基于PIE的国土空间规划双评价系统设计与实现

任永强，李婷，崔一霖，杨光，李世强，曹许悦，孙咏琦，梁嘉熙

(华北理工大学 矿业工程学院，河北 唐山 063210)

双评价是资源环境承载力评价和国土空间开发适宜性评价的简称[1]。资源环境承载力是指在一定范围内，在符合持续发展需要，且区域环境功能仍具有维持其稳态的条件下，资源环境系统所能承受各种人类活动的能力[2]。国土空间开发适宜性评价在维系生态系统健康的前提下，综合考虑资源环境要素以及特定国土空间，得到进行农业生产、城镇建设等人类活动的适宜程度，具体包括城市建设适宜性评价以及农业生产适宜性评价[3-5]。资源环境承载力评价是判断区域内土地资源、水资源、矿产资源、能源、旅游资源、水环境、大气环境等资源环境要素，对这个区域经济社会发展的最大人口规模、经济规模和建设规模的支撑能力。资源环境承载能力评价实际上是对自然资源和生态环境本体的相对客观的评价。当前我国正处于工业化和城市化高速发展时期，人口持续增长和城市化进程不断加快，资源紧缺、环境污染、生态系统退化等问题日益严重，不断制约着国土安全和经济社会可持续发展[6]。而资源环境承载能力评价和国土空间开发适宜性评价是摸清资源利用上限与环境质量底线的重要举措，更是划定"三区三线"、优化国土空间格局的基本依据。通过国土空间资源的双评价，对空间功能区域进行划分，将环境影响评价，作为优化空间布局的重要技术方法，增强空间规划的环境合理性和协调性。通过双评价，客观地反映当前资源环境的优势与短板，发现未来发展的潜力。同时，通过对比现状(如开发利用现状、基本农田红线、生态保护红线等)可以对既有规划成果进行校正。此外，双评价成果从空间上明确规划范围内未来生态修复的要点，并有助于分析持续提升国土空间资源环境承载能力的路径。

因此，该系统借助航天宏图信息技术股份有限公司自主研发的PIE SDK二次开发组件集[7]，参考国家最新发行的《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术指南(试行)20190605》构建了11项国土资源环境承载力单项评价模型，并参考2项国土空间开发适宜性集成评价模型，可根据用户所添加数据，一键生成地区的各项评价结果。同时，可以对地区的干旱指数各等级面积占比、地区水资源总量各等级占比等进行统计与分析，既可为用户提供参考，又可为用户提供基础地图操作以及制图输出的功能，以此来为国土规划部门提供辅助分析支持，推动国土空间规划双评价进程。

1系统分析

1.1 关键技术

该系统主要是在Visual Studio 2015中基于PIE SDK组件包来进行程序的开发，以C#作为系统的主要开发语言，结合Python算法和ECharts开源可视化图表组件进行功能的实现，并采用DevExpress第三方美化控件包对系统功能显示界面进行设计。

1.2 系统可行性分析

模型是GIS系统不可或缺的一部分，模型的准确性关系到系统输出结果的精确程度。该系统的模型根据国家最新发行的《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术指南(试行)20190605》构建，各项评价模型均具有相应的数据标准，同时进行了数据的测试，更加确保了系统模型的准确[9,10]。

2系统设计

2.1 系统组织架构

系统总体架构如图1所示，采用C/S结构，基于PIE SDK进行组件式开发。分为数据准备、资源环境承载力评价、国土空间开发适宜性评价和统计分析4个主要组成部分。

图1 系统架构图

对数据进行统一化处理，包含指南中提及的相应指标计算、要素分析以及等级划分等工作。资源环境承载力评价主要分为2类，分别为城镇建设功能指向和农业生产功能指向的资源环境承载力评价，各指向同时包含土地资源评价、水资源评价、气候评价、灾害评价和生态评价等单项评价，通过输入标准化后的数据，一键生成评价结果。国土开发适宜性评价同样也分为城镇建设功能指向和农业生产功能指向。根据各指向的资源环境承载力评价的结果进行综合分析，通过输入各类资源环境承载力评价的结果，得到城镇建设、农业生产的适宜性等级。统计与分析主要是对过程中用到的数据以图表的方式进行可视化展示，对生成的评价结果进行各等级面积占比的统计，辅助用户分析结果。

2.2 系统功能设计

如图2所示，国土空间规划双评价辅助分析系统在功能上包括六大模块，分别为：文件模块、编辑模块、输出模块、资源环境承载力评价模块、国土空间开发适宜性评价模块和统计分析模块。其中资源环境承载力评价模块和国土空间开发适宜性评价模块，为系统的主要模块。

图2 系统功能模块图

3系统实现

3.1 资源环境承载力评价

由于资源环境承载力评价模型较多，以城市建设功能指向型的灾害评价为例进行介绍。唐山地区为地震多发区，通过对地震点峰值加速度和距断裂带的距离进行评价，获得灾害危险性的评价数据，结果分为低、中、较高、高4个等级，同时将唐山市范围及附近的地震点数据进行导入验证，得到如图3所示城市建设功能指向型的灾害评价结果图。

图3 城市建设功能指向型的灾害评价结果(以唐山市为例)

3.2 城镇建设适宜性评价

城镇建设适宜性评价是对城镇建设指向的资源环境承载力评价综合，具体流程如图4所示。首先通过数据的输入得到各项评价的结果，由土地资源评价和水资源评价共同构成水土评价基础，综合环境评价结果，得到城镇建设适宜性等级的初步判定结果，再通过气候、灾害的评价对初步结果进行修正，得到城镇建设适宜性的等级。

图4 城镇建设适宜性评价具体流程及输入数据

图5所示为城镇建设适应性评价结果，并以唐山市为例进行了成果的输出，从图5可以看到，唐山市的南部山区城镇建设评价结果多为不适宜等级，北部平原地区的适宜性等级相对较高，中部地区由于地处地震带，所以适宜性相对较低。

图5 城镇建设适应性评价结果(以唐山市为例)

3.3 农业生产适宜性评价

农业生产适宜性评价同样根据农业生产指向的资源环境承载力评价模型，得到各类单项评价结果，由农业耕作条件和农业供水条件得到水土资源基础，综合气候评价的结果，生成农业生产适宜性等级的初步结果，再通过土壤环境容量、气象灾害风险进行修正，得到农业生产适宜性等级，具体流程如图6所示。

图6 农业生产适宜性评价具体流程及输入数据

同样以唐山市为例进行了成果的输出，如图7所示，由于唐山北部地区多山，农业耕作条件较差，中部平原地区适宜性较高，南部由于临海，土壤粉砂含量较高，不适宜进行农业生产等活动。

图7 城镇建设适应性评价结果(以唐山市为例)

4结论

(1)该国土空间规划双评价辅助分析系统将GIS的空间分析功能与国土空间规划工作结合起来，利用当前流行的国产遥感软件PIE的二次开发组件包开发出一款稳定实用的客户端。

(2)输入数据一键出图切实为相关用户带来了方便，评价的结果也为国土规划部门提供参考，为优化国土空间格局助力。