城鎮(zhèn)空間適宜性評(píng)價(jià)方法與應(yīng)用

何麗華，於新國(guó)，于勝杰

（1.湖北省地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中心，湖北 武漢 430071）

2017年，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的 《省級(jí)空間規(guī)劃試點(diǎn)方案》要求“全面摸清并分析國(guó)土空間本底條件，劃定城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)空間以及生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界（以下稱“三區(qū)三線”），注重開發(fā)強(qiáng)度管控和主要控制線落地，統(tǒng)籌各類空間性規(guī)劃，編制統(tǒng)一的省級(jí)空間規(guī)劃，為實(shí)現(xiàn)“多規(guī)合一”、建立健全國(guó)土空間開發(fā)保護(hù)制度積累經(jīng)驗(yàn)、提供示范”[2]，表明“三區(qū)三線”劃定工作已然成為國(guó)土空間規(guī)劃的核心內(nèi)容。2019年，中共中央國(guó)務(wù)院《關(guān)于建立國(guó)土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)施的若干意見》明確指出“在資源環(huán)境承載能力和國(guó)土空間開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，科學(xué)有序地統(tǒng)籌布局生態(tài)、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)等功能空間，劃定生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界等空間管控邊界以及各類海域保護(hù)線，強(qiáng)化底線約束，為可持續(xù)發(fā)展預(yù)留空間”[1]，更加凸顯了“三區(qū)三線”作為管控底線的作用。 2020年，自然資源部辦公廳印發(fā)的《省級(jí)國(guó)土空間規(guī)劃編制指南》（試行）要求“收集整合覆蓋陸海全域、涵蓋各類空間資源的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，充分利用大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)手段進(jìn)行分析研判，夯實(shí)規(guī)劃基礎(chǔ)”[3]。

城鎮(zhèn)空間作為國(guó)土空間的重要組成部分，分析其資源環(huán)境、承載能力、戰(zhàn)略區(qū)位、交通基礎(chǔ)設(shè)施等要素情況，評(píng)價(jià)城鎮(zhèn)空間的適宜性程度，可為城鎮(zhèn)空間和城鎮(zhèn)開發(fā)邊界的劃定提供數(shù)據(jù)支撐，對(duì)城鎮(zhèn)空間規(guī)劃、城鎮(zhèn)功能發(fā)展、城鎮(zhèn)建設(shè)引導(dǎo)具有重要的意義，也是“三區(qū)三線”劃定工作中不可或缺的部分。本文工作以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、地理國(guó)情普查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等為基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)處理、指標(biāo)計(jì)算、分析評(píng)價(jià)等一系列技術(shù)過程，所得到評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)成果，不僅能展示城鎮(zhèn)空間的地理區(qū)域、地形地貌、道路交通、水域分布、土地利用等信息，而且可以反映自然資源、生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等要素間的相互關(guān)系，是服務(wù)城鎮(zhèn)空間規(guī)劃編制及管理的基礎(chǔ)性工作。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

借鑒《市縣空間規(guī)劃編制技術(shù)規(guī)程（征求意見稿）》[4]，從資源環(huán)境約束性、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)適宜性兩個(gè)維度構(gòu)建城鎮(zhèn)空間適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，城鎮(zhèn)空間適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括一級(jí)指標(biāo)2個(gè)，二級(jí)指標(biāo)8個(gè)，如表1所示。

表1 城鎮(zhèn)空間適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 評(píng)價(jià)方法

城鎮(zhèn)空間適宜性評(píng)價(jià)以定量方法為主，以定性方法為輔，主要有包括單指標(biāo)評(píng)價(jià)、多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)。開展單指標(biāo)評(píng)價(jià)，基于單項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)，分析城鎮(zhèn)功能適宜性，與現(xiàn)狀地表分區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，形成城鎮(zhèn)空間適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.1 資料收集與處理

