都市農業規劃用地的動態模型研究——以荷蘭代爾夫特市為例

賀麗潔

(天津大學 建筑學院，天津 300072)

一、研究背景和意義

據估計，到2050年世界人口將達到92億，其中71%的人口居住在城市［1］。為了滿足糧食需求，將需要10億畝農田;而目前全世界范圍內，適宜耕種的土地80%已被使用，其中由于管理不當，還存在著15%的嚴重浪費。即使最保守的估計，糧食生產也要增加50%才能滿足人口增長的需要［2］。不僅如此，城市化的高速發展，帶給城市一系列的社會問題，對城市的生態環境也造成了前所未有的壓力。如何促進城市經濟、社會和環境的協調發展是各國城市政府最關心的問題。事實證明，都市農業有助于協調和解決現階段大多數城市發展中的各種問題。

都市農業是指在城市空間地域范圍內含功能輻射區域，以可持續發展為核心，體現城鄉融合，緊密依托并服務于城市的具有多功能、高科技、高度產業化、市場化的生態農業［3］。它具有以下功能:一是解決糧食緊缺，保障食品的安全、清潔和多樣性。二是具有生態保護功能。通過清除城市垃圾，回收利用廚房和城市廢棄物，把城市垃圾的利用與環境保護有機結合起來，使農業生產過程清潔化、無害化。三是具有增加就業和社會保障的功能。通過深度和廣度的開發，吸納更多的勞動力，創造出大量的就業機會。四是通過減少“食物里程”(food mile)，即農村到城市之間的交通運輸距離，可以節省大量人力物力和財力，同時也減少了交通污染。五是具有觀光休閑功能。通過發展園藝業、草業等特色農業，使農作物的觀賞栽培、設施栽培、庭園栽培得到普及。同時促進觀光農業、休閑農業等新型農業產業的迅速發展。六是具有文化教育功能。我國是個具有悠久歷史的農耕古國，通過挖掘展示農業發展的歷史，有助于加深國民對農業的理解、對古代文化的理解，也可提高農民的科技文化水平［4］。

綜上所述，我們應該把都市農業的發展作為城市系統的有機組成部分，納入到城市規劃中考慮。城市是個龐大復雜的系統。人口密度大、用地緊張、污染嚴重等一系列的經濟、社會、文化、生態等方面的問題，一直困擾著城市決策者和規劃者。如何權衡這些因素的關系，解決都市農業與這些因素之間的聯系和矛盾，合理有效地利用土地去發展都市農業，是城市規劃需要關注的問題。本文通過運用多標準評估體系，建立發展都市農業土地利用的動態模型，整合地理信息系統(GIS)，產生一系列的數據圖像，可以為規劃者提供直觀快捷動態的評測依據。

二、研究方法

多標準評估體系(MCE)通過調研大量的待選指標(即待選參數)，根據多個標準和目標來判定各項指標在體系中的權重和得分，建立一個評估模型，從而為決策者提供一個理論依據。

地理信息系統(GIS)是一個通過采集、存儲、處理、分析、管理以及呈現各種相關地理數據的設計系統。簡單地說，GIS就是合成制圖學、統計分析學和數據庫的技術。GIS是一個在處理空間數據和制圖方面非常有效的工具。它可以在很短的時間內，檢測大量數據，分析出空間因素。

整合MCE和GIS去分析影響城市用地的各種因素，可以為決策者提供更多功能［5］，推進整個決策過程，尤其可以幫助解決個人或群體在空間使用和評測土地適宜性方面的困擾［6］。大量的研究人員已經設計了類似的系統去研究土地的利用。例如，伊斯特曼頓(Eastmanton)通過整合GIS和AHP(Analytical Hierarchy Process即層次分析法)得到了一個加德滿都附近適用性的城市工業用地的分布圖［7］。佩雷拉(Pereira)和杜克詩戴(Duckstein)也使用整合MCE和GIS去分析瀕臨物種的棲息地的問題［8］。近年來，這一方法在解決城市土地規劃中的地理位置選擇，土地適宜性評估以及合作決策支持體系［5］中也有所應用。

代爾夫特都市農業土地利用的動態模型是在MCE和GIS的基礎上建立的動態模型，它可以解決兩個方面的問題:一是把影響都市農業發展的各種因素納入到城市規劃中考慮，評測影響都市農業發展和城市發展各個因素之間的關系和矛盾，建立合理的評價體系;二是通過建立動態模型得出代爾夫特的哪個區域最適合都市農業的發展。代爾夫特都市農業土地利用的動態模型是一個指導城市規劃概念性的復合工具。其建立過程，詳見圖1所示。

