基于GIS技术的后备宜建设用地空间分布及潜力——以福州市为例

张转转, 范胜龙, 唐南奇, 林晓丹

(福建农林大学资源与环境学院，福建 福州 350002)



基于GIS技术的后备宜建设用地空间分布及潜力
——以福州市为例

张转转, 范胜龙, 唐南奇, 林晓丹

(福建农林大学资源与环境学院，福建 福州 350002)

摘要:在构建后备宜建设用地分步式算法的基础上，借助GIS技术，利用1∶25万DEM数据、1∶1万土地利用现状数据库和1∶20万重要地质灾害点分布图等，测算和评价了福州市后备宜建设用地的数量、空间分布特征及利用潜力.结果表明:研究区后备宜建设用地面积为1 983.80 km2，占土地总面积的28.20%，利用潜力总体较高；空间分布的基本特点是高值区集中于周边4个县，低值区集中于中心5个区，因此周边邻县可作为未来建设用地拓展的主后备区，中心城区的建设用地拓展规模应适当控制；后备宜建设用地在不同高度、坡度及坡向空间上分布差异性较大，主要集中于海拔500 m以下、坡度6°～15°地区及阴坡面.

关键词:GIS技术; 后备宜建设用地; 福州市

GIS technology——a case study in Fuzhou City

ZHANG Zhuanzhuan, FAN Shenglong, TAN Nanqi， LIN Xiaodan

(College of Resource and Environment, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China)

土地资源是保障人类生存和社会发展的物质基础[1]，随着经济、人口的快速发展，城镇化、工业化不断加快，建设用地持续增加，导致大量耕地被挤占.1998-2004年我国44.1%的新增建设用地来自于耕地[2].为了保障城市科学、合理、有序地扩张，国内外对土地适宜性评价及建设用地拓展理论、模型进行了广泛的研究[3-5].近年来，为破解建设用地供需矛盾，以节约集约用地、可利用土地资源及城市管理新理念为主题的研究不断深入[6-11].Xu et al[9]对我国31个省市的可利用土地资源进行了测算和评价，结果表明我国可利用土地资源空间分布特点是：东部大于西部，北方大于南方，平原大于山地.党丽娟等[10]利用分步式计算法和缓冲带法对广西西江沿岸的后备宜建设用地进行了测算和评价.

福州市作为海西战略实施的重要组成部分，随着社会经济的快速发展，城市将不断向东南方向拓展[12-13]，建设用地需求刚性较大.为破解福州市及海峡西岸发展战略建设用地的供需矛盾，本文在构建后备宜建设用地分步式算法及技术流程的基础上，测算和评价了福州市后备宜建设用地的数量、潜力和空间分布特征，以期为福州市城市化、工业化建设规划用地提供保障，并为其空间选址及合理布局提供依据.

1研究区概况

研究区包括福州市现辖的鼓楼区、台江区、仓山区、马尾区、晋安区，以及毗邻中心城区的长乐市、闽侯县、福清市、连江县(图1)，面积7 034.18 km2.该区经济发达、人口密集，地处东南沿海，气候适宜，地势自西北向东南倾斜，从山地逐渐下降为丘陵、台地及闽江下游冲积平原，自然条件良好.

2研究方法

2.1评价及计算方法

后备宜建设可利用土地可作为未来城市发展、人口集聚、产业布局、工业化的土地资源，主要由数量、质量、集中规模三要素构成[9].测算和评价后备宜建设用地能客观反映研究区未来土地资源的利用潜力.一般而言，后备宜建设可利用土地资源的数量大且集中连片，更适宜建设用地拓展.

在综合考虑地形、地貌、水域、土地利用现状等多种因素的基础上，基于ArcGIS技术，采用分步式计算方法对后备宜建设用地进行测算.计算公式如下：

H=F-J

(1)

F=S-T-N

(2)

S=(P∩W)-E-G

(3)

式中：H表示后备宜建设用地面积；F表示宜建设可利用土地资源面积；J表示已有或已开发建设用地面积[8-9]；S表示适宜建设用地面积；T表示生态保护用地面积，即土地利用总体规划划定的禁止建设区面积；N表示基本农田保护面积，即土地利用总体规划划定的基本农田保护区面积；P表示高度；W表示坡度；E表示面积小于10 hm2的区域；G表示河流水库等水域面积.

不同区域适宜建设用地的海拔高度、坡度和连片面积的设定范围因自然地理条件的不同而不同.本文根据福州市的自然条件，适宜建设用地的海拔高度、坡度分别设定为0～1 000 m和0°～25°[14-15].

2.2重要因子及参数的选择

根据分步式计算法及可利用土地资源指标的相关规定，选取地形地貌的高程、坡度、坡向及地质灾害4个指标因子进行障碍性分析.

