基于多因子空间叠加法的环洞庭湖流域土地适宜性评价

杨俊,邱凤杰,胡文敏

摘 要 本文基于3S相关技术，以遥感影像数据、地形DEA数据为主要数据源，利用多因子空间叠加法对环洞庭湖流域土地的农业、生态环境等进行分析，探讨环洞庭湖流域在生态保护、农业生产、开发建设等不同功能指向下的土地适宜程度，为环洞庭湖流域土地建设开发的重点、方向以及土地资源管理工作提供科学依据和基本蓝图。

关键词 土地适宜性评价;多因子空间叠加法;环洞庭湖流域;国土空间规划

中图分类号：P2 文献标识码：A

Land Suitability Evaluation in Dongting Lake Basin Based on Multi-Factor Spatial Superposition Method

Yang Jun ， Qiu Fengjie ， Hu Wenmin

（1. The second Surveying and Mapping Institute of Hunan Province， Changsha Hunan 410015;

2. Central South University of Forestry and Technology， Changsha Hunan 410004）

Abstract： Based on 3S technology， the remote sensing image data and terrain DEA data were taken as the main data sources， the method of superposition was used to analyze multiple factor space of the ring of Dongting Lake watershed land agriculture， ecological environment. Basin， ecological protection， agricultural production， development and construction in different functions， such as to the suitability of land were investigated. It provides scientific basis and basic blueprint for the key point， direction and land resource management of land construction and development around Dongting Lake basin.

Keywords： land suitability evaluation; multifactor space superposition method; surrounding Dongting Lake Basin; territorial space planning

土地適宜性是指土地对特定用途的满足能力，是土地在用于某种用途时的决策有效性、土地可用性以及国土空间规划可行性[1]。土地适宜性评价包括土地适宜类型与土地适宜等级的评价，首先进行土地适宜性类型的划分，再根据同一适宜类型中土地的适宜程度和生产能力划分等级，为研究区域的土地利用总体规划在生态保护、农业发展等方面提供科学的帮助[2]。土地利用适宜度评估工作量较大，采用GIS技术对土地功能、土地质量、国土空间规划等方面的适宜性开展综合评价，具有较高的效率和精度。由于传统单因子评价法仅适用于特定因子的分析与评价，得出结论较为单一，无法反映不同因子之间的关系，不具备综合评价的能力[3]。因此，基于环洞庭湖流域复杂的生态环境情况，“多因子空间叠加法”能够更全面地进行土地适宜性评价。国土空间开发适宜性评价是国土空间开发规划的基础，对城市可持续发展具有重要意义[4]。

洞庭湖作为我国第二大淡水湖泊，位于长江中游南岸，是我国生物多样性最为丰富的地域之一，被誉为“长江之肾”。目前，中国提出“建设环洞庭湖生态经济圈”战略，基于此，本文针对环洞庭湖流域的土地适应性开展全面评价，为土地资源的优化配置和利用提出合理建议，对周边地区的国土空间规划具有重要的现实意义。本文研究主要运用GIS技术，以《湖南省资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术指南》中的指标体系为基础，进行环洞庭湖流域土地适宜性评价[5]，探讨生态保护、农业生产、开发建设等不同功能指向下环洞庭湖流域土地适宜程度，为流域内土地资源管理工作提供科学依据和基本蓝图。

1 数据来源与研究方法

1.1 研究区概况与数据源

环洞庭湖流域位于长江中下游平原地区，地理范围为东经111°25′～113°68′，北纬28°28′～30°39′，属东亚季风气候带，春夏两季以湿热气候为主。该区域地貌条件较为复杂，中北部以丘陵居多，平地较少，西部以山地为主，整体呈现以洞庭湖盆为中心的形态，周边地貌高程大、中部高程低，丘陵与平原共同形成了主体地貌特征。

本研究根据资源环境本底数据对环洞庭湖流域的土地适宜性和因素敏感性进行评价，包括生态保护等级评价、农业功能指向的承载等级评价及建设功能指向的承载等级评价。其中，农业功能指向的承载等级评价需利用适宜性指标数据进行生态保护重要性评价、农业开发适宜性评价以及建设开发适宜性评价。数据由国家地球系统科学数据中心、国家生态科学数据中心、地理资源环境科学数据中心三个国家公开数据中心的综合性数据服务平台提供。

