张博航

（西南林业大学生态与环境学院 云南昆明 650224）

土地利用适宜性评价最早可追溯到20世纪初，其起源于美国景观设计师进行的基于土地评价的景观设计实践［1］。1976年，联合国粮农组织（FAO）制定并颁布了《土地评价纲要》，提出从适宜性角度对土地进行定级，为土地利用规划服务。随后，世界各国参照这一纲要建立了各自的土地评价体系，广泛开展土地适宜性评价［2-4］。

目前，土地利用适宜性评价技术方法主要有模糊数学概念模型、神经网络模型及物元分析法等［5-7］。尽管目前土地利用适宜性评价研究取得了丰富成果，但仍未形成统一和公认的评价方法。基于此，本文旨在探索构建基于GIS技术的土地利用适宜性评价的模型与方法，并以湖北省崇阳县为实证研究对象，以期为深化土地利用适宜性评价技术方法研究提供参考和借鉴。

1 评价模型和方法

根据城市“人—地”复合系统理论，城市土地利用适宜性评价需要从“人”和“地”两个方面进行，其中，“人”的方面主要包括经济社会子系统及其评价因子，“地”的方面主要包括生态子系统及其评价因子。城市土地利用适宜性等级决定于其自然生态因子和经济社会因子的多元耦合，可以看作是自然生态适宜性等级和经济社会适宜性等级的和，即有：

式中，S是土地利用适宜性等级，Sn是生态适宜性等级，Ses是经济社会适宜性等级。经济社会适宜性等级Ses可利用线性加权和法进行计算，而生态适宜性等级Sn可以看作是生态敏感性等级的反方向结果，即空间单元的生态敏感性越高，则其开发的适宜性就越低，因此，可以利用生态敏感性评价结果而得到自然生态的适宜性等级值，公式如下：

式中：Sn是自然生态适宜性等级；K是所选用的常数，其值要根据研究所需进行灵活选择；Smg是生态敏感性值。上述模型综合考虑了城市生态、经济、社会3个子系统对土地利用的综合适宜性，全面反映了城市“人—地”复合系统对土地利用适宜性的等级、水平和状态，由此将能得到更为科学、系统、综合的评价结果。进一步，生态敏感性评价和经济社会适宜性评价可采用线性加权和法，公式为：

式中：S是生态敏感性或经济社会适宜性等级；xi是用于评价的指标值；wi是指标权重，权重计算目前常用的是层次分析法。上述土地利用适宜性评价模型需要在GIS技术平台上进行计算。GIS技术是空间信息技术的典型代表，是计算机技术和空间数据的集成应用，是收集、储存和分析地球上某一区域空间信息的系统，GIS具有的空间数据管理、空间分析、空间建模、空间决策支持等技术可以为土地利用适宜性评价提供一个全面而高效的技术平台。在具体评价时，每一个土地利用适宜性评价指标都对应GIS 中的一个空间数据图层，利用GIS强大的空间分析功，能完成空间叠加分析，从而得到评价结果，由此为土地利用规划决策提供科学依据。

2 案例研究

2.1 指标体系构建

本文以湖北省崇阳县为案例研究区。崇阳县位于湖北省南部，居湘、鄂、赣三省交界处，全县土地总面积1959.33km2。遵循土地利用适宜性评价指标体系构建的系统性、科学性和数据可获得性原则，考虑到崇阳县生态系统的特点和经济社会发展的总体情况，研究选取地形、水体、土地利用、保护区和地质灾害等五大指标进行生态敏感性分析，选取道路交通、建成区、人口规模、经济发展和社会发展等五大指标进行经济社会适宜性分析，同时，对一级指标进行细化，得到更为详细与可实际测度的二级指标，具体如表1所示。

表1 崇阳县土地利用适宜性评价指标体系

2.2 指标数据处理

根据指标体系，收集崇阳县的各相关数据。崇阳县的自然生态要素数据主要包括行政区划数据、遥感影像数据、数字高程模型数据、土地利用现状和规划数据等。经济社会数据主要包括各级各类道路数据、各个建成区的规模数据、各个乡镇的人口和经济发展数据等。利用崇阳县的遥感影像数据，结合现状地形图，得到崇阳县的第一手矢量数据，进而在ARCGIS软件平台上建立崇阳县的空间数据库，由此为适宜性评价做好数据支撑。

2.2.1 生态敏感性指标数据处理

在ARCGIS中应用重分类命令，将生态敏感性指标根据不同等级分别赋值1、3、5、7、9，代表极低敏感、低敏感、中敏感、高敏感和极高敏感，值越大，表示指标的生态敏感性越高。

在ARCGIS中，应用崇阳县的数字高程模型对地形因子进行空间分析，坡度指标按照0～5°、5°～10°、10°～20°、20°～30°、大于30°的标准，分别赋值1、3、5、7、9；高程指标则按照0～100m、100～200m、200～300m、300～500m、大于500m 的标准，分别赋予1、3、5、7、9 的等级值。水体因子包括水库、河流与坑塘等二级指标，对3个二级指标应用多重缓冲区命令进行不同距离的缓冲区分析，再基于不同的缓冲距离赋予不同的生态敏感性等级值，其中，水体本身赋予9，50m缓冲区内赋予7，100m 缓冲区内赋予5，200m 缓冲区内赋予3，200m 缓冲区外则赋予1。土地利用根据地类的不同分别赋予不同的敏感性等级值，其中，滩涂、公益林和自然保留地均赋值9，基本农田赋值7，林地赋值5，园地赋值3，其他用地赋值1。保护区包括国家级和省级两类，保护区本体均赋值9，国家级保护区按照200m、500m、1000m 的距离进行缓冲区分析，省级保护区按照100m、200m、500m 的距离进行缓冲区分析，并分别赋予7、5、3、1的等级值。地质灾害指标中的高风险区赋值7，中风险区赋值5，低风险区赋值1。

