基于GIS的乌鲁木齐市城区建设用地 适宜性评价的应用分析

李崇博 宋玉 郝应龙

摘   要：研究区为乌鲁木齐市城区，面积2 000 km2，结合区内基础地质、工程地质、地质灾害、环境等研究成果，筛选出科学合理的评价指标，利用层次分析方法、数学模型和GIS空间数据处理方法进行区内建设用地适宜性评价。结果显示，研究区建设用地适宜性好，全区适宜或较适宜建设区占比约74%，中等适宜建设区占比约23%。研究区北部卵、砾石土体承载力普遍较高，承载力特征值为200～300 kPa;局部存在工程性质较差的填土、湿陷性黄土，不宜作为建筑物天然地基。

关键词：乌鲁木齐;建设用地;影响因子;层次分析法;适宜性评价

乌鲁木齐市三面环山，和世界、国内其他城市一样，地质条件既支撑了城市的建设，但脆弱的地质环境又制约着城市发展[1]。如何扬长避短、趋利避害，有效利用地球系统科学知识评价城市建设用地适宜性，对指导城市规划、建设具重要社会经济价值[2]。

在中国专家学者的不懈努力下，城市建设用地适宜性评价工作的研究成果取得了很多成果。林碧华、马晓轩等人的研究成果展示了广州城区场地工程地质分类和适宜性评价的成果[3]。《地质环境质量评价理论与应用》一书对一些评价模型进行了详细讲解，并针对少数评价数学模型进行创新性研究工作，具很强的实际操作性[4]。冯小铭等提出在GIS信息平台上建立基础地质和环境地质调查数据库，为新一轮地质调查工作增添新的动力[5];郝爱兵等以雄安新区工程地质勘察为基础[6]，利用影响因子的分析、选择，对区内地上地下工程建设适宜性进行一体化评价，取得较好效果。本次选区乌鲁木齐市主要城区，根据建设用地性质选取影响因子，利用GIS强大的空间处理分析能力结合层次分析法，划分研究区建设用地适宜性等级。

1  研究区概况

研究区位于乌鲁木齐城区，面积约2 000 km2          （图1）。地形地貌复杂，呈北部平原开阔，南、东部高，中、北部低的特征。地层多样，地质构造发育;工程岩体特性空间变化复杂，以第四纪松散粘性碎石土及碎屑岩为代表的软弱岩土体分布广泛。温带大陆性干旱气候，降雨量小于蒸发量。区内水系发育，河流均系内陆河，分别属于乌鲁木齐河水系、头屯河水系、柴窝堡湖水系、白杨河水系和阿拉沟水系[2]。

2  技术手段与数据

为支撑乌鲁木齐市建设规划，新疆地质调查院于2016年6月至2017年11月在乌鲁木齐市城区开展了城市地质调查工作，收集了大量以往工作资料，完成工程地质勘探钻孔28个，总进尺1 000 m，水文地质钻孔5个，总进尺1 200 m，水土样品采集测试1 220余件，综合物探测井2 200 m，获取土体物理力学参数、地面塌陷、地下水位及水质等大量数据，为研究区建设用地适宜性评价提供了坚实的数据基础。本次评价所使用的数据多为1∶5万比例尺调查资料，对局部评价精度造成一定的影响。

3  建设用地适宜性评价方法

本次选择的评价方法为层次分析法，结合建立的数学模型，将计算数值添加到之前编辑好的评价图斑（500×500 m）属性中，利用GIS软件空间分析处理成图。

3.1  城市建设用地的类型

城市功能区划分与城市的规划建设联系密切，是城市经过长期发展形成的产物。这些功能区主要包括建材开采用地区、农业用地区、商业及生活居住用地区、风景旅游区、工业用地区、公共设施用地区、仓储用地区、绿化用地区、垃圾填埋场用地区等多种类型[7]。本次评价选择的建设用地类型为公共设施及住宅用地。

3.2  影响因子的选取

根据分析各个因子对研究区公共设施及住宅用地的影响，共确定10个影响因子，活动断裂、地形地貌、地下水位埋深、地下水腐蚀性、地质灾害隐患、地基承载力、黄土湿陷性、工程活动、道路通达、植被覆盖，组成本次场地适宜性评价的指标体系。

3.3  影响因子的权重计算

本文采用1-9标度构建了公共设施及居民住宅用地类要素指标层判断矩阵（表1），并全部通过了一致性检验，权重计算结果见表2。结果显示：公共设施及居民住宅用地影响因子指标层所占体系目标层权重的一致性检验结果为0.006 8，一致性比例小于0.1，说明所建立的公共设施及居民住宅用地适宜性评价指标体系、构建的判断矩阵及计算的各层次权重合理。

