山地城市建设用地适宜性的山坝分异特征及优化研究——以贵阳市为例

冯雁云，赵宇鸾,2，薛朝浪，魏小芳

(1.贵州师范大学地理与环境科学学院，中国 贵阳 550025;2.中国科学院地理科学与资源研究所，中国 北京 100101)

中国是山地国家，山地面积约占全国土地总面积的69%，山地城市建设是我国国土空间开发建设的重要地域类型之一[1，2]。近年来，贵州省经济社会快速发展，山地特色新型城镇化战略实施，城镇建设用地外延扩张明显，城镇建设与生态保育、耕地保护之间用地竞争日益激烈，山地特大城市交通拥挤、生态环境破坏、城市安全发展等城市问题较为突出[3]。在城镇建设从外延扩张向内涵增长转型，“城市双修”等政策出台背景下，山地城市建设用地适宜性及优化配置问题受到人们关注[4-6]。因此，提高山地城市建设用地空间布局的合理性，优化国土空间开发格局[7]是贵州推进山地特色新型城镇化高质量发展的重要基础。

建设用地适宜性评价是指测算某区域土地资源作为建设用地进行开发利用的适宜程度。目前，已有学者基于不同目的对不同地域的土地资源开展了建设用地适宜性评价[8-10]。研究方法从多因素空间叠加法发展到“有序平均加权”[11]、“生态适宜度模型”[12]、“模糊数学”[13]、“神经网络”[14]等多元综合方法。评价地域从关注平原[15]、灾区[16]、临江临海[17]等，转向注重丘陵地带[18]、低丘缓坡[19]等山区。评价对象包括住宅用地、城市发展用地、工业用地、旅游用地等用地类型[20-22]。评价指标的构建从单一视角到复合视角，即对土地资源的自然属性和社会属性进行多维评价[23]。然而，从地形分区视角对山地城市建设用地适宜性评价及优化研究较少，缺乏城市建成区和未来扩展区对比分析的研究案例。

贵阳市是贵州省省会城市和黔中城市群的建设核心，随着经济总量的不断增长和产业人口的集聚，城市建设用地不断向外扩张，同时面临着老旧城区布局不合理，侵占山体等自然空间带来的山体滑坡等城市安全发展问题[24]。因此，以贵阳市为案例区，从自然环境和经济社会两个维度构建建设用地适宜性评价指标，从山区和坝区、建成区和未来扩展区两个方面，分析贵阳市建设用地适宜性，并提出分区优化策略，旨在为贵阳市建设用地空间优化乃至山地特色生态文明城市建设提供参考。

1 研究区概况

贵阳市位于贵州高原中部，是贵州省省会和黔中经济区核心城市，辖6区3县1市(县级市)，国土面积约8 043 km2。贵阳市地貌类型以山地、丘陵为主，分别占全市土地面积的61.7%和30.8%[25]，地势西南高，东北低，平均海拔约1 189 m。境内山地、坝地相间分布，坝地由北至南乌当—云岩、南明—花溪呈长条型槽谷状分布，较大坝地主要位于花溪、孟关、金华、乌当。气候属于中亚热带季风性湿润气候，多年平均气温为15.3 ℃，多年平均总降水量约1 096 mm，具有夏无酷暑，四季分明的气候特征[26]。2015年贵阳市GDP为2 891.16亿元，常住人口462.18万人，城镇化率达73.25%。随着贵州省“强省会”战略的实施，高速公路、高铁、通用机场等交通网络的逐步完善，贵阳市城镇化进程进一步加快，城市北拓、南延、西联、东扩的空间布局逐渐成型，城市建设用地规模增长显著，新增用地主要位于扩展区，尤以观山湖区较为突出[27]。因此，研究选取贵阳市建设用地增长快速的市辖区为评价区域(图1)，面积为2 525.62 km2，占贵阳市土地总面积的31.4%，其中2015年的建设用地面积为41 482.85 hm2，占研究区总面积的16.42%，云岩区、南明区、观山湖区、乌当区、花溪区、白云区建设用地的面积依次为4 611.89，6 822.01，7 874.26，4 819.5，11 314.04和6 041.14 hm2，分别占研究区建设用地面积的11%，16%，19%，12%，27%和15%。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源与处理

