基于GIS的?？谑薪瓥|新區(qū)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)

蔡春英，韓念龍 ，穆曉東，韋仕川

(1.海南大學(xué) 政治與公共管理學(xué)院，?？?572018；2.晉江市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，福建 泉州 362200；3.海南省環(huán)境科學(xué)研究院，?？?572018)

0 引言

經(jīng)濟(jì)全球化背景下，推進(jìn)自貿(mào)區(qū)建設(shè)是當(dāng)前中國(guó)構(gòu)建開(kāi)放型經(jīng)濟(jì)體系的重要環(huán)節(jié)。2018年，中共中央著眼于新時(shí)期國(guó)際發(fā)展大局做出重大決策，設(shè)立中國(guó)(海南)自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)，海口市江東新區(qū)則是海南省自貿(mào)區(qū)的重點(diǎn)先行區(qū)域，這要求規(guī)劃能夠適應(yīng)自貿(mào)區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與新業(yè)態(tài)融入的需求。綜合考慮土地開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)環(huán)境限制條件，開(kāi)展開(kāi)發(fā)建設(shè)規(guī)劃前的適宜性評(píng)價(jià)，可為建設(shè)用地合理選址提供參考，由于國(guó)際重要濕地東寨港國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于該區(qū)域，因此在區(qū)域的開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程中需要格外注重生態(tài)保護(hù)，處理好建設(shè)規(guī)劃與環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)“經(jīng)濟(jì)-生態(tài)”雙贏。

近年來(lái)中國(guó)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：一是評(píng)價(jià)尺度呈變小趨勢(shì)，由市縣尺度逐漸減小為園區(qū)、經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)等。如譚欣等人[1]開(kāi)展沈陽(yáng)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)用地開(kāi)發(fā)適宜性研究，李芬等[2]針對(duì)深圳市國(guó)際低碳生態(tài)城坪地進(jìn)行生態(tài)園區(qū)土地適宜性評(píng)價(jià)研究；二是研究重點(diǎn)由平原轉(zhuǎn)向山地，更加注重生態(tài)，如馮雁云等[3]分析典型巖溶山區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地空間拓展的適宜性，蔣佳佳等[4]就重慶兩江新區(qū)低丘緩坡開(kāi)發(fā)建設(shè)進(jìn)行生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)研究， 肖長(zhǎng)江等[5]基于生態(tài)-經(jīng)濟(jì)比較優(yōu)勢(shì)視角進(jìn)行建設(shè)用地空間優(yōu)化配置研究；三是新的評(píng)價(jià)模型、分析方法、研究視角不斷出現(xiàn)，如沈春竹、譚琦川等人[6]運(yùn)用特爾斐法、線性擬合預(yù)測(cè)、Kaya分解模型和多要素空間疊置分析等方法，識(shí)別影響區(qū)域建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的限制性因素，姜曉麗、楊偉[7]以“三生”空間為視角，采用最小累積阻力模型與坡向變率和坡形組合法相結(jié)合進(jìn)行建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)，嚴(yán)惠明[8]采用適宜性指數(shù)評(píng)價(jià)法、短板效應(yīng)評(píng)價(jià)法兩種方法，進(jìn)行福建省土地資源建設(shè)開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)方法對(duì)比研究。通過(guò)以上研究發(fā)現(xiàn)，建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)的研究較為成熟，理論和方法不斷得到豐富和發(fā)展。

傳統(tǒng)的大尺度評(píng)價(jià)較為籠統(tǒng)，造成評(píng)價(jià)范圍內(nèi)的不同地塊之間存在差異，形成偏差結(jié)果，研究范圍的縮小使得建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)逐漸精細(xì)；研究重點(diǎn)注重生態(tài)則適應(yīng)時(shí)代潮流。為滿足?？谑薪瓥|新區(qū)發(fā)展定位，減緩區(qū)域土地開(kāi)發(fā)與生態(tài)保護(hù)過(guò)程中的沖突，實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)發(fā)展，本研究從該區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境特征出發(fā)，開(kāi)展建設(shè)用地適宜性小尺度評(píng)價(jià)，為海南國(guó)際自貿(mào)區(qū)的國(guó)土空間規(guī)劃提供方案。

