南鄭縣農(nóng)村居民點用地適宜性的隨機森林分析

張海龍

摘要：基于生態(tài)位理論方法，選擇海拔、坡度、坡向和坡位指數(shù)四個評價因子，應(yīng)用隨機森林模型分析漢中市南鄭縣農(nóng)村居民點用地適宜性。根據(jù)模型建模結(jié)果，將南鄭縣居民點用地適宜性劃分為4個適宜性等級：高度適宜等級面積為225.21km²、中度適宜等級面積為171.91km²、一般適宜等級面積為227.79km²、不適宜等級面積為2184.13km²，各適宜等級占研究區(qū)面積的比例依次是：8.02%、6.12%、8.11%和77.75%。全縣高度適宜等級面積狹小，主要集中分布在縣域內(nèi)北部靠近漢中市區(qū)的區(qū)域。

關(guān)鍵詞：生態(tài)位理論；居民點用地；隨機森林模型；適宜性評價；南鄭縣

中圖分類號：17320 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）30-0204-03

0引言

科學(xué)布局農(nóng)村居民點，將會優(yōu)化土地的集約利用，促進城鎮(zhèn)化建設(shè)，全面改觀目前農(nóng)村土地低效利用狀況。近年來，對農(nóng)村居民點用地的適宜性研究很多，研究方法多用景觀分析、相關(guān)分析和模糊物元等理論方法。評價因子多選擇人文、經(jīng)濟類因子，然而不同地貌類型在選取評價指標時應(yīng)有差異，特別對山區(qū)地貌區(qū)域，應(yīng)重點選擇一些地形因子。故本文以生態(tài)位理論為基礎(chǔ)，用隨機森林模型建模，以漢中市南鄭縣為研究區(qū)，選擇4個對山區(qū)居民點用地選址有重大影Ⅱ向的地形因素，定量評價南鄭縣境內(nèi)居民點用地適宜性，最終繪制出南鄭縣農(nóng)村居民點用地適宜性分布地圖，從而為該縣居民點整理規(guī)劃提供科學(xué)的理論依據(jù)。評價結(jié)果也有助于緩解身處秦嶺深處的南鄭縣尖銳的“人地關(guān)系”矛盾。同時對促進農(nóng)村居民點規(guī)范、集約化利用與發(fā)展具有重要意義，也可為南鄭縣的移民搬遷工程提供居民點選址依據(jù)。

1研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)來源

1.1研究區(qū)概況

漢中市南鄭縣位于陜西省西南部，陜西秦嶺南部。北緯32°24′-33°07′，東經(jīng)106°30′-107°22′，東西長83千米，南北寬79千米，總面積2809.04平方千米。境內(nèi)橫亙東西的米倉山構(gòu)成地貌骨架，漢江環(huán)繞東北部，南部多山，地勢較北部高，整體呈三級階梯分布。縣域由北向南首先是平原區(qū)，這部分區(qū)域是漢中平原的組成部分。緊接著是丘陵低山區(qū)，這部分是秦巴山低山丘陵組成部分。最后南部區(qū)域為中山區(qū)，海拔一般在1000米以上，南部最高點為海拔2468米的鐵船山，也是全縣的最高點。三種地貌，依次占全縣總面積的11.8%、22.5%和65.7%?？傮w上，南鄭縣地貌多樣。山體海拔一般介于1000～1500米；丘陵區(qū)海拔一般介于800～1000米：平原區(qū)海拔一般介于500～800米。全縣轄20個鎮(zhèn)，1個街道辦事處，19個城鎮(zhèn)社區(qū)，288個行政村，截至2015年總?cè)丝?6.79萬人。

1.2數(shù)據(jù)來源

①2010年南鄭縣土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)。

②南鄭縣90m分辨率的DEM（數(shù)字高程模型）、坡度、坡向和坡位指數(shù)，均由地理空間數(shù)據(jù)云（http：∥www.gscloud.cn/）下載得到。

2研究方法

2.1評價指標體系構(gòu)建

南鄭縣地屬秦嶺山區(qū)地貌，故構(gòu)建評價體系時，主要從自然地理條件中的地形因子方面選取的個指標：海拔、坡度、坡向和坡位（坡位指數(shù)）。居民點的海拔影響著山區(qū)居民出行的方便程度和住房建設(shè)的成本。山區(qū)坡度和地質(zhì)災(zāi)害有著密切關(guān)系，坡度過大易發(fā)生滑坡，不易建造房屋。房屋的采光會受到坡向影響，生活在山區(qū)的人們總是喜陽坡而居。坡位是影響水分條件的重要地形因子，分為脊部、上坡、中坡、下坡、山谷、平地六個坡位。

2.2居民點用地點位數(shù)據(jù)獲取

本文從南鄭縣人口數(shù)量和現(xiàn)有村莊聚落建設(shè)規(guī)模兩方面考慮，從全縣2010年土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)中的29608個用地類型為村莊的地類圖斑中，挑選出面積大于30000平方米的圖斑317個，再僅保留中心村作為評價單位制作建模采樣點，最終統(tǒng)計到參與建模的樣點共計160個，分布情況見圖1。

