基于GIS的巖溶山區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)

郜紅娟, 張朝瓊, 蔡廣鵬,羅緒強(qiáng)

(1.貴州師范學(xué)院 地理與旅游學(xué)院, 貴陽(yáng) 550018; 2.貴州師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 貴陽(yáng) 550001)

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基于GIS的巖溶山區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)

郜紅娟1, 張朝瓊2, 蔡廣鵬2,羅緒強(qiáng)1

(1.貴州師范學(xué)院 地理與旅游學(xué)院, 貴陽(yáng) 550018; 2.貴州師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 貴陽(yáng) 550001)

農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)對(duì)區(qū)域新農(nóng)村建設(shè)具有重要作用。為合理安排巖溶山區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)用地，運(yùn)用GIS技術(shù)，以貴州省麻江縣為例，選用坡度、與河流距離、與公路距離、與城鎮(zhèn)距離、土地資源和耕作距離等6個(gè)因子建立巖溶山區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，借助ArcGIS空間分析技術(shù)對(duì)麻江縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：高度適宜區(qū)和中度適宜區(qū)分別僅占4.38%和8.96%，而低度適宜區(qū)和不適宜區(qū)分別占45.48%和41.18%；高度適宜區(qū)和中度適宜區(qū)主要分布于公路、河流沿線以及城鎮(zhèn)附近，這主要與便利的交通條件、充足的水源、平坦的地形以及城鎮(zhèn)的吸引力有關(guān)。而低度適宜區(qū)和不適宜區(qū)主要分布于坡度較陡的山地，這與水源的不足、交通不便、遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)等有關(guān)。

巖溶山區(qū); 農(nóng)村居民點(diǎn); 適宜性; 麻江縣

聚落地理學(xué)是研究聚落形成、發(fā)展和分布規(guī)律的學(xué)科，是人文地理學(xué)的一個(gè)重要分支。近年來(lái)，隨著我國(guó)農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)村居民點(diǎn)出現(xiàn)布局混亂、用地集約度低等問(wèn)題[1]。因此，優(yōu)化農(nóng)村居民點(diǎn)的布局對(duì)新農(nóng)村建設(shè)和農(nóng)村兩個(gè)文明建設(shè)具有重要的意義。

土地適宜性評(píng)價(jià)是以特定土地利用為目的，評(píng)價(jià)土地適宜性過(guò)程。評(píng)價(jià)對(duì)象依據(jù)土地利用類(lèi)型劃分，主要有建設(shè)用地[2]、耕地[3]、和未利用地[4]的適宜性評(píng)價(jià)。農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)是土地適宜性評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。目前，學(xué)者從不同的視角對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)用地的適宜性進(jìn)行了研究，秦天天等從生態(tài)位視角對(duì)山地農(nóng)村居民點(diǎn)適宜度進(jìn)行了評(píng)價(jià)[1]；吳春華等利用最小阻力模型分析了阜新市城市及農(nóng)村居民點(diǎn)適宜性[5]。然而，當(dāng)前土地適宜性評(píng)價(jià)在因子選擇上多采用靜態(tài)性和單一性因子，如氣候、土壤、地形；缺乏動(dòng)態(tài)性和復(fù)合型因子，如水資源可獲取性及經(jīng)濟(jì)與社會(huì)因子，如耕作半徑等，評(píng)價(jià)結(jié)果難以全面指導(dǎo)區(qū)域的發(fā)展[6]。其評(píng)價(jià)方法主要有模糊評(píng)價(jià)、層次分析、主成分分析、多因子加權(quán)疊加等[7-10]。近些年網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也影響著土地適宜性評(píng)價(jià)方法發(fā)展的進(jìn)程，多媒體GIS將現(xiàn)代技術(shù)(視頻音頻與虛擬現(xiàn)實(shí))與土地適宜性評(píng)價(jià)相結(jié)合成為今后研究的趨勢(shì)[8]。

