基于GIS的城市資源環(huán)境承載力評價研究
——以安徽省淮北市為例

楊西寧 （安徽省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院，安徽 合肥 230022）

資源環(huán)境承載力主要是指在一定的時期與地域范疇內(nèi)，在維持區(qū)域資源結(jié)構(gòu)符合持續(xù)發(fā)展需要，區(qū)域環(huán)境功能仍具有維持其穩(wěn)態(tài)效應(yīng)能力的條件下，區(qū)域資源環(huán)境系統(tǒng)所能承受人類各種社會經(jīng)濟(jì)活動的能力[1]。資源環(huán)境承載力概念較為明確的提出是在1972年“羅馬俱樂部”發(fā)表的關(guān)于世界發(fā)展趨勢的研究報告《增長的極限》中[2]。1987年，世界環(huán)境與發(fā)展委員會編寫的《我們共同的未來》報告中正式提出“既要滿足當(dāng)代人發(fā)展的需要而又不犧牲下一代人滿足他們需要的能力”這一可持續(xù)發(fā)展的基本綱領(lǐng)，使資源環(huán)境承載力的理論基礎(chǔ)得到了進(jìn)一步深化[3]。在可持續(xù)發(fā)展理論的指導(dǎo)下，資源環(huán)境承載力評價研究不斷得到深入[4-8]，其已經(jīng)成為評價資源環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度的重要標(biāo)準(zhǔn)。

隨著國家空間規(guī)劃體系改革的深入推進(jìn)，開展國家、省、市縣層面上、不同空間尺度的空間規(guī)劃工作已經(jīng)成為中國當(dāng)前規(guī)劃研究和實踐探索的核心任務(wù)之一[9-10]。根據(jù)國家有關(guān)要求，資源環(huán)境承載力評價是空間規(guī)劃的基礎(chǔ)性工作，是劃分城鎮(zhèn)空間、農(nóng)業(yè)空間、生態(tài)空間的關(guān)鍵支撐之一。因此，資源環(huán)境承載力評價研究正成為當(dāng)前規(guī)劃領(lǐng)域的前沿和熱點研究課題?；诖耍疚囊訥IS為研究的基本平臺，構(gòu)建了城市資源環(huán)境承載力評價的方法體系，并以淮北市為案例研究區(qū)具體應(yīng)用了評價方法，以期為資源環(huán)境承載力研究提供參考和借鑒。

1 研究方法

資源環(huán)境承載力評價的核心在于資源承載力和環(huán)境承載力兩大方面。其中，資源承載力主要表現(xiàn)為資源的豐富程度上，資源越豐富其承載力也越大；環(huán)境承載力主要表現(xiàn)在自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)社會環(huán)境的容量上，其值越大則承載力也越大?；谶@一基本觀點，研究采用基于GIS空間分析的多準(zhǔn)則決策（GIS based multicriteria decision making，GIS-MCDM）分析方法計算城市資源環(huán)境承載力的綜合指數(shù)I。MCDM是一種基于多指標(biāo)、多變量的綜合分析技術(shù)和方法[11]，而GIS-MCDM則是空間規(guī)劃決策和管理領(lǐng)域中最有用的方法之一[12]。在實踐應(yīng)用中，GIS-MCDM通常包含4個基本要素：指標(biāo)體系、指標(biāo)分值、指標(biāo)權(quán)重與指標(biāo)合并規(guī)則。本研究遵循由這4個基本要素構(gòu)成的分析路徑，對城市資源環(huán)境承載力進(jìn)行定量測度。

根據(jù)資源環(huán)境承載力的內(nèi)涵要求，資源環(huán)境承載力綜合指數(shù)I是資源豐度指數(shù)I1和環(huán)境容量指數(shù)I2的函數(shù)，而I1和I2又分別是一組評價因子按照一定規(guī)則組合后形成的新的評價等級，其基本表達(dá)式可用下式表示：