1 研究區(qū)域概況及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

1.1 研究區(qū)域概況

江東新區(qū)位于?？谑袞|海岸區(qū)域(圖1)，東起東寨港(?？谛姓吔?，西至南渡江，北臨東海岸線，南至繞城高速二期和212省道，總面積約298 km2，占?？谑型恋孛娣e的13.04%。分為東部生態(tài)功能區(qū)和西部產(chǎn)城融合區(qū)，其中東部生態(tài)功能區(qū)包含33 km2的國(guó)際重要濕地東寨港國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)和三江紅樹(shù)林生態(tài)公園，為國(guó)家禁止開(kāi)發(fā)區(qū)。根據(jù)戰(zhàn)略定位，江東新區(qū)將建設(shè)全面深化改革開(kāi)放試驗(yàn)區(qū)的創(chuàng)新區(qū)、國(guó)家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)的展示區(qū)、國(guó)際旅游消費(fèi)中心的體驗(yàn)區(qū)以及建設(shè)國(guó)家重大戰(zhàn)略服務(wù)保障區(qū)的示范區(qū)。

2016年江東新區(qū)建設(shè)用地占比僅為30.36%(表1)，尚不能滿足其作為自貿(mào)試驗(yàn)區(qū)的發(fā)展需求。

圖 1 江東新區(qū)位置示意Figure 1 Location of Jiangdong New Area

表 1 2016年度現(xiàn)狀地類統(tǒng)計(jì) Table 1 Current land types in 2016

序號(hào)土地利用現(xiàn)狀類型面積/km2占總面積比重/%1建設(shè)用地90.6730.362農(nóng)用地165.9055.563未利用地37.8412.674海域4.201.41—合計(jì)298.61100.00

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

江東新區(qū)行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、道路規(guī)劃網(wǎng)數(shù)據(jù)、河流分布數(shù)據(jù)以及江東新區(qū)DEM數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)；人口數(shù)據(jù)由2018年各鄉(xiāng)鎮(zhèn)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)；江東新區(qū)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、東寨港國(guó)家自然保護(hù)區(qū)域及三江紅樹(shù)林濕地公園范圍矢量數(shù)據(jù)由當(dāng)?shù)貒?guó)土部門提供。

以上數(shù)據(jù)利用ArcGIS 10.2軟件進(jìn)行統(tǒng)一坐標(biāo)和投影、地理配準(zhǔn)、裁剪等預(yù)處理，依次將各數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為30 m×30 m的柵格數(shù)據(jù)。

2 江東新區(qū)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)

2.1 適宜性評(píng)價(jià)體系建立

建設(shè)用地開(kāi)發(fā)適宜性通常受到自然地理、社會(huì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境、政府政策等方面的影響，基于相關(guān)文獻(xiàn)[9-11]，遵循主導(dǎo)性、差異性、穩(wěn)定性和可操作可量化原則[12]，在級(jí)差地租理論的指導(dǎo)下，結(jié)合江東新區(qū)的區(qū)域特點(diǎn)，選擇了自然基礎(chǔ)類、社會(huì)經(jīng)濟(jì)類以及生態(tài)環(huán)境類三大評(píng)價(jià)因子建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。其中，自然基礎(chǔ)類因子對(duì)城市建設(shè)的可行性和經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響；社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)則反映了城市建設(shè)節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)高效利用效益；而生態(tài)環(huán)境類因子對(duì)建設(shè)用地起到限制性作用。

