基于GIS的低丘緩坡建設用地適宜性評價

伍恒雨++劉勇++劉秀華

摘要：建設用地適宜性評價是進行土地資源空間分析及優化土地配置的基礎。根據四川省廣安區丘陵資源豐富和建設用地需求量大的實際情況，研究基于GIS平臺，綜合選取以“自然-社會-經濟”為框架的10個評價指標構建評價指標體系，對廣安區低丘緩坡土地資源進行建設用地適宜性評價。結果表明，廣安區低丘緩坡土地資源豐富，以適宜進行建設用地開發利用為主的占整個低丘緩坡資源的73.64%，其主要分布在區內的東北部、中部和西南部。

關鍵詞：低丘緩坡；建設用地；GIS；土地評價

中圖分類號：F301.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）03-0555-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.03.012

Evaluating the Suitability of Construction Lands in

Low-slope Hilly Region Based on GIS

——Taking Guangan County of Sichuan Province as An Example

WU Heng-yu， LIU Yong， LIU Xiu-hua

（College of Resources and Environment， Southwest University， Chongqing 400715， China）

Abstract： Evaluating the suitability of construction lands is the basis of spatial analysis and optimization of the allocation of land resources. According to the riched hilly resources and the great demand on construction lands in Guangan county， three classes and ten indicators of nature， society and economy were selected to build the suitability evaluation index system for the study area based on the support of GIS. The suitability of construction lands in low-slope hilly region was evaluated. The results showed that the low-slope hilly resources were rich in Guangan county. The suitable lands accounting for 73.64% of all resources in low-slope hilly region were suitable for the development and utilization of construction land and mainly distributed in northeast， central and southwest areas.

Key words： low-slope hilly region； construction land； GIS； land evaluation

近年來，中國經濟的快速發展以及城鎮化、工業化的不斷推進使得土地資源日益緊張。城市擴張導致建設用地需求大增，大量優質耕地被占用[1]，加劇了人地矛盾，并威脅到糧食安全。解決這一問題的出路除了節約集約利用現有平地資源外，還應積極拓展新的用地空間。中國山地丘陵地帶中儲備著豐富且可被利用的新型后備土地資源——低丘緩坡土地資源。對其開發利用已成為增加有效土地供給、發展城鎮建設的一種必然選擇。但低丘緩坡資源的自然條件和地質環境相較于平地資源更為復雜和脆弱[2]，如果不科學地進行開發利用，可能會導致諸多社會問題和生態破壞。為了實現土地資源的可持續利用，合理規劃低丘緩坡資源需要以土地適宜性評價為前提。

早在20世紀80年代就有學者開始研究低丘緩坡這一特殊土地資源[3，4]。但國內外對低丘緩坡土地資源的研究主要集中在農業需求層面，以進行宜農適宜性評價、探討耕地補充為主，宜建適宜性研究相對較少[5-10]。例如朱曉蕓[5]以補充耕地為目標對浙江省余姚市低丘緩坡資源開發利用潛力進行評價；張秀英等[8]以地形、土壤及開發程度為基礎，對浙江省蘭溪市低丘紅壤區耕地開發潛力進行了評價；徐萍等[9]通過評價浙江省低丘緩坡開發利用現狀，提出了低丘緩坡農業資源高效集約利用基本思路。隨著研究的深入，一些學者逐漸重視以低丘緩坡開發為建設用地的研究，但大多數是將東部沿海丘陵城市作為研究區域，而針對西部地區山地丘陵城市的研究較少[10]，例如黃衫等[11]以浙江省開化縣城關工業區為研究區域進行了低丘緩坡開發評價；鄧華燦[12]以福建省福州市為研究區域進行了低丘緩坡建設用地開發研究；宋夢意等[13]以浙江省低丘緩坡為研究對象，從工業建設視角進行開發利用研究。同時，隨著GIS技術的快速發展，其強大的空間數據處理能力和計算能力，為低丘緩坡建設用地適宜性評價提供了行之有效的研究工具。本研究利用GIS技術，在構建“自然-社會-經濟”框架的基礎上，探討了西部地區典型山地丘陵城市的低丘緩坡資源建設用地適宜性程度，并針對不同的適宜分區提出相應的土地優化利用方式，以期為合理開發利用山地丘陵城市的低丘緩坡資源提供科學參考依據。

