城市棕地信息识别及数据库建设方法研究——以长春市为例

林慧颖，宋 飏，王士君

（1.长春工业大学艺术设计学院，吉林 长春130012； 2.东北师范大学地理科学学院，吉林 长春 130024）

城市棕地信息识别及数据库建设方法研究
——以长春市为例

林慧颖1，宋 飏2，王士君2

（1.长春工业大学艺术设计学院，吉林 长春130012； 2.东北师范大学地理科学学院，吉林 长春 130024）

研究目的：结合国内外城市棕地特点，归纳基于城市规划的城市棕地识别和数据库建设方法。研究方法：结合城市总体规划，使用城市总体规划现状图作为底图，分三步对城市棕地信息进行提取，并基于此运用CAD、ArcGIS等软件对已识别的城市棕地信息进行汇总，建立城市棕地数据库。研究结果：（1）城市棕地识别方法具体步骤包括：①用地性质筛选；②废弃地块及污染特征筛选；③实地现场勘查及统计资料补充。（2）城市棕地数据库的建设方法具体步骤为：棕地信息识别—棕地信息录入ArcGIS—构建城市棕地数据库—棕地信息复核—棕地信息补充（随时补充）—棕地信息分析。（3）长春市中心城区共识别出城市棕地441块，其中步骤一、二识别棕地占最终识别总数的87%。研究结论：城市棕地信息识别和数据库建设是城市棕地改造的基础和先决条件。基于城市总体规划和地理信息系统的城市棕地信息识别和数据库建设方法适用于中国国情，是一种可行且有效的方法。

土地信息；信息识别；案例研究；数据库；长春市

城市棕地再利用可改善城市建设发展过程中产生的诸如生态环境破坏、建设用地紧张、旧城改造困难等问题，城市棕地信息识别和城市棕地数据库建设是城市棕地改造的基础。对城市棕地信息的准确识别有利于摸清城市棕地整体情况，宏观把握城市棕地改造规划。城市棕地数据库建设便于城市棕地的统一管理和规划，并达到政府办公透明和数据资源共享的目的。由于中国尚未建立针对棕地治理专门的组织部门，因此未开展全国或省市尺度的棕地普查项目，棕地数据的统计只能依赖于环境和土地部门关于土壤污染和废弃地块的统计资料，对于城市内部棕地的数目和污染程度难以把握。而目前中国对棕地问题的研究主要集中于国外经验分析、概念内涵界定、政策立法研究、管理手段探索、风险评估及监测方法梳理等方面［1］，对于城市棕地信息识别和城市棕地数据库建设方法的研究还比较缺乏，因此城市棕地信息识别和数据库建设方法研究具有十分重要的意义。

1 城市棕地的内涵

1.1棕地界定

棕地一词最早在1980年美国国会通过的《环境、赔偿和责任综合法》（CERCLE）提出。该法将棕地定义为由于有害危险物而使其受到现实或潜在污染的不动产［2］。1997年，美国环保署将棕地定义为：废弃、闲置或未被充分利用的工业或商业用地，由于受到实际或潜在的污染而使其扩建或重建变得复杂（US Environmental Protection Agency， 2007）［3］。英国、加拿大、日本等国分别对其进行了定义［4-6］，虽然各国定义不同，但均体现了相同的特征，即：（1）存在现实或潜在污染；（2）属于废弃地块；（3）用地性质涉及工业、商业和地面基础设施用地。

城市棕地属于棕地的一种，意为城市建成区范围内，处于废弃或半废弃状态的工业、商业、仓储、市政设施及交通设施用地。这些地块由于先前的开发利用而存在一定程度的污染，使其再开发利用具有一定的阻碍。中国目前城市内部棕地类型主要包括废弃的工业用地、加油站用地、铁路站场用地、垃圾处理厂用地和货物仓储用地等。

1.2棕地的分类

棕地有多种分类方法，主要分类方法包括按用地性质分、按所在区位分、按污染源分三种。

（1）按用地性质分：《城市用地分类与规划建设用地标准（GB50137-2011）》中将城乡建设用地分为2大类、9中类、14小类［7］。按照城市用地分类标准中对中类的划分，可以将城市棕地分为工业用地棕地、商业用地棕地、仓储用地棕地、市政设施用地棕地、交通设施用地棕地、采矿用地棕地6类。