自然基礎(chǔ)類數(shù)據(jù)包括高程、坡度和坡向數(shù)據(jù)。不同的海拔可以承受的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度不同，高海拔的山地開(kāi)發(fā)后環(huán)境很難恢復(fù)，甚至?xí)o周邊的低海拔地區(qū)帶來(lái)嚴(yán)重影響；根據(jù)《城市規(guī)劃原理(第三版)》，由于城市各類建設(shè)用地稍有不同，大體為8°以下、8°～15°、15°～23°，大于23°四類；坡向影響建筑的采光、熱量分布問(wèn)題，坡向越向南分值越高。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)類數(shù)據(jù)包括人口密度、交通通達(dá)度和土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)。參考已有資料[13-14]，道路沿線對(duì)建設(shè)用地有著較大的吸引力，而高速公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)等交通用地對(duì)建設(shè)用地有較大的限制，高速公路兩側(cè)50 m內(nèi)是建筑控制區(qū)；人口對(duì)開(kāi)發(fā)適宜性存在一定程度上的影響，人口密度越高的地區(qū)，發(fā)展的區(qū)位條件越高，規(guī)模集聚效益越大，發(fā)展速度越快[15]；土地利用現(xiàn)狀則反映了一個(gè)地區(qū)原地改造的難易程度[16]，而永久基本農(nóng)田實(shí)行永久性嚴(yán)格保護(hù)，非國(guó)家重大建設(shè)項(xiàng)目不得開(kāi)發(fā)建設(shè)。

生態(tài)環(huán)境類包括河流緩沖區(qū)與生態(tài)保護(hù)區(qū)。濕地作為重要的國(guó)家級(jí)生態(tài)保護(hù)區(qū)禁止開(kāi)發(fā)[17]，河流不僅是生態(tài)廊道也是景觀廊道，是重要的生態(tài)因子，河流和湖泊、水庫(kù)外延50 m范圍內(nèi)應(yīng)為禁止建設(shè)區(qū)[18]。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

采用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，最終通過(guò)一致性檢驗(yàn)，通過(guò)AHP分析，避免了傳統(tǒng)的主觀分析法，更加科學(xué)有說(shuō)服力，確定的各因子權(quán)重見(jiàn)表2。

2.3 基于綜合指數(shù)的GIS評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)采用綜合指數(shù)法,公式為：

(1)

由于利用該公式進(jìn)行疊加分析后，禁止建設(shè)用地加權(quán)求和后分值不再等于0，甚至在其他指標(biāo)的影響下成為了較適宜建設(shè)用地，將影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，通過(guò)參考相關(guān)文獻(xiàn)以及本次研究所存在的問(wèn)題，在上述公式上做了一定改進(jìn)，禁止建設(shè)用地分值為0，獨(dú)立與原公式相乘，即得到禁止建設(shè)用地(S5級(jí)用地)范圍。改進(jìn)后的公式為：

(2)

式(2)中:V為建設(shè)用地的適宜性評(píng)價(jià)值；Bi為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值；Wi為所有因子第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，通過(guò)層次分析法確定；n為評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)量；Bj為剛性因子第j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的分值，通過(guò)柵格計(jì)算器得到。

通過(guò)對(duì)各評(píng)價(jià)因子進(jìn)行閾值劃分和具體評(píng)分，得到江東新區(qū)適宜性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)考慮到后續(xù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理，所有指標(biāo)因子分級(jí)統(tǒng)一劃分為5級(jí)，分別為S1、S2、S3、S4、S5[19]。

表 2 江東新區(qū)適宜性評(píng)價(jià)因子體系 Table 2 Suitability evaluation factor system of Jiangdong New Area

