徐松南

人居环境是人类聚居生活相关的地表空间，是人类利用自然、改造自然的主要场所。20 世纪50 年代希腊学者道萨迪亚斯首先提出“人居环境科学” 的概念[1]，在世界范围内，1976年《温哥华人类住区宣言》确立了人类聚居学的基本学术框架，此后的理论建构和实践探索涵盖建筑、规划、地理、生态、环境等学科领域[2]，如霍华德提出的“花园城市”城市，盖迪斯提出了“生态城市”等[3]。1993年，国内学者吴良镛等创立了“人居环境科学”，提出以人类聚居(包括村庄、集镇、城市等)为研究对象，着重探讨人与环境相互关系的科学，其研究目的是通过了解、掌握人居现象发生、发展的客观规律，建设符合人类理想的聚居环境[2]。自20世纪80年代以来，我国学者研究成果涉及到人居环境模式、城市人居环境、社区人居环境、小城镇人居环境、古城镇人居环境以及人居环境评价等六大领域[4]。

研究尺度从城市尺展到区域、社区和小区，研究方法体现出多学科融合，评价方法从传统多元统计分析到遗传算法、模糊评价、神经网络等方法的应用[5-7]。2007年5月，中国城市科学研究会公布了《宜居城市科学评价标准》，全国各城市均可使用本标准开展“宜居城市”自测工作，标志着人居环境的研究理论和研究方法日趋成熟。但是由于研究问题的角度及切入点不同，评价指标体系选择有所不同，评价因子从单一的自然适宜因子，到可持续发展评价的社会经济环境、自然生态环境、公共设施建设、环境资源保护和环境管理能力等多因子综合。人居环境的适宜性决定于多个方面，以往的研究以城市生态环境评价研究居多，主要集中在自然适宜性叠加分析、社会经济环境统计指标评价层面，基研究存在一定的局限性的，多数只侧重自然适宜性与社会经济条某一个方面，特别是对城市与区域发展的规划区人居环境适宜性研究不多。

在借鉴国内外前人研究成果的基础上，尝试运用RS、GIS等技术手段，利用地学分析方法，针对滁州市的东向发展战略的大滁城规划区人居环境适宜性进行研究，结合本地区的实际情况，以1km×1km栅格为基本单元,选取交通路网指数、水域指数、学校服务指数、居住影响力指数与地被指数等指标,建立基于GIS的人居环境指数(HEI)模型,系统评价大滁城规划区内的人居环境宜性,以定量揭示大滁城人居环境的适宜程度及其空间规律性。

1 评价模型的建立和数据来源

1.1 研究区概况

“大滁城”，位于安徽省东部，长江下游北岸，北纬31°51′一33°13′、东经117°09′一119°13′之间，属 “南京都市圈”核心层、国家级“皖江城市带承接产业转移示范区”。“大滁城”发展战略的提出源于(滁州市城市总体规划(2008～2020))。2008年4月滁州市响应安徽省委、省政府的“东向发展”决策和部署，正式提出“大滁城”发展战略，即以滁城主城区为中心，以来安、全椒和乌衣为三个副中心，以琅琊山风景区为依托，力争在五年的时间里，打造出一个经济繁荣、山水相连、生态优美、宜人宜居的新滁城[8]。滁州城建历史上从未有过的高强度投资和大规模建设正在实施。未来20年“大滁城”人口会突破100万，建成区面积达到100km2。城市不断膨胀必将引导人居环境在空间上的再组织。

1.2 评价指标的选取与技术流程

人居环境系统复杂，涵盖的指标数量十分庞大，选择所有指标来反映人居环境质量状况是不现实的，也是不实用的。由于研究区域内，自然影响因子当中的气候、水文等因素变化不大，不作考虑。在征求 “安徽省人口发展功能区”课题组专家的基础上，本着科学性原则和可操作性原则，本次研究选取道路、水域、学校、居民点、土地利用与土地覆盖状况以及区域人口分布等影响指标，建立大滁城人居环境基础地理数据库，通过ArcGIS为各单项指标进行空间插值，以1km 1km栅格将研究区空间分割，形成属性的空间分布梯度，统计栅格单元上各单项指标与人口分布的相关性，以相关系数作为各个指标权重，构建大滁城人居环境适应性评价指数模型，定量计算大滁城不同地区的人居环境指数，揭示了大滁城不同地区人居环境的适宜性的空间格局[1]，为规划区内人居环境的空间再组织服务。其工作流程如(图1)。

