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引言 傳統的城市規劃用地適用性評價主要是從自然條件出發對城市建設用地的適用性進行評價[1],對不適宜做城市建設的用地往往不予關注。近年來一些景觀生態條件較好地段的規劃,要求對規劃范圍內的用地進行全覆蓋的綜合規劃,而不僅僅是城市建設用地,生態保護用地、生態農業用地和生態社區用地具有同等重要性,用地評價需要鑒別每一個用地斑塊最適合的用途。多用途隸屬度的用地模糊評價方法是運用模糊數學和模糊統計方法,通過對影響土地利用的各個因素的綜合考慮[2],消除用地斑塊適宜做為某類用地的大部分不確定性,最終為空間發展戰略規劃、產業布局以及生態環境建設與保護規劃提供科學依據。 1.綠心概況生態綠心地區位于長沙、株洲、湘潭三市交界地帶,面積為522.87km2,具有良好的生態本底,是長株潭城市群空間幾何中心和多條生態廊道的匯集點,是長株潭城市群中寶貴的自然資源。生態綠心的保護和利用是長株潭“兩型社會”建設的重要示范,生態綠心地區總體規劃編制過程堅持以“生態優先”的高起點發展戰略來統籌城鎮開發、新農村建設、生態農業和生態保護等用地的空間聚合和布局問題。 2.評價方法 2.1土地利用類型 根據生態綠心地區功能定位,土地利用適宜性評價必須綜合考慮生態服務功能、城鄉統籌發展、“兩型社會”建設示范等問題。多用途土地利用適宜性模糊評價方法將生態綠心地區522.87km2土地概括為生態保護用地、生態農業用地、生態社區建設用地和城鎮建設用地四種用途。 2.2評價單元劃分 用地評價單元有兩種劃分方式,一種是正規方格網,另一種是按自然和人工界線劃分。前者的特點是網格正規,便于計算機處理,但由于網格量大,對評價單元賦值工作量大。此次評價單元劃分采用自然和人工界線劃分法,將生態綠心地區劃分為500多個評價單元,斑塊大小約為1km2。評價單元劃分時應遵循盡量按道路、水系、用地性質、地物類別來分塊的原則,各斑塊內用地屬性遵循同一性原則,斑塊應無逢連接,覆蓋全境。 2.3評定因子 傳統的城市發展用地評價因子常采用坡度、高程、農業價值、區位條件。由于生態綠心用地評價并非只選擇城市建設用地,同時還要選擇生態保護用地、生態農業開發與生態社區建設用地。因此,將區位條件改為生態區位,同時再加上能反映生態服務功能主要表征值的森林覆蓋率,構成5個評價因子。生態區位由經濟因素和生態因素組成,包括區位條件、交通條件、建設現狀和生態環境情況等。 2.4評定等價 鑒于用地斑塊適合作哪種用途是一個模糊問題,并非“非此即彼”,而是在各等級上都有一定的隸屬度,模糊評價就是根據最大從屬度來確定所屬等級。評價過程將用地斑塊做某類用地的適宜程度分為“好”、“較好”、“一般”、“較差”、“差”5個等級。 2.5數學模型 綜合評價的數學模型為模糊推論公式:B=A•R(1)公式(1)中,A為評價因子模糊向量,即評價因子對總目標的權值。生態綠心案例中確定了坡度、高程、生態區位、農業價值、森林覆蓋率5個因子,其中的每個因子對某類用途而言,其重要性并不相同。因此,它類似層次分析法中的評價因子權向量。R為模糊關系矩陣,該矩陣中的某個元素rij表示i因子屬于j等級的從屬度。如前所述,某用地斑塊對于i因子屬于j等級的程度是一個在0~1之間的小數(0≤rij≤1),鑒于從屬度的模糊性,R矩陣非0~1矩陣。B為等級模糊向量,通過模糊乘積運算求得。對某用地斑塊而言,它是綜合了多個評定因子的權重得到的,各因子權重則采用Sauuty提出的九級標度法[3]判定計算求出。B(b1b2b3b4b5)行向量表示該用地斑塊屬于某等級的程度,這里再次體現了模糊數學原理,用地斑塊并非“非好即差”,而是在由“好”到“差”的五個等級上均有某種從屬度,評價將選取從屬度最高的等級作為該用地斑塊對于某種用途的等級。 3.實現過程 3.1評價因子的模糊向量計算 確定坡度(C1)、高程(C2)、生態區位(C3)、農業價值(C4)、森林覆蓋率(C5)5個評價因子后,首先要計算某個因子對某類用地類型的重要性程度。層次分析法是通過建立兩兩比較判斷矩陣再進行層次單排序解決,而模糊評價法中是通過優先關系判斷矩陣幾何平均值來實現。 