基于GIS的低丘缓坡建设用地适宜性评价

伍恒雨++刘勇++刘秀华

摘要：建设用地适宜性评价是进行土地资源空间分析及优化土地配置的基础。根据四川省广安区丘陵资源丰富和建设用地需求量大的实际情况，研究基于GIS平台，综合选取以“自然-社会-经济”为框架的10个评价指标构建评价指标体系，对广安区低丘缓坡土地资源进行建设用地适宜性评价。结果表明，广安区低丘缓坡土地资源丰富，以适宜进行建设用地开发利用为主的占整个低丘缓坡资源的73.64%，其主要分布在区内的东北部、中部和西南部。

关键词：低丘缓坡；建设用地；GIS；土地评价

中图分类号：F301.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）03-0555-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.03.012

Evaluating the Suitability of Construction Lands in

Low-slope Hilly Region Based on GIS

——Taking Guangan County of Sichuan Province as An Example

WU Heng-yu， LIU Yong， LIU Xiu-hua

（College of Resources and Environment， Southwest University， Chongqing 400715， China）

Abstract： Evaluating the suitability of construction lands is the basis of spatial analysis and optimization of the allocation of land resources. According to the riched hilly resources and the great demand on construction lands in Guangan county， three classes and ten indicators of nature， society and economy were selected to build the suitability evaluation index system for the study area based on the support of GIS. The suitability of construction lands in low-slope hilly region was evaluated. The results showed that the low-slope hilly resources were rich in Guangan county. The suitable lands accounting for 73.64% of all resources in low-slope hilly region were suitable for the development and utilization of construction land and mainly distributed in northeast， central and southwest areas.

Key words： low-slope hilly region； construction land； GIS； land evaluation

近年来，中国经济的快速发展以及城镇化、工业化的不断推进使得土地资源日益紧张。城市扩张导致建设用地需求大增，大量优质耕地被占用[1]，加剧了人地矛盾，并威胁到粮食安全。解决这一问题的出路除了节约集约利用现有平地资源外，还应积极拓展新的用地空间。中国山地丘陵地带中储备着丰富且可被利用的新型后备土地资源——低丘缓坡土地资源。对其开发利用已成为增加有效土地供给、发展城镇建设的一种必然选择。但低丘缓坡资源的自然条件和地质环境相较于平地资源更为复杂和脆弱[2]，如果不科学地进行开发利用，可能会导致诸多社会问题和生态破坏。为了实现土地资源的可持续利用，合理规划低丘缓坡资源需要以土地适宜性评价为前提。

早在20世纪80年代就有学者开始研究低丘缓坡这一特殊土地资源[3，4]。但国内外对低丘缓坡土地资源的研究主要集中在农业需求层面，以进行宜农适宜性评价、探讨耕地补充为主，宜建适宜性研究相对较少[5-10]。例如朱晓芸[5]以补充耕地为目标对浙江省余姚市低丘缓坡资源开发利用潜力进行评价；张秀英等[8]以地形、土壤及开发程度为基础，对浙江省兰溪市低丘红壤区耕地开发潜力进行了评价；徐萍等[9]通过评价浙江省低丘缓坡开发利用现状，提出了低丘缓坡农业资源高效集约利用基本思路。随着研究的深入，一些学者逐渐重视以低丘缓坡开发为建设用地的研究，但大多数是将东部沿海丘陵城市作为研究区域，而针对西部地区山地丘陵城市的研究较少[10]，例如黄衫等[11]以浙江省开化县城关工业区为研究区域进行了低丘缓坡开发评价；邓华灿[12]以福建省福州市为研究区域进行了低丘缓坡建设用地开发研究；宋梦意等[13]以浙江省低丘缓坡为研究对象，从工业建设视角进行开发利用研究。同时，随着GIS技术的快速发展，其强大的空间数据处理能力和计算能力，为低丘缓坡建设用地适宜性评价提供了行之有效的研究工具。本研究利用GIS技术，在构建“自然-社会-经济”框架的基础上，探讨了西部地区典型山地丘陵城市的低丘缓坡资源建设用地适宜性程度，并针对不同的适宜分区提出相应的土地优化利用方式，以期为合理开发利用山地丘陵城市的低丘缓坡资源提供科学参考依据。

1 研究区概况及低丘缓坡范围的确定endprint

广安区位于四川盆地东部，地处川中丘陵区东部边缘和川东平行岭谷区西侧，东经106°32′—107°03′，北纬30°18′—30°50′，南北长47 km，东西宽49 km。全区地势西低东高，由西海拔208 m逐渐向东升高到海拔1 170 m，地形地貌复杂，山地、丘陵、平坝交错分布，以丘陵为主，占36.68%，平坝仅占3.14%。全区属中亚热带湿润季风气候，年平均气温17.5 ℃，年降雨量1 043.7 mm。