图1 大滁城人居环境适宜性研究技术路线图

1.3 指标选取原则、评价模型的建立以及参数获取

1.3.1 路网指数模型

各行政区划内的公路里程(H)是指在一定时期内达到《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)规定的各等级公路，并经公路主管部门正式验收交付使用的公路里程数[9]，路网密度反映一个国家或地区的公路网发展水平，按分担对象的不同，可以分为面积密度、人口密度等[10]。本文对大滁城境内的高速公路、国道、省道、城市干道、县乡道图层合并，形成道路图层，并与行政区划叠加，然后进行区域统计[11]，忽略公路等级和车道数宽度差异， 用各类公路总里程除以大滁城国土面积[12]，求出道路密度，计算公式为：

RD=Hi/AREA

其中，RD为路网密度，Hi为经过某一栅格单元一定区域内的道路里程，AREA为某一栅格单元的面积，本文确定1km 1km的栅格为区域单元，即AREA值为1km2。

1.3.2 水域指数模型

在国家环境保护总局生态环境状况技术评价标准上[13]，考虑到本文研究的是小尺度区域范围的差异性以及数据的可获取性，采用各区划内的水域面积与该区域面积的比重来表示水资源的丰缺程度，显示了区域自然供水的能力，方法参考路网密度，得出计算公式：

WAD=Wi/AREA

其中,WAD为水域密度，Wi为某一栅格单元为中心一定区域内的水域面积，AREA即为栅格单元的面积。

1.3.3 学校指数模型

根据中华人民共和国教育部颁布的《城市普通中小学校校舍建设标准》，要求中学的服务半径不得大于1000米[14]，结合已获取到的学校分布点数据，对学校做缓冲区分析，并与遥感解译的居民地图层叠加，将叠加操作后缓冲区区域内的居民点面积和该区域面积的比重来表征该区域教育资源的优劣程度，计算公式：

SD=Si/AREA

其中，SD为学校服务优势度，Si为某一栅格单元为中心一定区域内的平均学校服务优势程度，AREA即为栅格单元的面积。

1.3.4 居住指数模型

一定区域范围内的居民点分布及其分布的稠密程度，是在很长一段时间内形成的居住场所，从侧面反映了该地区的适宜居住程度的大小，通过对遥感解译的土地利用现状图中居民地面域的提取，进而采用各行政区划内居民地面域的面积与该地区总面积的比重来体现适宜居住影响力的大小，并运用空间内插，栅格化，方法同路网密度，计算公式为：

LCD=Li/AREA

其中，LCD指宜居影响力的大小，Li某一栅格单元为中心一定区域内的平均宜居影响程度的大小，AREA即为栅格单元的面积。

1.3.5 地被指数模型

研究思想来自于国家环境保护总局《中华人民共和国环境保护行业标准：生态环境状况评价技术规范》中的植被覆盖指数[13]，本次研究构建大滁城区域地被指数来表示地表植被的覆盖状况，计算公式为：

LCI=NDVILTi

其中，LCI为地被指数，NDVI为该栅格单元格的归一化植被指数，TLi为各土地利用地形的权重[15]，根据已经获得的大滁城遥感解译土地利用类型，其解译信息中包括耕地、林地、水域、城乡居民点和独立工矿用地、未利用地5大用地类型中的水田、旱地、有林地等12类二级土地利用类型，各用地类型的权重参考岳建等的研究[2]。

1.3.6 人居环境指数模型

在路网、水域、学校、居住、植被指数等单因子适宜程度评价基础上，考虑到大滁城总体规划中以滁州为中心，来安、全椒、乌衣为三个副中心，所以在本次研究中将大滁城划为四个区域，构建人居环境适适宜性评价模型，根据各个单因子指标与人口的相关性，计算各个区域内的人居环境指数。同时为了增进各指标之间的可比性，需要对各个单指标进行标准化处理。计算公式：

