考慮地質(zhì)因素的城市地下空間開發(fā)價(jià)值分異特征及評估方法研究
——以?？谑薪瓥|新區(qū)為例

陳 帥，黎清華，張彥鵬，左文萍，宋國璽

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)調(diào)查研究院，湖北 武漢 430074；2.中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，湖北 武漢 430205;3.北京超維創(chuàng)想信息技術(shù)有限公司，北京100089)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市地下空間的有償使用與價(jià)值評估管理已成為必然趨勢，而如何顯化地下空間使用權(quán)的價(jià)值，建立一套行之有效的地下空間開發(fā)綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值評估體系是目前急需解決的問題[1]。

目前國內(nèi)外提出的關(guān)于國土空間使用權(quán)價(jià)格的評估方法主要有市場比較法、收益還原法、假設(shè)開發(fā)法、基準(zhǔn)地價(jià)系數(shù)修正法等[2-10]，其中絕大多數(shù)是以地表土地為評估對象。國際上，目前主流的地下空間資源價(jià)值評估方法主要有德國史基墨滾動(dòng)法[10]，這是一種將補(bǔ)償費(fèi)作為價(jià)值表達(dá)的方法，而補(bǔ)償費(fèi)用是公共設(shè)施占用私人土地使用權(quán)的補(bǔ)償。基于史基墨滾動(dòng)理論的樓層效用比率理論[8]，則是地下空間立體定價(jià)的應(yīng)用，該方法認(rèn)為地上一層效用最高，以此為基準(zhǔn)向上或向下空間的價(jià)值都會(huì)遞減。我國在地下空間基準(zhǔn)地價(jià)評估方面也有相關(guān)的研究進(jìn)展，如馬騫等[11]以南京市地下商業(yè)用地為研究對象，將基準(zhǔn)地價(jià)的概念擴(kuò)展到地下土地，試圖建立地下商業(yè)用地基準(zhǔn)地價(jià)與地表商業(yè)用地基準(zhǔn)地價(jià)之間的關(guān)系，但其在評估地下空間基準(zhǔn)地價(jià)時(shí)并未考慮地質(zhì)因素的影響，而同地段同類型的地下工程造價(jià)是地表的3～4倍。因此，在評估地下空間基準(zhǔn)地價(jià)時(shí)必須考慮地質(zhì)因素產(chǎn)生的成本性影響。

合理評估地下空間基準(zhǔn)地價(jià)，是服務(wù)支撐自然資源部“兩統(tǒng)一”職責(zé)中統(tǒng)一行使全民所有自然資源資產(chǎn)所有者職責(zé)的關(guān)鍵一步，而合理評估地下空間的綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值則是評估地下空間基準(zhǔn)地價(jià)的關(guān)鍵。為此，本文以海口市江東新區(qū)為例，將地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)價(jià)值的收益性影響與地質(zhì)要素對地下空間開發(fā)價(jià)值的成本性影響相結(jié)合，采用加權(quán)疊加的方式，綜合評估地下空間開發(fā)的綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值在三維空間上的分異特征，以為地下空間的基準(zhǔn)地價(jià)評估提供定性參考和新思路。

1 研究區(qū)概況

1.1 地表經(jīng)濟(jì)概況

?？谑薪瓥|新區(qū)位于海南島東北部，地處海口市東海岸區(qū)域，總面積為298 km2，下轄靈山鎮(zhèn)、演豐鎮(zhèn)和桂林洋開發(fā)區(qū)，總?cè)丝诩s為23.89萬人。區(qū)內(nèi)有長約50 km的河流，有東營港、融創(chuàng)港等3個(gè)港口，自然資源較為豐富。區(qū)內(nèi)交通較為發(fā)達(dá)，南側(cè)有目前省內(nèi)最大的美蘭國際機(jī)場、東環(huán)高速鐵路，重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)達(dá)到國際化水平，自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)集中展示區(qū)已基本成型?？傮w上，海口市江東新區(qū)除了臨近主城區(qū)的靈山鎮(zhèn)和桂林洋開發(fā)區(qū)人口較多外，其余區(qū)域人口相對較少、建設(shè)面積小，基本路網(wǎng)和基礎(chǔ)配套設(shè)施較為完善。