1.2土地适宜性评价方法

多因子空间叠加法通过综合指数法计算各因子的综合评分，先计算不同指标的权重，再对土地适宜性进行加权叠加计算[6]，综合指数法是目前最常见、最实用的一种对土地进行评估的方法。计算过程利用Arcgis10.2软件将栅格数据叠加处理、几何精校正、坐标系转换、空间分布数据裁剪等，本研究评价过程统一采用WGS-84坐标系。

2 环洞庭湖流域土地适宜性评价结果

2.1 生态保护重要性评价

近年来环洞庭湖流域湿地退化、湖区水位减低及旱期时间延长等问题普遍存在，生态环境的局势不容乐观，防治工作仍需改善。生态保护重要性评价为推进环洞庭湖流域生态保护工作的顺利开展提供参考。

人类活动影响生态系统及其自然环境，导致生态环境敏感性变化。生态环境敏感性越高，人类对生态环境造成的损害越严重，生态恶化程度越高。归一化植被指数（NDVI）作为一个重要的参考指标，用于研究和评估作物的营养条件与生长情况。NDVI中包含土壤养分、温室度、积雪状况、植物枯叶量等植物冠层信息。蓄滞洪区可有效地降低江河洪峰水位，保证堤防安全，减轻洪灾损失并避免因防御能力不足造成巨大損失后的不良影响，保证区域内生活生产，提高土地利用开发安全性。基于不同因子的生态保护重要性评价如图1至图4所示。

通过对研究区数字高程分析可知：环洞庭湖流域大坡度分级多分布于西部、西南部区域;中部地区地形起伏较平缓且敏感性较低，东西部地区地形起伏较大且敏感性较大;斑块集中度整体呈现较高趋势，低集中度均匀分布。由图 1至图 4可知：区域内沿河流附近NDVI敏感性较高;区域内土壤质地敏感性较高，生态敏感等级地区多分布于东西部边缘;区域内生态保护重要性呈高度重要。

2.2 农业开发适宜性评价

农业开发适宜性评价把土地作为一种重要的综合性自然资源，以农业开发利用为目的，对土地性状进行评估，根据坡度等级、蓄滞洪区、土壤质地、地形地貌等因子，结合生产安全、生产效率等方面对土地进行适宜性评价，为环洞庭湖流域农业发展提供一定的理论指导。对每个指标进行适宜性评价，如图5至图8所示。

通过对研究区高程与蓄洪水分区分析可知：流域内绝大部分区域为非蓄滞洪区;农业开发小坡度等级占较大比重，大坡度分级多位于东西部边缘地区;区域内地貌多为平原、台地，西部及东部部分地区为山地、背坡。由图5至图8可知：环洞庭湖流域农业高度敏感地区为西部和东部;区域内绝大部分土壤质地为壤土及粉砂质壤土;大部分地区为地质灾害中高易发区;区域内沿河流地区农业开发具有高适宜性。

2.3 建设用地开发适宜性评价

建设用地的开发应当充分考虑资金、交通以及对当地生态平衡的影响。本文在考虑环洞庭湖流域建设用地开发项目对土地承载力、交通压力以及生态风险评估影响的前提下，为保证环洞庭湖流域农业开发不受影响，将耕地质量作为评价因子。同时，对地质灾害风险、坡度等级以及交通线路分布等因子进行评价，得到建设开发生态敏感性与建设开发适宜性分级结果。建设用地开发适宜性评价如图 9至图10所示：环洞庭湖流域建设开发高度敏感性地区多分布于西部和东部，其他地区为不敏感或中度敏感区域;总体上看，区域内整体建设开发适宜性高值分布较为集中，但多分布于环湖周边或农用种植区，因此建设开发需要综合考虑当前土地的利用现状。

3 环洞庭湖土地利用适宜性特点与分区讨论

本研究以县级区域为单元，运用多因子空间叠加法对各种因子数据单独评分，得出不同数据权重，对土地适宜性进行概括，以反映环洞庭湖流域土地开发适宜性情况，如图11至图13所示。