广安区是广安市委、市政府驻地，是广安市政治经济文化中心，辖6个街道办事处、21个镇、22个乡。《国家新型城镇化规划（2014-2020年）》中明确指出要加快培育成渝城市群，使之成为推动国土空间均衡开发，引领区域经济发展的重要增长极。广安区作为成渝经济的四川惟一的示范区，2012年地区生产总值和工业生产总值分别达到219.6亿元和117.1亿元，比上年增长14.1%和18.6%，经济优势突出，工业发展迅猛，建设用地需求量大。根据2011年广安区土地利用现状调查成果，全区153 335.80 hm2土地总面积中，农用地125 576.07 hm2，占土地总面积的81.90%；建设用地22 420.43 hm2，仅占土地总面积的14.62%；未利用土地5 339.33 hm2，占土地总面积的3.48%。

低丘缓坡狭义上是指海拔低于300 m，并且坡度为6°～15°的丘陵地带。但是结合广安区地形多为山地丘陵，最低海拔在200 m以上的实际情况，本研究对低丘缓坡区的界定为：海拔在500 m以下，坡度为6°～25°的土地资源。

2 研究方法

2.1 数据获取

本研究的土地资源数据主要来源于广安区数字高程模型（DEM）、广安区2011年土地利用现状变更调查成果、广安区地质灾害规划（2011—2020年）成果、广安区生态建设规划（2008—2013年）成果；社会经济数据来源于广安区2012年统计年鉴。

2.2 指标体系选取

低丘缓坡土地资源是一个受多种因素影响的动态系统，因此选择的评价指标应该具有综合性、代表性、可行性等特征[14]。目前，关于低丘缓坡资源的建设适宜性研究多集中于地形地质基础上，强调施工的难易程度，而对建设区域的社会经济因素考虑较少。本研究在参考国内学者对建设用地适宜性评价系统研究的基础上[15-22]，通过广泛收集资料、实地调查等方式，综合考虑广安区社会和经济发展需求，构建了以“自然–社会–经济”为框架的指标体系。参照FAO《土地评价纲要》里的土地适宜性级（Classes）及已有的研究成果，将评价标准划分为4个等级进行赋值：非常适宜（8～10分）、比较适宜（6～8分）、勉强适宜（4～6分）、不适宜（0～4分），如表1所示。

自然系统包括地形地貌、地质条件两个方面，包含坡度、坡向、高程、地质灾害共4个指标。在山地丘陵地区，地面坡度和高程的大小往往影响着建筑物布置情况和开发建设难易程度，坡度和高程越大，建设难度越大。坡向决定了建筑物采光好坏，一般来讲，南向、东南向、西南向采光较好，更适宜建筑物布局。地质灾害是影响建设用地稳定性的重要因素，广安区主要地质灾害有滑坡、崩塌以及地面塌陷，高易发区不适宜进行建设。

社会系统包括区位条件、社会结构、经济条件3个方面，包含交通便捷度、城镇影响度、土地利用类型、人口密度、非农业人口比例、人均GDP共6个指标。山地丘陵城市交通道路建设、基础设施建设成本较平原地区更高，道路通达性越强、距离城镇越近的地区更容易转化为城市建设用地。土地利用类型从某种程度上反映出该地区基础条件情况，现有建设用地、园地等基础良好，更适宜直接进行开发建设。人口密度、非农业人口比例从社会结构上探讨人口与用地的关系，现有非农居民越多的地区越适宜作为以后城镇发展方向。经济条件则决定了建设开发的投资强度，人均GDP越高，建设用地适宜性越强。

2.3 评价指标权重

权重是指该指标在整体评价中的相对重要性，代表了各项指标不同的影响程度。由于山地丘陵城市用地系统的复杂性和不确定性，如果用精确的数学模型来确定指标权重则难度较大，而且不能反映当地实际情况。层次分析法是一种定性与定量相结合的分析方法，能较好地处理多目标多层次的系统问题。因此，本研究采用层次分析法（APH）确定各项评价指标的权重。

首先，由已建立的指标体系层次结构模型（表1）构造判断矩阵，包括因素层判断矩阵（表2）和指标层判断矩阵。通过咨询土地方面的相关专家，对评价指标体系内的评价因素之间采用1～9标度或其倒数进行两两比较打分，“1”表示行元素和列元素同样重要，“3”表示行元素比列元素稍微重要，“5”表示行元素比列元素明显重要，“7”表示行元素比列元素重要得多，“9”表示行元素比列元素绝对重要，而2、4、6、8是上述判断的折中值，1～9的倒数表示反比较。

然后，利用常用的“方根法”求出评价因素层的权重，计算步骤如下：

计算该判断矩阵每一行元素的积：

Mi=■Rij（i=1，2……，n）

再计算Mi的n次方根：

Wi=■（i=1，2……，n）

对向量W进行归一化得到权重值：

W=■

最后，对得到的结果进行一致性检验，公式为CR=CI/RI。其中CR为判断矩阵的一次性比率，CI为判断矩阵的一般一致性指标。当CR<0.1时，通过检验，得到相应的权重。

运用相同的方法构造评价指标层判断矩阵，求出相应的权重，进行一致性检验。最后得到广安区建设用地适宜性评价指标权重（表3）。

2.4 评价模型构建

单指标及其权重只能反映低丘缓坡土地资源建设用地适宜性的某一方面，要了解整体情况，必须将单项指标进行综合。研究采用综合评价法中最为常用的指数和法。每一个土地评价单元的综合分值均由各指标的权重乘上得分后的和得到。基本计算公式为：endprint