從江東新區(qū)的總體規(guī)劃來看，該區(qū)地下空間開發(fā)的需求較大，規(guī)劃目標(biāo)主要以淺層開發(fā)為主、中深層按需開發(fā)。因此，本文主要考慮江東新區(qū)0～100 m深度范圍的地下空間。

1.2 基礎(chǔ)地質(zhì)概況

海口市江東新區(qū)地貌以濱海河流相為主，中南部及演豐鎮(zhèn)一帶則主要為火山地貌。區(qū)域巖體出露較為廣泛，火山巖、碎屑巖和變質(zhì)巖類均有分布，工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，江東新區(qū)100 m深度范圍內(nèi)的巖土體由新到老依次為劃分為全新統(tǒng)未分組(Qh)、煙墩組(Qh3y)、瓊山組(Qh2q)、多文組(Qp2d)、北海組(Qp2b)、秀英組(Qplx)、?？诮M(N2h)、燈樓角組(N1d)8個(gè)巖石地層單位，不同巖石地層單位的形成時(shí)代和沉積環(huán)境均存在較大的差別，進(jìn)而導(dǎo)致其工程地質(zhì)性質(zhì)的差異，見圖1。區(qū)域構(gòu)造格局由近東西向、南北向、北西向和北東向4組斷裂構(gòu)造組成，近東西向斷裂構(gòu)造控制著斷陷盆地的形成和發(fā)展，而北西、北東向斷裂構(gòu)造控制著盆地內(nèi)次級構(gòu)造的形成和分布，且4組斷裂構(gòu)造具有多期次活動(dòng)性，控制著新生代多次火山活動(dòng)、地震活動(dòng)、沉積建造類型、成礦作用等。

圖1 海口市江東新區(qū)地質(zhì)圖

?？谑薪瓥|新區(qū)自北向南從沙上港至云龍鎮(zhèn)100 m深度范圍內(nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)剖面圖見圖2，自西向東從南渡江至靈山鎮(zhèn)100 m深度范圍內(nèi)的水文地質(zhì)剖面圖見圖3。

由圖2和圖3可見：江東新區(qū)整體地層海拔呈現(xiàn)出南高北低的形態(tài)(見圖2)；江東新區(qū)0～100 m深度范圍內(nèi)主要有潛水含水層、第1承壓水含水層(Ⅱ1)、第2承壓水含水層(Ⅱ2)、第3+4承壓水含水層(Ⅱ3)，其中潛水含水層中又分為濱海堆積層孔(Ⅰ2)和陸海交匯相沉積層孔隙潛水(Ⅰ3)(見圖3)。

圖2 海口市江東新區(qū)自北向南從沙上港至云龍鎮(zhèn)100 m深度范圍內(nèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)剖面圖

圖3 ?？谑薪瓥|新區(qū)自西向東南渡江-分創(chuàng)村-靈山鎮(zhèn)100 m深度范圍內(nèi)水文地質(zhì)剖面圖

隙潛水含水層(Ⅰ1)、河流沖洪積層孔隙潛水含水層

2 研究方法

本文的研究思路如圖4所示，具體如下：

圖4 研究思路

(1) 查明江東新區(qū)地表區(qū)位等級、土地等級、交通關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)等級、市政管線密度等級等地表經(jīng)濟(jì)要素?cái)?shù)據(jù)；查明江東新區(qū)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等地質(zhì)要素?cái)?shù)據(jù)。

