城市规划数字化中的土地评价地理信息系统关键技术分析

牛曼

（昌黎县自然资源和规划局，河北 秦皇岛 066600）

地理信息系统（GIS）技术被广泛应用在资源管理、城市规划、环境保护等领域，它能够对获取的海量空间数据进行分类、处理、分析，从而提高数据资源的利用价值。将GIS 技术应用到土地评价中，构建土地评价地理信息系统，对土地的可用性、适宜性等展开综合分析，进而为城市规划决策提供必要的参考。在快速城镇化背景下，城市规划数字化彰显出强大的应用优势，探究土地评价地理信息系统关键技术的实际应用成为当前的热门课题。

1 土地评价地理信息系统的结构组成

1.1 系统的基本结构

本系统以SuperMap 组件式GIS 软件系统作为平台，运用VC++作为开发工具，通过整合GIS 组件实现系统功能。在组件式GIS 软件的库中，存储了若干功能丰富的GIS 组件，除了支持常规的空间数据管理、分析等功能外，开发者还可以利用通用开发工具（如VC、C++等），将GIS 组件进行二次开发或重新整合，从而实现既有功能的叠加或新功能的开发。本系统的数据引擎由两部分组成，GIS 数据引擎主要用于管理空间数据，其实现方式是通过C++语言指令调用SuperMap 组件对象，进而将控制指令转化为执行动作；ADO 数据引擎主要用于管理非空间数据，其实现方式是通过C++语言指令调用ADO 组件，进而完成读写数据库内数据的操作。本系统的数据库选用SQL Server2000，根据存储数据类型的不同进行分区，分别为基础数据库和GIS 空间数据库。整个系统的结构组成如图1 所示。

图1 土地评价地理信息系统的结构组成

1.2 数据组织管理模块

该模块的主要功能是组织、管理整个系统中的空间数据，为下一步的数据叠加分析以及经济或环境效益评价提供数据支持。根据数据来源途径的不同，可以将空间数据分为两种，即来源于文件的数据源和来源于数据库的数据源。土地地理信息系统在实际应用中，由于研究区域的面积较大，为减轻数据组织、管理的工作量，同时也是为了提高数据分析结果的可信度，需要将整个区域做网格划分，使其变成若干子区域；然后按照同样的方法再将子区域分成若干栅格区域。这样每个栅格区域就包含一个原始栅格图层。该区域内所有栅格图层的集合，即为一个数据集团。数据集团与自由图层、矢量图层共同组成了数据库数据源。数据组织管理模块的结构组成如图2 所示。

图2 数据组织结构示意图

1.3 叠加分析模块

该模块的功能是按照特定的分级标准、分级量化方法，把原始栅格图层转化为量化栅格图层，进而通过设定权重的方式进行叠加分析，得到综合评价图层。叠加分析的基本流程如下：将多边形实体抽象化成数据集团中的子区域，然后对每个子区域进行编码，并将该区域内所有子区域的编码信息保存到layerinfo 表中，后期可以通过查询该表信息得到区域内所有的原始栅格图层。然后将图层进行分类，类型名称保存在chunkinfo 表中。最后，土地评价地理信息系统可自动读取原始栅格图层，并将其转化成量化栅格图层，再通过设定权重的方式开展带权叠加分析，即可得到具有实际参考价值的分析结果。

2 土地评价地理信息系统的应用

2.1 评价因子及其原始栅格土层

为验证土地评价地理信息系统的应用效果，本文以某工业厂房搬迁为例，简述该系统的应用流程与应用效果。在厂房搬迁选址中需要对土地自然适宜性展开评价。为简化研究，这里只考虑高程和坡度两个关键因子。考虑到这两个因子都属于量化指标，因此要基于所得数据构建原始栅格土层。其中，高程从相关部门获得，直接生成数字高程图（DEM）。而数字坡度图则是基于数字高程图分析而来。

