基于GIS技术与AHP研究生态环境敏感度分区

2024-05-08

基于GIS技术与AHP研究生态环境敏感度分区(精选5篇)

篇1:基于GIS技术与AHP研究生态环境敏感度分区

基于GIS技术与AHP研究生态环境敏感度分区

区域生态环境敏感性综合评价涉及众多要素,同时又需要反映生态环境质量状况的空间格局.层次分析法在多要素综合评价方面具有独特优势,而GIS技术拥有强大的`空间分析能力,将G1S与层次分析法相结合应用于重庆市丰都县生态环境质量综合评价,可以充分发挥两种方法的优势,本文全面对区域生态环境的空间分异规律进行分析和研究.在此基础上提出对丰都县持续发展的对策和建议.

作 者:闵婕 MIN Jie  作者单位:重庆师范大学,地理科学学院,重庆,400047 刊 名:重庆师范大学学报(自然科学版)  ISTIC英文刊名:JOURNAL OF CHONGQING NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年,卷(期): 23(4) 分类号:X87 X171.1 关键词:丰都县   生态环境敏感度评价   G1S   层次分析法  

 

篇2:基于GIS技术与AHP研究生态环境敏感度分区

生态功能区划是指根据区域生态环境要素、生态环境敏感性与生态服务功能空间分异规律而进行的地理空间分区[1 - 3],在指导区域生态环境建设、维护区域生态安全、区域资源合理开发利用等方面具有重要作用。目前,众多学者在生态功能区划原则与方法[4 - 6]、 生态功能区划实证研究[7 - 12]等方面做了大量工作,并取得了系列成果,为生态功能分区相关研究提供了有益参考。

张家口市地处京津冀都市圈生态功能区,是京津地区的重要水源地和生态涵养区[13]。特别是随着京津冀一体化发展的推进,该地区的生态保护和生态涵养功能日益凸显。但长期以来由于人类对土地的过渡开垦和超强开发,土地沙化、水土流失、土地污染等生态环境问题日益突出,严重制约了该地区社会经济的发展,因此亟需认识这个特殊地域内土地生态功能空间分异特征,从而能因地制宜地进行生态环境建设,为区域生态环境管理与规划提供决策依据。

鉴于此,在借鉴以往的生态功能区划相关研究成果,充分考虑区域自然环境特征、生态环境现状和未来发展方向的基础上,本文利用GIS技术,采用自上而下的方法对张家口市进行了土地生态功能分区,并提出各功能区的优化调控方向,为区域的生态保护与生态建设提供重要的参考依据。

2研究区概况与数据来源

2. 1研究区概况

张家口市位于河北省的西北部,包括坝上、坝下两个不同的自然区域,总面积3. 7万km2( 图1) 。坝上属内蒙古高原南缘,其地势平坦,占总面积的33. 6% 坝下属华北平原与内蒙古高原过渡地带,占总面积的66. 4% 。张家口市属大陆性季风气候,年降水量为300—500mm,属半干旱地区[13]。2012年,全市户籍总人口为468. 41万人,其中农业人口311. 51万人、非农业人口156. 44万人; 城镇居民人均可支配收入18441元、农民人均纯收入5564元。

2. 2数据来源与处理

本文所用数据主要包括: 1张家口市地形地貌、道路、河流水系、行政界线等空间基础数据,其中地貌、道路、水系来自1∶ 400万国家基础地理信息数据库和第二次全国土地调查数据库; 地形( DEM) 来自地理空间数据云平台ASTER GDEM高程数据集。22010年张家口市土地利用现状图来自《环京津冀北贫困带土地利用变化及其优化调控研究》课题组,土地利用类型为耕地、园地、林地、草地、居民点与工矿用地、交通用地、水域和未利用地。3人口、产值等社会经济数据来源于相关年份的《张家口市统计年鉴》。

3土地生态功能区划分

3. 1划分原则

生态功能区划以自然—社会—经济复合系统理论、景观生态学理论为指导[3],借鉴以往的相关研究成果[2,3,7],遵循以下原则: 1主导性原则。由于土地生态系统结构、功能和过程的复杂性,在综合考虑各种影响因素基础上,遵循主导性原则进行土地生态功能区划分。在一级生态功能区划时,以地形地貌为主导因素; 在二级生态功能区划时,则以土地类型作为主导因素。2相似性与差异性原则。即在同一生态功能分区范围内生态环境特征具有相似性,而在不同生态功能分区之间具有差异性。3区域共轭性原则。即空间连续性原则,生态功能区划单元在空间上虽然连续,但不重复出现。4综合性原则。在进行生态功能分区时,既要考虑自然环境要素及特征,又要结合社会经济因素及发展方向。