最后，在ARCGIS 中应用矢量转栅格工具，将所有指标数据转为栅格数据，空间分辨率统一设为30m，再利用镶嵌新栅格工具对地形、水体、土地利用、保护区和地质灾害5 个因子进行空间叠加分析，从而得到最终的生态敏感性评价结果。在具体计算时，叠加方式要选取“取大叠加”方法，即对于同一个空间单元选取其不同指标敏感性的最大值作为最终的评价等级，由此体现尽可能保护生态环境的理念。

2.2.2 经济社会适宜性指标数据处理

在ARCGIS 中，根据经济社会适宜性指标等级，分别赋值1、3、5、7、9，代表极低适宜、低适宜、中适宜、高适宜和极高适宜，值越大，表明指标的经济社会适宜性越高。

在道路交通指标处理上，将其细分为高速公路、国道和省道、县道和乡道等3 个二级指标，其中，道路本身均赋值9，高速公路按照1000m、2000m、3000m 的距离进行缓冲区分析，国道和省道按照500m、1000m、2000m 的距离进行缓冲区分析，县道和乡道按照200m、500m、1000m的距离进行缓冲区分析，并分别赋值7、5、3、1。建成区包括县城中心城区和乡镇两个二级指标，其中，建成区本身均赋值9，中心城区按照1000m、2000m、3000m的距离进行缓冲区分析，乡镇按照200m、500m、1000m的距离进行缓冲区分析，并分别赋值7、5、3、1。人口规模按照各个乡镇的人口数量进行分级，包括小于2 万、2 万～3 万、3 万～4 万、4 万～5 万和大于5万，分别赋值1、3、5、7、9。经济发展按照各个乡镇的总产值进行分析，包括小于2亿元、2亿元～3亿元、3亿元～10亿元、10亿元～20亿元和大于20亿元，分别赋值1、3、5、7、9。社会发展按照各个乡镇的人均收入进行分级，包括小于1 万元、1 万元～1.2 万元、1.2 万元～1.4万元、1.4万元～1.7万元和大于1.7万元，分别赋值1、3、5、7、9。

最后，在ARCGIS中，将所有的指标数据统一转为栅格数据，空间分辨率设置为30m，再应用ARCGIS的栅格计算器工具对经济社会适宜性指标进行空间叠加分析。道路交通的3个二级指标、建成区的2个二级指标分别进行等权叠加，从而得到道路交通和建成区的适宜性等级值。利用层次分析法，计算道路交通、建成区、人口规模、经济发展和社会发展5个指标的权重，进而根据式（3）应用栅格计算器得到最终的经济社会适宜性等级值。

2.2.3 综合集成处理

首先，在ARCGIS 中，应用栅格计算器工具对最终的生态敏感性和经济社会适宜性等级数据分别进行标准化处理，方法采用极差标准化法，标准化后的等级值均处于0～1之间。其次，根据式（2），应用栅格计算器工具计算生态适宜性等级，由于生态敏感性等级已经标准化到0～1之间，因此，K取1，由此得到生态适宜性等级值。最后，根据式（1），应用栅格计算器工具对生态适宜性和经济社会适宜性进行综合集成，从而得到崇阳县最终的土地利用适宜性评价等级值。

2.3 评价结果分析

根据评价结果，研究把崇阳县土地利用划分为四类适宜性分区，即最不适宜区、较不适宜区、较适宜区和最适宜区。

最不适宜区的面积为772.91km2，占县域总面积的39.45%，主要包括河流、水库、保护区等生态空间，由此构成了崇阳县的禁止开发区和生态空间，其是刚性的生态控制线，是永久不能进行城镇化、工业化开发建设的生态红线地区。

较不适宜区主要分布在最不适宜区的周边地区，如保护区、水体的核心缓冲区等，同时还包括基本农田和一般农用地如园地等。较不适宜区的面积为987.75km2，占县域总面积的50.41%。较不适宜区应作为限制开发区域，是一种生态缓冲区域，可以在严格条件下进行适度开发建设。

较适宜区主要是最适宜区的周边地区，主要包括建成区的周围、主要交通干线的周围等，在空间上主要呈现出斑块状的分布形态。较适宜区的面积共75.72km2，占县域总面积的3.86%。较适宜区是一种建设用地的备选空间，一般情况下，不宜首先开发使用，应优先开发最适宜区的空间。

最适宜区的面积为122.95km2，占县域总面积的6.28%，主要包括中心城区和主要乡镇的建成区、重要交通干线及其核心缓冲区等，在空间上，以中心城区为核心形成了适宜性空间集聚带，同时，其他乡镇的建成区及其周边地区也构成了县域空间中的多个适宜性集中区。这些最适宜的空间必将成为崇阳县城镇化发展的主阵地，可以集聚更多的产业和人口，由此形成崇阳县的主体城镇空间。

3 结语

研究构建了基于“生态—经济—社会”三位一体的土地利用适宜性综合评价模型及其技术方法，通过对生态敏感性评价和经济社会适宜性评价的有机综合和系统集成，将能得到更科学、更全面的评价结果。在GIS技术的支持下，应用评价模型和方法，完成了崇阳县土地利用适宜性的综合系统评价，将全县土地利用适宜性等级划分为最不适宜区、较不适宜区、较适宜区和最适宜区4个等级，明确了哪些地区可以开发、哪些地区不可以开发，由此为崇阳县土地利用规划和开发管控提供了科学的决策依据。