生态系统随着时间的变迁而不断发生变化，现存的生态系统是自然历史发展、演替的产物[12]。因此，所选的评价因素应具有综合性、稳定性、代表性、易量化等特点。综合考虑后，依据《生态环境状况评价技术规范》（HJ 192—2015）及区域环境特点，在本研究中选择了植被、土壤、水文、生物、交通、文化、景观等因子，具体如图2所示。

图2 生态适宜性评价指标体系和技术流程Fig.2 Index system and technical process of ecological suitability evaluation

1.4 综合评价方法

土地潜力是指土地用于农林牧业生产或其他利用方面的潜力。土地潜力评价主要是依据土地的自然性质（土壤、气候和地形等）及对于土地某种持久利用的限制程度就土地在该种利用方面的潜在能力做出等级划分[13]。为打造陡湖生态环境综合体，功能划分充分遵循优地优用原则，基于土地价值（土地潜力）分析进行科学的划分。主要通过对土地价值潜力加权叠加分析后得出不同开发地块土地价值潜力分级和空间分布。该区域用地主要为村落、农田及湖泊，用地性质不算复杂，因此，主要结合生态本底保护、景观可视性、文化资源可达性、交通便利性、风险限制因素等因子进行加权计算，最后结合土地价值评价结果，进行功能地块的布置和定位。指标体系和分析流程如图3所示。

图3 土地价值综合评价指标体系和功能分区Fig.3 Index system and functional zoning for comprehensive evaluation of land values

2 陡湖区域单因子分析

利用ArcGIS软件，对地形地貌、植被覆盖度、生物丰富度、土壤墒情、水土流失情况、水体因子、景观可视性、交通便捷性、区域文化资源可达性、洪涝风险、鸟类生态廊道等因子进行分析，并得出区域评价（表1）。

3 陡湖区域综合评价分析

3.1 生态环境质量综合评价

根据《生态环境状况评价技术规范》（HJ 192—2015）规定，生态环境状况评价常用植被、土壤、生物等指标作为基础因子，本项目位于陡湖区域，旁边临近洪泽湖，存在洪涝和土壤侵蚀风险，并且陡湖由于大量养殖导致部分水体富营养化。因此，本次评价因子以生态环境质量指数为基础，结合现存问题增加土壤侵蚀和水体富营养化两项评价因子。从用地类型上来看，充分考虑基地湿地、水域、滩涂比重较大以及其他限制条件，结合经验分析在权重分配方面做调整，植被覆盖度以及土壤侵蚀的权重比较大，土壤含水量和生物丰富度次之，水体富营养化权重最弱，得出适合基地的生态环境质量指数公式，作为规划区的生态评价标准，具体参数见表2。

表2 生态评价参数Table 2 Ecological evaluation parameters

图4 植被覆盖度分析Fig.4 Vegetation coverage analysis

图5 生物丰富度分析Fig.5 Biological richness analysis

图6 土壤墒情分析Fig.6 Soil moisture analysis

图7 水土流失分析Fig.7 Soil erosion analysis

图8 水体富营养化Fig.8 Water eutrophication

生态最优区生态本底保存较好，生态群落完整，生态敏感性较高，以保护为主，不建议过分人为干扰。生态良性区域有较好的生态环境，应进行限制性开发建设。生态中等区域，可进行生态修复，并进行保护性开发建设。生态较差区建议进行生态修复的同时进行土地资源整合，挖掘地块开发价值。由分析结果可见（图9），生态环境优良区主要集中在东侧及湖区核心区，河滩周边地带较弱。

3.2 区域土地价值分析

通过对现状资源的梳理，综合地形地貌、生态环境、区位条件、交通条件、主要景点可视性、文化资源可达性、鸟类生态廊道、洪涝风险等因素（见表3），利用土地价值评估理论和方法，通过GIS空间分析技术，对基地土地价值潜力分级研究，结合因子对区域的影响程度，结合经验评估，调整权重因子，分析后得出不同开发地块土地价值潜力分级和空间分布（图10）。从分析结果看，陡湖东北侧及西北侧土地价值最高，湖区内及西南侧土地价值最低。功能划分应遵循优地优用原则，体现最佳用途、最佳规模、最佳集约度原则。从图10可见，土地价值较高区域位于区域东北侧及西北侧，交通及生态等方面资源均较好。

图9 生态环境质量综合评价Fig.9 Ecological environment quality evaluation

图10 土地价值分析Fig.10 Land value analysis

表3 土地价值分析参数Table 3 Land value analysis parameters

4 规划指导应用

4.1 地块价值评估

结合以上分析并根据可开发用地、山脊线、河流、道路等，将区域分成五大片区，各分区根据土地价值，评价其优劣势、用地特征，赋予不同功能性质（图11）。对地块内各要素情况进行统计分析，如表4所示。