1 研究區概況及低丘緩坡范圍的確定endprint

廣安區位于四川盆地東部，地處川中丘陵區東部邊緣和川東平行嶺谷區西側，東經106°32′—107°03′，北緯30°18′—30°50′，南北長47 km，東西寬49 km。全區地勢西低東高，由西海拔208 m逐漸向東升高到海拔1 170 m，地形地貌復雜，山地、丘陵、平壩交錯分布，以丘陵為主，占36.68%，平壩僅占3.14%。全區屬中亞熱帶濕潤季風氣候，年平均氣溫17.5 ℃，年降雨量1 043.7 mm。

廣安區是廣安市委、市政府駐地，是廣安市政治經濟文化中心，轄6個街道辦事處、21個鎮、22個鄉。《國家新型城鎮化規劃（2014-2020年）》中明確指出要加快培育成渝城市群，使之成為推動國土空間均衡開發，引領區域經濟發展的重要增長極。廣安區作為成渝經濟的四川惟一的示范區，2012年地區生產總值和工業生產總值分別達到219.6億元和117.1億元，比上年增長14.1%和18.6%，經濟優勢突出，工業發展迅猛，建設用地需求量大。根據2011年廣安區土地利用現狀調查成果，全區153 335.80 hm2土地總面積中，農用地125 576.07 hm2，占土地總面積的81.90%；建設用地22 420.43 hm2，僅占土地總面積的14.62%；未利用土地5 339.33 hm2，占土地總面積的3.48%。

低丘緩坡狹義上是指海拔低于300 m，并且坡度為6°～15°的丘陵地帶。但是結合廣安區地形多為山地丘陵，最低海拔在200 m以上的實際情況，本研究對低丘緩坡區的界定為：海拔在500 m以下，坡度為6°～25°的土地資源。

2 研究方法

2.1 數據獲取

本研究的土地資源數據主要來源于廣安區數字高程模型（DEM）、廣安區2011年土地利用現狀變更調查成果、廣安區地質災害規劃（2011—2020年）成果、廣安區生態建設規劃（2008—2013年）成果；社會經濟數據來源于廣安區2012年統計年鑒。

2.2 指標體系選取

低丘緩坡土地資源是一個受多種因素影響的動態系統，因此選擇的評價指標應該具有綜合性、代表性、可行性等特征[14]。目前，關于低丘緩坡資源的建設適宜性研究多集中于地形地質基礎上，強調施工的難易程度，而對建設區域的社會經濟因素考慮較少。本研究在參考國內學者對建設用地適宜性評價系統研究的基礎上[15-22]，通過廣泛收集資料、實地調查等方式，綜合考慮廣安區社會和經濟發展需求，構建了以“自然–社會–經濟”為框架的指標體系。參照FAO《土地評價綱要》里的土地適宜性級（Classes）及已有的研究成果，將評價標準劃分為4個等級進行賦值：非常適宜（8～10分）、比較適宜（6～8分）、勉強適宜（4～6分）、不適宜（0～4分），如表1所示。

自然系統包括地形地貌、地質條件兩個方面，包含坡度、坡向、高程、地質災害共4個指標。在山地丘陵地區，地面坡度和高程的大小往往影響著建筑物布置情況和開發建設難易程度，坡度和高程越大，建設難度越大。坡向決定了建筑物采光好壞，一般來講，南向、東南向、西南向采光較好，更適宜建筑物布局。地質災害是影響建設用地穩定性的重要因素，廣安區主要地質災害有滑坡、崩塌以及地面塌陷，高易發區不適宜進行建設。