(2) 采用層次分析法分別構(gòu)建地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)價(jià)值的收益性影響評價(jià)指標(biāo)體系和地質(zhì)要素對地下空間開發(fā)價(jià)值的成本性影響評價(jià)指標(biāo)體系，并分別構(gòu)建判斷矩陣，在滿足一致性檢驗(yàn)要求的情況下，計(jì)算兩種評價(jià)指標(biāo)體系中各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。由于地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)價(jià)值的影響主要是收益性的，而地下空間地質(zhì)要素對地下空間開發(fā)價(jià)值的影響是成本性的，因此為了方便描述，本文分別采用“影響收益指標(biāo)體系”和“影響成本指標(biāo)體系”來簡述上述兩種評價(jià)指標(biāo)體系。

(3) 對江東新區(qū)地下空間進(jìn)行分層，構(gòu)建分層下的地下空間三維縱向衰減模型。

(4) 采用三維地質(zhì)單元剖分的方式，構(gòu)建影響成本指標(biāo)體系各地質(zhì)要素的三維屬性模型。

(5) 利用ArcGIS和三維建模軟件將獲取的影響收益指標(biāo)體系中各地表經(jīng)濟(jì)要素屬性三維化。

(6) 在雙指標(biāo)體系的三維屬性模型構(gòu)建完成后，確定指標(biāo)體系中各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重分配，分別計(jì)算得到地下空間的收益性等級和成本性等級，并將兩種結(jié)果數(shù)據(jù)導(dǎo)入已建立的雙指標(biāo)體系三維屬性模型中，與已經(jīng)建立的地下空間三維縱向衰減模型相乘，得到分層下的地下空間收益性空間分異模型和成本性空間分異模型。此時(shí)，地下空間開發(fā)的收益隨層深的增加而減小，地下空間開發(fā)的成本隨層深的增加而增大。

(7) 將分層下的地下空間收益性空間分異模型與成本性空間分異模型按照每層不同的權(quán)重進(jìn)行加權(quán)疊加，最終獲得地下空間開發(fā)利用的綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值評估模型。

3 評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建及指標(biāo)權(quán)重確定

3.1 評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

本文采用美國著名運(yùn)籌學(xué)專家Saaty提出的層次分析(AHP)法[12]，分別構(gòu)建影響收益指標(biāo)體系和影響成本指標(biāo)體系，并分別構(gòu)建判斷矩陣，在滿足一致性檢驗(yàn)要求的情況下，計(jì)算各指標(biāo)體系的綜合權(quán)重。

3.1.1 影響收益指標(biāo)體系

地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)的需求強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)效益有著重要的影響。本文采用區(qū)位等級、交通關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)等級、土地等級、市政管線密度等級4項(xiàng)主要地表經(jīng)濟(jì)要素指標(biāo)，構(gòu)建地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)價(jià)值的收益性影響評價(jià)指標(biāo)體系即影響收益指標(biāo)體系，見圖5。這4項(xiàng)經(jīng)濟(jì)要素指標(biāo)都對地下空間開發(fā)的需求強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的影響。

圖5 地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)價(jià)值的影響收益指標(biāo)體系

(1) 區(qū)位等級：城市中的商業(yè)中心、行政中心、交通樞紐等都可以看作是絕對區(qū)位，與其聯(lián)絡(luò)時(shí)間越少，距離越短的土地價(jià)值越高，反之遞減。土地價(jià)值的高低對地下空間開發(fā)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值有直接的影響，并且這些絕對區(qū)位在數(shù)量和層次上對地下空間資源有著強(qiáng)大的需求。絕對區(qū)位等級與地下空間開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益直接相關(guān)，絕對區(qū)位周邊地下空間的開發(fā)價(jià)值也隨距離的增加而遞減。

(2) 交通關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)等級：地鐵沿線和地鐵車站周圍的地下空間區(qū)域都極具開發(fā)潛力，具體表現(xiàn)在：地下空間的開發(fā)很容易與周圍的交通系統(tǒng)連成整體，從而提高地下空間的可達(dá)性和使用價(jià)值；能夠有效匯集與分散人流，使已有的交通節(jié)點(diǎn)功能輻射區(qū)域增大，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此，交通關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)等級是影響地下空間開發(fā)潛力的一個(gè)重要因素。

