基于RS和GIS的武汉市工业用地生态适宜性评价

生态适宜性评价

张杨1

，石义2

，丁庆1

（1. 武汉大学 资源与环境科学学院，湖北 武汉 430079 2. 武汉市土地规划设计研究院，湖北 武汉 430015）

摘要：快速城市化背景下的城市建设用地无序扩张，不仅造成土地资源的浪费，而且造成城市及其周边区域生态环境的破坏。生态适宜性评价是区域规划的前提和基础并亟待开展。基于RS 和GIS 技术，充分运用RS 技术在土地信息获取和GIS 技术在数据管理和空间分析方面的优势，建立了武汉市工业用地生态适宜性评价数据库。在GIS 数据库支持下完成整个评价过程。最后从保护城市生态环境的角度为城市的土地利用提出建议，为城市规划提供一定的借鉴与参考。 关键词：RS ；GIS ；工业用地；生态适宜性评价；武汉市 中图分类号：F301.24 文献标识码：A

Ecological Suitability Evaluation of Industrial Land

Based on RS and GIS in WUHAN City

Zhang Yang 1，Shi Yi 2，Ding Qing 1

（1. School of Resource and Environmental Science, Wuhan University, Wuhan 430079

2. Land Planning and Design Institute of Wuhan ，Wuhan 430015）

Abstract: Disorderly expansion of urban construction land causes not only a waste of land resources but also destruction of ecological environment in the city and its surrounding areas in the context of rapid urbanization. Ecological suitability assessment is the prerequisite and basis for regional planning, regional eco-suitability evaluation necessary to carry out. Based on RS and GIS technology which ascendancy is fully reflected, Wuhan industrial land ecological suitability evaluation database is established. The whole evaluation process is completed in support of GIS database. Finally, from the perspective of urban environmental protection proposal which provides useful reference for urban planning was put forward for urban land utilization. Keywords: RS ；GIS ；industrial land ；suitability evaluation ；Wuhan city

作者简介：张杨，（1983-），男。河北省保定市人。博士研究生，主要研究方向为土地利用/覆被和土地资源可持续发展。E-mail: geozhangyang@gmail.com 。

1 引言

土地适宜性评价是确定土地资源潜力的过程，是土地利用规划的前提条件[1]。土地适宜性评是通过对土地的自然、社会属性的综合鉴定，阐明土地属性所具有的生产潜力。土地的适宜程度和性强度是土地适宜性评价的主要依据[2]。当前我国已进入工业化中期阶段，随着经济全球化进程的加快，我国“世界工厂”的地位也逐渐突显。土地是区域经济发展的重要支撑，快速发展的工业化必然带来工业用地的不断扩张[3]。城市化是工业化的伴生现象，快速城市化带来的是城市建设用地盲目扩张，不仅造成土地资源的浪费，而且造成城市及其周边区域生态环境的破坏。近些年来，我国城市化发展突飞猛进，区域发展规划亟待完善，区域生

态适宜性评价急需开展。区域工业用地生态适宜性评价从保护城市生态环境的角度为城市的土地利用提出建议，是城市规划方法的有益尝试和补充[4]。

传统的土地评价从其常规信息获取的方法来看，调查工作量大，标准较难统一，空间定位精度稍差，有一定的主观随意性，不易进行定量研究。没有充分运用RS 技术在土地信息获取和GIS 技术在数据管理和空间分析方面的优势。因此本文基于RS 和GIS 技术，以武汉市为例展开工业用地生态适宜性评价，为城市规划提供一定的借鉴与参考，以服务于区域发展规划和工业用地合理布局。

2 研究区和数据处理

2.1 研究区概况

武汉市为我国中部地区的中心城市，位于

湖北省中部，江汉平原东部，长江中游与汉水交汇处。地处东径113°41′-115°05′，北纬29°58′-31°22′。东西最大横距134千米，南北最大纵距155千米。面积8494.41平方千米。北部低山丘陵，中部多为平原，南部有岗地。长江、汉江汇合于市区中部，境内地势平坦，低洼、水网密布。本文评价范围为武汉市都市规划范围内的全部区域。 2.2 数据处理