3. 2划分方法

地形地貌影响着张家口市的气候、土壤、植被、生态环境以及土地利用等各方面,是影响张家口市土地生态功能格局的主要因素。因此,一级生态功能分区以地貌为主导因素进行划分。在此基础上,考虑到土地利用类型的生态功能,以土地利用类型为主导因素进行二级生态功能区的划分。即在GIS技术支持下, 根据地貌类型图和DEM将张家口市分为坝上和坝下两个独立的自然地理单元,确定生态功能区一级分区界线。在此基础上,叠置土地利用现状图、资源环境要素及行政分区界线图,并按照主导生态要素对划分界线进行修正,确定二级功能分区。在进行功能区划分时,一定要尽量保持区县级行政单元的完整性和区域的连续性。

3. 3生态功能区划命名

参照我国编制的《生态功能区划暂行技术规程》 命名的方法,我们对张家口市的一级生态功能分区和二级功能分区分别命名。一级功能区的命名要体现分区地貌特征,由“地名+ 地貌特征+ 生态功能区”三部分构成; 二级功能区的命名要体现生态服务功能的重要性,由“生态系统类型+ 生态功能特点+ 生态功能区”三部分组成。其中,生态系统类型由土地利用类型综合得到,包括森林、草地、农业、水域等,生态服务功能包括生物多样性保护、水土保持、水源涵养、城镇生态建设等,命名时选择重要或典型的生态系统类型和生态服务功能特点。

3. 4土地生态功能分区方案

按照上述原则和分区方法,我们将张家口市划分为两个生态功能一级分区和6个二级生态功能分区( 图2、图3) 。Ⅰ坝上高原生态功能区包括康保县、张北县、沽源县和尚义县,土地总面积为137. 9万km2, 占张家口市总面积的37. 5% 。该区域内蒙古高原的一部分地势平坦,海拔在1500m左右。Ⅱ坝下山间盆地生态功能区包括市区( 包括桥东区、桥西区、宣化区、下花园区) 与万全县、宣化县、蔚县、阳原县、怀来县、怀安县、涿鹿县和崇礼县9个区县单元,土地总面积为230. 2万km2,占全市土地总面积的62. 5% 。该区域地势与坝上地区相比明显降低,区域内地形比较复杂,盆地、丘陵、低山均有分布。

Ⅰ坝上高原生态功能区分为两个二级功能分区: Ⅰ1草原与农业生产生态功能区和Ⅰ2森林草原水源涵养生态功能区; Ⅱ坝下山间盆地生态功能区分为6个二级功能分区: Ⅱ1中部城镇生态建设功能区、Ⅱ2西部农业与生态环境建设功能区、Ⅱ3东部森林水源涵养与水土保持生态功能区、Ⅱ4南部森林水源涵养与生物多样性保护生态功能区。

4土地生态功能区优化调控

4. 1坝上高原生态功能区

4. 1. 1草原与农业生产生态功能区

草原与农业生态功能区包括康保县、尚义县和张北县,土地总面积为101. 93万km2,其中耕地面积、园地面积、林地面积、草地面积共87. 85万km2,占本区总面积的86. 19% ; 年降水量集中在300—400mm之间,年平均气温为1. 2—2. 6℃。由于地貌、气候等因素影响,该区域形成了以草地和耕地为主要土地利用类型的生态系统。该区域草地面积为24. 28万km2, 占张家口市草地总面积( 51. 43万km2) 的1 /2以上; 耕地面积为35. 94万km2,占张家口市耕地总面积的41. 62% 。该区域地广人稀,生态系统较脆弱,土壤风蚀、土地沙化、草场退化较严重。今后该生态功能区的优化调控方向为: 1严格控制化肥与农药施用量,防止面源污染; 优化种植结构,推行高效节水灌溉技术,发展绿色、科技、生态农业,建设无公害、无污染绿色蔬菜、口蘑、甜菜等农产品生产示范基地。2严禁超载放牧,杜绝乱垦滥伐,防止草场退化、沙化,提高草场牲畜承载力; 推行舍饲养殖,提高规模化养殖水平,发展现代畜牧业。3加大育林工程及退耕还林还草工程的实施,增加林地和草地面积,减少风沙危害,培育为草原与农业生产相互协调的生态功能区。