农业开发适宜性的高值区占流域的绝大部分，集中分布在中部地区;中适宜性类型主要分布在西部和东部地区;低适宜性类型所占比重较小，安化县和津市较为显著;不适宜农业开发的地区集中分布在西部地区，以石门县尤为显著。

生态保护重要性的高值区占流域的绝大部分，主要分布在西南地区和东南地区;中度重要和一般重要占比较低，主要分布在北部和中部地区，其中以公安县、沅江市、南县等最为显著。

建设开发适宜性的高值区主要分布在流域内中部偏北地区;中适宜性类型呈东西部零散分布，占比最低;低适宜性类型占流域内绝大部分地区，主要分布在中东部地区;不适宜建设开发的区域主要分布在西部及中南部地区，以石门县、安化县和湘阴县最为显著。

基于此，洞庭湖流域应以国土空间开发适宜性综合评价为依据，科学划分各类开发区域，统筹优化地区分工，确定不同区域的功能导向，促进生态环境保护与土地等自然资源的合理分配及发展，实现环洞庭流域的一体化和区域协调发展。各类型土地汇总如表1至表3所示。

4 结论

（1）根据环洞庭湖流域地形地貌、土壤质地等的实际情况，运用多因子空间叠加法及空间统计分析方法对环洞庭湖流域进行土地适宜性评价，可得生态保护重要性评级较低及高适宜性的建设开发区域集中在研究区的中部和东北部;研究区中度和高度适宜农业开发的土地占比较大;环洞庭湖流域农业高度敏感地区为西部和东部，中部少数地区呈不敏感性;区域内沿河流地区农业开发具有高适宜性，西部及西南部少数地区不适宜农业开发;环洞庭湖流域建设开发高度敏感性地区分布于西部和东部，中部多呈中度敏感或不敏感;区域内整体建设开发适宜性较高，中部及边缘少部分地区不适宜建设开发。

（2）从评估的面积占比可知：生态保护重要性中，高适宜类型面积占比最大，达到68.53%，不适宜区域面积占比最小，仅有6.55%，农业开发适宜性中，不适宜、中适宜、高适宜面积占比近似，均超过30%，建设开发适宜性中，低适宜面积占比最高，达到54.58%。总之，环洞庭湖流域生态环境良好，土地资源丰富，适合农业为主，开发建设为辅的发展方向。

（3）环洞庭湖流域土地资源的开发利用应参照土地适宜性评价的结果，顺应可持续发展战略，遵循该区域的自然发展规律，以保护当地生态环境、不造成资源的闲置和浪费为前提。

（4）环洞庭湖流域的研究集中于湿地、需水量、洪旱灾等自然环境现象，但此类研究鲜少被运用到环洞庭湖流域的土地适宜性评价中。基于此，未来需加强对土地生态环境的整治保护，合理充分利用和科学配置现有土地等自然资源，加强对洞庭湖保护。

参考文献/References

[1] 吴文斌，基于遥感和GIS的土地适宜性评价研究——以突尼斯扎格万省为例D]. 中国农业科学院， 2005.

[2] 吴兆萍， 吴振宇， 黄涛. 基于遥感和GIS的彭阳县土地适宜性评价[J]. 宁夏工程技术， 2020， 19（2）： 163-167， 172.

[3] 许传坤， 翟亚男. 地下水环境质量评价方法研究[J]. 水利技术监督， 2021， 29（6）： 144-148， 161.

[4] 赵增玉， 王伟， 李向前， 等. 基于城市地质调查成果的泰州国土空间开发适宜性评价[J]. 中国地质调查， 2021， 8（3）： 90-97.

[5] 杨伶， 邓敏， 王金龙， 等. 近40年来洞庭湖流域土地利用及生态风险时空演变分析[J]. 生态学报， 2021， 41（10）： 3929-3939.

[6] 金鑫， 王合生， 涂俊， 等. 用“多因子空间叠加法”评价城市区域环境综合质量[J]. 环境监测管理与技术， 2002， 14（3）： 24-26.