图1 研究区示意图Fig. 1 Map of the studied area

研究数据和资料包括贵阳市DEM(Digital Elevation Model)数据、2015年土地利用数据和贵阳市城市总体规划(2011—2020)文本和图件。其中，DEM数据来源于地理空间数据云平台(www.gscloud.cn)GDEM数据集，空间分辨率为30 m，用于提取贵阳市坡度和计算地形起伏度等地形因子，地形起伏度数据应用均值变点法计算生产[28]。土地利用数据来源于贵阳市2015年土地利用变更调查数据库。基本农田、禁止建设区、森林公园、湿地公园数据根据贵阳市城市总体规划图矢量化获得。2015年经济社会统计数据来源于贵阳市统计年鉴和统计公报。研究将矢量数据进行地理配准、裁剪、统一坐标和投影等预处理，并转换为30 m×30 m的栅格数据；同时，将经济社会统计数据整理，构建空间分析数据库，采用ArcGIS软件进行空间叠加等分析。

2.2 研究方法

图2 贵阳市山区、坝区示意图 Fig. 2 Map of Guiyang mountainous area and basins area

2.2.1 山地城市山区、坝区范围划分 山地是具有一定海拔高度、起伏度和坡度的地面，反映了区域的自然属性，而山区则强调地域综合体的完整性和连续性，包括自然属性和人文属性两方面[29，30]。目前，学界对坝区尚未有统一定义，张述清等[31]将坝区定义为以县(市、区) 为单元，坡度≤8°、面积 ≥1 km2的区域，坝区以外的区域统称为山区。童绍玉等[32]认为坝区是指内部相对低平、周边相对较高，内部地面坡度在8°或12°以下的山间中小型盆地、河谷阶地、较大的山谷等地貌类型。综合上述学者对坝区的定义，研究结合贵阳市地形地貌特征，并根据黔桂喀斯特山地类型界定体系[28]，将坡度<5°、地形起伏度≤50 m的区域划分为“坝区”，山区则是指研究区中除坝区以外的范围。其中，研究区山区、坝区面积分别为213 289.38和39 272.31 hm2，占研究区面积的84.45%和15.55%(图2)。

2.2.2 建设用地适宜性评价方法 从自然环境和经济社会两个维度构建贵阳市建设用地适宜性评价指标体系(表1)，分别测算两个维度的适宜性状况，最终获得综合适宜性评价结果。

1)自然环境适宜性评价方法。基于2015年土地利用数据、DEM数据和贵阳市城市总体规划图件选取土地利用现状、规划用地管制区、基本农田、地形起伏度、高程等10个评价指标，其中禁止建设区包含公园水库、风景名胜区、地质灾害危险区等区域。根据已有研究的指标分级[8，18，23，33-36]，运用特尔斐法赋予不同指标或等级5，4，3，2和0分值，分值越高，适宜性越强，反之则弱。按照“木桶原理法则”对指标分值为“0”的图层进行叠加，得到部分不适宜区域f(ax)；再对分值为“5，4，3和2”的图层进行叠加，利用自然断点法划分为适宜、基本适宜、基本不适宜、不适宜4个等级，对应分值分别为44～48，41～43，37～40和24～37，得到4个适宜性等级f(ay)；最后将两者叠加得到自然环境适宜性f(a)。计算公式如下：

f(ax)=min(a1，a2，a3，a4，a5)，

(1)

式中：f(ax)是分值为“0”叠加的不适宜区域；a1，a2，a3，a4，a5为地块图斑因子分值。

(2)