4. 1. 2森林与草原水源涵养生态功能区

森林与草源生态功能区包括沽源县,土地面积为35. 98万km2,平均海拔1536m,年均气温2. 7℃,年降水量550 mm左右,有潮白河、滦河、葫芦河三大水系经过。该区域土地利用类型以草地和林地为主,其面积分别为13. 63万km2、10. 02万km2,分别占区域土地总面积的37. 88% 和27. 84% ,形成了以林地和草地为主要土地利用类型的森林与草原生态系统。该区域土地沙化、草场退化较严重,今后该生态功能区优化调控方向主要为: 1加快农业结构调整,打造蔬菜、畜牧、 马铃薯、燕麦等产业链,促进农牧业向规模化、集约化、 标准化方向发展。2采取禁牧、休牧、轮牧、舍饲等措施严格控制草原过渡放牧,继续实施退耕还林工程和京津风沙源治理工程,防止草场退化和土地沙化。3大力发展湿地湖泊、草原和原始森林生态旅游业; 严格保护原始次生林,大力营造水源涵养林,培育为森林与草原水源涵养生态功能区。

4. 2坝下山间盆地生态功能区

4. 2. 1中部城镇生态建设功能区

中部城镇生态建设功能区包括市区( 桥东区、桥西区、高新区、宣化区和下花园区四区) 和万全县,该区域总面积为20. 03万km2,年降水量在400mm左右,年平均气温为6—9℃。地貌类型是典型的山间河谷盆地,其海拔高度为650—790m之间。该区域是张家口市的政治中心、经济中心与文化中心,人口稠密, 经济发展水平较高,但植被覆盖率较低。该区也是张家口市优质耕地的分布区域,单位耕地化肥使用量和农药使用量较高,面源污染较为严重。今后该生态功能区的优化调控方向为: 1以生态经济和生态宜居城市为主导构建生态建设功能区,调整土地利用结构,优化各类用地布局,协调安排生态用地、生活用地和建设用地; 严格控制城市无序扩张和占用耕地,严格控制建设用地总量,促进建设用地的集约利用和优化配置。 2大力构建城市绿地系统,增加生态用地面积,提高植被的覆盖率。加强对工业“三废”的处理,减少环境污染; 大力发展发展低耗能、集约化的无污染工业。3降低农药与化肥的施用量,改善农业生态环境,构建绿色生态农业技术体系,控制面源污染,力争培育为中部城镇生态建设功能区。

4. 2. 2西部农业生态环境建设功能区

西部农业生态环境建设功能区主要包括怀安县、 阳原县、宣化县及怀来县四县,土地面积为74. 13万km2,分布在张家口市的西部; 年降水量集中在350— 450mm之间,平均气温在8℃ 以上; 地貌类型以山地和盆地为主,丘陵区灌溉条件较差。该区域是张家口市农业发展主要区域,耕地面积为18. 176万km2,占张家口市耕地总面积的24. 5% ,也是张家口市基本农田主要分布区,主要有阳原片区、怀安片区和怀来片区, 林地面积10. 94万km2,占总面积的14. 76% 。该区化肥、农药使用量较多,农业面源污染较严重。今后该生态功能区的优化调控方向为: 1严禁建设占用耕地,全面提升耕地质量; 加强高标准基本农田建设,建设风沙防护林网和林带,改善农田生态环境,切实提高基本农田粮食生产能力。2加强化肥、农药的监管和使用指导,治理面源污染,大力发展生态农业,建设葡萄、蔬菜、杂粮、马铃薯等优质农产品生产基地。3加强低山区林地管理,实施退耕还林还草,提高植被覆盖率,减轻水土流失和风蚀灾害,力争培育为西部农业生态环境建设功能区。

4. 2. 3东部森林水源涵养与水土保持生态功能区

东部森林水源涵养与水土保持生态功能区包括赤城县和崇礼县,总面积76万km2。该地区年降水量在500mm以上,年平均气温在3—6℃ 之间; 地貌类型以山地和丘陵为主,赤城县境内有黑河、白河、红河三条河流经过,是北京市重要的水源供应地。该地区的土地利用类型主要以林地和草地为主,其中林地面积为32. 02万km2、草地面积为9. 47万km2,林草植被覆盖率为54. 58% ,是河北省林业重点分布区域。由于历史战乱、乱砍滥伐,该区的植被遭到严重破坏,加上盲目开荒及过度放牧,导致水土流失和草场退化十分严重。 今后该生态功能区的优化调控方向为: 1加强天然林、 水源林和防护林的保护管理,禁止乱砍乱伐和陡坡开荒,采取封山育林及坡改梯等生物与工程措施,恢复自然生态系统,增强水源涵养功能,防治水土流失。2转变畜牧业的生产经营方式,鼓励围栏和舍饲,以草定畜,严格控制载畜量。3充分利用当地的地形、气候条件及森林、草原等资源,大力发展冰雪、温泉、森林等生态旅游,培育为东部森林水源涵养与水土保持生态功能区。