3.4  影响因子量化

由于指标层中不同影响因子的表示单位及数值不统一，造成不能在一个标准里计算分析，但对其进行无量纲化处理则有效的解决了这一问题。处理方法如式（1）：

本次将选出的10个影响因子（断裂、地形地貌、地下水埋深、地下水腐蝕性、地质灾害隐患、地基承载力、黄土湿陷性、人类工程活动、道路通达和城市植被覆盖率），根据计算结果做出无量纲化处理。利用数值1～5反映优劣值，数值越高代表影响因子越具优势，各影响因子无量纲赋值见表3。

3.5  GIS软件绘制影响因子图件

将无量纲化处理的分级数据，通过GIS软件赋值到之前生成的评价图斑属性之中，利用计算机自动成图功能，生成各影响因子的分级图（图2，3）。

4  建设用地适宜性评价

4.1  评价模型

本次评价所选用的模型为加权平均综合指数模型，进行研究区建设用地适宜性评价。根据无量纲化处理结果为赋值评分Pi，按适宜性等级由好到差分别赋值为5、4、3、2、1，结合权值Wi，计算综合评分PI：

4.2  评价结果

在对研究区运用层次分析法后，根据数学评价模型定量划定公共设施及居住用地等级分级指标阈值，划分为5类。在GIS软件中，结合反距离权重（IDW）插值法绘制建设用地适宜性分区图（图4）[8]。

5  結论

本文以乌鲁木齐市城区为例，探索了多影响因子下的建设用地适宜性评价方法，针对公共设施及居民住宅类城市功能用地适宜性的评价方法，并利用该方法对研究区进行了评价，得出以下结论：

（1） 在选定公共设施及居民住宅城市功能用地为建设用地基础上，选定地形地貌、断层、地下水、地基承载力等10个因子，利用层次分析法、数学模型和GIS软件对研究区进行建设用地适宜性评价。

（2） 研究区建设用地适宜性好，全区适宜或较适

宜建设区占比74%，中等适宜建设区占比约23%。研究区北部卵、砾石土体承载力较高，承载力特征   值为200～300 kPa;局部存在工程性质较差的填土、湿陷性黄土，不宜作为建筑物天然地基。

（3） 该区局部存在活动断层、采空塌陷区、地裂缝等不良工程地质问题，在城市建设详细规划和岩土工程勘察中应加以重视。

参考文献

[1]   张晓辉，王辉.可持续发展下的工程建设与地质环境相互关系研究[J].地球科学进展，1998，13（5）：495-500.

[2]  李崇博，宋玉，戚向阳，等.基于ArcGIS信息量模型在乌鲁木齐市城区地质灾害易发性评价的作用效果分析[J].新疆地质，2019，37（1）：35-39.

[3]   林碧华，马晓轩.广州市区地基-翻型地质分类及其对高层建筑的适宜性[J].地质灾害与环境保护，1996，7（1）：77-82.

[4]   李显忠.方鸿琪.南京市十地利用定量分析[J].工程勘察，1991，（1）：5-11.

[5]   李相然，郭金桥，等.城市工程地质环境质量评价理论与方法研究[J].宁夏工程技术，2002，1（4）：351-355.

[6]   郝爱兵等.雄安新区地上地下工程建设适宜性一体化评价[J]：地球学报，2018，39（5）：513-522.

[7]   李军，张晓晖.城市建设用地与地质环境协调性评价的GIS方法及其应用[J].地球科学—中国地质大学学报，2000，25（2）：210-214.

[8]   李崇博，宋玉，郝应龙，等.基于GIS技术和C-A分形方法的浅层地温能定量适宜性评价——以乌鲁木齐市北部城区为例[J].新疆地质，2019，37（2）：183-187.

Application Analysis of Suitability Evaluation of Construction Land in Urumqi City Based on GIS

Li Chongbo，Song Yu，Hao Yinglong

（Geological Research academy of Xinjiang，Urumqi，Xinjiang，830011，China）

Abstract：The research area is the urban area of Urumqi，covering an area of 2 000 square kilometers.Scientific and reasonable evaluation indexes are selected based on the research results of basic geology，engineering geology，geological disasters and environment.AHP，mathematical model and GIS spatial data processing method are used to evaluate the suitability of construction land in the area.The results showed that the suitability of construction land in the study area is good.The proportion of suitable or more suitable construction areas in the whole area is about 74%，and the proportion of medium suitable construction areas is about 23%.In the north of the study area，the bearing capacity of gravel soil is generally high，and the characteristic value of bearing capacity is between 200～300 kPa;there are some fill and collapsible loess with poor engineering properties in some parts，which are not suitable for natural foundation of buildings.

Key words： Urumqi;Land used for building;Influence factor;Analytic hierarchy process;Suitability evaluation