基于GIS的平顶山市建设用地生态适宜性评价

陈延辉，杨 柳，汪 伟

（1.平顶山学院 资源与环境科学学院，河南 平顶山 467002；2.中南大学 地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083）

随着城市化进程的加快，建设用地的需求越来越大。土地作为一种稀缺资源在城市发展中起着至关重要的作用。盲目的城市扩张，不仅会造成土地资源的浪费，还会导致土地生态环境的退化。土地生态适宜性评价可以为城市规划的用地发展策略、功能布局和生态功能分区等提供科学依据[1]。它最早是由美国景观建筑师麦克哈格于1960年提出，目前在我国城市规划、土地利用规划中已有广泛的应用。国内外有诸多学者针对不同区域的土体生态适宜性进行了研究[2-19]，但在生态适宜性指标体系选取方面存在所选因子不全面或等权重或凭个人主观臆断直接赋权重等片面性。本文针对煤炭型资源城市转型期的特点，采用层次分析法来确定权重，并利用TM遥感影像快速准确地提取多种生态环境方面的基础信息，再利用GIS平台建立不同生态因子的数据库，使评价过程可以动态输入修改该信息，评价结果更加准确可靠。

1 研究区概况

平顶山市位于河南省中南部，西靠伏牛山，东接黄淮平原，东经112°14′～113°41′，北纬33°08′～34°20′。境内西高东低，呈阶梯状递降，海拔最高2 153 m，最低68.5 m；东西长150 km，南北宽140 km，面积约为7 882 km2。平顶山市是以能源、原材料工业为主体，煤炭、电力、钢铁、纺织、化工等工业综合发展的新兴工业城市。平顶山市属于典型的煤炭型工业城市[20]，在平顶山市工业产值中, 煤炭及其相关产业占有 45%以上的比重。平顶山市区西高东低，属丘陵平原地貌。土地利用依地形变化呈现出由山丘多林草地向平原耕地园地过渡的特点，其中有白鹭洲生态湿地公园为市区主要的塌陷沉降区。在城市建设上，分为老城区和新城区，两者之间为区域广大的城乡结合部。市区北部低山丘陵区有20余对矿井，在矿井分布地区已形成矿区建设区。市区西南的新城区有平顶山市应用水源地——白龟山水库，现为河南省省级湿地自然保护区[21]。

2 研究方法

平顶山作为典型的资源型城市，煤炭开采造成了开采区大面积塌陷，生态环境退化，也影响着建设用地的生态适宜性。本文根据平顶山市特点建立指标体系，然后依据指标体系对平顶山市遥感影像进行分析，得到平顶山市建设用地生态适宜性评价图。文中采用平顶山市2009年Landsattm1-7波段的全色遥感影像数据进行分析，其中DEM高程数据采用的是30 m分辨率的遥感影像。首先对获得的遥感影像数据进行配准和几何纠正，然后运用ENVI4.5软件进行遥感数据的拼接和裁切，得到平顶山研究区域的遥感影像图，再通过相应的遥感影像解译、不同波段的融合得到相应的数据内容。

依据麦克哈格适宜性评价理论确立的指标体系，可将建设用地划分成5个不同的适宜性等级：最适宜建设用地、较适宜建设用地、基本适宜建设用地、不适宜建设用和不可用地。将城市建设用地的生态适宜性影响因素分为自然、社会经济、生态安全3个因素。构建了平顶山城市建设用地生态适宜性的评价指标体系，并分别对各指标给出相应的分类条件（表1）。运用相应的层次分析法软件（yaahp6.0）进行相应的计算。

表1 建设用地适宜性评价因子等级划分标准及权重

运用ArcGIS10.0空间分析模块，对各种因子进行栅格图层叠加，通过各个因子所占的权重进行GIS的空间叠置分析，从而得到平顶山市建设用地的生态适宜性评价综合结果图。文章采用的栅格像元大小为30 m×30 m，完全达到了所要求的精度。栅格图层叠加凸显各因子的贡献值，综合叠加的评价方法为：

其中，S是生态适宜性等级；xi（i=1，2，3，…，n）为评价的一组变量。根据权重修正法可得到平顶山市建设用地的生态适宜性评价结果为：

其中，wi为各因子所占的权重，在ArcGIS10.0平台下利用空间分析的相关模块进行因子的叠加运算，得到平顶山市的多因子加权评价结果。采用K-means聚类分析法，依据上文约定的状态将土地适宜性状况分为5个不同的等级，得到如图1所示的单因子评价图。

图1 单因子评价图

在Arc GIS 10.0平台下，利用其空间分析模块按照公式及相应因子分值和权重值进行叠加分析，得到平顶山市的多因子加权叠加的综合适宜性评价值，如图2所示。城镇建设用地生态适宜性综合评价各适宜性等级的面积统计见表2。

图2 平顶山建设用地适宜性因子叠加图

表2 建设用地适宜性不同等级面积及比例

3 结果与分析

第一类区域为很适宜用地，一般为地质条件较好、地形相对较为平缓、水源较为充足的河流下游区域，主要分布在平顶山中部和西部。高程、坡度、坡向以及交通状况均具有先天优势，此区域占平顶山市面积的29.01%左右，是适宜建设的优势区域，但也是极易受到环境威胁的区域。第二类区域为较为适宜的区域，该区域的优势不及第一类区域明显，地形坡度一般在8°～16°之间，比较靠近东部山区或者地形较为破碎的区域，该区域适合城市的边缘化建设，不适宜发展聚集度高的城镇。该区域占据平顶山总面积的13.53%左右。第三类用地为生态缓冲区，该区域主要分布于水源边界，环境较好，占据平顶山总面积的14.71%左右。平顶山的生态缓冲边界主要集中于白龟山水库2 km缓冲区以及相应河流两侧。该区域是有条件限制的建设用地，一般不适宜作为建设或者较大工程项目，可以作为游憩休闲的公园、绿化用地，也适宜作为防护林等建设强度小、人类活动不频繁的建设用地。第四类用地为不适宜建设区，该区域占据平顶山总面积的16.05%左右，主要特点为地形海拔高度较高或者坡度较大、水源丰盛的地带以及生态湿地或者保护区。该区域不适宜作为建设用地，在不得已情况下可以进行相应改造来满足建设需求。第五类为禁建区，即不能作为建设用地，或者不允许作为建设区域。该区域占据平顶山总面积的26.70%左右，一般为坡度较陡的山体、郁闭度较高的林地、河流湖泊及3等以上的耕地。

针对平顶山市城市建设用地生态适宜性评价结果，提出以下几点建议：

1）城市规划建设过程中应当加强对整体区域发展趋势的把握，充分利用城市适宜建设的区域作引导，尽量避免建设过程中环境的破坏，尤其要充分向最适宜建设用地的区域进行建设拓展。

2）相关规划部门在考虑城市发展趋势的过程中，要综合考虑多种因素。既要满足城市发展的需要，又要考虑对平顶山老城区用地进行相应调整。由于城市建设用地适宜性高低是相对的，不仅受到自然条件的限制，还取决于经济发展和科技实力的进步。此外，平顶山城市环境复杂多样，对一定时期内区域的生态适宜程度会产生一定影响。所以，应当定期对城市建设状况进行评价，以促进环境、经济、社会的协调发展。

3）政府部门要加大对生态脆弱区域的环境保护力度，特别是环白龟山水库区和生态缓冲区，防止缓冲区域内环境的恶化。同时，要制定相关政策来提高区域居民的生态意识。

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