目前，對(duì)于西南巖溶地區(qū)居民點(diǎn)用地的研究主要集中于區(qū)位影響特征[11]、分布特征[12-13]、空間演變[14-15]等。僅有郭月婷等對(duì)三峽庫(kù)區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性進(jìn)行了評(píng)價(jià)[16]。而對(duì)貴州中低山地區(qū)的農(nóng)村居民點(diǎn)用地評(píng)價(jià)還較少。巖溶山區(qū)是生態(tài)敏感區(qū)，環(huán)境脆弱。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的增長(zhǎng)對(duì)該區(qū)生態(tài)環(huán)境造成巨大的壓力。如何合理安排農(nóng)村居民點(diǎn)成為當(dāng)前影響區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要因素。因此，本文運(yùn)用GIS技術(shù)，以麻江縣為例，對(duì)巖溶山區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為該區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)的合理規(guī)劃和新農(nóng)村建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

麻江縣地處貴州省中部，全縣土地總面積1 222.2 km2，其中喀斯特出露面積1 005.12 km2，占土地總面積的82.24%。地勢(shì)西高東低、南高北低?？h內(nèi)最低海拔576 m、最高海拔1 862 m。全縣以山地為主，低山、低中山、丘陵、河谷及盆地占全縣總面積的78.4%。屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均氣溫14～16℃，年降雨量1 200～1 500 mm。全縣森林覆蓋率達(dá)51.61%，植被屬中亞熱帶濕潤(rùn)常綠闊葉林類(lèi)型，資源豐富。全縣土壤主要分布有山地黃棕壤、黃壤、石灰土、紫色土、水稻土等。根據(jù)2012年麻江縣土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)，全縣土地總面積為122 197 hm2，主要土地利用類(lèi)型為林地、耕地、其他土地、草地和建設(shè)用地等。2011年全縣生產(chǎn)總值達(dá)173 551萬(wàn)元，比2010年增長(zhǎng)18%。至2011年，全縣人口16.76萬(wàn)人，城鎮(zhèn)化率為31%。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

農(nóng)村居民點(diǎn)用地、公路、河流、土地利用、城鎮(zhèn)等數(shù)據(jù)來(lái)源于麻江縣國(guó)土局提供的2012年土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)。耕作距離數(shù)據(jù)來(lái)源于以農(nóng)村居民點(diǎn)為中心的耕作半徑。坡度數(shù)據(jù)主要來(lái)源于美國(guó)航天局(NASA)和日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省(METI)公布的ASTERGDEM數(shù)據(jù)，柵格精度為30 m×30 m。利用空間分析的柵格重分類(lèi)功能由DEM計(jì)算得到坡度分級(jí)數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

在前人的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，選取坡度、與河流距離、與公路距離、與城鎮(zhèn)距離、土地資源和耕作距離等6個(gè)因子建立了巖溶山區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[17-18]。利用層次分析法得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響權(quán)重。并根據(jù)各因子對(duì)適宜性影響強(qiáng)弱，將各因子分為5個(gè)等級(jí)。將不同等級(jí)的因子賦予不同分值，適宜等級(jí)越高的分值越高。最高為5分，適宜等級(jí)越低的分值越低，最低為1分[19](表1)。根據(jù)各因子的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，生成單因子評(píng)價(jià)分布圖(圖1)。

表1 農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)因子及權(quán)重

3 結(jié)果與分析

3.1 單因子評(píng)價(jià)結(jié)果分析

坡度因子是農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)的重要因子。坡度越大，對(duì)山區(qū)居民點(diǎn)用地的限制越大。麻江縣地處云貴高原向湘桂丘陵過(guò)渡的斜坡地區(qū)。北部、東部、東南部為淺切剝蝕的低山地區(qū)；中部、西部、西南部、西北部地區(qū)形成峰林、槽谷、溶蝕盆地等地貌。因此，0°～5°與5°～15°主要分布于東部的低山和中部的槽谷區(qū)，>15°主要分布于中南部和西部地區(qū)。

公路是影響農(nóng)村居民點(diǎn)布局的重要因素。該縣公路網(wǎng)密度較高，主要有東西向的凱麻高速、G320以及南北向的蘭海高速和G321。但由于山地的限制，國(guó)道與高速線路分布趨于一致，因此，將公路影響范圍擴(kuò)大至2 000 m。麻江縣公路分布均衡，對(duì)居民點(diǎn)布局的影響主要體現(xiàn)在與公路的距離。距離公路越遠(yuǎn)，影響越小。