（2）按区位分：城乡用地可按区位分为城市建设用地和乡村建设用地，考虑采矿用地一般占地面积较大，多数分布于主城区外围，并往往会在其周边依托其建立一定规模的商业、居住生活圈，因此将棕地按区域划分为城市棕地、乡村棕地和矿业棕地。

（3）按污染源和污染程度分：棕地按其地块内部污染程度可分为重度污染类、中度污染类、轻度污染类和潜在污染类。按污染源不同又可分为重金属污染型棕地、有机物污染型棕地、放射性污染型棕地。

1.3城市棕地特点

基于以上讨论，城市棕地应具备如下特点：（1）存在于城市内部；（2）属于已被开发过的用地；（3）地块内部存在一定程度现实或潜在的污染；（4）用地性质属于工业、商业、仓储、市政设施或交通设施用地；（5）地块现状为废弃或半废弃状态；（6）地块改造具有一定的风险。在此基础上，适宜开发利用的城市棕地又应同时具备以下特征：（1）对其开发可带来一定的经济利益；（2）对其开发可有效改善当地生态环境；（3）地块具备可再开发利用条件（污染可被修复、基底条件满足开发需求）。

2 城市棕地信息识别方法

2.1城市棕地识别方法构架

对于棕地识别方法的研究比较成熟的有国外学者Coffin和Meyer，他们通过对联邦、州和地方三级数据库信息的收集整合来进行棕地识别［8］。国内学者林玥在其研究的基础上，结合中国实际情况，提出基于工业分类标准和税收数据的棕地识别方法，并以深圳市福田区棕地为案例进行了识别研究［9］。陈月珍等构建了定性地块识别与定量污染测量相结合的棕地识别方法［10］。目前中国棕地识别研究仍局限于局部工业地块，尚缺乏城市尺度的全方面的棕地识别研究。基于国内外相关研究和中国的实际情况，本文结合城市总体规划提出适用于中国的城市棕地识别方法，如图1所示。使用城市总体规划现状图（以下简称为底图）作为底图，分三个步骤对城市棕地信息进行提取，具体步骤为：（1）用地性质筛选；（2）废弃地块及污染特征筛选；（3）实地现场勘查及统计资料补充。

2.2用地性质筛选

根据上文对城市棕地的定义，城市棕地应属于工业用地、商业用地、仓储用地、市政设施用地和交通设施用地5大类中，因此首先在底图中选取出这5类用地，缩小识别范围。2012年，中国对城市用地分类与规划建设用地标准进行了调整，用地性质分类发生了一定的变化，因此在对用地性质进行初筛选时，应注意规划图中所使用的用地标准，根据图例选择出合适的地块。

2.3废弃地块及污染特征筛选

棕地的另两个主要特征是废弃的待开发利用和污染地块，因此对第一步中提取出的5类用地进行再筛选，选取出同时具备该两类特征的地块。废弃地块筛选：城市棕地因属于废弃或半废弃地块，在城市规划中会对其用地性质进行重新规划，因此在城市用地规划图和城市用地现状图中其用地性质会发生变化。本文通过对两张图中上述5类用地的对比，筛选出用地性质发生变化的地块，以初步确定疑似棕地的地块。此方法可能存在两点误差，即可能存在部分用地废弃了但在规划图中用地性质并未改变，或者部分地块可能在规划图中用地性质改变了但是并未废弃。对于第一种可能性，可采用已知废弃地块反查法进行确认；第二种可能性，可通过网络地图实景图和现场实地勘察的方式进行确认。污染地块筛选：棕地同其他用地的最大区别是其内部存在一定现实或潜在的污染，这也是其再开发利用困难的原因。通过对城市环境质量报告、环境保护专项报告和环境污染净化缴费报告中土壤污染数据的收集，可对地块进行进一步的筛选，在底图上剔除上述5大类用地中不存在环境污染的地块。

2.4统计资料补充

如前所述，以上步骤识别出的棕地还存在部分用地废弃了但在规划图中用地性质并未改变的可能性。因此需要通过资料筛查对已识别棕地进行确认和补充。数据来源主要包括近年的政府公开数据、统计年鉴、市志、区志、厂志、土地集约利用潜力点以及相关论文。具体步骤为：（1）通过对统计资料查询找出搬迁、破产企业，并记录其位置、建设时间、破产时间、改造时间；（2）通过位置信息在已识别棕地数据中找到对应位置，如已经存在，补充该地块属性信息，如尚未存在，则在图上对相应地块进行补充。

