基于建设用地适宜性的城市开发边界划定

雷丽丽 邹自力

摘要：以江西省抚州市东乡区中心城区为例，借助GIS平台进行建设用地适宜性评价。通过城市发展边界、基本农田连片度和耕地国家利用等三方面修正，且根据空间矛盾协调原则作出决策且优化协调城镇建设用地和农业生产的布局，并对城市开发边界进行划定。结果表明，建设开发适宜性值由高到低呈现为主城区及道路的分布空间，综合质量高的耕地主要分布在西部和东部。将综合建设用地重心移动分析等研究方法引入耕地国家利用等指标，不可调区布局冲突的空间决策为调整城市开发边界，优先保障耕地。可调区布局冲突的空间决策为调整耕地保护范围，优先保障城市发展。

关键词：城镇发展;耕地质量;土地利用;东乡区中心城区

中图分类号：K90         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2018）22-0049-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.22.014           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： Taking the central urban area of Dongxiang district，Fuzhou city，Jiangxi province as an example，the suitability of construction land was evaluated by means of GIS platform. The boundary of urban development，the continuity of basic farmland and the national utilization of cultivated land were revised，and a decision was made according to the principle of coordination of spatial contradiction and the layout of urban construction land and agricultural production was optimized，and the boundary of urban development was delimited. The results show that the suitable value of construction and development is distributed in the main urban area and road from high to low. The spatial decision of non-adjustable area layout conflict is to adjust the urban development boundary and give priority to protecting farmland. The spatial decision of adjustable area layout conflict is to adjust the cultivated land protection scope and give priority to protecting urban development.

Key words： urban development; cultivated land quality; land use; central district in Dongxiang city

随着中国城市化的快速推进，城镇建设规模快速扩大，保护耕地与保障建设的发展之间矛盾日益尖锐[1]。依据资源条件、空间生态条件和环境条件，明确江西省抚州市东乡区国土开发的限制性，划定城镇和农业的空间开发管制界定[2]。城镇建设的适宜性评价是城市建设用地调整布局的前提，并指导土地利用规划结构调整，确定江西省抚州市东乡区土地的最适宜用途，将对城市的整体发展布局以及城市经济的发展产生重大的作用[3，4]。国内外学者主要采用CLUE-S、MCE-CA、人工神經网络和反规划[5]等模型方法从多个角度对城镇开发边界确定的划定进行探索[2]。

保护耕地是农产品满足社会经济发展的要求，但在现实中，政府在经济建设的利益驱动下，使得耕地保护实际操作层面上主观走向耕地数量而忽视耕地质量的误区，导致耕地质量总体程度趋于下降，实际上注重耕地质量的改进是耕地可持续性发展的重点[6]。从耕地的自然质量分值、利用条件、空间形态等三方面实现耕地质量保护，科学调整基本农田保护红线及优化方案，耕地保护和控制城市无限扩张的重要方法是保护部分高质量的耕地[7，8]。

当前研究存在将保护耕地优于城市开发的趋势误区，不利于城镇建设用地与农业布局矛盾的解决[9]，应将耕地保护与城镇建设发展置于同等地位。本研究将城市开发边界优化和基本农田保护红线划定优化两者同步进行，这有利于提升城市发展界限划定的科学性。

1  研究区概况和数据来源

东乡区位于江西省的东部，东经116°20′—116°51′，北纬28°2′—28°30′，中心城区所在地位于孝岗镇、邓家乡、红星企业集团、圩上桥镇等所辖部分村，以及东乡铜矿、水利局水库、农业局农科所等其他国营单位，中心城镇土地总面积11 798.79 hm2，其中耕地4 775.02 hm2，占总面积40.47%;建设用地   2 276.13 hm2，占总面积19.29%，如图1所示。

本研究所使用的数据来源：①在地理空间数据云中下载地形坡度和海拔（采用GDEM V2 30 m空间分辨率的产品）。②研究区域的2014年土地利用变更数据。③在本省水土流失图和地质灾害图中主要提取土壤侵蚀、地质灾害等数据。④在高德地图中提取交通路网数据。⑤从东乡区规划局查询了生态保护红线成果等数据。⑥在Arcgis软件中通过对图层空间校准和图层矢量化并提取相关属性，再结合各项指标对其裁剪、擦除、叠加分析、融合等处理得出结果。

2  方法

从基础资料、空间修正、初步方案生成、矛盾协调原则和最终方案等五个思路出发，且运用GIS，在研究中从自然地理、区位条件、生态限制、利用条件和空间形态等因素来评判城镇建设用地布局的适宜性和农业生产协调布局[10，11]以确定城市开发边界。