工业用地适宜性评价所需GIS 数据库的主要信息源包括：（1）土地利用数据由2006年10月16日的武汉市LandsatTM 和SPOT 遥感影像融合后解译获得；（2）30m 分辨率的DEM 由ASTER-GDEM 中国地形数据裁剪后获得；（3）武汉市地质图由1：50万湖北省地质图数字化裁剪后获得。数据处理流程如图1所示。经过处理后的基础数据如图2、3和4所示。

图1

基础数据处理流程

图2土地利用现状图 图3 DEM 数字高程

图4 武汉市地质图

3 武汉市工业用地生态适宜性评价

区域工业用地的生态适宜程度评价，是从生态学角度出发，在区域可持续发展框架下，根据工业对土地利用的生态要求与区域经济发展水平，分析区域工业用地的生态适宜性条件，确定工业用地环境因素，从而寻求区域最佳的工业用地布局方案[5]。在进行评价过程中，坚持生态因素优先的原则，在工业用地符合生态要求，合理地利用环境容量的同时，兼顾考虑工业用地的经济效益、区位布局和选址需求。 3.1 评价单元的划分

土地评价单元是根据土地用途对土地的要求来划分的，它是各参评因子相互作用的产物，是所选取的各评价因子综合叠加而成的最基本

单元[6]。

土地评价单元划分的目的是客观反映土地质量的空间差异性。以栅格数据格式为基准格式，确定武汉市工业用地生态适宜性评价的评价单元为100m×100m 。相对于传统的划分评价单元的方式，此栅格精度作为本研究的评价单元，更能够满足评价的空间精度要求，更加

详细的反映实际情况。 3.2 评价因子及权重

影响城市工业用地适宜性的因素很多，在研究中若要全部逐个分析有一定的难度。区域工业用地生态适宜性评价的目的是从保护生态环境的角度指导本地区的城市工业用地规划与布局，为城市建设用地的扩展指明方向。根据这一目的以及研究区本身环境特点，本文在遵循科学性、主成分性、定性与定量相结合和可操作性等原则的基础上进行了评价因子选取。评价因子主要包括：高程、坡度、地质条件、土地利用类型、自然保护区、水域、交通便捷度、给排水条件、供热供气条件、工业区等级和人口密度等11个评价因子。因子权重确定方法采用（AHP）层次分析模型结构，建立两两判断矩阵，最后计算得出各评价因子权重值。此次工业用地生态适宜性评价的因子等级分为5级，即最适宜、较适宜、一般适宜、较不适宜和不适宜5个等级。评价因子、因子权重及因子分级情况如表1所示。

表1 武汉市工业用地生态适宜性评价因子、权重与因子分级

因子分级

评价因子 权重

不适宜较不适宜一般适宜较适宜

最适宜

高程 0.085 >100m 80-100m 50-80m 20-50m 12-20m

坡度

0.087 >16°12-16°6-12°

4-6° 0-4° 地质条件 0.093 其他

地下供水的碳酸碳酸盐富水中岩浆岩富水弱碎屑岩、

松散岩

土地利用类型 0.082 其他用地林地 园地 耕地 城市用地 自然保护区 0.106 保护区内0-0.5km 0.5-0.8km 0.8-1km >1km 水域 0.110 0-155m 155-300m 300-450m 450-600m >600m 交通便捷度 0.091 <0.15 0.15-0.250.25-0.350.35-0.45>0.45

给排水条件 0.086 差 一般 好 供热供气条件 0.080 差

一般 好 工业区等级 0.102

市级 省级 国家级 人口密度 0.078 >500 400-500300-400200-300

<200

注：人口密度单位为（人/km 2）

3.3 计算综合适宜性

运用GIS 软件ARCGIS9.2分别形成针对武汉市工业用地生态适宜性评价的各单项因子的生态适宜性程度分级图，在此基础上对这些栅格化的指标图层采用因子加权进行叠加运算。综合的生态适宜性评价公式为：