图1 城市棕地识别流程图Fig.1 The process map of urban brownfield identification

2.5实地现场勘查

由于前几步中主要是利用政府统计数据，与真实情况可能存在一定的偏差，而网络地图全景图覆盖范围有限，不能筛查出所有疑似地块，同时可能存在部分地块在规划图中用地性质改变了但是并未废弃的情况，因此，需要对底图上已确定和疑似棕地的地块进行实地走访勘察，以得到更为真实准确的数据。实地勘察的主要任务是收集地块用地权属、用地性质、是否废弃、废弃及改造时间等资料，并对实际情况进行影像记录。实地勘察步骤如下：（1）通过对以上步骤中已识别地块情况的判读，筛选出疑似地块；（2）通过网络地图等工具查询疑似地块位置，并截取各地块影像图，同时在底图上做好标记；（3）通过对各疑似地块位置的分析布置合理的现场勘查路线；（4）驱车或步行前往各地块进行实地勘察。地块信息获取方法包括现场勘察和访谈两种。

3 城市棕地数据库的建设

3.1城市棕地数据库建设方法

城市棕地数据库是以棕地为研究对象构建的信息系统［11］。城市棕地数据库的建设，即通过一定的技术方法和手段，在对城市棕地信息识别和采集的基础上，基于地理信息系统的支持，将城市棕地信息（地理位置、自然条件、社会经济要素等）集合到统一的系统中，达到对城市棕地信息的统一处理、分析、评价和规划。在棕地数据库建设上，国外主要是联邦、州政府根据污染情况和地方数据的汇集统一建立全国棕地数据库，如美国的EPA建立的棕地数据库和网站［12］，英国国家环境部门、交通部门及土地部门共同建立的全国土地利用数据库（NLUD）［13］等。由于棕地概念引入中国较晚，中国目前尚未建立国家、省市级的棕地数据库，而城市棕地数据库的建立有利于城市规划过程中对污染地块的集中规划以及国土部门对土地资源的科学管理。本文在城市棕地信息识别的基础上，运用CAD、ArcGIS等软件对已识别的城市棕地信息进行汇总，建立城市棕地信息数据库。具体步骤为：棕地信息识别—棕地信息录入ArcGIS—构建城市棕地数据库—棕地信息复核—棕地信息补充（随时补充）—棕地信息分析。

3.2城市棕地数据库内容

本文基于地理信息系统的支持建设城市棕地数据库。地理信息系统是一个用于输入、输出、存储、分析数据的系统，其数据类型分为空间数据和属性数据两种，对这两种数据进行分层和编码可实现数据的高效应用并有助于数据库的后期管理和维护［14］。因此城市棕地数据库应包含空间和属性两类数据，具体包括以下内容：

空间数据：（1）路网；（2）分地块面数据；（3）行政区面数据；（4）环面数据；（5）城市边界。

属性数据：（1）地块面积；（2）地块开发情况；（3）棕地地块的地理位置信息（地理坐标、所处行政区、环）；（4）地块废弃前用地性质；（5）地块的污染程度；（6）地块的用地权属；（7）地块开发利用时间和时长；（8）已改造地块用地性质或未改造地块规划用地性质。

3.3城市棕地数据库后期管理

城市棕地数据库的建设需要长期的监测跟踪和反馈。棕地数据库的后期管理包括以下几个方面：（1）棕地改造信息的补充：随时间变化，城市内部工业企业的搬迁和企业升级重组会产生一定程度的新棕地，对于这些新产生的棕地信息应进行及时确认并输入棕地数据库中。同时，城市的建设发展也会开发利用掉部分棕地，对于这部分棕地，应在数据库中对其相应信息进行及时更正，以利于土地管理、城市建设等部门对城市棕地信息的准确把握。（2）污染情况补充：城市棕地内部可能存在部分目前无法探测到的污染，随着科技的进步，应对棕地污染情况进行及时补充。（3）地块产权信息变更调整：城市棕地是处于闲置或半闲置状态的城市用地，随着其开发再利用，其产权状态可能会进行相应调整，对此信息应及时在棕地数据库中进行补充，以避免棕地改造开发过程中产权争分等问题。