式中：f(ay)是分值为“5，4，3和2”的地块图斑叠加的适宜性等级；ai为评价指标不同等级分值；n为评价指标个数。

f(a) =f(ax) +f(ay)，

(3)

式中：f(a)为自然环境适宜性。

表1 贵阳市建设用地适宜性评价指标体系表

2)经济社会适宜性评价方法。选取国土开发强度、距主要道路距离(国道、省道)、距建成区距离(中心城区)、人均GDP、人口密度5个经济社会指标。参考已有研究指标等级[8，33，35，37]，由高到低依次赋予5，4，3，2和1分值；运用多因素空间叠加法测算经济社会适宜性，并利用自然断点法划分为高适宜、较高适宜、较低适宜、低适宜4个等级，对应分值分别为19～24，15～18，12～14和10～11。计算公式如下

(4)

式中：f(b)为经济社会适宜性；bi为因子不同等级分值；n为因子个数。

3)综合适宜性评价方法。将自然环境适宜性、经济社会适宜性叠加，重新划定适宜性等级，依次为适宜、基本适宜、基本不适宜、不适宜，对应分值63～72，57～62，52～56和35～51，获得综合适宜性评价结果。

f(a，b)=f(a)+f(b)，

(5)

式中：f(a，b)为综合适宜性；f(a)和f(b)分别为自然环境适宜性、经济社会适宜性。

3 结果与分析

3.1 建设用地适宜性评价结果

3.1.1 自然环境适宜性评价 从数量上来看，贵阳市自然环境适宜、基本适宜、基本不适宜和不适宜建设区的面积依次为64 789.74，67 617.63，54 856.89和65 297.43 hm2，分别占研究区总面积的25.65%，26.77%，21.73%和25.85%(表2)。从空间分布来看，适宜建设区主要分布在云岩区西部、东部的缓丘坝地区；南明区西部、中部和观山湖区东部、东南部的丘陵盆谷区；乌当区、白云区西南部的丘陵坝地区；花溪区中部的槽谷盆地区以及西部、西北部的低中山丘陵区。基本适宜建设区主要分布在适宜建设区外围；基本不适宜建设区分布在基本适宜建设区外围；不适宜建设区集中分布在云岩区北部的公园、水库区域，南明区中部的森林公园、南岳山地区，观山湖区西北部的百花湖地区，乌当区中部的山地地貌区，花溪区北部的阿哈湖水库区以及中部的天河潭、松柏山水库区，白云区南部和东南部的天鹅湖、国家森林公园等地区(图3)。

图3 贵阳市建设用地自然环境适宜性空间分布图Fig. 3 Spatial distribution map of natural environment suitability of construction land in Guiyang

总体来说，贵阳市自然环境适宜性整体呈现东北部、南部细碎斑块分散分布、中部聚集分布的空间格局；且适宜建设区以丘陵、盆地地貌为主，不适宜建设区主要是公园、水库、湖泊等生态用地区。

3.1.2 经济社会适宜性评价 贵阳市经济社会高适宜、较高适宜、较低适宜和低适宜建设区的面积分别为46 728.09，60 096.15，100 482.30和45 255.15 hm2，占研究区总面积的18.50%，23.79%，39.79%和17.92%(表3)。经济社会适宜性呈现明显的圈层分布特征(图4)。高适宜建设区集中分布于南明区、观山湖区、云岩区，其中南明区面积最大，达16 326.99 hm2。云岩区和南明区是贵阳市中心城区、市级综合服务中心，观山湖区是市政府驻地、市级综合服务副中心，3个区组成全市经济社会发展中心区，开发建设活动强烈，人口密集，是城市经济发展的极核。较高适宜建设区主要分布于高适宜建设区外围和花溪区中部、东北部，这些区域经济发展程度、国土开发建设程度、设施完备程度仅次于高适宜建设区。高适宜建设区开发建设较早并趋于完善，较高适宜建设区是未来建设用地开发的主要扩展空间。较低适宜建设区主要分布在花溪区，面积达61 249.23 hm2，占较低适宜建设区总面积的60.96%。低适宜建设区主要分布在乌当区，面积高达45 120.06 hm2，占低适宜建设区总面积的99%。