2.2.1地形地貌地形地貌主要包括海拔高度、坡度和坡向.一般而言，随着海拔高度的增加，建设用地工程代价升高，建设用地的适宜建设性程度降低.坡度是土地开发建设的重要限制因子之一，地形坡度越大建设造价越高，地质灾害发生的可能性越大.坡向影响着地区的阳光辐射、风力、蒸发、光合强度等诸多因素，根据“背坡面效应”，与阳坡面相比阴坡面更不适宜人类居住与建设选址.

2.2.2地质灾害地质灾害多发区不仅对建筑的防灾标准要求更高，费用更大，而且风险较大，因此建设用地和地质灾害多发区应有300～500 m的安全避让距离[16].2013年福州市市级重要地灾点共计23处，其中崩塌、滑坡和不稳定斜坡占99.30%[17].经数据提取，2015年福州市重要地质灾害点共计31处，且分别为崩塌、滑坡和不稳定斜坡，研究区重要地灾点见表3和图2.

3技术流程

3.1数据收集

收集的主要数据有1∶25万福州市DEM、1∶1万福州市土地利用现状数据库、福州市规划管制区和基本农田数据库和1∶20万福州市2015年重要地质灾害点分布图等.

3.2数据处理

3.2.1基础数据基于GIS和福州市1∶25万DEM，按0～500 m 、500～1 000 m、>1 000 m生成地形高程分级图；按0°～2°、2°～6°、6°～15°、15°～25°、>25°生成地形坡度分级图，将高程分级图和坡度分级图叠加，并将栅格数据转换为矢量数据.

(1)数据提取：用SELECT工具分别提取1 000 m以下矢量高程数据、25°以下矢量坡度数据；采用DLTB工具提取水域中的河流、湖库水面范围、建设用地范围；在规划管制区图层中提取禁止建设区范围.

(2)适宜建设用地面积的确定：用INTEREST工具求出1 000 m以下矢量高程数据和25°以下矢量坡度数据交集；采用EARSE工具，将上述求得的数据扣除水域中的河流、湖库水面范围；利用DISSOLVE工具对求得的数据进行相邻边界合并，最后提取大于阈值的面积，以确定福州市适宜建设用地面积.

(3)宜建设用地面积的确定：用EARSE工具，将上述求得的数据扣除禁止建设区范围、规划基本农田面积；分别统计各区县不同海拔高度(0～500 m 、500～1 000 m)各坡度分级(0°～2°、2°～6°、6°～15°、15°～25°)的宜建设用地面积.

(4)后备宜建设用地面积的确定：套叠建设用地图层，采用EARSE工具从空间和面积上扣除，测算福州市后备宜建设用地面积.

3.2.2研究区数据范围及面积的确定：基于GIS技术提取研究区范围，套叠上述后备宜建设用地面积，测算研究区后备宜建设用地面积.

坡向及地质灾害点：提取研究区坡向范围，将其划分为阳坡、阴坡及平缓地[18]；采用坐标校准法对1∶20万福州市2015年地质灾害点分布图进行校准，提取主要地质灾害点，生成研究区主要地质灾害点分布图，以500 m为半径对地灾点进行缓冲叠加分析[19].

分类统计及数据叠加：分别统计研究区各区县不同海拔高度(0～500 m、500～1 000 m)、坡度(0°～2°、2°～6°、6°～15°、15°～25°)的后备宜建设用地面积；利用IDENTITY工具统计研究区各区县不同坡向(阳坡、阴坡、平缓地)的后备宜建设用地面积；用ERASE工具擦除地质灾害点障碍影响范围，确定规避障碍因子影响范围的后备宜建设用地面积.

4结果与分析

4.1后备宜建设土地资源数量及空间分布特征

从表1～3可知，研究区后备宜建设用地面积为1 988.21 km2，扣除地质灾害障碍影响的4.41 km2后，后备宜建设用地面积为1 983.80 km2，占土地总面积的28.20%.其中，海拔0～500 m、500 m～1 000 m的后备宜建设用地面积分别为1 646.98、336.82 km2，分别占总计的83.02%和19.98%.坡度0°～15°、15°～25°的后备宜建用地面积分别为1 581.13和402.67 km2，分别占总计的79.70%、 20.30%.其中坡度6°～15°的后备宜建设用地面积为877.66 km2，占总计的44.24%.因此研究区后备宜建设用地主要分布于海拔500 m以下和坡度6°～15°地区，基本满足区域内产业布局、人口集聚及城镇发展对新增建设用地的需求.

表1　后备宜建设可利用土地资源

表2　规避地质灾害障碍影响范围的后备宜建设可利用土地资源

表3　地灾点缓冲分析影响范围

中心城区(鼓楼区、台江区、仓山区、马尾区、晋安区)和毗邻4个县(长乐市、闽侯县、福清市、连江县)的后备宜建设用地面积分别为354.80和1 633.41 km2，分别占总计的17.85%和82.15%.福州市后备宜建设用地面积的平均值为220.91 km2，低于该平均值的区县共5个，高于该平均值的区县共4个.由此可知，后备宜建设用地的高值区主要集中于周边邻县，低值区主要集中于中心城区.