社會系統包括區位條件、社會結構、經濟條件3個方面，包含交通便捷度、城鎮影響度、土地利用類型、人口密度、非農業人口比例、人均GDP共6個指標。山地丘陵城市交通道路建設、基礎設施建設成本較平原地區更高，道路通達性越強、距離城鎮越近的地區更容易轉化為城市建設用地。土地利用類型從某種程度上反映出該地區基礎條件情況，現有建設用地、園地等基礎良好，更適宜直接進行開發建設。人口密度、非農業人口比例從社會結構上探討人口與用地的關系，現有非農居民越多的地區越適宜作為以后城鎮發展方向。經濟條件則決定了建設開發的投資強度，人均GDP越高，建設用地適宜性越強。

2.3 評價指標權重

權重是指該指標在整體評價中的相對重要性，代表了各項指標不同的影響程度。由于山地丘陵城市用地系統的復雜性和不確定性，如果用精確的數學模型來確定指標權重則難度較大，而且不能反映當地實際情況。層次分析法是一種定性與定量相結合的分析方法，能較好地處理多目標多層次的系統問題。因此，本研究采用層次分析法（APH）確定各項評價指標的權重。

首先，由已建立的指標體系層次結構模型（表1）構造判斷矩陣，包括因素層判斷矩陣（表2）和指標層判斷矩陣。通過咨詢土地方面的相關專家，對評價指標體系內的評價因素之間采用1～9標度或其倒數進行兩兩比較打分，“1”表示行元素和列元素同樣重要，“3”表示行元素比列元素稍微重要，“5”表示行元素比列元素明顯重要，“7”表示行元素比列元素重要得多，“9”表示行元素比列元素絕對重要，而2、4、6、8是上述判斷的折中值，1～9的倒數表示反比較。

然后，利用常用的“方根法”求出評價因素層的權重，計算步驟如下：

計算該判斷矩陣每一行元素的積：

Mi=■Rij（i=1，2……，n）

再計算Mi的n次方根：

Wi=■（i=1，2……，n）

對向量W進行歸一化得到權重值：

W=■

最后，對得到的結果進行一致性檢驗，公式為CR=CI/RI。其中CR為判斷矩陣的一次性比率，CI為判斷矩陣的一般一致性指標。當CR<0.1時，通過檢驗，得到相應的權重。

運用相同的方法構造評價指標層判斷矩陣，求出相應的權重，進行一致性檢驗。最后得到廣安區建設用地適宜性評價指標權重（表3）。

2.4 評價模型構建

單指標及其權重只能反映低丘緩坡土地資源建設用地適宜性的某一方面，要了解整體情況，必須將單項指標進行綜合。研究采用綜合評價法中最為常用的指數和法。每一個土地評價單元的綜合分值均由各指標的權重乘上得分后的和得到。基本計算公式為：endprint

W=■ai×pi

式中，W為綜合評價分值，ai為評價指標權重值，pi為評價指標作用分值（0≤ai≤1，i=1，2，3…，■ai=1）。

3 評價結果與分析

利用GIS的空間分析、空間疊置、柵格計算等功能[23]，以30 m×30 m柵格為評價單元，運用綜合指數評價法計算，最終得出廣安區低丘緩坡土地資源總面積為30 437.74 hm2，占整個研究區域的19.85%（表4），主要分布在鄭山鄉、石筍鎮、花橋鎮、井河鎮、觀塘鎮、虎城鄉、肖溪鎮、協興鎮等區內西北部、中部和西南部地區（圖1）。

在廣安區低丘緩坡建設用地適宜性評價結果中，非常適宜區面積為4 525.57 hm2，占全區低丘緩坡土地總面積的14.87%；比較適宜區面積為8 283.79 hm2，占全區低丘緩坡土地總面積的27.22%；勉強適宜區面積為9 604.95 hm2，占全區低丘緩坡土地總面積的31.56%；不適宜區面積為8 023.43 hm2，占全區低丘緩坡土地總面積的26.36%。總的來看，適宜區（包括非常適宜、比較適宜和勉強適宜）的面積達到整個低丘緩坡資源總量的73.65%，表明廣安區低丘緩坡資源具有很大的開發建設潛力。