目標(biāo)層(M)準(zhǔn)則層(A)支撐層(B)要素層(C)權(quán)重因子量化適宜度等級(jí)分值江東自然地形坡度0.087<8°S15新區(qū)基礎(chǔ)地貌8°～15°S24建設(shè)類15°～23°S33適宜>23°S41性評(píng)坡向0.087SS15價(jià)WS/ESS24W/ES33WN/EN/NS41高程0.087<45 mS1545～90 mS2490～120 mS33>120 mS41社會(huì)交通高速0.067>200mS15經(jīng)濟(jì)通達(dá)距離100～200 mS24類度50～100 mS33<50 mS5—省道0.067<2 kmS15距離2～4 kmS244 ～6 kmS33>6 kmS41人口人口0.081>1.5×103人/km2S15密度0.8～1.5×103人/km2S240.2～0.8×103人/km2S33<0.2×103人/km2S41土地土地0.211建設(shè)用地S15利用利用其他、特殊用地S24現(xiàn)狀現(xiàn)狀園地、草地S33林、耕地、水域S41永久基本農(nóng)田S5—生態(tài)水域河流0.102>200 mS15影響水域100～200 mS24類范圍50～100 mS33<50 mS5—生態(tài)重要0.211>1 kmS15保護(hù)濕地0.5～1 kmS24區(qū)范圍0～0.5 kmS33生態(tài)范圍內(nèi)S5-

注：“-”表示禁止建設(shè)。

3 基于GIS的土地適宜性分析

在建立江東新區(qū)的適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，通過(guò)GIS對(duì)單因子進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，最終基于綜合指數(shù)法公式(2)，得到建設(shè)用地開(kāi)發(fā)適宜性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

3.1 單因子評(píng)價(jià)結(jié)果分析

基于GIS對(duì)評(píng)價(jià)因子的空間分析(圖2)，可以看出江東新區(qū)坡度以8°以下為主，S1級(jí)土地占比96%，坡度在8°以上分布較為零散且面積占比僅為4%(圖2a)；江東新區(qū)高程在45 m以下占比為99%，僅有約1%的面積在45 m以上，整體建設(shè)難度較低(圖2b)；江東新區(qū)則以北坡或者偏北的為主，南坡占比約為23%(圖2c)。從自然條件看江東新區(qū)，整體地勢(shì)較為平坦，作為建設(shè)用地開(kāi)發(fā)其經(jīng)濟(jì)性和可行性較為適宜。

江東新區(qū)16%面積人口密度在800人/km2以上，分布在西北部，人口密度由西部向東逐漸遞減，建設(shè)開(kāi)發(fā)適宜性也呈現(xiàn)相同趨勢(shì)(圖2d)；江東新區(qū)有8條省道穿過(guò)，主要分布在北部和東南部，交通通達(dá)度較好，適宜開(kāi)發(fā)建設(shè)(圖2e)；目前江東新區(qū)建設(shè)用地主要分布在西部，總面積90.67 km2，土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度為30.36%，耕地面積75.31 km2，占總面積的25%，林地面積42.19 km2，占比14.1%，對(duì)建設(shè)用地開(kāi)發(fā)的限制性較多(圖2f)。江東新區(qū)永久基本農(nóng)田分布較為零散，總面積5.66 km2，對(duì)開(kāi)發(fā)建設(shè)影響較大(圖2g)。?？跈C(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線與規(guī)劃?rùn)C(jī)場(chǎng)—演豐高速公路穿過(guò)江東新區(qū)，位于江東新區(qū)南部，面積為0.96 km2，占比為0.3%，影響較小(圖2h)。社會(huì)因子對(duì)江東新區(qū)的開(kāi)發(fā)建設(shè)的影響主要由于用地現(xiàn)狀農(nóng)用地面積占比較多，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)永久基本農(nóng)田禁止開(kāi)發(fā)，并且人口較為稀疏，開(kāi)發(fā)建設(shè)后能否產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益值得關(guān)注。

江東新區(qū)河流主要分布在西部和東部，共有15條河流經(jīng)過(guò)，河流范圍內(nèi)50 m面積11.13 km2，占比3.7%，對(duì)西部的開(kāi)發(fā)建設(shè)限制性較大(圖2i)；國(guó)家自然保護(hù)區(qū)東寨港以及三江紅樹(shù)林生態(tài)公園位于江東新區(qū)，面積為66.75 km2，占比為22.4%，其生態(tài)范圍內(nèi)不允許建設(shè)開(kāi)發(fā)，對(duì)建設(shè)用地開(kāi)發(fā)限制較大(圖2j)。