W=■ai×pi

式中，W为综合评价分值，ai为评价指标权重值，pi为评价指标作用分值（0≤ai≤1，i=1，2，3…，■ai=1）。

3 评价结果与分析

利用GIS的空间分析、空间叠置、栅格计算等功能[23]，以30 m×30 m栅格为评价单元，运用综合指数评价法计算，最终得出广安区低丘缓坡土地资源总面积为30 437.74 hm2，占整个研究区域的19.85%（表4），主要分布在郑山乡、石笋镇、花桥镇、井河镇、观塘镇、虎城乡、肖溪镇、协兴镇等区内西北部、中部和西南部地区（图1）。

在广安区低丘缓坡建设用地适宜性评价结果中，非常适宜区面积为4 525.57 hm2，占全区低丘缓坡土地总面积的14.87%；比较适宜区面积为8 283.79 hm2，占全区低丘缓坡土地总面积的27.22%；勉强适宜区面积为9 604.95 hm2，占全区低丘缓坡土地总面积的31.56%；不适宜区面积为8 023.43 hm2，占全区低丘缓坡土地总面积的26.36%。总的来看，适宜区（包括非常适宜、比较适宜和勉强适宜）的面积达到整个低丘缓坡资源总量的73.65%，表明广安区低丘缓坡资源具有很大的开发建设潜力。

非常适宜这一类型的低丘缓坡资源主要分布在广安区的北部、中部和西南部。其中，北部资源量较多的乡镇有花桥镇、龙台镇和恒升镇，这部分低丘缓坡的优势在于基本上全部位于地质灾害低易发区，地质条件稳定；国道“318”线、川鄂公路等公路干线穿镇而过，交通通达情况优良。中部和西南部资源量较多的乡镇有大安镇、广门乡、枣山镇、广罗乡，该部分低丘缓坡的优势在于距离已建成的中心城镇与城市较近，区位条件优越；人口相对集中，社会经济条件也较好；土地利用现状多为建设用地，有一定的基础设施配套建设；沪蓉高速和兰渝铁路在此区域内经过，开发建设所需成本较低。根据广安区经济和社会发展的实际情况，建议此区可结合城市总体规划的安排，优先考虑开发为建设用地，重点可进行集中连片的工业园区建设，使建设用地的规模效益达到最大化。

比较适宜这一类型的低丘缓坡资源主要分布在广安区的东北部和西部，并且位于非常适宜区的周边。其中，资源量较多的乡镇有石笋镇、蒲莲乡、悦来镇、肖溪镇、浓溪镇。这部分低丘缓坡资源虽然距离广安区中心城镇相对较远，但是其坡度值介于7°～20°之间，地势比较平缓，优势突出。可作为建设用地开发的备选资源，建议进行低强度、低密度的开发建设，例如可零星地安排一些重点建设项目、修建交通基础设施等。

勉强适宜这一类型低丘缓坡资源分散地分布在广安区的各个方向。资源量较多的乡镇有协兴镇、井河镇、化龙乡、前锋镇、东岳乡、护安镇。其中，分布在井河镇、东岳乡的低丘缓坡资源海拔较高，距离区内的主要交通干线较远，开发建设用地较为不易。分布在协兴镇、护安镇和化龙乡的低丘缓坡资源虽然距离广安区中心城镇较近，交通条件也比较通达，但是这部分区域大都处在地质灾害易发区上，土质稳定性较差，进行开发建设存在潜在危险。因此，此部分区域作为建设用地开发利用的次备选资源，建议在利用前期采取一定的工程措施进行适当整理，加强地质灾害防范以及生态环境保护。尤其是协兴镇及其周围地区，由于有邓小平故居这一红色旅游景点，可重点进行休闲度假的旅游用地开发，但应注意规划配套的自然景观。

不适宜这一类型低丘缓坡资源主要分布在广安区的周边乡镇，例如郑山乡、虎城乡、观塘镇、彭家乡、龙滩乡、小井乡等。这些区域内的低丘缓坡资源坡度较大，距离广安区中心城镇都比较远，交通条件不发达，经济水平不高，并且多数在地质灾害的高易发区上，开发利用时的限制因素较多，开发投资成本巨大，并且容易造成地质和生态环境破坏。因此，建议禁止在这部分区域上进行开发建设，保留目前土地利用现状，并加强土地综合整治，有效提高该区域内的土地质量水平。

4 结论

随着经济和科技的发展，要解决城镇发展建设问题，除了节约集约利用平地资源外，开发低丘缓坡成为一种必然趋势。研究以典型山地丘陵城市——广安区为例，构建“自然-社会-经济”框架，利用GIS技术，实现了研究区内低丘缓坡资源的建设用地适宜性评价。研究在传统土地适宜性评价强调土地本身性质及周围自然环境的基础上，融入社会和经济因素，多角度综合反映低丘缓坡资源作为建设用地的可利用程度，优化了土地评价过程，为科学规划城市建设用地布局提供了依据。

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