收集評(píng)價(jià)需要的資料，主要為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、地理國(guó)情普查監(jiān)測(cè)成果、多期土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、多期人口經(jīng)濟(jì)等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、其他資料等。應(yīng)保證數(shù)據(jù)資料的權(quán)威性、準(zhǔn)確性、時(shí)效性。評(píng)價(jià)資料來源廣、格式多，在使用前需進(jìn)行資料數(shù)據(jù)年份、屬性、內(nèi)容等的檢查，明確資料的使用方法和要求。對(duì)統(tǒng)計(jì)文本數(shù)據(jù)需進(jìn)行數(shù)字化、量綱歸一化或空間化插值處理等。對(duì)空間數(shù)據(jù)需進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)重構(gòu)、數(shù)據(jù)提取處理等。對(duì)專題大數(shù)據(jù)需進(jìn)行數(shù)量化、對(duì)象化及數(shù)據(jù)擴(kuò)樣、清洗、聚類、挖掘等處理。如基于地理國(guó)情普查監(jiān)測(cè)成果中地表覆蓋的不同種類房屋建筑數(shù)據(jù)建立回歸方程，反演得到人口空間分布結(jié)果[5]。當(dāng)歷史系列數(shù)據(jù)不連續(xù)、缺乏其中某些年份的數(shù)據(jù)時(shí)，可根據(jù)需要進(jìn)行推導(dǎo)和插補(bǔ)，數(shù)據(jù)插補(bǔ)可采用比例法或數(shù)據(jù)內(nèi)插法。若因行政區(qū)劃調(diào)整等原因造成歷史系列數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)范圍不一致時(shí)，應(yīng)對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行范圍校核，核準(zhǔn)并統(tǒng)一到與評(píng)價(jià)范圍相一致?？臻g數(shù)據(jù)平面坐標(biāo)系需統(tǒng)一為CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，格式盡量統(tǒng)一為ArcGIS文件地理數(shù)據(jù)庫(kù)或shp數(shù)據(jù)格式等。

2.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理包括評(píng)價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生產(chǎn)和現(xiàn)狀地表分區(qū)數(shù)據(jù)編制?；A(chǔ)數(shù)據(jù)按要素類型分層存儲(chǔ)。提取地理國(guó)情普查監(jiān)測(cè)成果中地表覆蓋、行政區(qū)劃、水域、交通、區(qū)位點(diǎn)等要素?cái)?shù)據(jù)，掛接各類屬性信息。利用處理后的土地利用數(shù)據(jù)，提取、融合評(píng)價(jià)需要的多年份土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)。按成果屬性定義要求，整合、集成形成評(píng)價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)內(nèi)容完整，位置、屬性信息正確，圖斑拓?fù)潢P(guān)系合理，無壓蓋和空隙等?；诘乇砀采w、土地利用等數(shù)據(jù)，融合形成現(xiàn)狀地表分區(qū)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容與分層如表2所示。

表2 評(píng)價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)內(nèi)容及分層表

2.3 單指標(biāo)評(píng)價(jià)

分別開展土地資源、水資源、環(huán)境、災(zāi)害等資源環(huán)境約束性指標(biāo)單項(xiàng)評(píng)價(jià)，以及人口、經(jīng)濟(jì)、城鎮(zhèn)建成區(qū)、交通優(yōu)勢(shì)等社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)適宜性指標(biāo)單項(xiàng)評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)模型、方法如下。

人均后備適宜建設(shè)用地潛力：

確定坡度分級(jí)方法，結(jié)合土地利用/地表覆蓋數(shù)據(jù)，根據(jù)式1～3，計(jì)算人均后備適宜建設(shè)用地潛力，并按照＞2，0.8～2，0.3～0.8，0.1～0.3，≤0.1畝/人將后備土地資源劃分為豐富、較豐富、中等、較缺乏、缺乏五種類型，分別賦值5，4，3，2，1。

人均水資源開發(fā)利用潛力：

根據(jù)式4、5，計(jì)算人均水資源開發(fā)利用潛力，并按照＞100，50～100，20～50，0～20，≤0 m3/人將水資源開發(fā)利用潛力劃分為高、較高、中等、較低、低 5個(gè)等級(jí)，分別賦值5，4，3，2，1。

環(huán)境脅迫度：

根據(jù)式6、7，計(jì)算化學(xué)需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、總氮（TN）、總磷（TP）等四類污染物濃度超載指數(shù)，并進(jìn)行加權(quán)求和（權(quán)重值均為1/4），得到總的水環(huán)境污染濃度超載指數(shù)。按照＞2、1.6～2、1.2～1.6、0.8～1.2及＜0.8，將環(huán)境脅迫程度劃分為 高、較高、中等、較低、低五個(gè)等級(jí)，分別賦值1， 2，3，4，5。資料允許可考慮大氣環(huán)境納污能力。

災(zāi)害危險(xiǎn)性：

利用區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)數(shù)據(jù)，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度，將地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)、不易發(fā)區(qū)分別對(duì)應(yīng)災(zāi)害危險(xiǎn)性較高、中等、較低、低，分別賦值2，3，4，5。資料允許可考慮地震災(zāi)害、氣象災(zāi)害危險(xiǎn)性等。

人口集聚水平：

根據(jù)式8～11，計(jì)算人口集聚水平指標(biāo)值，其中人口集聚強(qiáng)度指數(shù)分級(jí)參考閾值如表3所示，并按五等分法，將人口集聚水平劃分為高、較高、中等、較低和低五個(gè)等級(jí)，分別賦值5，4，3，2，1。

