基于Arcgis的地块年径流总量控制率指标分解研究

摘要：指出了年径流总童控制率作为海绵城市建设的核心指标，如何科学合理地将其分解到各个地块，是推进海绵城市建设的关键技术之一。基于滨江新城现状，选取有代表性的评价因子，运用Arccgis模型进行单因子海绵城市建设适宜性评价，采用层次分析法明确各因子分配权重，综合分析得到了各地块海绵城市建设适宜性指数。通过与不同用地类型年径流总童控制率构建映射关系，经反复调整得到了最终的地块年径流控制率指标分解结果。该成果满足规划目标，对指导滨江新城各地块海绵城市建设具有重要的实际价值。

关键词：年径流总童控制率;ARMS模型;指标分解;海纬城市;地块

中图分类号：F301.2 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2020）04-0158-05

1 引言

自2013年习近平总书记在中央城镇化工作会议上提出建设海绵城市的倡导以来，全国各地掀起了建设海绵城市的绿色发展热潮[1]。为促进城市良性水文循环，切实达到“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”的海绵城市建设目标，如何合理高效的将海绵城市建设方针落地，将建设指标由整体分解到地块层面，进而指导城市海绵体建设，成为众多学者研究的重点之一[2]。

年径流总量控制率作为海绵城市建设中最为核心的指标，是明确地块层面海绵设施建设规模的基础[3，4]。该指标的确定需要同时考量城市规划层面的要求以及地块自然本底条件因素对其的影响。本文选取永州市滨江新城作为研究区域，通过运用Arcgis模型综合分析城市规划要素與自然环境要素对地块海绵城市建设的影响，构建多因子综合评价模型，计算得到各地块海绵城市建设适宜性指数，以此为指导成功实现了地块层面的年径流总量控制率指标分解，为海绵城市建设提供有效的技术支撑[5～7]。

2 研究区概况

永州市滨江新城位于永州市中心城市的中部区域，是永州市“南北联城、向东发展”战略下构建的城市发展新区。规划建设范围北临冷水滩区城南大道，南接零陵区泉南高速，西至湘江，东至阳明大道，总规划面积32.26km²。

规划区地处亚热带温润地区，多年平均气温为17.9℃，多年平均降雨量1484.9mm，年内降雨分布不均，夏季高温多雨，3～8月降雨雨量占全年的68.75%。规划区地势整体南高北低、东高西低，现状建成区范围较小，湘江沿岸有大面积平原，东部区为连绵的山体，中间丘陵盆地相间，局部呈现喀斯特地貌特点（图1）。

本文采用Arcgis模型软件对滨江新城的自然空间格局和城市规划空间进行综合考量，实现地块层面的年径流总量控制率指标分解，指引进一步的城市建设，将为全面提升滨江新城生态文明建设水平，贯彻国家新型城镇化建设理念，构建滨江宜居新城提供强大助力。

3 研究方法

为确保地块年径流总量控制率分解结果的科学性与可靠性，本文在综合考量各地块属性和空间要素的基础上，筛选有效性指标，采用Arcgis模型对各个有效性指标进行单因子分级评价，运用层次分析法确定指标权重，通过多因子综合叠置分析得到各地块海绵城市建设适宜性指数。基于规划区整体的控制率要求，构建各用地类型径流控制率区间，并与适宜性指数建立映射关系，实现在地块层面的初步分解。依据规划区指标的目标值和各地块具体情况，进一步调整地块指标，使得分解结果更具落地性（图2）。

3.1 整体年径流总量控制率指标确定

依据住建部发布的《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》，永州市滨江新城位于径流控制分区第Ⅲ区，年径流总量控制范围为75%≤α≤85%。基于滨江新城为新建城区，区域定位较高、生态本底较好，具有良好的海绵城市建设潜力，控制率目标取78%。地块年径流总量控制率分解后，各地块指标值按面积加权后应大于等于78%。

3.2 评价因子筛选

本文将地块年径流总量控制率的主要影响要素划分为自然要素适宜性指标和规划要素适宜性指标两大类，依据从当地获取的资料，自然要素适宜性指标选用3类，分别为：高程、坡度和滨水空间;规划要素适宜性指标选用四类，分别为土地利用类型、建筑密度、绿地率和容积率。通常情况下，规划要素中还应考虑海绵建设情况为新建、改建和更新等情况，但考虑到滨江新城为新城区，现状建成区面积较小且主要为近期建成，差异性较小，故本文将海绵建设情况这一要素在年径流总量控制率初步分解后的调整过程中再进行，而不纳入因子分析部分。本次采用的适宜性指标介绍如下。

3.2.1 自然要素适宜性指标

（1）高程：本文采用DEM栅格数据作为评价基础，滨江新城城区主要地势较为平坦，城区东部片区有较多的丘陵和山地，可以认为栅格的高程点越大，建设的经济性越差。

（2）坡度：本文采用DEM栅格数据开展地形的坡度分析，城市规划场地竖向通常坡度较小，较大的坡度会增加工程量和建设的难度。

（3）滨水空间：本文以规划河道数据为研究基础，水体作为海绵城市建设的重要调蓄要素，水体本身是行而有效的雨洪行泄通道，水体岸线也是重要的水生态系统，水体两岸通常为海绵城市建设的良好区域，离水体的直线距离越近，则建设条件越好。