(3) 土地等級：土地交換的價(jià)格與土地資源的質(zhì)量和緊缺程度有著密切的關(guān)系，綜合反映了土地資源使用價(jià)值和附加值的水平和潛力。在土地價(jià)格保持不變的前提下，地下空間資源的開發(fā)利用可以顯著提高單位面積的土地利用容量和土地使用價(jià)值，進(jìn)而增加土地的附加值，即地價(jià)越高，地下空間開發(fā)的潛在價(jià)值越高。

(4) 市政管線密度等級：城市地下空間的開發(fā)潛力同樣還在于城市市政設(shè)施的更新改造，其價(jià)值在于提高市政公共安全性和可靠性，改善人們生活的方便程度以及地面空間環(huán)境，市政設(shè)施越不完善的地區(qū)，其地下空間開發(fā)的潛力也就越大。因此，市政管線密度等級可以作為評價(jià)地下空間開發(fā)潛力的又一指標(biāo)。

海口市江東新區(qū)地下空間開發(fā)基于地表經(jīng)濟(jì)要素的影響收益指標(biāo)量化表,見表1。表1中，將各評價(jià)指標(biāo)分為差、中、優(yōu)三級，分別給出1、2、3分的評價(jià)值。其中，區(qū)位等級指標(biāo)的劃分依據(jù)主要是考慮地段的繁華程度，市級商業(yè)中心的經(jīng)濟(jì)價(jià)值等級最高，其次是區(qū)級商業(yè)中心，剩余地區(qū)全部劃歸一般地段；交通關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)等級指標(biāo)的劃分依據(jù)則主要是考慮節(jié)點(diǎn)，根據(jù)《?？诮瓥|新區(qū)總體規(guī)劃綱要(2018—2035)》中道路交通規(guī)劃及軌道交通規(guī)劃，可將海口市江東新區(qū)交通關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)等級分為三級，一級為交通樞紐及軌道交通換乘站，二級為軌道交通車站，三級為非交通節(jié)點(diǎn)；土地等級指標(biāo)的劃分依據(jù)則主要是考慮地價(jià)的高低，可將其分為高地價(jià)、中等地價(jià)和低地價(jià)三級；市政管線密度等級的劃分依據(jù)主要是考慮地下管線和市政設(shè)施的分布密度，可將其分為密集、一般、稀疏三級。

表1 地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)價(jià)值的影響收益指標(biāo)量化表

3.1.2 影響成本指標(biāo)體系構(gòu)建

由于地下空間開發(fā)適宜性在一定程度上可以反映地下空間開發(fā)的難度和成本差異，所以影響成本指標(biāo)體系的構(gòu)建主要參考地下空間開發(fā)適宜性指標(biāo)體系，但與傳統(tǒng)開發(fā)適宜性指標(biāo)體系相比其側(cè)重點(diǎn)更注重地下空間的地質(zhì)條件對地下空間工程開發(fā)的成本性影響。

依據(jù)AHP法，選取工程地質(zhì)C21、水文地質(zhì)C22、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)C23三項(xiàng)中間層要素，指標(biāo)層選取七項(xiàng)指標(biāo)要素。其中，巖土體類型D21、地基承載力D22為工程地質(zhì)指標(biāo)要素；地下水富水性D23、距地表水水平距離D24、距地表水垂直距離D25為水文地質(zhì)指標(biāo)要素；砂土液化D26、距斷裂地震帶D27為地質(zhì)災(zāi)害指標(biāo)要素。之所以選取這些指標(biāo)，是因?yàn)樗鼈兌疾煌潭壬峡刂浦叵驴臻g開發(fā)的難度和支護(hù)條件，相應(yīng)地影響了地下空間的開發(fā)成本。