表3 人口集聚強(qiáng)度指數(shù)值分級(jí)參考閾值（人口密度單位：人/km2）

經(jīng)濟(jì)綜合發(fā)展水平：

根據(jù)式12～14，計(jì)算各評(píng)價(jià)單元人均GDP及地均經(jīng)濟(jì)密度，按照表4對(duì)人均GDP和地均經(jīng)濟(jì)密度進(jìn)行分級(jí)。其中max、min分別為評(píng)價(jià)單元人均GDP（地均經(jīng)濟(jì)密度）的最大值、最小值。按照表5判定經(jīng)濟(jì)綜合發(fā)展水平為高、較高、中等、較低、低五個(gè)等級(jí)，分別賦值5，4，3，2，1。

表4 [人均GDP]、[地均經(jīng)濟(jì)密度]分級(jí)統(tǒng)計(jì)表

表5 經(jīng)濟(jì)綜合發(fā)展水平等級(jí)的參考矩陣

城鎮(zhèn)建成區(qū)發(fā)展?fàn)顟B(tài)：

根據(jù)式15、19，計(jì)算建成區(qū)用地集中度、建成區(qū)平均斑塊用地規(guī)模，近年來城鎮(zhèn)建成區(qū)用地平均增長(zhǎng)速率，確定合適的建設(shè)用地圖斑平均面積閾值、建成區(qū)用地平均增長(zhǎng)速率分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及賦值，得到城鎮(zhèn)建成區(qū)發(fā)展?fàn)顟B(tài)指數(shù)，并按五等分法，設(shè)置合理分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將城鎮(zhèn)建成區(qū)發(fā)展?fàn)顟B(tài)劃分為高、較高、中等、較低和低5個(gè)等級(jí)，分別賦值5，4，3，2，1。

交通優(yōu)勢(shì)度：

根據(jù)式20、21，評(píng)價(jià)交通優(yōu)勢(shì)度，分析評(píng)價(jià)單元內(nèi)高速公路、國(guó)道、省道、縣道等交通要素網(wǎng)絡(luò)密度，并按照五等分法得到分級(jí)結(jié)果，分別賦值5，4，3，2，1。分析機(jī)場(chǎng)、港口、鐵路車站及各等級(jí)公路（城市道路中，快速路按一級(jí)公路提取，主干路按二級(jí)公路提?。┯绊懛秶①x值，具體賦值方法可結(jié)合區(qū)域特點(diǎn)，計(jì)算交通干線影響并分級(jí)，分別賦值5，4，3，2，1。區(qū)位優(yōu)勢(shì)評(píng)價(jià)分為內(nèi)部區(qū)位優(yōu)勢(shì)評(píng)價(jià)和外部區(qū)位優(yōu)勢(shì)評(píng)價(jià)，計(jì)算評(píng)價(jià)單元政府駐地到區(qū)域最高級(jí)別政府駐地的交通距離d，并按照≤D，D～2D，2D～3D，3D～4D，＞4D將內(nèi)部區(qū)位優(yōu)勢(shì)劃分為五個(gè)等級(jí)（其中D為最高級(jí)別政府駐地至評(píng)價(jià)區(qū)域行政邊界最遠(yuǎn)交通距離），分別賦值5，4，3，2，1。外部區(qū)位優(yōu)勢(shì)評(píng)價(jià)考慮評(píng)價(jià)單元至周邊政府駐地的車程距離（車程小于 2h）以及周邊行政區(qū)域經(jīng)濟(jì)總量情況。分析周邊所有車程小于2h行政區(qū)域的GDP，綜合考慮經(jīng)濟(jì)總量和車程距離兩個(gè)因子，設(shè)置合適的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)并得到外部區(qū)位優(yōu)勢(shì)等級(jí)，分別賦值1，2，3，4，5。

按式22計(jì)算區(qū)位優(yōu)勢(shì)評(píng)價(jià)結(jié)果f區(qū)位優(yōu)勢(shì)。

式中，f外部區(qū)位為外部區(qū)位分值；f內(nèi)部區(qū)位為內(nèi)部區(qū)位分值。

對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)密度、交通干線影響度和區(qū)位優(yōu)勢(shì)度3個(gè)要素指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行無量綱處理（值介于 0～1 之間），并等權(quán)重加權(quán)求和，按照0～0.2，0.2～0.4，0.4～0.6，0.6～0.8，0.8～1.0，將交通優(yōu)勢(shì)度劃分為低、較低、中等、較高和高5個(gè)等級(jí)，分別賦值1，2，3，4，5。

2.4 多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)