表2 贵阳市建设用地自然环境适宜性评价结果

3.1.3 综合适宜性评价结果 贵阳市综合适宜性等级的空间分异明显，适宜和基本适宜建设区呈现中心-边缘的空间分布格局(图5)。适宜建设区以云岩区、南明区、观山湖区到白云区西南部为轴带聚集分布；基本适宜建设区主要分布在观山湖区西北部、花溪区西部和南部、乌当区西南部，其余分布在适宜建设区外围；不适宜建设区(基本不适宜、不适宜)在各区都有分布，其中乌当区面积最大，达58 103.82 hm2。贵阳市适宜、基本适宜、基本不适宜、不适宜建设区面积依次为45 542.79，60 714.27，63 809.37和82 495.26 hm2，分别占研究区总面积的18.04%，24.04%，25.26%和32.66%(表4)。经济社会适宜性修正并重构了自然环境适宜性的空间分布格局和数量特征。经济社会对自然环境的修正作用或两者的交互作用主要体现在适宜建设区从贵阳市边缘地带向贵阳市中部大范围缩减，面积较自然环境适宜性减少了26 150.31 hm2，比例减少了10.34%，其中，乌当区、花溪区减少显著；不适宜建设区沿云岩区、南明区以及观山湖区东部形成的轴带向外明显扩张，主要原因是城市边缘地带道路等基础设施缺乏。

表3 贵阳市建设用地经济社会适宜性评价结果

图4 贵阳市建设用地经济社会适宜性空间分布图Fig. 4 Spatial distribution map of economic and social suitability of construction land in Guiyang

图5 贵阳市建设用地综合适宜性空间分布图Fig. 5 Spatial distribution map of comprehensive suitability of construction land in Guiyang city

综上，贵阳市适宜建设区比重最小，不适宜建设区比重最大，说明贵阳市建设用地适宜性水平整体较低，土地建设开发面临较大的困难。

3.2 建设用地适宜性的山坝分异特征及优化策略

3.2.1 山区建设用地适宜性评价 从山区、坝区视角分析贵阳市建成区和未来扩展区的建设用地适宜性，其中，未来扩展区是未来新增开发建设的城市拓展空间，建成区是城市建设用地的现状空间。

表4 贵阳市建设用地综合适宜性评价结果

图6 贵阳市山区建设用地综合适宜性空间分布图 Fig. 6 Spatial distribution map of comprehensive suitability of construction land in Guiyang mountainous area

贵阳市山区未来扩展区的适宜建设区空间分布较分散，主要分布在云岩区西部、东部，南明区东部和中部建成区的外围，包括观山湖区西北部，乌当区、花溪区建成区的外围以及白云区东部等区域(图6)。如表5所示，云岩区、南明区、观山湖区、乌当区、花溪区和白云区的山区未来扩展区适宜加基本适宜建设的面积依次为3 423.24，9 433.80，8 968.50，5 568.12，19 311.48和6 986.79 hm2，而山区未来扩展区不适宜加基本不适宜建设的面积依次为1 055.23，3 042.06，11 688.01，54 072.58，51 996.05和10 682.86 hm2。位于不适宜建设区的山区各区建成区斑块离散稀疏，面积由大到小排序：乌当区>花溪区>观山湖区>白云区>南明区>云岩区，面积依次为1 291.28，766.36，391.43，341.06，197.04和132.14 hm2。总体来说，贵阳市山区未来扩展区适宜建设的总面积为53 691.93 hm2，占山区未建成区的29%，其中花溪区面积最大；山区未来扩展区不适宜建设的总面积为132 536.79 hm2，占山区未建成区的71%，其中乌当区面积最大。山区建成区位于不适宜建设区的面积为3 119.31 hm2，占山区建成区总面积的11.53%，其中乌当区面积最大。