2.2 获取因子量化栅格土层

将统计区间的间隔设定为100m，收集数字高程统计信息，汇总如表1 所示。

结合表1 数据可知，该图层区域内最小高层为651.24m，最大高程为1401.39m。其中，高程≤851.24m 的栅格占比达到了59.374%。结合实地勘察资料，这些地区以河湖等水域为主，属于不可用区域；851.24m～951.24m之间，栅格占比为12.239%，在整个陆域面积中（40.626%）中属于较大部分。但是从实际出发，该区域属于水陆交界地带，如滩涂、湿地等，也不符合工程建设需要，同样视作不可用区域。排除上述两种情况后，对其他区间按照高程适宜性由高到低的顺序进行量化分级。同时，按照“高程小、适宜性高”的标准进行赋值。将951.24m～1401.38m 区间分为4 部分，各部分的划分标准及幅值如下：

表1 数字高程图统计信息

区间1:950m～1000m，赋值为5；

区间2:1001m～1050m，赋值为4；

区间3:1051m～1100m，赋值为3；

区间4:1101m～1500m，赋值为1。

在坡度划分方面，按照“坡度小、适宜性高”的标准进行赋值，其分级标准与区间赋值情况如下：

区间1：角度值＜3°，栅格值＜5.241，赋值为5；

区间2：角度值3°～10°，栅格值5.241～17.633，赋值为4；

区间3：角度值10°～20°，栅格值17.633～36.397，赋值为3；

区间4：角度值20°～45°，栅格值39.397～100.000，赋值为2；

区间5：角度值＞45°，栅格值＞1000.000，赋值为1。

2.3 带权叠加分析

考虑到坡度和高程两个因子对土地自然适宜性的影响程度不一致，因此在两个因素叠加分析前还应科学确定两者的权重。本文基于AHP（层次分析法）进行确权。将高程因子权重设定为0.1，坡度因子的权重设定为0.9，然后对量化栅格图层做叠加分析，结果如表2 所示。

表2 叠加分析结果图层及统计信息

由表2 数据可知，值范围在0 以下（即适宜性评价为“低”）的栅格，占到了总栅格数的71.17%，该比例与上文中高程量化栅格图层中“不可用区域（71.643%）”所占比例大体一致，说明在低高程区域内，高程对土地自然适宜性评价结果有主导地位，与区域的实际情况相符。对于值范围在[0.90，4.50]的其他区域，则同时受到高程与坡度两个因子的综合作用，这种情况下可以通过叠加分析结果图层的方式开展进一步的分析。

假设坡度量化图层中某栅格值为x，坡度权重为0.9，则对应栅格的值贡献为0.9x。将结果图层划分为6 个区间，各个区间对应的权重和比例为：

区间1：＜0.9，权重为0，比例为714.70‰；

区间2：0.9～1.8，权重为1，比例为13.65‰；

区间3：1.8～2.7，权重为2，比例为54.24‰；

区间4：2.7～3.6，权重为3，比例为142.98‰；

区间5：3.6～4.5，权重为4，比例为71.35‰；

区间6：＞4.5，权重为5，比例为3.08‰。

2.4 综合评价

在带权叠加分析中，结合栅格区域土地适宜性的评价值可以发现，由于该区域内河湖、滩涂所占面积较大，用地适宜性较高的区域相对较少。在实际的土地开发中，要想满足该厂房搬迁重建的用地要求，需要降低用地适宜性要求。综合来看，基于带权叠加分析的土地评价地理信息系统能够为城市规划数字化提供必要支持，满足实际应用要求。

结束语

现代城市规划正在向数字化、智能化的方向发展，新技术的应用能够有效克服传统规划中存在的盲目开发、资源浪费等问题，对提高土地利用价值和促进城市可持续发展有积极帮助。融合了GIS 技术、计算机技术、大数据技术的土地评价地理信息系统，可以通过构建GIS 模型、获取并分析数据，以及开展带权叠加分析等方式，对土地的经济效益、环境效益等展开综合分析，进而评价土地的适宜性、可用性，为城市规划、工程建设提供了必要的参考。下一步，要紧跟前沿技术发展趋势，继续将土地评价地理信息系统与人工智能技术、因子量化方法等相结合，从而推动城市规划数字化水平的进一步提升。