3.2.2 规划要素适宜性指标

（1）土地利用类型：本文以控规的土地利用类型作为研究的基础，不同用地类型对于年径流总量控制率有着不同的要求，一般认为公园绿地类、公建和居住类等用地的年径流总量控制率较高，而物流仓储、工业类用地的指标值则较低。

（2）建筑密度：指建筑物的基底面积总和与占用地面积之比，本文从控规中获取建筑密度数据用于本次研究.建筑密度越大，则可用于建设绿色设施的面积越小，海绵城市的可建设区域范围越小。

（3）绿地率：指地块内绿地面积与规划建设用地面积之比，本文从控规中获取绿地率数据用于本次研究。绿地率作为海绵城市建设的重要要素，是下凹式绿地、生物滞留设施等绿色设施建设的重要区域。

（4）容积率：指地块上的总建筑面积与净用地面积之比，本文从控规中获取容积率数据用于本次研究。容积率越高，则说明地块的开发强度相应越高，相应的海绵城市建设的空间和难度会相应提升。

3.3 单因子海绵城市建设适宜性评价

依据筛选的评价性指标因子特性，除用地类型以外，其余评价因子均采用六分段评分标准开展单因子评价，各因子的评价标准见表1、2。

3.4 多因子综合评价

运用Arcgis模型对各个评价因子开展多因子综合评价，首先需要明确各因子指标权重。因子权重的确定目前并没有统一的标准，很大程度上依赖于专家学者的经验。层次分析法作为基于专家打分法为基础的一种多目标决策分析方法，通过构建多层次评估指标体系，分层评估，得到符合一致性检验的权重分配结果，在河湖健康、风险识别、生态敏感性方面该方法均有较多的应用[8～10]。

本文采用层次分析法，将评价因子构建三层评估指标体系，采用专家打分的方式构造判断矩阵，计算得到各因子权重分配系数，运用ARCGIS叠置分析模块将不同因子分值进行加权平均，得到海绵城市建设适宜性指数（表3）。

3.5 地块年径流总量控制率分解

依据规划区整体年径流总量控制率目标值，确定各地块指标分布区间，并将其与求得的海绵城市建设适宜性指数构建映射关系，即可得到不同地块年径流总量控制率初步分解结果。考虑到海绵城市对不同用地类型建设要求的不同，本文对不同用地类型的年径流总量控制率采用分类映射的方式，确保初步分解结果满足实际要求。

得到初步分解结果后，对具有特殊要求的建设地块分解结果进行调整，例如本文中前期因多数地块尚未开发没有将海绵建设和改造情况纳入因子评估，此时就需要适当降低已建地块的指标分解成果。通过对分解后的控制率指标与目标值做比较，进行反复调整后得到最终成果。

4 研究结果

4.1 海绵城市建设适宜性单因子评价结果

对第三节确定的各指标因子进行分级评估，评估结果如图3所示。

4.2 因子权重分析结果

依据上文构建的三层评价指标体系，构造判断矩阵，专家打分后的结果见表4～6，该结果符合一致性检验，说明指标权重分配结果有效，最终计算得到的各因子权重见图4。

运用Arcgis模型的叠置分析模块，对单因子评价结果进行综合评估，得到基于栅格的海绵城市建设适宜性指数分布图，进一步对栅格进行处理，计算得到各地块平均海绵城市建设适宜性指数分布见图5。

由图5可知：经过多因子综合评价，海绵城市建设适宜性指数分布在[3.24，9.99]之间，查询地块属性后可知经过栅格处理后，各地块指数分布区间为[4.19，9.99]。对比滨江新城土地利用规划图可知：海绵城市建设适宜性指数高值主要集中于非建设用地，其次是公建和居住用地，符合实际情况，可以认为本文得到的结果基本可靠。

4.3 不同用地类型分类映射分析结果

综合滨江新城规划区年径流总量控制率78%的目标，以及国内海绵城市建设对不同地块年径流总量分布的要求，本文将占地面积较大的用地类型A、B、R、G1和G2以及控制率宜取低值的用地类型W、H4（当地无工业用地，否则也应选取进去）单独设置映射区间如表7。

将各用地类型的映射区间与对应的海绵城市建设适宜性指数区间构建映射关系，即可得到地块年径流总量控制率的初步分解结果。适当降低已建成地块的分解结果，并对总体年径流控制率进行计算校核，校核结果为78.3%，满足78%的控制要求，说明最终分解的地块年径流控制率成果可以用于指导实际建设。

5 结语

以Arcgis模型软件為基础，综合评估了滨江新城各特征因子的海绵城市建设适宜性，以层次分析法进行指标权重分析，并进一步计算得到了各地块海绵城市建设适宜性指数，通过构建合理的映射关系，实现了地块年径流总量控制率的有效分解。结果表明：指标分解方法具有明确的理论和物理基础，降低了指标分解的主观性，提升了科学性，是一种可靠的指标分解方法，可以用于指导海绵城市建设。

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收稿日期：2020-01-03

作者简介：王建金（1992-），男，硕士，主要从事市政工程规划及防洪排涝规划设计工作。