基于社会经济、历史基础和政治导向等因素，研究区各区县后备宜建设用地的空间分布不均衡，中心城区可拓展的土地资源明显不足，需将过去以增加建设用地为主的“外延式拓张”思路与以城市内部整合“挖潜”(土地节约集约利用)和“上山”(低丘缓坡合理开发)的发展思路相结合，合理保持建设用地增长规模.周边邻县作为福州市建设用地拓展的主后备区，为未来建设用地规模增长提供了数量保障，而“下海”(滨海地带和海岛的适当利用)可进一步增加后备宜建设可利用土地资源.

由表4可知，研究区及各区县的后备宜建设可利用土地资源在各坡向的空间分布不均衡，平缓地、阳坡、阴坡的后备宜建设用地面积分别为201.21、866.27和920.73 km2，分别占总计的10.12%、43.57%、46.31%，因此研究区后备宜建设可利用土地资源多分布于阴坡面.

表4　后备宜建设可利用土地资源在不同坡向的分布

4.2后备宜建设可利用土地资源的利用潜力

根据后备宜建设可利用土地资源面积平均值的变化特征，确定后备宜建设可利用土地资源丰度评价阈值，即按>500 km2、300～500 km2、150～300 km2、50～150 km2、<50 km2将丰度等级划分为丰富、较丰富、中等、较缺乏、缺乏,潜力评价等级则依次划分为高利用潜力、较高利用潜力、中等利用潜力、较低利用潜力及低利用潜力.生成研究区后备宜建设可利用土地资源丰度等级图(图3)，得到研究区后备宜建设可利用土地资源利用潜力评价表(表5).

由表5、图3可知，研究区后备宜建设可利用土地资源利用潜力较高的区县有福清市、闽侯县、连江县，其面积占总计的71.54%；利用潜力为中等的区县有长乐市和晋安区，其面积占总计的22.04%；利用潜力较低的区县有台江区、鼓楼区、仓山区、马尾区，其面积占总计的6.42%.各区县利用潜力不同主要是由区域开发历史、人口集聚过程、经济水平和城市化进程等共同作用造成的，总体上研究区后备宜建设可利用土地资源可满足新增建设用地需求,但需根据后备宜建设用地的数量、空间分布特征及其周边自然、人为条件进行科学合理的选址和布局.

表5　县域评价单元宜拓展可利用土地资源的丰度等级

5小结

(1)研究区后备宜建设用地面积为1 983.80 km2，占研究区土地总面积的28.20%，表明后备宜建设用地的利用潜力总体较高，可满足城镇拓展、产业布局及基础设施等对新增建设用地的需求；(2)研究区后备宜建设用地空间分布不均衡，中心城区和毗邻4个县后备宜建设用地的空间分布及利用潜力相差较大，主要分布于海拔500 m以下、坡度6°～15°、阴坡面和周边邻县；(3)福清市、闽侯县、连江县的后备宜建设可利用土地资源较丰富，具有较高的拓展潜力，可为福州市未来人口、城镇和产业新增聚集点提供建设用地；(4)长乐市和晋安区后备宜建设用地潜力有限，未来仅具备一定的规模性开发建设条件；(5)台江、鼓楼、仓山和马尾区后备宜建土地资源利用潜力较小，中心城区需以内部整合“挖潜”为主，控制新增建设用地规模.

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(责任编辑:叶济蓉)

收稿日期：2015-09-16修回日期：2015-10-23

基金项目:中国地质调查局资助项目(112120115051301)；国土部公益性资助项目(20141103).

作者简介:张转转(1989-)，女，硕士研究生.研究方向：土地资源利用及管理.Email：1061038579@qq.com.通讯作者范胜龙(1976-)，男，副教授.研究方向：土地资源可持续利用.Email：14412885@qq.com.

中图分类号:F301.24

文献标识码:A

文章编号:1671-5470(2016)04-0452-06

DOI:10.13323/j.cnki.j.fafu(nat.sci.).2016.04.014

Spacial distribution of land reserve for construction based on

Abstract:To rationalize land use for all anthropogenic activities, quantity, spatial distribution characteristics and land reserve that potentially be suitable for construction in Fuzhou were calculated basing on distributed algorithm and GIS spatial techniques. Data on 1∶250 000 DEM, 1∶10 000 land-using database and geographical distribution of disaster points at a scale of 1∶200 000 were integrated. The results showed: (1) total area of reserve land amounted to 1 983.80 km2 in the study area, accounting for 28.20% of total land area, which was considered high availability. (2) Regions of high abundance value were generally affiliated by 4 adjacent counties while those with low abundance value were centered in the 5 counties of central district. Therefore, 4 adjacent counties can candidates for future construction land, and expansion of center urban should be under prudent consideration. (3) Spatial distribution varied significantly among elevation, degree and aspect of slope. Suitable land reserve mainly concentrated in the area under the altitude of 500 m and on the slope of 6°-15° and shady side.

Key words:GIS technology; reserve available construction land; Fuzhou City