基于GIS的平頂山市建設用地生態適宜性評價

陳延輝，楊 柳，汪 偉

（1.平頂山學院 資源與環境科學學院，河南 平頂山 467002；2.中南大學 地球科學與信息物理學院，湖南 長沙 410083）

隨著城市化進程的加快，建設用地的需求越來越大。土地作為一種稀缺資源在城市發展中起著至關重要的作用。盲目的城市擴張，不僅會造成土地資源的浪費，還會導致土地生態環境的退化。土地生態適宜性評價可以為城市規劃的用地發展策略、功能布局和生態功能分區等提供科學依據[1]。它最早是由美國景觀建筑師麥克哈格于1960年提出，目前在我國城市規劃、土地利用規劃中已有廣泛的應用。國內外有諸多學者針對不同區域的土體生態適宜性進行了研究[2-19]，但在生態適宜性指標體系選取方面存在所選因子不全面或等權重或憑個人主觀臆斷直接賦權重等片面性。本文針對煤炭型資源城市轉型期的特點，采用層次分析法來確定權重，并利用TM遙感影像快速準確地提取多種生態環境方面的基礎信息，再利用GIS平臺建立不同生態因子的數據庫，使評價過程可以動態輸入修改該信息，評價結果更加準確可靠。

1 研究區概況

平頂山市位于河南省中南部，西靠伏牛山，東接黃淮平原，東經112°14′～113°41′，北緯33°08′～34°20′。境內西高東低，呈階梯狀遞降，海拔最高2 153 m，最低68.5 m；東西長150 km，南北寬140 km，面積約為7 882 km2。平頂山市是以能源、原材料工業為主體，煤炭、電力、鋼鐵、紡織、化工等工業綜合發展的新興工業城市。平頂山市屬于典型的煤炭型工業城市[20]，在平頂山市工業產值中, 煤炭及其相關產業占有 45%以上的比重。平頂山市區西高東低，屬丘陵平原地貌。土地利用依地形變化呈現出由山丘多林草地向平原耕地園地過渡的特點，其中有白鷺洲生態濕地公園為市區主要的塌陷沉降區。在城市建設上，分為老城區和新城區，兩者之間為區域廣大的城鄉結合部。市區北部低山丘陵區有20余對礦井，在礦井分布地區已形成礦區建設區。市區西南的新城區有平頂山市應用水源地——白龜山水庫，現為河南省省級濕地自然保護區[21]。

2 研究方法

平頂山作為典型的資源型城市，煤炭開采造成了開采區大面積塌陷，生態環境退化，也影響著建設用地的生態適宜性。本文根據平頂山市特點建立指標體系，然后依據指標體系對平頂山市遙感影像進行分析，得到平頂山市建設用地生態適宜性評價圖。文中采用平頂山市2009年Landsattm1-7波段的全色遙感影像數據進行分析，其中DEM高程數據采用的是30 m分辨率的遙感影像。首先對獲得的遙感影像數據進行配準和幾何糾正，然后運用ENVI4.5軟件進行遙感數據的拼接和裁切，得到平頂山研究區域的遙感影像圖，再通過相應的遙感影像解譯、不同波段的融合得到相應的數據內容。

依據麥克哈格適宜性評價理論確立的指標體系，可將建設用地劃分成5個不同的適宜性等級：最適宜建設用地、較適宜建設用地、基本適宜建設用地、不適宜建設用和不可用地。將城市建設用地的生態適宜性影響因素分為自然、社會經濟、生態安全3個因素。構建了平頂山城市建設用地生態適宜性的評價指標體系，并分別對各指標給出相應的分類條件（表1）。運用相應的層次分析法軟件（yaahp6.0）進行相應的計算。