HEI=ai×NRD+bi×NWAD+ci×NSD+di×NLCD+ei×NLCI，i=1,2,3,4

其中：HEI为人居环境指数，NRD、NWAD、NSD、NLCD、NLCI分别为采用标准化方法得到的标准化路网指数、水域指数、学校指数、居住指数、地被指数；a、b、c、d、e分别为5个分指标的所对应的权重，本次研究对各指标与人口密度的相关性进行了分析，在此基础上根据单项指标与人口密度的相关系数占该区相关系数总和的比例确定了大滁城各个区划内单项指标的权重[1]，相关性和权重参看表1。

在人居环境指数模型中，各项分指数的权重取值受人口密度模拟精度的影响，人口数据的行政统计单位越小，越有利于提高人口密度模拟精度[16，17]，研究中以2007年大滁城各乡镇数据为基础,建立人口密度的栅格图层。

1.4 数据来源与数据处理

本文运用到的数据主要包括用于计算人口分布的各乡镇、县、市的人口数据、计算各行政区划内道路网密度的道路里程、水域密度计算的各行政区划内水域面积、学校服务优势程度模拟的各行政区划内学校的坐落及数量、居住影响力计算的各行政区划内居民地面积以及地被指数计算的大滁城土地利用现状图和大滁城归一化植被指数图(NDVI)。

大滁城人口及学校数据由滁州市城乡规划院、滁州市统计局提供，时间尺度为2007年末。水系面域和居民地分布通过对2008年安徽省遥感解译的土地利用现状图中提取得到，其遥感影像的时间尺度为2008年初。大滁城区域涉及四景遥感影像，通过在ENVI软件中对其进行拼接、裁剪，并运用软件中自带的植被指数计算模块，获取大滁城区域的归一化植被指数1km 1km尺度各指标要素的栅格图层，通过ArcGIS软件地统计分析模块反距离权重(IDW)内插方法获得，如(图2)。

表1 大滁城地区单因子指数与人口密度的相关性和权重

图2 大滁城人口密度

图3 大滁城路网密度

图4 大滁城水网密度

图5 大滁城居住指数

图6 大滁城学校指数

图7 大滁城地被指数

2 大滁城人居环境指数空间分布格局及其与人口分布的相关性

2.1 大滁城人居环境适宜性空间分布格局

根据大滁城人居环境指数评价模型，以1km 1km栅格单元为研究的基本单元，本次研究计算了大滁城不同地区的人居环境指数(如图8)，从图中可以看出，大滁城人居环境指数在整体上呈现由中心城区向周边地区递减的趋势。最高值都位于滁州、来安、全椒的主城区，次区域则位于这些城区的周边包括乌衣、大王、腰铺、南谯街道办事处等，最低值分布在大滁城边界区域的杨郢，雷官、西王、大柳等镇。

图8 大滁城人居环境指数分布图

2.2 大滁城人居环境指数与人口分布的相关性

为确定大滁城人居环境指数与人口分布的相关性，以栅格尺度为基础，在ArcGIS中将人口密度数据与对应的人居环境指数进行匹配，并将属性表导出，做人口密度与人居环境指数的散点图(图9)，建立线性方程，结果显示：大滁城人居环境指数与人口密度之间存在较好的相关性，二者的一次拟合度R2=0.8361。

图9 人居环境指数与人口密度的关系

3 研究结果与分析

3.1 人居环境适宜性空间分布格局

本文采用ArcGIS软件的空间分析模块，获取了路网密度、水域密度、居住影响力、学校服务优势度、地被指数各个单指标的栅格图层，本文参考封志明等的研究[15]将大滁城人居环境适宜性划分为由高到低的五个不同类型区域(表2，图10)，同时计算出各等级区域内所有指标因子的均值(表3)。