图11 地块分区Fig.11 Block partition

表4 地块评价要素统计Table 4 Evaluation factors of land parcel

S1：可建设用地集中，建设条件较好；生态优良，山体景观较好，北部横向高速穿过，西侧纵向道路穿过，交通便捷，建议考虑医疗养生、高端社区。

S2：可建设用地集中，建设条件好，入城高速口附近，可作为门户，建议景区入口设于此处，营造休闲娱乐热闹场景。

S3：可建设用地较分散，一条南北向公路贯穿，位置较深，宜营造安静氛围，建议文创艺术类。

S4：生态基底较好，建设用地较多，靠近资源景观，交通便捷，建议开发生态农庄、民宿酒店类产品。

S5：生态基底极好，建设用地较少，限制建设因素较多，建议进行生态保育，营造静谧氛围，可进行生态、科普教育、高端民宿等相关产品的开发。

4.2 用地功能分区

4.2.1 分区原则

随着未来区域发展模式的转变，区域功能需求也相应地发生变化，各方面需求均会随之增加。为打造陡湖生态环境综合体，整体功能划分应充分遵循优地优用原则，体现最佳用途、最佳规模、最佳集约度原则。第一，满足开发诉求，充分利用现状资源，促使土地价值最大化。第二，满足文化诉求，深度挖掘当地文化，通过文化带动旅游发展。第三，满足环境诉求，开发过程中注重修复生态环境，打造原生态特色度假区。第四，满足运营诉求，全面考虑开发节奏，创造符合不同阶段需求的发展空间。

4.2.2 功能分区

根据分区及地块特点，将区域分为健康医养区、活水体验区、文化创意区、田园度假区、生态保育区（图12）。

健康医养区：定位是养生养老度假。主要包括养生养老中心、老年学校、高端住宅等内容，位于生态优良、山景较好、交通便捷的S1地块。

活水体验区：定位是运动休闲。主要包括游客中心、商业、餐饮、水上活动等热闹的产品内容，位于集中建设用地丰富、高速入口门户位置S2地块。

文化创意区：定位是湿地文化展示。主要包括盱眙文创园、龙虾养殖文化体验等产品内容，位于安静灵活的S3地块。

田园度假区：定位旅游度假休闲。包括特色民宿酒店、农庄度假村、马术俱乐部等产品内容，位于生态本底好、景观资源丰富的S4地块。

生态保育区：定位湿地生态保护。包括湿地保护区、观鸟区、高端民宿等产品内容，位于环境优良、生态敏感度较高的S5地块。

图12 用地功能分区Fig.12 Functional partition

4.3 总体方案布置

整个区域在功能分区的指导下划分成15个重要节点，依次为主入口、次入口、活水乐园、健康服务中心、养生度假园区、高端度假区、文化创意园区、花海农耕展示区、千亩草海生态湿地、水闸与排洪沟、岛链、水上度假木屋区、功能性净化湿地、生态鸟岛、滨湖环路，5大功能分区及15个重要节点通过主要环线串联。

图13 总平面图布置Fig.13 General layout

4.4 产业模式建议

从游客心理、文化旅游、休闲产业集群、养老产业、生态环境治理、市场营销、品牌推广等方面分析入手，结合淮安当前旅游发展状况，策划以文化旅游、田园度假、湿地科教、健康医养等多种类型的综合开发，同地方产业转型与发展、环境综合治理相结合，提高自身附加值，并将龙虾品牌的文化输出作为强有力的传播手段，形成全方位的旅游发展模式。

把陡湖的目标市场定义为基础市场、重点市场与拓展市场，其中基础市场主要针对盱眙县与淮安市的本地居民；重点市场一方面为盱眙龙虾品牌吸引的旅游人群，另一方面为苏北区域有医疗休养需求的人群；另外，还可拓展其他省市经济发达区域旅游人群。

5 结语

本文以江苏省盱眙县陡湖区域为例，在RS和GIS应用的技术基础上，根据区域的生态特点合理进行因子的选择，结合现存问题及各方面因素来进行权重系数的设置，重点考虑传统技术在不同功能需求方面的应用。基于综合评估结果，以城市资源最有效利用、土地价值最大化作为目标，给出土地价值、功能分区、平面布局以及产业模式等方面的建议，实现湖区的最优开发与生态保护平衡。

这一分析有效地指导了本区域的地块及功能的合理规划，合理布置开发内容，创造了满足生态条件及开发条件的合理空间。此外，随着区域生态环境的变化，还可以通过可持续跟踪区域的环境变化及规划发展，不断进行动态调整，最终达到一个区域、一个城市的生态环境与产业发展的健康平衡。本研究在一定程度上丰富了生态空间的内涵和生态空间管制的重要性,可为进一步合理进行区域规划提供参考与借鉴。