建立的地下空間地質(zhì)要素對地下空間開發(fā)價(jià)值的影響成本指標(biāo)體系，見圖6。

圖6 地下空間地質(zhì)要素對地下空間開發(fā)價(jià)值的影響成本指標(biāo)體系

?？谑薪瓥|新區(qū)地下空間開發(fā)基于地下空間地質(zhì)要素的影響成本指標(biāo)量化表，見表2。表2中，將各評價(jià)指標(biāo)分為差、中、優(yōu)三級，分別給出1、2、3分的評價(jià)值，這與表1中的指標(biāo)層分值的劃分一致，方便后續(xù)綜合評價(jià)時(shí)，加權(quán)結(jié)果不受兩類指標(biāo)層分值劃分的影響。

表2 地下空間地質(zhì)要素對地下空間開發(fā)價(jià)值的影響成本指標(biāo)量化表

其中，巖土體類型指標(biāo)的劃分主要是從考慮開挖成本，開挖黏土的成本最低，其次是砂石，而開挖淤泥的成本最高；地基承載力則主要是考慮不同地基承載力巖土體工程開發(fā)后的支護(hù)成本，并據(jù)此進(jìn)行等級劃分；地下水富水性、距地表水的水平和垂直距離均影響著地下工程的突涌、滲水等風(fēng)險(xiǎn)，相應(yīng)地影響地下工程的防水防災(zāi)等級，因此按照地下水富水性和距地表水的距離來表征地下工程在防水方面的成本性影響；而砂土液化和斷裂地震帶，則是災(zāi)害地質(zhì)因素，同樣影響著地下工程的防災(zāi)與支護(hù)成本，在砂土液化方面，主要是判斷研究區(qū)砂土的液化程度分異，將全區(qū)劃分為液化嚴(yán)重區(qū)、液化中等區(qū)和非液化區(qū)三級，而距斷裂地震帶的距離則是按照距斷裂帶中心的距離進(jìn)行等級劃分。

3.2 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

本文結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料和專家調(diào)查法，采用Saaty的1～9標(biāo)度法[12]，分別構(gòu)建影響收益指標(biāo)體系和影響成本指標(biāo)體系的判斷矩陣，對每層各指標(biāo)進(jìn)行兩兩相互比較，按照相對重要性進(jìn)行打分，在滿足一致性檢驗(yàn)要求的情況下，分別計(jì)算影響收益指標(biāo)和影響成本指標(biāo)的權(quán)重，其計(jì)算結(jié)果見表3和表4。

表3 影響收益指標(biāo)的權(quán)重

由表3可知，區(qū)位等級C11對地下空間開發(fā)的需求強(qiáng)度占據(jù)主導(dǎo)地位[13]，其次為交通關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)等級C12、土地等級C13和市政管線密度等級C14。

在地下空間開發(fā)過程中，巖土體類型、地基承載力等工程地質(zhì)條件直接控制著地下空間開發(fā)的難易程度，對工程安全和經(jīng)濟(jì)成本起著決定性的作用[14]，巖土體作為地下空間工程的承載介質(zhì)，其對地下構(gòu)筑物的變形和承載特征差異導(dǎo)致地下空間開發(fā)產(chǎn)生成本的差異，越強(qiáng)的地基承載力則會(huì)使地下空間開挖的支護(hù)措施越簡單，開挖成本也就越低[15]。由表4可知，中間層工程地質(zhì)因素的權(quán)重占據(jù)主導(dǎo)地位，而水文地質(zhì)因素和地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)因素對地下空間開發(fā)也有著重要的作用，也占據(jù)了一定的權(quán)重比例。

表4 影響成本指標(biāo)的權(quán)重

4 三維屬性模型構(gòu)建

本文采用的三維建模軟件為CreaterXModeling，是由北京超維創(chuàng)想信息技術(shù)有限公司自主研發(fā)的三維可視化地質(zhì)建模系統(tǒng)。

本文所采用的評價(jià)數(shù)據(jù)分為地表經(jīng)濟(jì)要素?cái)?shù)據(jù)和地下空間地質(zhì)要素?cái)?shù)據(jù)，其中地表經(jīng)濟(jì)要素?cái)?shù)據(jù)來自武漢地質(zhì)調(diào)查中心發(fā)布的《?？诮瓥|新區(qū)地下空間開發(fā)利用潛力調(diào)查評價(jià)綜合成果報(bào)告》，地下空間地質(zhì)要素?cái)?shù)據(jù)采用江東新區(qū)鉆孔數(shù)據(jù)資料及其他工程地質(zhì)資料，以上數(shù)據(jù)均來自“?？诮瓥|新區(qū)綜合地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目”。