圖1 發展代爾夫特都市農業土地利用動態模型建立過程示意圖

三、代爾夫特都市農業土地利用動態模型的建立

(一)荷蘭代爾夫特的介紹

荷蘭是歐洲最具有現代都市農業國際化、專業化、優質化和高新技術特征的國家。代爾夫特市處于荷蘭西部，是一個中等面積、具有悠久歷史的內陸城市，擁有24平方公里的土地和96 761的人口。選擇代爾夫特市作為案例，是因為相對于城市系統過于復雜的大城市而言，面積不大，人口密度適中，城市功能相對比較單一。既不是政治文化中心的首都阿姆斯特丹，也不是現代化商業港口大都市的鹿特丹，而是一個以研究機構(主要以代爾夫特理工大學為主)和城市人口居住為主的小城市。這樣可以排除很多復雜的干擾因素，抓住一些主要因素，方便研究和分析，快速找到相對準確的數據和方法。

為了便于分析，需要把代爾夫特市的城市用地沿著城市道路、水系、鐵路、高速路等分成13個區域(如圖2所示)，進行數據收集和整理。

圖2 代爾夫特市的13個區域分布圖

(二)評價體系的建立

首先，把影響都市農業和城市發展的眾多影響因子歸為三大主要的影響因素作為評估體系的標準層，分別是城市基礎設施因素(UI)、社會經濟因素(SE)、生態環境因素(EC)。

其次，在標準層中，從城市規劃的角度，在眾多影響代爾夫特都市農業和城市發展的因子里，選取那些易于量化分析比較的影響因子作為標準層之下的評估層(即評價指標)去進行評價分析。

城市基礎設施因素包括:①該區域交通樞紐的分布距離(簡稱DR)，其代表農產品生產到城市交通核(高速公路、鐵路)的距離，即食物里程。DR值越大，交通運輸費用就越高，產生的污染也越多。反之，則越少。所以宜選擇DR值小的區域發展都市農業。②該區域市場(農貿市場、超市等)的分布距離(簡稱DM)，其代表農產品生產到消費市場的距離，即離市場距離越遠，運輸到市場的時間就越長和費用就越高，污染就越多。所以宜選擇DM值小的區域。③該區域的房屋密度(簡稱DH)，其反映了該區域的可用于發展都市農業的土地面積，即房屋密度越大，可用來發展農業的土地就越少。故宜選擇DH值小的區域。

社會經濟因素包括:①該區域剩余勞動力的數量(簡稱LA)，即LA值越大，勞動力越充足，越適合發展都市農業。故宜選擇LA值大的區域。②該區域的人口密度(簡稱DP)，其反映了該區域的居民數量，即人口密度越大，居民越多，對農產品的消耗就越多，對都市農業的需求就越大。故宜選擇LA值大的區域。③該區域的地價(簡稱PL)，反映農業的投入成本和經濟效益，即該區域地價越高，農業的投入成本就越高，產出的經濟效益就越低。故宜選擇PL值低的區域。

生態環境因素包括該區域可以轉化為農業的可用綠地(AG)、空地(AE)和非法用地(AI)三個評價指標。生態環境因素中的可用綠地、空地、非法用地如果可以轉化為農業用地，將會帶來巨大的生態效益，故用這些用地的面積作為評測生態效益的指標。其值越大，生態效益就越高。

最后，把收集和整理得到的代爾夫特市13個區域的所有評估數據，依據發展都市農業適宜性的原則評估分類，得到一個得分系統，來衡量都市農業發展的適宜程度，用得分1～3來表示。得分為3的，表示非常適合;得分為2的，表示適合;得分為1的，表示不適合(具體打分的詳則見表1)。在這一過程中，決策者是把評估標準整合到決策模型之中的。研究所需要的數據是通過社會調查、場地測量、代爾夫特市政廳的資料提供等方式收集得到的。

表1 代爾夫特影響都市農業發展的各種指標的得分標準(N:數量)

(三)評價指標的權重

各種因素的評價指標的權重可以利用層次分析法算出。層次分析法(AHP)，是20世紀70年代中期由美國運籌學家托馬斯·塞蒂(T.L.Saaty)正式提出的［9］。它是一種定性和定量相結合的、系統化、層次化的分析方法。

首先，建立層次結構模型(如圖1所示的目標層、標準層和評估層)。其次，構造成對比較矩陣。從標準層開始，對于從屬于(或影響)上一層每個因素的同一層諸因素，用成對比較法和1～9比較尺度構造成對比較矩陣，直到評估層。比較第i個元素與第j個元素相對上一層某個因素的重要性時，使用數量化的相對aij來描述。aij的取值可參考塞蒂的提議，按下述標度進行賦值(見表2)，aij在1～9及其倒數中間取值。根據圖1所構建的評價指標體系層次圖，可分別構造標準層和評估層兩層共4個判斷矩陣。然后，采用德爾菲法邀請專家各填寫一份權重判定矩陣表，用幾何平均數求各位專家的打分表，得綜合判斷矩陣。對同一層次的各元素關于上一層次中某一指標的相對重要性進行兩兩比較，得到各評價指標的權重(見表3)。最后，利用一致性比率CR作一致性檢驗。當CR＜0.1時，判定成對比較陣具有滿意的一致性，或其不一致程度是可以接受的;否則就調整成對比較矩陣，直到達到滿意的一致性為止。