式中，x是用于評價I1、I2的一組指標(biāo)因子，w是其權(quán)重。最終的I計算公式為：

式中，W1和W2分別為資源豐度和環(huán)境容量的權(quán)重。需指出的是，由于各個指標(biāo)的單位量綱不同，在進(jìn)行計算時，首先要對指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理以保證測度結(jié)果的邏輯一致。其中，正向指標(biāo)采用公式（4）進(jìn)行處理，負(fù)向指標(biāo)采用公式（5）進(jìn)行處理。

式中，xi是指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；x是原始指標(biāo)值；xmax是原始指標(biāo)中的最大值；xmin是原始指標(biāo)中的最小值。

2 案例研究

2.1 研究區(qū)概況

本文以淮北市為實證研究區(qū)?；幢笔形挥诎不帐”辈浚靥幪K魯豫皖四省交界地區(qū)。淮北因煤而建，緣煤而興，是國家重要的煤炭基地和能源基地。現(xiàn)下轄3區(qū)1縣，總面積2741km2，總?cè)丝?20.8萬人。在煤炭去產(chǎn)能、節(jié)能減排、綠色發(fā)展的大背景下，淮北正面臨巨大的轉(zhuǎn)型壓力。因此，科學(xué)測度其資源環(huán)境承載力，既能為其轉(zhuǎn)型發(fā)展提供依據(jù)，也可為同類資源型城市資源環(huán)境承載力研究提供參考。

2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

根據(jù)前述資源環(huán)境承載力的內(nèi)涵要求，以淮北市各個鎮(zhèn)、街道為評價的基本空間單元，對淮北市資源環(huán)境承載力綜合指數(shù)從資源豐度和環(huán)境容量兩方面進(jìn)行指標(biāo)的選擇確立，從而構(gòu)建淮北市資源環(huán)境承載力綜合指數(shù)測度的指標(biāo)體系，詳見表1所示。

淮北市資源環(huán)境承載力評價指標(biāo)體系 表1

在上述指標(biāo)體系中，資源豐度反映了淮北市的資源承載力，環(huán)境容量則反映了淮北市的環(huán)境承載力。資源豐度選擇了人均耕地、建設(shè)用地和水資源進(jìn)行評價。環(huán)境容量包括自然環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會環(huán)境兩大方面，自然環(huán)境選擇了人均林地指標(biāo)進(jìn)行評價，經(jīng)濟(jì)社會環(huán)境選擇人口密度和城鎮(zhèn)化率進(jìn)行評價。

2.3 數(shù)據(jù)處理

首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理?；幢惫灿墟?zhèn)、街道30個，即共有30個基本評價單元，應(yīng)用公式（4）對30個評價單元的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。其次，計算各個指標(biāo)的權(quán)重。綜合運(yùn)用層次分析（AHP）法、排序法等賦權(quán)方法，并根據(jù)指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)特點逐層計算指標(biāo)權(quán)重。最后，在 GIS平臺上，應(yīng)用公式（1）、（2）分別計算資源豐度指數(shù)和環(huán)境容量指數(shù)，利用公式（3）計算得到淮北市資源環(huán)境承載力綜合指數(shù)，結(jié)果如表2和圖1所示。

圖1 淮北市資源環(huán)境承載力綜合指數(shù)分析圖

淮北市資源環(huán)境承載力評價結(jié)果 表2

2.4 結(jié)果分析

根據(jù)計算結(jié)果，從淮北市鎮(zhèn)、街道資源環(huán)境承載力綜合指數(shù)值上看，最大值為濉溪縣孫疃鎮(zhèn)的0.740，最小值為烈山區(qū)楊莊街道的0.129，綜合指數(shù)總體平均值為0.276，同時，綜合指數(shù)值大于0.5的僅有孫疃鎮(zhèn)、四鋪鎮(zhèn)和百善鎮(zhèn)3個鎮(zhèn)。由此可知，淮北市資源環(huán)境承載力總體特點為：首先，平均值較低，90%的評價單元的承載力綜合指數(shù)均小于0.5，36.67%的評價單元的承載力綜合指數(shù)均小于0.2，總體承載力情況不容樂觀；其次，各鎮(zhèn)、街道之間的承載力差異較大，最大值與最小值的差距為0.611；其三，在空間分布上，承載力綜合指數(shù)值大的評價單元主要分布在市域中部和南部，形成了一條從北向南的帶狀空間。