4.1 三維屬性模型構(gòu)建方法

本文采用多種建模方式來構(gòu)建多要素三維屬性模型。首先，采用CreaterXModeling軟件，對江東新區(qū)整體的橫、縱向研究邊界進(jìn)行劃定，構(gòu)建矢量邊界模型；然后，采用三維地質(zhì)體單元剖分的方式，構(gòu)建地下空間各地質(zhì)要素對地下空間開發(fā)成本影響程度的三維體元(voxet)模型。即利用鉆孔數(shù)據(jù)，在設(shè)置初始面后，通過層面逐層下沉的方式，構(gòu)建各地層間的屬性分界面，從而形成三維地層矢量邊界模型；再利用voxet體切割的方式，實(shí)現(xiàn)三維體要素屬性模型的構(gòu)建；通過對各要素屬性進(jìn)行賦值(見表2)并進(jìn)行歸一化處理，將其劃分為高、中、低三個(gè)等級。

地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)收益性影響程度的三維屬性模型的構(gòu)建方式與地下空間地質(zhì)要素對地下空間開發(fā)成本性影響程度的三維屬性模型不同。首先獲取江東新區(qū)的區(qū)位等級、交通關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)等級、土地等級、市政管線密度等級的信息資料，利用ArcGIS進(jìn)行柵格化賦值，獲得各要素的平面柵格數(shù)據(jù)；然后，利用三維建模軟件構(gòu)建三維空值模型，輸出CSV格式的沒有屬性的三維點(diǎn)要素?cái)?shù)據(jù)，并導(dǎo)入ArcGIS中，再利用多值提取至點(diǎn)功能，將各要素柵格數(shù)據(jù)投影至與其平面坐標(biāo)對應(yīng)的三維點(diǎn)數(shù)據(jù)中，形成地表經(jīng)濟(jì)要素的三維數(shù)據(jù)體;最后，將獲得各要素屬性的三維點(diǎn)要素?cái)?shù)據(jù)體導(dǎo)入三維建模軟件中，利用構(gòu)建好的地下空間三維縱向衰減模型與之相乘，從而實(shí)現(xiàn)地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)價(jià)值收益性影響等級的三維化，見圖7。

圖7 地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)收益性影響等級的三維投影

4.2 地下空間三維縱向衰減模型構(gòu)建

江東新區(qū)主要以淺層開發(fā)為主、中深層按需開發(fā)的原則開展地下空間的開發(fā)。因此，結(jié)合江東新區(qū)地下空間開發(fā)需求和開發(fā)規(guī)劃，將江東新區(qū)地下空間分為淺層(0～15 m)、中層(15～45 m)和深層(45～100 m)。

為了計(jì)算衰減后的地下空間開發(fā)收益等級和成本等級,構(gòu)建了分層下的地下空間三維縱向衰減模型，見圖8。衰減系數(shù)的確定主要參考樓層效用比例理論，衰減系數(shù)為淺層1、中層0.5、深層0.1。構(gòu)建地下空間三維縱向衰減模型的意義在于：隨著層深的增加，地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)價(jià)值的收益性影響是逐層衰減的；地質(zhì)要素對地下空間開發(fā)價(jià)值的成本性影響則是逐層遞增的。在這兩類指標(biāo)體系等級的歸一化處理中，成本等級由高到低為1～3，而收益等級由高到低為3～1。因此，通過與該縱向衰減模型相乘，隨著層深的增加地下空間開發(fā)的收益降低、成本增加。