表5 贵阳市山区建成区、未来扩展区建设用地适宜性面积统计表 单位：hm2

图7 贵阳市坝区建设用地综合适宜性空间分布图 Fig. 7 Spatial distribution map of comprehensive suitability of construction land in Guiyang basins area

3.2.2 坝区建设用地适宜性评价 云岩区、南明区、观山湖区、乌当区、花溪区和白云区的坝区未来扩展区的适宜建设区集中分布在坝区建成区外围(图7)，面积依次为75.42，1 339.37，1 105.16，1 278.41，8 480.72和2 304.61 hm2；而坝区未来扩展区不适宜建设的面积依次为0.00，293.16，1 129.31，2 590.83，5 315.34和937.79 hm2(表6)。坝区各区建成区位于不适宜建设区的面积由大到小排序：乌当区>花溪区>白云区>观山湖区>南明区>云岩区，面积依次为149.13，148.92，49.69，31.33，3.03和0.00 hm2。总体来说，坝区未来扩展区的适宜建设区和不适宜建设区的面积分别为14 583.70和10 266.43 hm2，两个区域中花溪区占比最大。坝区建成区位于不适宜建设区的面积为382.11 hm2，占坝区建成区的2.65%，其中乌当区面积最大。此外，云岩区建成区都位于适宜建设区，面积为856.89 hm2。

3.2.3 基于适宜性的建设用地分区优化策略 (1)山区未来扩展区、建成区优化对策。山区未来扩展区的适宜建设区占山区未建成区的1/3，在该区域进行开发建设时要注重保护点、线状等生态空间、适度控制山地建筑密度和体现山地特色建筑风貌，利用山区地形，因地制宜开发建设，避免侵占山体；在不适宜建设区则要加强水体、林地等生态空间保护，建设山体公园等生态公共空间。山区有3 119.31 hm2的建成区是位于不适宜建设区，包括老旧小区、城中村、高层住宅等城镇空间，位于坡度陡、海拔高的老旧小区、城中村等应退建还绿，促进山地城市生态修复；高层住宅小区等区域则应加强山体滑坡等地质灾害防范，保障城市安全发展。山区建成区中位于适宜建设区的城中村、老旧小区等应进行更新改造、设施修补。

表6 贵阳市坝区建成区、未来扩展区建设用地适宜性评价结果 单位：hm2

(2)坝区未来扩展区、建成区优化对策。坝区未来扩展区的适宜建设区占坝区未建成区的2/3，主要分布在坝区建成区外围边缘地带，区位优势明显，但道路等基础设施不足。在该区域开发建设时要重视道路等基础设施布局，保障公共服务设施用地供给，提高城市建设品质；在未来扩展区的不适宜建设区则要严格生态环境保护，避免建设占用。坝区有382.11 hm2的建成区是位于不适宜建设区，该区域中的老旧小区、工厂和城中村应开展城市生态修复，退建还绿，恢复坝区生态用地空间；而位于适宜建设区的建成区应加快补齐城市公共设施短板，改善空间环境质量、整治景观风貌等，充分发挥坝区地形条件的优势，提升城市集约发展水平和城市活力。

4 讨论

新时期我国城市发展正经历“增量型外延粗放扩张”向“存量型集约内部更新”转型的过程[38]，同时“城市双修”政策也为山地城市内涵集约发展和建设和谐宜居、富有活力、品质更高的山地特色城市提供了新的契机，贵阳市作为西部欠发达地区的典型特大山地城市，仍处于城镇化加速发展阶段，面临着发展模式转型、增量型发展的双重压力，在推进一亿人中西部就近城镇化、脱贫攻坚易地搬迁户城镇化安置过程中，应根据山区和坝区、建成区和未来扩展区的建设用地适宜性的空间分异特征，分区、分类开展城市更新和新城建设，优化建设用地格局，促进山地特色生态文明城市建设。