1

()()n

ij ij k S W

k C ==

∑k

其中：为第ij 个格网的综合生态适宜性：k =1，2，…，n 表示第k 个生态因子;表示第k 个生态因子的权重；表示第k 个生态因子在第ij 个格网的适宜性等级。

ij S ()W k ()ij C k 经过综合计算，武汉市工业用地生态适宜性评价结果如图5所示。其中适宜性等级图例从1～5分别表示不适宜、较不适宜、一般适宜、

较适宜和最适宜。

图5武汉市工业用地生态适宜性评价结果图

4 评价结果

从图5可以直观的得知，在空间分布上，武汉市工业用地生态适宜程度呈现出由向四周递减的趋势。这与武汉市地形地貌、河湖分布有密切关系。武汉市四周地形起伏、河湖密布、生态敏感度高，不适宜作为工业用地。武汉市工业用地适宜性最适宜的等级主要出现

在各个开发区及其周围，占评价区域面积的8.86%（统计结果见表2）。主要原因是该区域交通便利、用地达到三通一平或者更高，基础设施完备。较适宜的等级出现在开发区周边的城市建设用地区域，该区域在优势上少次于开发区，但是就开发程度而言，属于较适宜区域。不适宜的等级出现在各大水体、保护区及周边地区，占评价区域面积的16.85%。由于保护区、水体承担着生物多样性、美化环境、涵养水源等生态功能，生态敏感性最高。由于有生态条件的约束，使得该区域不适合作为工业用地，宜定位为开发区。

表2适宜等级所占评价区域面积比例

适宜等级 面积比例 最适宜 8.86% 较适宜 21.58% 一般适宜 27.70% 较不适宜 25.01% 不适宜

16.85%

武汉市的产业规划和布局应支持重点产业园区的空间扩展，大力建设以东湖新技术开发区、沌口经济技术开发区等几大产业聚集区，以此为区域经济发展极核。在市域内把长江沿线作为城市发展的脊梁，城市发展空间沿江拓展，长江以北形成常福－沌口－汉阳－汉口－宋家岗－天河机场－滠口－阳逻的沿江拓展地带；长江以南形成金口－纸纺－武昌－青山－北湖－左岭－葛店的沿江拓展地带。在主城区内把汉口、汉阳融为一体，与武昌对江发展，形成“三镇双城”格局。在生态敏感区域应开发，利用山体、水体等优势构建山水生态轴，即构建以长江、汉水及蛇山、洪山、九峰等东西向山系“十字”型山水生态轴。重点划定生态用地，扩大城市绿地面积，充分利用武汉市山、水园林条件，建设城市绿地圈层结构，形成多样化的城市园林绿地系统。

本文基于RS和GIS技术，充分运用RS技术在土地信息获取和GIS技术在数据管理和空间分析方面的优势，建立了武汉市工业用地生态适宜性评价数据库，在GIS数据库环境支持下完成了评价因子空间叠置和综合计算。

传统的土地评价一般是由长期从事土地科学和农业科学的工作人员通过实地调查，然后结合经验分析进行的。这种常规的信息获取方法，调查工作量大，标准较难统一，空间定位精度稍差，有一定的主观随意性，不易进行定量研究。虽然将GIS技术初步引入到土地评价中，但只是孤立地利用了GIS技术的部分分析和处理功能，并没有充分发挥GIS技术在土地评价中的作用。尤其是在传统的土地评价中，RS技术没有得到较好地应用，没有充分发挥其在土地信息获取方面的快速、方便、灵活的优势，没有将RS技术和GIS技术有机结合起来更好地为土地评价服务。所以将RS和GIS技术充分结合可以快速、准确掌握研究区域的土地质量、数量和生态环境等信息，比传统的土地适宜性评价方法更具科学性和实效性。参 考 文 献：

[1]S. Rasheed．K．Venugopal． Land Suitability

Assessment for Selected Crops in Vellore District

Based on Agro-ecological

Characterisation[J]．Journal of the Indian Society of

Remote Sensing，2009，37(4)：615-629．

[2]梁学庆．土地资源学[M]．北京：科学出版社，2006．

[3]刘彦随．区域土地利用优化配置[M]．北京：学苑

出版社，1999．

[4]陈燕飞,杜鹏飞,郑筱津等．基于GIS的南宁市

建设用地生态适宜性评价[J]，清华大学学报（自然

科学版）2006，46（6）：801-804．

[5]王介勇，刘彦随，张富刚．海南岛土地生态适宜性

评价[J]．山地学报，2007，25（3）：290-294． [6]白淑英，张树文，宝音等．遥感和GIS在土地适宜

性评价研究中的应用[J]．水土保持学报，2003，17

（6）：18-26．