非常適宜這一類型的低丘緩坡資源主要分布在廣安區的北部、中部和西南部。其中，北部資源量較多的鄉鎮有花橋鎮、龍臺鎮和恒升鎮，這部分低丘緩坡的優勢在于基本上全部位于地質災害低易發區，地質條件穩定；國道“318”線、川鄂公路等公路干線穿鎮而過，交通通達情況優良。中部和西南部資源量較多的鄉鎮有大安鎮、廣門鄉、棗山鎮、廣羅鄉，該部分低丘緩坡的優勢在于距離已建成的中心城鎮與城市較近，區位條件優越；人口相對集中，社會經濟條件也較好；土地利用現狀多為建設用地，有一定的基礎設施配套建設；滬蓉高速和蘭渝鐵路在此區域內經過，開發建設所需成本較低。根據廣安區經濟和社會發展的實際情況，建議此區可結合城市總體規劃的安排，優先考慮開發為建設用地，重點可進行集中連片的工業園區建設，使建設用地的規模效益達到最大化。

比較適宜這一類型的低丘緩坡資源主要分布在廣安區的東北部和西部，并且位于非常適宜區的周邊。其中，資源量較多的鄉鎮有石筍鎮、蒲蓮鄉、悅來鎮、肖溪鎮、濃溪鎮。這部分低丘緩坡資源雖然距離廣安區中心城鎮相對較遠，但是其坡度值介于7°～20°之間，地勢比較平緩，優勢突出。可作為建設用地開發的備選資源，建議進行低強度、低密度的開發建設，例如可零星地安排一些重點建設項目、修建交通基礎設施等。

勉強適宜這一類型低丘緩坡資源分散地分布在廣安區的各個方向。資源量較多的鄉鎮有協興鎮、井河鎮、化龍鄉、前鋒鎮、東岳鄉、護安鎮。其中，分布在井河鎮、東岳鄉的低丘緩坡資源海拔較高，距離區內的主要交通干線較遠，開發建設用地較為不易。分布在協興鎮、護安鎮和化龍鄉的低丘緩坡資源雖然距離廣安區中心城鎮較近，交通條件也比較通達，但是這部分區域大都處在地質災害易發區上，土質穩定性較差，進行開發建設存在潛在危險。因此，此部分區域作為建設用地開發利用的次備選資源，建議在利用前期采取一定的工程措施進行適當整理，加強地質災害防范以及生態環境保護。尤其是協興鎮及其周圍地區，由于有鄧小平故居這一紅色旅游景點，可重點進行休閑度假的旅游用地開發，但應注意規劃配套的自然景觀。

不適宜這一類型低丘緩坡資源主要分布在廣安區的周邊鄉鎮，例如鄭山鄉、虎城鄉、觀塘鎮、彭家鄉、龍灘鄉、小井鄉等。這些區域內的低丘緩坡資源坡度較大，距離廣安區中心城鎮都比較遠，交通條件不發達，經濟水平不高，并且多數在地質災害的高易發區上，開發利用時的限制因素較多，開發投資成本巨大，并且容易造成地質和生態環境破壞。因此，建議禁止在這部分區域上進行開發建設，保留目前土地利用現狀，并加強土地綜合整治，有效提高該區域內的土地質量水平。

4 結論

隨著經濟和科技的發展，要解決城鎮發展建設問題，除了節約集約利用平地資源外，開發低丘緩坡成為一種必然趨勢。研究以典型山地丘陵城市——廣安區為例，構建“自然-社會-經濟”框架，利用GIS技術，實現了研究區內低丘緩坡資源的建設用地適宜性評價。研究在傳統土地適宜性評價強調土地本身性質及周圍自然環境的基礎上，融入社會和經濟因素，多角度綜合反映低丘緩坡資源作為建設用地的可利用程度，優化了土地評價過程，為科學規劃城市建設用地布局提供了依據。

參考文獻：

[1] 倪紹祥.土地類型與土地評價概論[M].北京：高等教育出版社，1999.