一级区域：人居环境指数介于80～88.4之间，是大滁城人居环境适宜性程度最高的区域，基本不受指标因子的约束，最适宜人类居住，分布在滁州市中心城区位置，面积6km2，约占大滁城地区总面积的0.13%，相应的人口数量为1.1万人，此区域面积狭小，人口众多，是大滁城人口密度最高的区域，同时也是经济、各种商业、服务业最发达的地区二级区域；人居环境指数介于60～80之间，各指标因子对其影响程度非常小，属于比较适宜居住的区域，主要位于滁州市中心区域周边，处于市中心与城乡结合部的过度地带，面积29km2，约占大滁城总面积的0.65%，相应的人口为4.26万人，平均人口密度1421人/km2。

三级区域：人居环境指数介于40～60，是大滁城人居环境一般适宜地区，其中包括了来安、全椒城区以及滁州市城乡结合部的区域，面积为97km2，约占大滁城地区总面积的2.18%，相应的人口数量为8.86万人，人口密度923人/km2。

四级区域：人居环境指数介于20～40之间，是大滁城人居环境临界适宜地区，面积698km2，占大滁城总面积的15.69%，相应的人口数量39.33万人，占大滁城总人口的24.21%，该区域主要位于滁城，来安城、全椒城的郊区，人口密度在555人/km2左右。

五级区域：人居环境指数介于1.06～20之间，是大滁城人居环境不适宜区域，面积较广，为3619km2，占大滁城总面积的81.35%，相应的人口数量为108.91万人，人口密度为303人/km2，低于大滁城区域365人/km2的平均水平。

综上所述，大滁城区域内人居环境不适宜的范围最广，且分布的人口众多，除了滁州、来安、全椒城区及其周边郊区区域存在适宜性外，其他区域一般不具有适宜性；其中适宜性最好的在滁城中心区域，且面积最小，只占大滁城总面积的0.13%，一般适宜性以上的区域内人口是总人口的8.75%，对应的面积比重为2.96%；临界适宜性以上的区域的占人口比重是24.21%，对应的面积比重为15.69%，可以看出人居环境适宜性程度从根本上决定着大滁城人口分布的地理格局。同时由表3可以看出，各项指标因子的均值相对于人居环境适宜性不同等级，存在着梯阶的层次关系，从侧面论证了上文五种分级方法的合理性。

表2 大滁城人居环境适宜性评价

表3 大滁城人居环境适宜性各等级指标均值

4 结论与讨论

本次研究借助GIS平台，整合基础地理数据与人口数据，运用用GIS技术建立大滁城人居环境指数(HEI)模型,定量评价了大滁城人居环境适宜性，同时分析了大滁城人居环境的空间格局。

(1)大滁城人居环境指数整体呈现由大滁城的边界区域，向中心区域逐渐聚集，在中心城区达到最高值。处于城市中心及其周边、郊区等地区，人居环境适应性指数要比其他区域高。大滁城一般适宜以上的区域面积占到了总面积的2.96%，相应的占总人口为8.75%；人居环境不适宜区域面积最广，占到了的81.35%，但占得人口比例也最大，为67.04%。可以看出，有约3/5的人口，生活在约4/5的不适宜区，人口密度低于大滁城平均人口密度，属于区域内地广人稀的地区。

图10 大滁城人居环境适宜性分级评价

(2)从表2、图10中，得到临界适宜性区域占有15.69%的面积和24.21%人口、且这部分区域为滁城郊区及来安、全椒县城周边，暂且认为这部分区域为潜力区域。滁州作为安徽省的东大门，是安徽省东向发展战略的桥头堡、国家级“皖江城市带承接产业转移示范区”。同时结合大滁城的近期与长远规划，城南、城东、城北的发展已经初具规模，城南的开发将直接与全椒对接，城东、城北的发展则将与来安对接，研究结果基本反映了城市发展的这种布局。作为大滁城范围内的潜力区域，这部分地区将会得到更多的发展机会。结合大滁城分级规划目标，虽然短期内该地区人居环境指数不是很高，但在接下来的一段时间会逐步提高。

(3)通过大滁城人居环境环境指数较好地反映了大滁城不同地区的适应性，对大滁城地区的宜居程度进行等级划分，并以图形化的方式显示出来，能够揭示大滁城人居环境适宜性的分布规律。其研究成果与目前大滁州建设指挥部的规划结果基本一致，可以作为城市规划部门、国土部门开发的参考。

[参 考 文 献]

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