3.2建立優先關系判斷矩陣通過變換的比較矩陣為模型一致矩陣,不必進行一致性檢驗。 3.3求權向量 各評價因子的權向量通過對R矩陣的行向量求幾何平均值,再采用歸一法計算得出,即行向量的連乘積開m次方再歸一法,分別得到四類用地的評價因子權重表。 3.4確定各因子在各等級的指標范圍 各評價因子具體的數據來源于城鄉規劃支持系統,由高程數據生成數字高程模型、提取坡度信息、從土地調查數據庫獲取農業價值、從林業調查數據庫獲取森林覆蓋率、根據交通、城鎮建設和其他現場調研收集資料來決定其生態區位。針對某用地斑塊是否適宜于做某類用地,需要將5個評價因子進行模糊評價,且不同類型的用地評價體系也不一致,如 3.5模糊關系矩陣計算 模糊關系矩陣由從屬函數計算得出,該函數是一個正態分布函數,()exp[())]2ux=xmc式中,m為數學期望,c為方差,計算公式如下:x為某用地斑塊的具體屬性值。模糊關系矩陣中元素的物理概念是用地斑塊對某個評價因子而言,所屬的評價等級的程度。#p#分頁標題#e# 3.6模糊推論公式計算 模糊推論公式將根據評價因子的權向量A和用地斑塊的模型關系矩陣R來推斷出用地斑塊屬于某評價等級的程度。經典的模糊推論是通過“取小”和“取大”兩個步驟完成,本次評價采用求加權和來代替。評價過程中當兩種用地類型等級相同時,取評價值相對較高的一級用地類型作為該地塊最適宜的用地類型。例如,用地斑塊的5個參數分別為15、101、1、2、90,通過評定,生態保護用地等級和生態農業用地等級均為“好”,生態保護用地評價值為0.5375,生態農業用地評價值為0.5812,最終評定該用地斑塊最適宜的用地類型為生態農業用地。本次評價共有500多個評價單元,評定四類用地性質,劃分五個適宜性等級,要重復進行多次模糊計算,評價過程工作量巨大,所幸的規劃人員采用了自主研發的城鄉規劃支持系統進行計算,大大提高了評價效率。 4.評價結果 結合模糊評價和人工判別最終得到生態綠心地區土地利用適宜性評價圖(圖1),并統計了各類用地指標(表2)。將評價結果與現狀對比發現:①生態綠心地區分布著傳統的城市、建制鎮和一些獨立的城鎮組團用地,隨著長株潭城市群地區經濟迅速發展,這些鄉鎮有著強烈的發展訴求,如暮云鎮要發展低碳科技,昭山要發展生態經濟,跳馬要發展體育休閑,柏加則定位為國家庭院經濟總部區,城鎮建設用地正好可以為這些發展提供適量用地。②生態綠心地區共有112個行政村,11個居委會社區,1個農場,現狀人口約26萬,共中農業人口18萬,農村居民點呈零散分布之態,不利于生態培育和保護。評價結果將指導禁止開發區內的居民點將進行搬遷,限制開發區和控制建設區內的居民點大大縮減,整合成為生態社區。③生態綠心地區現有耕地面積134.86k㎡,占綠心總面積的25.79%,農業用地主要分布在云田鎮、柏加鎮和跳馬鄉北部地區,苗木種植、有機蔬菜在該地區已初具規模,適合于規模特色農業開發和經營花卉苗木等高效生態農業。④生態綠心地區分布著石燕湖森林公園、昭山風景名勝區、紅旗水庫等眾多生態環境優美的自然資源,這是生態綠心提供生態服務的重要生態基礎設施。這些重要的自然資源都屬于生態保護用地,該區域禁止有損生態環境的各種活動,應采取生態工程措施,封山育林,營造適宜的生物棲息地,增加景觀多樣性,對交通切割或人為破壞的地段進行生態節點修復。 5.結束語 本項目采用模糊評價方法較好地解決了長株潭生態綠心地區522.87k㎡土地對城鎮建設、生態社區建設、生態農業開發和生態保護等用地適宜性評價問題。該方法在具體計算中發現了一些看似矛盾的現象,如某地塊既適宜作A類用地也適宜作B類用地,評價結果在數值上差別細小。在評價等級上也存在矛盾現象,如在“較好”或“較差”等級上有相近的評分值。這些現象是由評價問題本身的模糊性造成的,最終評價圖只反映了最大從屬度情況,規劃編制過程中用地性質的確定還要考慮現狀建設情況、行政決策意識等,這些因素并未充分反映在評價模型中。盡管如此,該模糊評價還是在很大程度上清除了在如此大范圍內對土地的多種規劃用途的不確定性,為土地利用總體規劃提供了比較科學的依據。