表1 建設用地適宜性評價因子等級劃分標準及權重

運用ArcGIS10.0空間分析模塊，對各種因子進行柵格圖層疊加，通過各個因子所占的權重進行GIS的空間疊置分析，從而得到平頂山市建設用地的生態適宜性評價綜合結果圖。文章采用的柵格像元大小為30 m×30 m，完全達到了所要求的精度。柵格圖層疊加凸顯各因子的貢獻值，綜合疊加的評價方法為：

其中，S是生態適宜性等級；xi（i=1，2，3，…，n）為評價的一組變量。根據權重修正法可得到平頂山市建設用地的生態適宜性評價結果為：

其中，wi為各因子所占的權重，在ArcGIS10.0平臺下利用空間分析的相關模塊進行因子的疊加運算，得到平頂山市的多因子加權評價結果。采用K-means聚類分析法，依據上文約定的狀態將土地適宜性狀況分為5個不同的等級，得到如圖1所示的單因子評價圖。

圖1 單因子評價圖

在Arc GIS 10.0平臺下，利用其空間分析模塊按照公式及相應因子分值和權重值進行疊加分析，得到平頂山市的多因子加權疊加的綜合適宜性評價值，如圖2所示。城鎮建設用地生態適宜性綜合評價各適宜性等級的面積統計見表2。

圖2 平頂山建設用地適宜性因子疊加圖

表2 建設用地適宜性不同等級面積及比例

3 結果與分析

第一類區域為很適宜用地，一般為地質條件較好、地形相對較為平緩、水源較為充足的河流下游區域，主要分布在平頂山中部和西部。高程、坡度、坡向以及交通狀況均具有先天優勢，此區域占平頂山市面積的29.01%左右，是適宜建設的優勢區域，但也是極易受到環境威脅的區域。第二類區域為較為適宜的區域，該區域的優勢不及第一類區域明顯，地形坡度一般在8°～16°之間，比較靠近東部山區或者地形較為破碎的區域，該區域適合城市的邊緣化建設，不適宜發展聚集度高的城鎮。該區域占據平頂山總面積的13.53%左右。第三類用地為生態緩沖區，該區域主要分布于水源邊界，環境較好，占據平頂山總面積的14.71%左右。平頂山的生態緩沖邊界主要集中于白龜山水庫2 km緩沖區以及相應河流兩側。該區域是有條件限制的建設用地，一般不適宜作為建設或者較大工程項目，可以作為游憩休閑的公園、綠化用地，也適宜作為防護林等建設強度小、人類活動不頻繁的建設用地。第四類用地為不適宜建設區，該區域占據平頂山總面積的16.05%左右，主要特點為地形海拔高度較高或者坡度較大、水源豐盛的地帶以及生態濕地或者保護區。該區域不適宜作為建設用地，在不得已情況下可以進行相應改造來滿足建設需求。第五類為禁建區，即不能作為建設用地，或者不允許作為建設區域。該區域占據平頂山總面積的26.70%左右，一般為坡度較陡的山體、郁閉度較高的林地、河流湖泊及3等以上的耕地。

針對平頂山市城市建設用地生態適宜性評價結果，提出以下幾點建議：

1）城市規劃建設過程中應當加強對整體區域發展趨勢的把握，充分利用城市適宜建設的區域作引導，盡量避免建設過程中環境的破壞，尤其要充分向最適宜建設用地的區域進行建設拓展。

2）相關規劃部門在考慮城市發展趨勢的過程中，要綜合考慮多種因素。既要滿足城市發展的需要，又要考慮對平頂山老城區用地進行相應調整。由于城市建設用地適宜性高低是相對的，不僅受到自然條件的限制，還取決于經濟發展和科技實力的進步。此外，平頂山城市環境復雜多樣，對一定時期內區域的生態適宜程度會產生一定影響。所以，應當定期對城市建設狀況進行評價，以促進環境、經濟、社會的協調發展。

3）政府部門要加大對生態脆弱區域的環境保護力度，特別是環白龜山水庫區和生態緩沖區，防止緩沖區域內環境的惡化。同時，要制定相關政策來提高區域居民的生態意識。

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