[2] 郭 戩.低丘緩坡綜合開發利用的問題與對策——以麗水市為例[J].浙江國土資源，2009（7）：37-39.

[3] 俞伯良，莊農莊.運用系統動力學對低丘緩坡開發進行優化設計[J].計算機農業應用，1988（4）：1-6.

[4] 陳 軍，洪新巖.金華市低丘緩坡地資源合理開發利用的探討[J].浙江師范大學學報（自然科學版），1989，12（2）：134-138.

[5] 朱曉蕓.低丘緩坡土地資源開發利用評價研究[D].杭州：浙江大學，2008.

[6] NISAR A T R， GOPAL R K， MURTHY J S R. GIS-based fuzzy membership model for crop-land suitability analysis[J].Agricultural Systems， 2000，63（2）：75-95.

[7] ZHOU J X， LI D X. Evaluating land use carrying capacity in hilly regions of the Yangtze River basin[J]. Resources Science， 2006（5）：164-170.endprint

[8] 張秀英，朱曉蕓，王 珂，等.基于遙感與GIS的低丘紅壤區耕地開發潛力評價[J].農業工程學報，2008，24（3）：114-118.

[9] 徐 萍，衛 新，王美青，等.浙江省低丘緩坡農業資源高效集約利用的路徑與對策研究[J].中國農業資源與區劃，2013，34（3）：73-77.

[10] 蔡廣鵬，郜紅娟，張幫云.基于GIS的仁懷市低丘緩坡土地開發潛力評價[J].貴州農業科學，2013，41（8）：148-150.

[11] 黃 衫，陳前虎，梁影君，等.浙江省開化縣城關工業區低丘緩坡開發的評價方法與利用策略[J].中國土地科學，2009，23（6）：31-38.

[12] 鄧華燦.基于RS與GIS的低丘緩坡建設用地開發研究[D].福州：福建師范大學，2008.

[13] 宋夢意，王盛毅，衛樂樂.浙江省低丘緩坡土地資源開發利用研究——以工業建設用地為視角[J].河南教育學院學報（自然科學版），2012，21（3）：52-54.

[14] 羅 歆.萬州區低丘緩坡土地資源開發利用適宜性評價研究[D].重慶：西南大學，2013.

[15] 劉衛東，嚴 偉.經濟發達地區低丘緩坡土地資源合理開發利用——以浙江省永康市為例[J].國土資源科技管理，2007（3）：1-5.

[16] 宋夢意.我國低丘緩坡開發利用的法律問題研究[J].成都行政學院學報，2012（3）：41-44.

[17] 閆 蕙.秦嶺山區的坡地利用——以柞水縣安溝規劃區為例[J].陜西師范大學學報（自然科學版），2008（S2）：124-125.

[18] 羅 鵬，俞志強，殷國慶，等.基于3S技術的金衢地區低丘紅壤開發利用潛力評價[J].浙江農業學報，2007，19（2）：101-105.

[19] 劉忠秀，謝愛良.區域多目標土地適宜性評價研究——以臨沂市為例[J].水土保持研究，2008，15（1）：176-178，181.

[20] 雷 燚，楊慶媛，程 敘，等.工業園區用地適宜性評價探討——以重慶市主城特色工業園區為例[J].西南師范大學學報（自然科學版），2006，32（2）：167-172.

[21] 周 岷.沿海丘陵地區山坡地開發的生態與經濟可持續發展研究[J].農業經濟，2011（6）：55-59.

[22] 侯西勇，岳燕珍，于貴瑞，等.基于GIS的華北-遼南土地潛力區土地適宜性評價[J].資源科學，2007，29（4）：201-208.

[23] 田永中，徐永進，黎 明，等.地理信息系統基礎與實驗教程[M].北京：科學出版社，2012.endprint