4 长春市城市棕地识别及数据库建设

4.1长春市概况

长春市是重要的东北老工业基地之一，中国第一辆汽车、第一台轿车、第一辆有轨电车、第一列地铁列车以及第一辆磁悬浮列车均在这里诞生。然而改革开放之后，伴随城市扩张和产业转型升级，许多曾经辉煌一时的工业企业逐渐破产倒闭或转型升级，在城市内部形成了大量棕地。长春市中心城区的棕地主要分布在城市西北部，以宽城区、二道区和经开区为主。棕地的大量存在为城市的进一步发展以及城市居民的生活带来了诸多困扰。因此，城市内部棕地的系统改造十分必要。长春市现辖三县（市）8区，本文研究范围为长春市中心城区，即朝阳区、南关区、宽城区、二道区、绿园区、汽车产业开发区、经开区和净月区的部分用地。使用《长春市总体规划（2010—2020）》，《长春市城市总体规划（2005—2020）》作为底图进行长春市中心城区城市棕地信息识别和数据库建设。

4.2长春市城市棕地信息识别

基于本文所构建的城市棕地识别方法对长春市中心城区棕地进行识别，采用2005年规划图和2010年规划图作为底图，共识别出棕地441块，各步骤识别棕地数目见表1。由表中数据可见步骤一、二的方法是比较有效的棕地识别方法，共识别棕地占最终识别棕地数目的87%，而步骤三中的统计资料识别和现场确认识别方法识别出的棕地数目虽在最终识别棕地数目中所占比例较小，但是对于城市棕地的识别和棕地数据库的完善也是十分必要的步骤。同时，运用城市总体规划进行棕地初识别，有利于棕地数据库中棕地改造方向、用地区位、所在行政区、用地面积等信息的统计，为后期分析提供依据。通过各用地识别准确率比较可知该方法对于商业用地、市政设施用地和交通设施用地识别准确率高于工业用地和仓储用地。

表1 各步骤识别棕地数目Tab.1 The number of brownfields identified in each step

4.3长春市城市棕地数据库建设

在对长春市棕地信息识别的基础上，首先对数据进行整理和编码，在此基础上进行空间数据和属性数据的录入，具体流程如图2所示。

图2 长春市棕地数据库构建流程Fig.2 Process of brownfield database construction in Changchun City

（1）建立图层和分组：①按用地属性分层：首先按照不同用途将数据分为2005年棕地（即通过2005版规划图识别出的棕地，下同）、2010年棕地、行政区、底图4个组，在各组中再分别建立各自图层。在2005年棕地和2010年棕地中，按照棕地不同的用地性质分为工业用地（2010年棕地中将棕地分为二类工业用地和三类工业用地）、商业用地、仓储用地、市政设施用地、交通设施用地5类。行政区组中按照中心城区行政区划分进行分层，分为二道区、朝阳区、南关区、宽城区、经开区、净月区、汽开区、绿园区、高新区9个图层。底图组分为中心城区边界、道路底图、高速公路、铁路、铁路站场5类。②按几何特性分层：按点、线、面类型进行分层。如2005年棕地、2010年棕地和行政区组中的图层均为面图层。中心城区边界、道路、铁路等为线图层。③设定特定属性值：根据需要，确定地块数据属性表中的数据包括地块编号、地块面积、规划用地性质、所在行政区、用地区位、用地权属、建设时间、停产时间、改造时间、所在环。其中，对于改造时间不确定的地块进行赋值，0代表未改造、废弃地块；1代表原址利用地块；2代表已拆除建筑，目前为空地的地块；3代表停产半停产地块；4代表已改造但改造时间未知地块。同样，对所处环进行赋值：0代表四环以外，2代表二环以内，3代表二环与三环之间，4代表三环与四环之间。

（2）建立空间数据库（图3，封三）：①数据预处理：采用的基础数据为长春市2005版中心城区规划图、现状图和2010版中心城区规划图、现状图。路网选用2010版中心城区道路系统规划图（CAD格式）。首先将2005版和2010版识别出的棕地图纸导入ArcMap中，再将道路CAD导入ArcMap中，运用Editor工具中的Spatial Adjustment工具将两组图像进行空间重叠和校准。②数据录入：由于基础图片为JPG格式，因此需对其进行栅格化，通过分层录入的形式依托JPG底图进行基础数据的录入。③数据编辑：在数据录入过程中，会出现一定的错误和遗漏，运用ArcMap中Merge、Snapping、Split等方法，对录入数据进行复核和编辑，提高录入数据的准确率。