3.2 適宜性評(píng)價(jià)分析

江東新區(qū)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果如圖3所示，S1、S2、S3、S4、S5占比分別為9.67%、34.89%、25.01%、11.59%、18.84%。

西北部主要為S1，S2，S3級(jí)用地，三級(jí)面積共207.32 km2，占比69.57%，可作為優(yōu)先開(kāi)發(fā)區(qū)域，該區(qū)域由于地形相對(duì)平坦，交通可達(dá)性好，人口較為集中，靠近?？谑兄行?，且從土地利用現(xiàn)狀來(lái)看，建成區(qū)也相對(duì)集中分布在西北部，基礎(chǔ)設(shè)施完善度較高，可作為未來(lái)城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)選址區(qū)域，科學(xué)引導(dǎo)開(kāi)發(fā)建設(shè)以保障高效可持續(xù)的開(kāi)發(fā)利用，拉動(dòng)江東新區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，將生態(tài)融入城市，打造生態(tài)CBD；中部人口較少，但交通發(fā)達(dá)，可打造自貿(mào)區(qū)物流園；基于用地現(xiàn)狀，對(duì)現(xiàn)有園地、草地等可適當(dāng)開(kāi)發(fā)，減少對(duì)原有綠地的破壞。

圖 2 單因子空間評(píng)價(jià)分析Figure 2 Single factor spatial evaluation analysis

圖 3 江東新區(qū)建設(shè)用地適宜性綜合評(píng)價(jià) Figure 3 Comprehensive evaluation of construction land suitability in Jiangdong New Area

東南部主要為S4和S5級(jí)用地，分別為限制開(kāi)發(fā)與禁止開(kāi)發(fā)區(qū)域，面積共90.68 km2，占比為30.43%，其中S4級(jí)用地面積為34.38 km2，占比約為11.59%，主要是由于生態(tài)因子對(duì)其周圍的用地開(kāi)發(fā)建設(shè)存在限制，作為優(yōu)先開(kāi)發(fā)和禁止開(kāi)發(fā)的過(guò)渡區(qū)域，該區(qū)域土地開(kāi)發(fā)率較低，且植被覆蓋率較高，以污染較低、開(kāi)發(fā)強(qiáng)度較小的建設(shè)用地為主，可作為以海南風(fēng)貌為主題的生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游用地等。禁止開(kāi)發(fā)區(qū)為67.05 km2，占比22.4%，主要分為永久基本農(nóng)田，濕地生態(tài)保護(hù)區(qū)與水源地，永久基本農(nóng)田禁止開(kāi)發(fā)，同時(shí)從生態(tài)保護(hù)角度來(lái)看，該區(qū)域發(fā)揮著重要的生態(tài)服務(wù)功能，應(yīng)該嚴(yán)格禁止一切建設(shè)開(kāi)發(fā)行為。

4 結(jié)論

海南地理位置獨(dú)特，海南自貿(mào)試驗(yàn)區(qū)的戰(zhàn)略定位特色鮮明，作為對(duì)外開(kāi)放的前沿陣地，對(duì)自貿(mào)區(qū)用地布局科學(xué)規(guī)劃則是挖掘經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿Φ闹匾疤?。以協(xié)調(diào)“經(jīng)濟(jì)-生態(tài)”兩者關(guān)系為原則，明確了?？谑薪瓥|新區(qū)未來(lái)規(guī)劃建設(shè)的重點(diǎn)發(fā)展和限制區(qū)域，發(fā)展經(jīng)濟(jì)與生態(tài)保護(hù)并舉，契合區(qū)域的發(fā)展定位，研究結(jié)果為自貿(mào)港的土地開(kāi)發(fā)利用布局提供參考。不足之處在于研究過(guò)程中采用的評(píng)價(jià)因子不夠豐富，今后可嘗試增加風(fēng)暴潮影響、水土保持等因子，探索更精確的評(píng)價(jià)以指導(dǎo)規(guī)劃。