2.5 承載力空間分區(qū)

根據(jù)各鎮(zhèn)、街道資源環(huán)境承載力綜合指數(shù)值，在GIS平臺上，以0.200和0.330為分類斷點，將淮北市資源環(huán)境承載力劃分為低承載力空間、中承載力空間和高承載力空間3大類，見表3和圖2所示。

淮北市資源環(huán)境承載力空間分區(qū) 表3

圖2 淮北市資源環(huán)境承載力空間分區(qū)圖

在空間格局上，淮北市資源環(huán)境承載力呈現(xiàn)出“一帶、兩翼、三區(qū)”的空間分布特點?！耙粠А奔锤哔Y源環(huán)境承載力帶，主要位于市域西部、中部和東南部?！皟梢怼奔粗匈Y源環(huán)境承載力兩大片區(qū)，主要位于市域西南和東北部?！叭齾^(qū)”則是三個低資源環(huán)境承載力空間分區(qū)，主要位于市域北部，包括中心城區(qū)、濉溪縣城等。

2.6 空間開發(fā)建議

在資源環(huán)境承載力空間分區(qū)的基礎(chǔ)上，提出有針對性的空間開發(fā)建議。高承載力空間適宜高強(qiáng)度、大規(guī)模開發(fā)建設(shè)，成為未來淮北市空間開發(fā)的主陣地，特別是百善鎮(zhèn)，既具有高資源環(huán)境承載力，又靠近濉溪縣城和淮北中心城區(qū)，建議高水平規(guī)劃淮北（百善）南部次中心，將其打造成為淮北城鎮(zhèn)化發(fā)展的新極核。對于高資源環(huán)境承載力即“一帶”上的城鎮(zhèn)，適度加大空間開發(fā)力度，這對于改變淮北市城鎮(zhèn)化“北強(qiáng)南弱”的不均衡局面，對于加快淮（北）宿（州）城市組群建設(shè)均具有積極作用和意義。

對于中承載力空間可以進(jìn)行適度的開發(fā)建設(shè)，而低承載力空間應(yīng)以保護(hù)性發(fā)展為主。同時，對資源環(huán)境承載力較低的區(qū)域，要分析各地區(qū)的環(huán)境、生態(tài)、資源的受損程度，盡快構(gòu)建基于資源環(huán)境承載力的國土空間調(diào)控技術(shù)和適應(yīng)策略，實現(xiàn)資源環(huán)境承載力的恢復(fù)或提升。

3 結(jié)論與討論

本文在總結(jié)當(dāng)前資源環(huán)境承載力評價研究和實踐探索的基礎(chǔ)上，基于定量分析和定性分析相結(jié)合的思路，構(gòu)建了基于GIS-MCDM的城市資源環(huán)境承載力評價的技術(shù)方法體系。在此基礎(chǔ)上，完成了淮北市資源環(huán)境承載力的定量測度與空間分區(qū)，提出了相應(yīng)的空間開發(fā)建議，為淮北市空間規(guī)劃和資源環(huán)境政策制定提供科學(xué)依據(jù)。

研究在一些方面仍需探討，如測度指標(biāo)體系可能存在疏漏、指標(biāo)權(quán)重計算和指標(biāo)合并可能存在更科學(xué)的方法。相信隨著研究和討論的不斷深入，城市資源環(huán)境承載力評價理論與技術(shù)方法體系將會更加完善，從而對促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展起到更加科學(xué)的指導(dǎo)作用。

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