2.1  建设用地重心移动模型

重心概念源于物理学，是指城市上存在某一点，在不同的城市用地规模分布情况下该点各个方向上的力量保持相对稳定[12]。城市开发发展表现在各个土地利用类型的聚集与扩张的过程，其中重心移动可以反映城市发展格局的变动痕迹。重心移动模型可作为研究城镇开发建设的重要工具。重心的位置一般以地图的经、纬度来表示，其公式[13，14]为：

2.2  建设用地开发适宜性评价

2.2.1  指标选取依据  建设用地适宜性评价至关重要的一个研究环节是选取参评因子的合理性。以往的建设用地评价中，主要采用自然条件因素（坡度、海拔、土地利用等类型）、生态限制因素（土壤侵蚀、地质灾害等类型）、区位因素（交通便利、生活休闲等类型）。选取了这3个大方面的11个小指标，建设开发适宜性评价中常运用多因子加权评价法，该方法易掌握，但是会忽视某些重要因子对评价带来的影响。本研究指标分成刚性指标（特殊因子）和弹性指标（一般因子），但也有些指标是双重指标。

2.2.2  指标权重、量化指标及综合分值计算  建设用地适宜性评价主要采纳专家打分法、层次分析法[15]确定指标权重。为排除人为主观判断的影响，本研究采纳模糊层次分析法确定各指标权重值（具体计算方法见文献[16]）。指标体系、权重和类型如表1所示。指标量化规范参照文献[17，18]，如表2所示。采用加权求和法对每一项评价单元进行建设开发适宜性综合评价分值计算。其公式如下：

3  结果与分析

3.1  建设开发适宜性评价

建设开发适宜性评价结果见图2，其分值由高到低呈现为中心主城区及道路的分布空间。自然地理评价分值主要分布在中心城区的中、东南和西北方向;区位条件分值高的地块主要分布在城区中部、南部、火车站、国道、建成区、公园等基础设施分局较密集地区;生态限制评价分值较高的地块主要分布在城区中心，地块的土壤侵蚀程度较低，地质灾害少。

适宜性综合评价分值处于80.5～100.0的图斑面积为18 105.83 hm2;分值处于75.0～80.5的图斑面积为19 876.89 hm2;分值处于55.0～75.0的图斑面积为8 762.84 hm2;分值处于0～55.0的图斑面积为449.67 hm2。

3.2  城镇建设与耕地空间优化布局

3.2.1  建设用地与耕地连片度和国家利用等相协调  本研究认为地块连片度主要指地块之间在空间上一定阀值范围内的耕地地块与相邻耕地。两块地在空间上相隔距离越小，则连片度就越高，当距离小于一定阀值时，则可以认为是连片的，地块连片度计算主要采用arcgis技术手段实现。研究发现基本农田耕地中的优质连片有利于基本农田维护和管理。通过公式计算后（计算方法参考文献[19]），结果如图3a所示，采用自然断点法将单元分值划分4个区间。其中20～40分分值区间内评价单元连片面积为775.12 hm2，40～60分分值区间内评价单元连片面积为667.65 hm2，60～80分分值区间内评价单元连片面积为332.92 hm2，80～100分分值区间内评价单元连片面积为397.68 hm2。

东乡区主城区永久基本农田面积为2 173.05 hm2，平均国家利用等为6.56。耕地国家利用等低于平均国家利用等的耕地归入不可调区，面积为1 382.08 hm2;反之归入可调区，面积为790.97 hm2。耕地质量分值高的耕地图斑主要分布在中心城区东和西南方向，耕地土体养分含量较高，土壤有机质含量高，在建设预留用地划定時，尽量避开土地自然条件良好及农作物主要分布区，做到最大限度少占良田，如图3b所示。

3.3  城市开发边界布局预测

根据《东乡区城市总体规划》（2011—2030年），结合东乡区2030年人口增长、经济和产业三者之间的发展，结合东乡区实际发展情况，在发展构思、城市空间结构等方面提出规划思路。同时，为了加强主城区与各乡镇的一体化发展，筹算以主城区为发展重点，交通干路线为城市发展轴，主镇为发展点，点轴发展策略。由图4a可分析出基期年建设用地的分布，且在此之后的新增建设用地的扩展方向变化，在基期年之后其重心主要向东北和西南方向延展。利用凸壳原理对东乡区的新增建设及扩张的方位与城市边界发展方向进行预测，将建设用地评价分值大于80.5的图斑与2016年建设图斑在ArcGIS10.2中分析，得到2030年的城市建设用地预测方案，总面积为7 131.58 hm2，较2014年新增建设开发用地面积为3 858.34 hm2，并生成都市开发边界初步方案，如图4b所示。