2.3研究方法

生態(tài)位是指目標種群在其生存的生態(tài)系統(tǒng)中的時間、空間位置及其機能關(guān)系，具體是指群落內(nèi)一個物種與其他物種的相互作用。隨機森林模型是其中的一個具體算法。隨機森林是通過對大量的分類樹的計算得到的。樹的建立過程為，給出訓(xùn)練集合的情形為S，從原始數(shù)據(jù)開始，將樣本的S個情形可替換的隨機給出。這個樣本就是建樹的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。如果有N個待輸入的變量，令n<

3結(jié)果與分析

數(shù)據(jù)預(yù)處理完成后，利用Biomod程序包的RF模型建模。建模完成后，將建模結(jié)果導(dǎo)入ArcGIS10.0中，運用3D分析工具模塊中的重分類工具，按照自然間斷點法㈣，依據(jù)居民點適宜性指數(shù)V，將全南鄭縣劃分為4個等級（圖2，表1）。

①高度適宜居民點用地：適宜性指數(shù)：0.672≤V≤1。南鄭縣此類型的居民點用地面積較小，只有225.21平方千米，僅占全縣總面積的8.02%，主要分布在縣域內(nèi)正北部靠近漢中市區(qū)的地方，分布特征為高度集中。這部分區(qū)域?qū)儆跐h中平原地區(qū)，也是南鄭縣縣城所在地，海拔650米左右，地勢平坦，交通便利，人口密集，經(jīng)濟發(fā)展水平相對較高，基礎(chǔ)生活服務(wù)設(shè)施完善，距離市級服務(wù)中心很近，基本都保持在30公里范圍以內(nèi)，約1小時車程。該區(qū)是南鄭縣居民點選址的首選之地。

②中度適宜居民點用地：適宜性指數(shù)：0.371≤V<0.672。南鄭縣中度適宜居民點用地面積最小，僅有171.91平方千米，占南鄭縣總面積的6.12%。主要分布高度適宜地區(qū)的周邊，第一階梯平原地區(qū)向第二階梯丘陵地區(qū)過度的地帶。在第三階梯中山區(qū)也有零星分布，但是分布很分散，縣面積很小，不易宜集中開發(fā)利用。

③一般適宜居民點用地：適宜性指數(shù)：0.121≤V<0.371。南鄭縣一般適宜居民點用面積和高度適宜居民點用地面積相當，為227.79平方千米，占南鄭縣總面積的8.11%，分布極其分散。相對集中分布的區(qū)域是在一些河網(wǎng)水系的周邊。但均遠離縣級或市服務(wù)中心，交通可達性較為不便，經(jīng)濟發(fā)展水平較為落后。

④不適宜居民點用地：適宜性指數(shù)：0≤V<0.121。南鄭縣不適宜居民點用地面積最大，總計2184.13平方千米，占到南鄭縣總面積的77.75%，幾乎全部分布在第三階梯中山區(qū)，該區(qū)域多為1000米以上的中海拔山地，地面坡度大，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)，出行不便，房屋建設(shè)成本高，經(jīng)濟發(fā)展水平落后，不適宜進行居民點建設(shè)。應(yīng)將該區(qū)域的山民進行移民搬遷，遷到中度適宜性等級以上的地區(qū)。

4結(jié)論與討論

本研究運用隨機森林模型（RFM），基于4個對山區(qū)居民點分布有巨大影Ⅱ向的地形因子，對南鄭縣居民點用地適宜性進行評價，采用聚類分析的方法將南鄭縣居民點用地適宜性評價結(jié)果劃分為四個等級：高度適宜居民點用地、中度適宜居民點用地、一般適宜居民點用地和不適宜居民點用地，其面積分別占南鄭縣總面積的8.02%、6.12%、8.11%和77.75%。中度以上適宜性等級的居民點用地總和為397.12km²，才僅占全縣總面積的14.14%，而不適宜居民點用地的面積為2184.13km²，是中度以上適宜性居民點用地面積的近5.5倍，說明南鄭縣農(nóng)村居民點用地布局適宜性水平很低。特別是，南鄭縣地處陜南秦嶺山區(qū)，卻擁有近57萬人口，在整個陜西都是人口數(shù)量比較大的縣，可見南鄭縣“人地關(guān)系”矛盾的尖銳性。就分布而言，南鄭縣中度以上適宜性等級的居民點，基本上集中連片分布在平原區(qū)和低山區(qū)，此區(qū)域距市級服務(wù)中心近，交通便利，基礎(chǔ)設(shè)施完備，很適合建設(shè)大規(guī)模居民點?？h境中、南部共計85.86%的區(qū)域都是不適宜建設(shè)居民點的，但其中還分布著20.42%的村莊，建設(shè)將這些山民搬遷至中度適宜性以上的區(qū)域，以徹底改善人民群眾的生產(chǎn)、生活條件，幫助山區(qū)人民早日脫貧致富，過上小康生活。

最后，需要指出的是，本文所選的評價指標數(shù)目相對較少，還需要完善，以提高評價的準確度。