城鎮(zhèn)對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)具有明顯的吸引作用。該縣城鎮(zhèn)分布較為均勻，對(duì)建設(shè)用地影響主要體現(xiàn)在與城鎮(zhèn)的距離。由于山區(qū)的影響，城鎮(zhèn)影響范圍比平原地區(qū)小。因此，將影響最大范圍設(shè)定為5 000 m。

河流是農(nóng)村重要的水源地和交通工具，也是影響山區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要條件。清水江是流經(jīng)該縣的主要河流。其他河流對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)的影響主要體現(xiàn)在水源上。

東部地區(qū)清水江流域水資源豐富，對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)的布局較為有利。而其他區(qū)域河流的匱乏限制了農(nóng)村居民點(diǎn)分布。

耕作距離是影響農(nóng)村生產(chǎn)生活的重要因素。根據(jù)貴州山區(qū)農(nóng)村實(shí)際情況，將最大耕作距離設(shè)定為2 500 m。一般耕作距離越近，其生產(chǎn)生活越便利，區(qū)位條件越優(yōu)越。

不同土地利用類(lèi)型對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜程度不同。為了保護(hù)耕地和生態(tài)環(huán)境的改善，農(nóng)村居民點(diǎn)優(yōu)先使用未利用地和原有建設(shè)用地，而對(duì)耕地、林地和水域采取不同程度的保護(hù)，限制農(nóng)村居民點(diǎn)占用。其中未利用主要分布于中西部地區(qū)，而耕地主要分布于中部和東部。

圖1 單因子評(píng)價(jià)分布

3.2 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

運(yùn)用ArcGIS的空間分析功能進(jìn)行權(quán)重疊加組合得到評(píng)價(jià)結(jié)果，最后根據(jù)綜合評(píng)價(jià)分級(jí)表確定農(nóng)村居民點(diǎn)用地綜合適宜等級(jí)圖(表2，附圖9)。

3.2.1 高度適宜區(qū) 高度適宜面積為5 347 hm2，占全縣總面積的4.38%。其分布較為均衡，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布。主要集中于公路、河流沿線的城鎮(zhèn)周邊，呈較小塊狀分布。這部分地區(qū)地形平坦，坡度多為2°以下。有便利的交通和充足的水源。受城鎮(zhèn)吸引較大。綜合各種因素。這部分地區(qū)最適宜農(nóng)村居民點(diǎn)用地。

3.2.2 中度適宜區(qū) 中度適宜區(qū)面積為10 932 hm2，占全縣總面積的8.96%。主要分布于公路和河流沿線，呈明顯的線狀分布。該區(qū)域主要受河流和公路影響突出。另外，周邊擁有較為豐富的耕地資源為農(nóng)村居民點(diǎn)布局提供了有利條件。因此，較為平緩的地形、便利的耕作條件以及公路和河流的吸引使該區(qū)成為中度適宜區(qū)域。

3.2.3 低度適宜區(qū) 低度適宜區(qū)面積為55 492 hm2，占全縣總面積的45.48%。主要分布于地形有一定起伏的河谷和低山。這些區(qū)域坡度一般8°以上，坡度的增加使該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活條件受到有一定的限制。另外，距離公路和河流較遠(yuǎn)，使農(nóng)戶的便利條件和水源條件受到限制。在該區(qū)進(jìn)行農(nóng)村居民點(diǎn)布局時(shí)應(yīng)主要解決水源、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件為核心。

3.2.4 不適宜區(qū) 不適宜區(qū)面積為50 245 hm2，占全縣總面積的41.18%。主要分布于遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)、河流、公路的陡坡地區(qū)。該區(qū)坡度多>15%，崎嶇的地形限制了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。另外，林地為主，耕地資源少，不適宜進(jìn)行農(nóng)村居民點(diǎn)布局。其次，水源短缺、交通不便、耕作距離遠(yuǎn)、遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)等使其成為不適宜區(qū)。該區(qū)應(yīng)以退耕還林、生態(tài)保護(hù)為主，禁止農(nóng)村居民點(diǎn)布局。