4  小结与讨论

以东乡区主城区为例，以建设开发适宜性综合评价为根本，引入了城市开发方向预测、基本农田连片度和耕地国家利用等三方面修正，开展了基于城镇建设适宜性的城市开发边界划定研究。建设开发适宜性评价结果显示，其分值以主城区与道路由低往高趋势的空间分布。耕地综合质量评价结果阐释，分值高的地块主要分布在城区西南和西部方向。建设开发适宜性和耕地综合质量的评价是划定城市开发边界的根本。运用建设用地重心移动与凸壳原理分析城市的扩张，以及现有基础设施等在中心城区的部署对其发展产生的推动作用，引入耕地国家利用等，将基本农田方案分成可调区和不可调区。结合城市的发展方向表示主城区的孝岗镇主城区以框架为基础向西部、向北和向红星企业集团方向开发，重点向城镇北部方向延伸。

研究中构建的城镇建设与耕地空间相协调的方法，与先前研究的差异之处在于，城市开发边界与基本农田保护居于同等的地位，若出现矛盾冲突，两者皆能调整。本研究中引入耕地国家利用等指标，对两分区作保护耕地与城市发展谁优先考虑的决策，以划定城市开发边界。下一步研究中可对可调区和不可调区规范划分标准，提高耕地保护划定的科学性。

参考文献：

[1] 杨子生.山区城镇建设用地适宜性评价方法及应用——以云南省德宏州为例[J].自然资源学报，2016，31（1）：64-76.

[2] 叶英聪，孙  凯，匡丽花，等.基于空间决策的城镇空间与农业生产空间协调布局优化[J].农业工程学报，2017，33（16）：256-266.

[3] 李  猷，王仰麟，彭  建，等.基于景观生态的城市土地开发适宜性评价——丹东市为例[J].生态学报，2010，30（8）：2141-2150.

[4] 梁  涛，蔡春霞，刘  民，等.城市土地的生态适宜性评价方法——以江西萍乡市为例[J].地理研究，2007，26（4）：782-788.

[5] 尹  超，林凯旋.城市开发边界的划定方法与具体问题解析——以苏州市吴江区为例[J].规划师，2016，32（10）：62-66.

[6] 陈印军，王晋臣，肖碧林，等.我国耕地质量变化态势分析[J].中国农业资源与区划，2011，32（2）：1-5.

[7] 肖  琳，田光进，乔  治.基于Agent的城市扩张占用耕地动态模型及模拟[J].自然资源学报，2014，29（3）：516-527.

[8] 林  坚，刘乌兰.如何划好用好城市开发边界[J].中国土地，2014（8）：19-20.

[9] HE C Y，LIU Z F，XU M，et al. Urban expansion brought stress to food security in China：Evidence from decreased cropland net primary productivity[J].Science of the Total Environment，2017， 576：660-670.

[10] 奉  婷，张凤荣，李  灿，等.基于耕地质量综合评价的县域基本农田空间布局[J].农业工程学报，2014，30（1）：200-210.

[11] 周尚意，朱阿兴，邱维理，等.基于GIS的农用地连片性分析及其在基本农田保护规划中的应用[J].农业工程学报，2008，  24（7）：72-77.

[12] 邢學勤，董  春.辽宁省城市竞争力重心时空迁移分析[J].测绘科学，2016，41（12）：110-115.

[13] 包玉海，乌兰图雅，香  宝，等.内蒙古耕地重心移动及其驱动因子分析[J].地理科学进展，1998，17（4）：47-54.

[14] 徐建华，岳文泽.近20年来中国人口重心与经济重心的演变及其对比分析[J].地理科学，2001，21（5）：385-389.

[15] 刘贵利.城乡结合部建设用地适宜性评价初探[J].地理研究，2000，19（1）：80-85.

[16] 吴春生，黄  翀，刘高焕，等.基于模糊层次分析法的黄河三角洲生态脆弱性评价[J].生态学报，2018，38（13）：1-11.

[17] 陈东海.城市空间三维数据快速提取与更新研究[J].北京测绘，2012（4）：19-22.

[18] 黄金川，林浩曦，漆潇潇，等.基于城市空间增长模拟的城镇规模体系预测——以常州市为例[J].经济地理，2017，37（10）：49-58.

[19] 钱凤魁.基于耕地质量及其立地条件评价体系的基本农田划定研究[D].沈阳：沈阳农业大学，2011.