表2 判斷矩陣標度含義的說明

表3 都市農業影響因素相對重要性的成對比較矩陣

顯然，基于層次分析法得到的各項指標的權重值是具有主觀因素的，但是這些主觀因素是基于真實的數據和客觀分析的。事實上，為了減少一些主觀因素的影響，我們可以用以下三個分析步驟來驗證權重值以及達到一致性檢測的目的:問卷調查，小組討論，專家打分。由于以上步驟是互為補充的，我們可以結合在一起來運用，得到各評價指標的權重，以增強其評估分析的客觀性。

(四)動態模型的建立

動態模型的建立是通過整合所有標準層和評估層的評價指標并算出它們的權重，創建出一個整體(即目標層)的評估體系;把這個評估體系整合到每個區域中來分別計算各評價指標的評價值;再把該區域所有指標的評價值求和，即可得到該區域發展都市農業土地利用適宜性的綜合評價值。整個過程就是多標準評估的決策過程。可用以下公式(1)來表示:

其中Wi:標準層中3個因素的權重值(城市基礎設施UI，社會經濟因素SE和生態環境因素EC);Wij:評估層中9個評價指標的權重值，例如房屋密度DH，剩余勞動力LA，可得到的綠地AG等;Sxj:13個區域中某個選定區域的9個評價指標的得分;故Sx可以表示13個區域中某個選定區域的得分。

結 論

把收集得到的代爾夫特市13個區域的所有數據評估匯總成一個數據集合，根據公式(3)計算得出代爾夫特13個區域的都市農業土地利用的綜合評價值。綜合評價值的數值越大，表示該區域越適合發展都市農業;反之亦然。可以看出:代爾夫特市最適合發展都市農業的區域是Delftse Hout;相反，最不適合的區域是Binnenstad。其他區域可以按照綜合評價值的高低排序得出。

把這些數據整合到GIS中，對于代爾夫特都市農業土地利用動態模型的空間分析，是一個非常重要的評估過程。但是由于篇幅和時間的問題，本文只闡述了用多標準評估體系(MCE)建立動態模型的過程，整合GIS的工作將會在未來的研究中繼續完成，并逐步完善都市農業土地利用的動態模型。當然，代爾夫特都市農業土地利用的動態模型相對是一個比較簡單的土地利用分析模型，根據城市的不同，評價指標也將不同。城市系統越復雜，評價體系也將越復雜。本文從代爾夫特土地利用的動態模型入手，旨在找到適合于大多數城市發展的都市農業土地利用的動態模型，以便具有更廣泛的適用性。

都市農業對于解決城市人口糧食短缺問題，提供更多的就業機會，減少交通運輸的污染和費用，創造更好的生態環境，都有著積極的作用。在城市中發展農業，最關鍵的問題是如何解決城市農業的土地利用和城市發展之間的矛盾。新技術例如GIS可以為城市規劃提供很大的幫助。但是對于規劃者來說，處理和分析數據才是一個非常關鍵的問題。有時候過分的關注數據分析，會使得決策變得困難。因此，代爾夫特都市農業土地利用的動態模型不僅需要準確的原始數據，而且需要整體的信息。此模型是整合了多標準評估體系和GIS的決策過程;它不僅滿足了土地規劃者分析和決策的需要，同時也滿足了規劃者數據整合的需要。GIS可以用來處理分析空間細節問題，多標準評估體系可以用來比較篩選數據信息。最終，分析的過程和結果都會為都市農業土地利用的決策提高客觀性和民主性。

［1］聯合國.世界人口預測:2008年人口數據庫修訂［DB］.［2008］.http://esa.un.org/unpp/index.asp?panel=1.

［2］BAULCOMBE D，CRUTE I，DAVIES B，et al.Reaping the Benefits:Science and the Sustainable Intensification of Global Agriculture［M］.London，UK:The Royal Society，2009:1.

［3］周曉芳.廣州都市農業旅游發展探討［J］.現代城市研究，2002，(3):124－ 125.

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［6］JOERIN F，THERIAULT M，MUSY A.Using GIS and Outranking Multicriteria Analysis for Land Use Suitability Assessment［J］.International Journal of Geographical Information Science，2001，(8):321 －339.

［7］SAATY T L.How to make a Decision:The Analytical Hierarchy Process［J］.European Journal of Operational Research，1990，48:9－26.

［8］HOSSAIN M S，CHOWDHURY S R，DAS N G，et al.Integration of GIS and Multicriteria Decision Analysis for Urban Aquaculture Development in Bangladesh［J］.Landscape and Urban Planning，2009，90:119－133.

［9］SAATY T L.A Scaling Method for Priorities in Hierarchical Structures［J］.Journal of Mathematics Physiology，1977，15:234 －281.