采取等權(quán)重對(duì)各指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)求和，并進(jìn)行四等分處理，將多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為“一級(jí)”、“二級(jí)”、“三級(jí)”、“四級(jí)”4個(gè)等級(jí)，得到多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。結(jié)合空間開發(fā)負(fù)面清單、現(xiàn)狀建成區(qū)及過渡區(qū)數(shù)據(jù)，根據(jù)空間開發(fā)負(fù)面清單禁止開發(fā)、生態(tài)為主的過渡區(qū)開發(fā)適宜性降級(jí)等原則，劃分評(píng)價(jià)區(qū)域城鎮(zhèn)空間適宜性為一等（最適宜）、二等（較適宜）、三等（較不適宜）、四等（不適宜）4個(gè)等級(jí)。

3 應(yīng)用實(shí)例分析

選取某研究區(qū)域，利用本文提出的評(píng)價(jià)方法對(duì)區(qū)域城鎮(zhèn)空間適宜性開展評(píng)價(jià)。研究區(qū)地形為崗地、平原，總面積為3 667 km2，現(xiàn)狀地表分區(qū)中空間開發(fā)負(fù)面清單、現(xiàn)狀建成區(qū)、Ⅰ型過渡區(qū)、Ⅱ型過渡區(qū)、Ⅲ型過渡區(qū)面積分別為2 221 km2、171 km2、885 km2、388 km2、2 km2。

對(duì)區(qū)域土地資源、水資源、環(huán)境、災(zāi)害等資源環(huán)境約束性指標(biāo)，以及人口、經(jīng)濟(jì)、城鎮(zhèn)建成區(qū)、交通優(yōu)勢(shì)等社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)適宜性指標(biāo)進(jìn)行定量分析，其中統(tǒng)計(jì)各等級(jí)土地可利用度評(píng)價(jià)值土地面積，結(jié)果如表6所示。

表6 研究區(qū)各等級(jí)可利用程度土地面積統(tǒng)計(jì)表/km2

疊加資源環(huán)境約束性、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)適宜性單項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果，并進(jìn)行分級(jí)處理，得到多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)各等級(jí)土地面積，結(jié)果如表7所示。

表7 研究區(qū)多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)各等級(jí)土地面積統(tǒng)計(jì)表/km2

疊加現(xiàn)狀地表分區(qū)結(jié)果分析，區(qū)域城鎮(zhèn)空間適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果為最適宜（一等）土地面積為45 km2、較適宜（二等）面積為59 km2、較不適宜（三等）土地面積為617 km2、最不適宜（四等）土地面積為2 946 km2，分別約占評(píng)價(jià)區(qū)域總面積1%、1%、18%、80%。從評(píng)價(jià)結(jié)果來看，城鎮(zhèn)空間適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果為最適宜、較適宜的區(qū)域主要分布在重點(diǎn)集建區(qū)附近，與區(qū)域?qū)嶋H情況基本一致，該區(qū)域城鎮(zhèn)承載能力較高，基礎(chǔ)設(shè)施和區(qū)位優(yōu)勢(shì)較好。應(yīng)用實(shí)例分析結(jié)果也驗(yàn)證了本文提出的評(píng)價(jià)方法可行。

4 結(jié) 語

本文提出的城鎮(zhèn)空間適宜性評(píng)價(jià)方法主要是基于資源環(huán)境約束性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)適宜性兩方面開展的，其指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)方法與現(xiàn)行的《資源環(huán)境承載能力和國(guó)土空間開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)指南（試行）》[7]存在較大差異，已不能適應(yīng)當(dāng)前城鎮(zhèn)空間適宜性評(píng)價(jià)工作的要求。但該方法具有評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)置更聚焦城鎮(zhèn)發(fā)展評(píng)價(jià)、空間分析方法應(yīng)用科學(xué)合理、技術(shù)要求明確且可操作性強(qiáng)、評(píng)價(jià)結(jié)果用圖形化方式展示更直觀等特點(diǎn)。同時(shí)也存在評(píng)價(jià)指標(biāo)考慮還不全面、評(píng)價(jià)因子權(quán)重設(shè)置不夠合理、分析評(píng)價(jià)建模方法研究還不完善、新技術(shù)和新方法應(yīng)用不多等不足。在今后的工作中，我們不僅要拓展利用大數(shù)據(jù)等方法，繼續(xù)探索城鎮(zhèn)空間適宜性評(píng)價(jià)中的指標(biāo)構(gòu)建、權(quán)重設(shè)置、模型選取等技術(shù)方法。還要不斷地進(jìn)行各類數(shù)據(jù)分析的實(shí)踐探索，努力形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)體系，為“三區(qū)三線”劃定工作提供有力的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)。