（3）输入属性值：在完成空间数据输入的基础上，分两步输入棕地地块的属性数据。首先，将前期采集数据输入地块对应属性表中，包括地块规划后用地性质、用地权属、建设时间、停产时间、改造时间，对于改造时间不明确的，按照上文中所规定的进行赋值。其次，通过棕地地块与路网信息的匹配，运用网络地图确定棕地地块的地理位置信息（所在行政区、用地区位、所在环），并输入属性表中。

5 结论

城市棕地改造已成为当今城市发展面临的重要问题，本文基于城市规划学视角，对城市棕地信息识别和数据库建设方法进行了初步探索。研究结论如下：

（1）城市棕地信息识别需建立在对城市棕地内涵的准确把握基础上。棕地可按用地性质、所在区位和污染源进行分类。城市棕地指城市建成区范围内，处于废弃或半废弃状态的工业、商业、仓储、市政设施及交通设施用地，这些地块由于先前的开发利用而存在一定程度的污染，使其再开发利用具有一定的阻碍。

（2）城市棕地信息识别和数据库建设是城市棕地改造的先决条件，便于城市棕地的统一管理和规划以及对城市棕地改造次序、方向和风险的准确判读。城市棕地识别方法具体步骤包括：①用地性质筛选；②废弃地块及污染特征筛选；③实地现场勘查及统计资料补充。城市棕地数据库的建设方法具体步骤为：棕地信息识别—棕地信息录入ArcGIS—构建城市棕地数据库—棕地信息复核—棕地信息补充（随时补充）—棕地信息分析。

（3）长春市中心城区城市棕地案例研究验证了基于城市总体规划进行城市棕地信息识别的方法适用于中国实际情况且具备可操作性，并利于对棕地地块空间数据和属性数据的收集，为城市棕地数据库建设提供数据资料。同时通过数据分析可知，该方法对于商业用地、市政设施用地和交通设施用地识别准确率高于工业用地和仓储用地。

文中讨论的棕地信息识别方法主要针对于城市棕地，棕地类型具有一定的局限性，在后续的研究中将继续探讨其他类型棕地信息识别方法。

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）：

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［14］ 高佩华，高秋华.城市土地集约利用潜力评价系统的开发与应用［J］ .东北测绘，2003，26（2）：49 - 51.

（本文责编：陈美景）

Research on the Method of Urban Brownfield Information Identification and Brownfield Database Construction: Taking Changchun as an Example

LIN Hui-ying1， SONG Yang2， WANG Shi-jun2
（1. School of Art and Design， Changchun University of Technology， Changchun 130012， China； 2. School of Geographical Sciences， Northeast Normal University， Changchun 130024， China）

The purpose of this study is to explore the method of urban brownfield information identification and brownfield database construction based on urban planning method.Research methods: Combined with the overall urban planning，and applying city planning status as the base map，the steps were divided into three to extract the urban brownfield information.And based on it，use of software such as CAD and ArcGIS were employed to summary the identified urban brownfield information，then established the urban brownfield information database.The results indicate that 1）The steps of urban brownfield information identification include:①land nature screening；②abandoned land and contamination screening；③field inspection and statistical data supplement； 2）The steps of urban brownfield database construction:include identify brownfield information-Input brownfield information to ArcGIS-Construct urban brownfield database-Brownfield information review-Supplement brownfield information（added at any time）-Brownfield information analysis；3）There were a total of 441 brownfield identified in Changchun City. And what indentified in the step of one and two took up 87% of the total amount of brownfield identification. The main conclusion of the paper is that urban brownfields information identification and database construction are the basis and prerequisite for urban brownfield transformation. Urban brownfields information identification and database construction methods based on urban planning and geographic information systems are suitable for China’s national conditions， and they are feasible and effective methods.

land information； information identification； case study； database； Changchun

F293.2，F301.2

A

1001-8158（2016）07-0080-08

10.11994/zgtdkx.20160817.132420

2016-04-20；

2016-06-20

国家自然科学基金“‘后东北振兴时代’城市群组空间重构：格局·动因·城镇化效应”（41471142）；国家自然科学基金“空间生产视角下城市棕地再利用的区位评价与功能选择”（41301169）；国家自然科学基金“从中心地体系到城市网络：东北地区城市系统格局重构及演进机理研究”（41571150）。

林慧颖（1988-），女，吉林长春人，讲师。主要研究方向为土地利用规划。E-mail: linhy13@mails.jlu.edu.cn