圖8 地下空間三維縱向衰減模型

4.3 地下空間地質(zhì)要素三維屬性模型構(gòu)建

依據(jù)第4.1節(jié)所述建模方法，按照表2中各評價(jià)指標(biāo)的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)對各評價(jià)指標(biāo)賦值并進(jìn)行歸一化處理后，構(gòu)建地下空間各地質(zhì)要素對地下空間開發(fā)成本影響程度的三維屬性模型，見圖9。高成本則地下空間開發(fā)適宜性差，低成本則地下空間開發(fā)適宜性優(yōu)。

圖9 地下空間地質(zhì)要素對地下空間開發(fā)成本影響程度的三維屬性模型

4.4 地表經(jīng)濟(jì)要素三維屬性模型的構(gòu)建

依據(jù)第4.1節(jié)所述方法，構(gòu)建各地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)收益影響程度的三維屬性模型，見圖10。

圖10 地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)收益影響程度的三維屬性模型

由圖10可知，地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)的收益影響在縱向上是遞減的，這符合隨著層位的加深，地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)價(jià)值的影響逐漸遞減的客觀發(fā)展規(guī)律。

5 地下空間開發(fā)收益等級和成本等級的空間分異模型建立

通過構(gòu)建的地下空間各要素三維屬性模型，并采用構(gòu)建的影響收益和影響成本評價(jià)指標(biāo)體系，分別構(gòu)建了地下空間開發(fā)收益等級和成本等級的空間分異模型(見圖11和圖12)。用于評價(jià)地下空間開發(fā)的收益性和成本性空間分異特征。

圖11 地下空間開發(fā)收益等級的空間分異特征

圖12 地下空間開發(fā)成本等級的空間分異特征

由圖11和圖12可知：地下空間開發(fā)的高收益區(qū)主要集中在淺層，中等收益區(qū)則主要集中在淺中層，低收益區(qū)涵蓋大部分深層和少部分淺中層;低成本區(qū)主要集中在淺層，中等成本區(qū)則主要集中在淺中層，高成本區(qū)涵蓋大部分深層和少部分淺中層(見圖12)。

6 地下空間開發(fā)的綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值評估

6.1 地下空間縱向分層變權(quán)疊加

城市地下空間的開發(fā)成本造價(jià)與區(qū)位距離的關(guān)系[16]，見圖13。

圖13 城市地下空間開發(fā)成本造價(jià)與區(qū)位距離的關(guān)系[16]

由圖13可知，相比于地表開發(fā)，地下空間的開發(fā)成本受地表區(qū)位的影響可以忽略不計(jì)。因此，在地下空間開發(fā)收益性影響模型與地下空間開發(fā)成本性影響模型的加權(quán)疊加模式，主要考慮縱向上的空間變異特征。

縱向來看，城市地下空間淺層的綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值主導(dǎo)要素是地表經(jīng)濟(jì)要素，且淺層地下空間開發(fā)成本相對于中層和深層較低，所以在淺層的收益性影響模型和成本性影響模型的疊加中，收益性影響模型的疊加權(quán)重更大，以此類推，隨著開發(fā)深度的增加，收益性影響模型的權(quán)重遞減，成本性影響模型的權(quán)重遞增。結(jié)合文獻(xiàn)資料和專家調(diào)查，把影響收益指標(biāo)在淺、中、深三層的疊加權(quán)重分別確定為0.7、0.5、0.3；影響成本指標(biāo)在淺、中、深三層的疊加權(quán)重分別確定為0.3、0.5、0.7，見表5。

表5 地下空間綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值評估分層疊加權(quán)重分配表

采用加權(quán)疊加的方式，依據(jù)表5中各層中收益性影響模型和成本性影響模型的權(quán)重分配進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，可得到綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值評估結(jié)果。

具體計(jì)算公式如下：

6.2 地下空間綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值評估及結(jié)果分析

對地下空間開發(fā)收益性影響模型與成本性影響模型通過分層加權(quán)疊加，計(jì)算得到地下空間開發(fā)綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值評估結(jié)果，并依據(jù)開發(fā)價(jià)值的連續(xù)性，對最終綜合經(jīng)濟(jì)開發(fā)價(jià)值的區(qū)間等級進(jìn)行劃分，即是在評估結(jié)果的最小值與最大值間進(jìn)行三等分劃分，經(jīng)歸一化處理后，進(jìn)行三維化展示，見圖14。