表2 農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性綜合評(píng)價(jià)分級(jí)

4 結(jié) 論

研究區(qū)域農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性等級(jí)以低度適宜與不適宜為主，高度適宜區(qū)和中度適宜區(qū)分別僅為5 347 hm2和10 932 hm2，僅占該區(qū)總面積的4.38%和8.96%。中、高度適宜的農(nóng)村居民點(diǎn)位于地勢(shì)低平、交通便利、河流沿線、受城鎮(zhèn)輻射較強(qiáng)的地區(qū)。而低度適宜區(qū)與不適宜區(qū)主要分布于坡度較陡的山地。崎嶇的地形、水源的不足、交通的不便、遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)等是其主要的限制條件。對(duì)低度適宜區(qū)的農(nóng)村居民點(diǎn)布局應(yīng)關(guān)注水源、交通和生產(chǎn)環(huán)境等問(wèn)題。對(duì)不適宜區(qū)應(yīng)禁止進(jìn)行農(nóng)村居民點(diǎn)布局。

針對(duì)山區(qū)特點(diǎn)，突出了影響農(nóng)村居民點(diǎn)布局的坡度、公路、城鎮(zhèn)等因素。然而，居民點(diǎn)周邊土壤肥力、人口增長(zhǎng)速度和民族習(xí)慣也是影響其布局的重要因素，由于部分因素?zé)o法獲取或無(wú)法定量化，因此本文沒(méi)有考慮這些因素。另外，在確定權(quán)重中利用層次分析法得出，其結(jié)果難免會(huì)有主觀性和局限性。今后應(yīng)采用多種方法合理地確定各因子在土地適宜性評(píng)價(jià)中的權(quán)重。

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Land Suitability Evaluation of Rural Settlements in Karst Mountains Based on GIS

GAO Hongjuan1, ZHANG Chaoqiong2, CAI Guangpeng2, LUO Xuqiang1

(1.CollegeofGeographyandTourism,GuizhouNormalCollege,Guiyang,Guizhou550018,China;2.CollegeofGeographyandEnvironmentalSciences,GuizhouNormalUniversity,Guiyang,Guizhou550001,China)

Land suitability evaluation of rural settlements plays an important role in construction of new rural area. In order to reasonably arrange the rural settlements in karst mountainous, Majiang County of Guizhou Province was taken as the example and six factors were chosen to establish the evaluation index system of rural settlements in karst mountains by the technology of GIS, which were the slope, distance from the river, distance from the road, distance from the farming, distance from the town and land use，and the land suitability of rural settlements was evaluated by using ArcGIS spatial analysis techniques. The results showed that the high suitability and the middle suitability were only 4.38% and 8.96%, while the low suitability and the non-suitability accounted for 45.48% and 41.18%, respectively; high suitability and middle suitability distributed in the surrounding town, riverside and roadside, which had relations with convenient traffic conditions, adequate water resource, flat terrain and the attraction of the town. Low suitability and non-suitability distributed in steep mountains, which had relations with lack of water, inconvenience of traffic conditions, farther distance from the town.

karst mountains; rural settlements; suitability; Majiang County

2014-04-15

2014-05-19

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31100187);貴州省科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目“貴州工業(yè)化、城市化加快推進(jìn)時(shí)期耕地保護(hù)研究”[黔科合體R字(2012)2030];貴州省環(huán)境科學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(黔教高[2012]426號(hào));貴州師范學(xué)院環(huán)境科學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(貴師院[2012]47號(hào))

郜紅娟(1981—),女,山東菏澤人,碩士研究生,講師,主要從事自然資源開(kāi)發(fā)與區(qū)域規(guī)劃研究。E-mail:cgp1963@126.com

張朝瓊(1965—),女,貴州貴陽(yáng)人,教授,碩士,研究方向: 3S 技術(shù)應(yīng)用與土地利用規(guī)劃管理,資源環(huán)境保護(hù),地理教學(xué)。E-mail: qzhang714@163.com

TU984.12

1005-3409(2015)02-0200-04