圖14 地下空間開發(fā)綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值等級的空間分異特征

由圖14可知，高開發(fā)價(jià)值區(qū)主要分布于淺層、中層區(qū)域，大部分在淺層區(qū)域；中等開發(fā)價(jià)值區(qū)主要分布于淺層、中層區(qū)域，大部分在中層區(qū)域；低開發(fā)價(jià)值區(qū)主要分布于深層區(qū)域，極少量分布于淺、中層區(qū)域?？梢姡Ｐ陀?jì)算結(jié)果基本滿足地下空間開發(fā)經(jīng)濟(jì)價(jià)值隨深度遞減的客觀規(guī)律；同時(shí)，由于地質(zhì)要素對地下空間開發(fā)的成本性影響，導(dǎo)致三個(gè)綜合開發(fā)經(jīng)濟(jì)價(jià)值等級在空間上并不是單純地隨深度發(fā)生變化。

引入地下空間開發(fā)過程中影響成本指標(biāo)后，地下空間開發(fā)的總體價(jià)值空間分異特征與僅采取地表經(jīng)濟(jì)因素的地下空間開發(fā)收益性價(jià)值空間分異特征相比，增加了一項(xiàng)評判維度。地下空間綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值在淺層、中層區(qū)域內(nèi)，存在高開發(fā)價(jià)值區(qū)與中等開發(fā)價(jià)值區(qū)相互交織的狀態(tài)，說明地下空間地質(zhì)要素在某種程度上約束了地下空間開發(fā)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的空間分布特征，從而使得評估結(jié)果更具有科學(xué)性。

7 結(jié)論、建議與展望

7.1 結(jié) 論

本文采用三維可視化建模技術(shù)和ArcGIS軟件，成功將地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)的收益性影響和地下空間地質(zhì)條件要素對地下空間開發(fā)的成本性影響相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了地下空間開發(fā)綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值評估的三維可視化。這種對地下空間開發(fā)綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值的定性評估和三維展示可以直觀地反映地下空間開發(fā)綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值的空間分異特征，能夠在一定程度上為地下空間使用權(quán)價(jià)格的制定提供定性參考。由于目前?？谑薪瓥|新區(qū)地下空間的基準(zhǔn)地價(jià)評估尚未開展，且在地下空間價(jià)值評估體系中，并未考慮地質(zhì)要素產(chǎn)生的成本影響，因此尚無法對其進(jìn)行合理性驗(yàn)證。

7.2 建議與展望

(1) 目前我國關(guān)于地下空間使用權(quán)價(jià)格的評估基本均忽略了地下空間地質(zhì)要素所產(chǎn)生的成本影響，而地下空間開發(fā)的成本又會(huì)隨著地質(zhì)條件和深度等要素大大增加。因此，建議將地下空間開發(fā)過程中地質(zhì)要素產(chǎn)生的成本影響納入地下空間使用權(quán)價(jià)格的評估體系中。

(2) 地下空間開發(fā)綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值是地下空間開發(fā)收益與成本的差值，也是進(jìn)行地下空間開發(fā)綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值評估的基本原理。但由于本文對地下空間地質(zhì)要素在地下空間開發(fā)過程中成本性的影響研究不夠深入，地下空間地質(zhì)條件對各類地下空間開發(fā)工程成本性影響理論的研究還不完善，加之地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值收益性影響理論體系的研究也不夠完善，因此建議研究不同地質(zhì)條件要素如地下商城、地鐵等各種不同形態(tài)地下工程的成本性影響，構(gòu)建細(xì)化的成本性影響指標(biāo)體系和諸多地表經(jīng)濟(jì)要素對地下空間開發(fā)綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值的收益性影響指標(biāo)體系，以完善地下空間開發(fā)綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值評估的理論體系。