4. 2. 4南部水源涵养与生物多样性保护生态功能区

南部森林水源涵养与生物多样性保护生态功能区包括蔚县和涿鹿县,总面积约60万km2; 年降水量集中在300—400mm之间,年平均气温在8—10℃ 左右。 该区域地形复杂,多数山坡坡度在35°—70°,属于小五台山地区。由于独特的地形环境,形成了以林地为主的土地利用类型,其中林地面积22. 05万km2,占该生态功能区土地总面积的36. 74% 。由于原始天然林受到人类活动影响,造成涵养水源、水土保持等生态服务功能减弱,生物多样性降低,水土流失等自然灾害较严重。土地利用优化调的方向为: 1禁止25°以上坡地开荒,采取封山育林、人工造林等措施,提高植被覆盖率,防止水土流失及地质灾害发生。2加强水源涵养林建设,加强生物多样性保护; 建设小五台国家级自然保护区,适度发展生态旅游,力争培育为南部森林水源涵养与生物多样性保护的生态功能区。

摘要:生态功能区划是区域生态环境保护、自然资源科学管理与可持续利用的基础。根据张家口市地形地貌、土地利用类型、道路河流、生态环境要素等数据,利用GIS技术,采用自上而下的方法进行张家口市土地生态功能区划分。一级土地生态功能分区以地貌为主导因素进行划分,即坝上高原生态功能区和坝下山间盆地生态功能区。在此基础上,以土地利用类型为主导因素进行二级生态功能区的划分,即草原与农业生产生态功能区、森林草原水源涵养生态功能区、中部城镇生态建设功能区、西部农业与生态环境建设功能区、东部森林水源涵养与水土保持生态功能区、南部森林水源涵养与生物多样性保护生态功能区,提出了各个生态功能区土地利用优化调控的方向,为区域生态保护与生态建设提供参考依据。

篇3:基于GIS技术与AHP研究生态环境敏感度分区

关键词:农村居民点;AHP;潜力评价;新农村;交通;城镇;指标体系

中图分类号: F301.24文献标志码: A文章编号:1002-1302(2015)02-0432-06

收稿日期:2014-05-30

基金项目:国土资源公益性行业科研专项(编号:201111013)。

作者简介:纪亚洲(1975—),男,江苏睢宁人,博士,讲师,主要从事“3S”技术集成及应用研究。E-mail:jyzjsnu@163.com。 随着我国经济社会的高速发展以及城镇化进程的不断加快,人地矛盾日益突出,如何既保证经济平稳快速发展,又保障用地和谐,是国土资源部门面临的难题。为保护有限的耕地资源,我国实行了耕地占补平衡政策,随着我国耕地后备资源的减少,耕地占补平衡方式由增量开发模式逐渐向存量挖掘模式转变,农村居民点整理是缓解耕地供需矛盾的有效方法之一[1-4]。农村居民点整理潜力评价是农村居民点整理政策顺利实施的前提。农村居民点整理潜力是指在一定时期、一定生产力水平下,通过行政、经济、法律、技术等措施,增加待整理居民点用地可利用空间、改善农村生存条件[5]。近年来,关于农村居民点整理研究主要集中在当前农村居民点利用现状剖析、农村居民点潜力估算方法、农村居民点评价指标体系构建、农村居民点整理适宜性评价以及农村居民点整理对策分析等方面。其中,农村居民点潜力评价方法主要包括AHP法[6-8]、模糊综合评价法[4,9-11]、修正法[3,12-15]、聚类分析法[16]、指数法[1,5]等。学者们多从自然、经济、社会等角度构建农村居民点评价指标体系[7-9,15]。虽然这些方法可以较好地反映单个居民点的整理潜力,但是却忽视了空间特征对农村居民点整理潜力的影响,实际上农村居民点整理潜力具有明显的空间分布差异性,同时还具有聚合效应。另外,在指标体系的选择方面,已有研究限于当时条件,偏重选择社会因素、经济因素对居民点潜力进行评价,且以镇为基本评价单元,评价的结果只具有定性指导意义,成果的可操作性不强。本研究以2013年9月江苏省新沂市村庄地籍调查数据为材料,利用AHP法,选择农村居民点用地强度、用地结构、假设整理投入以及整理产出效益作为评价一级指标体系,选择人均用地面积、容积率等10个因子作为二级指标,将所有影响因素转换成对应的图层,通过空间叠加分析,以行政村为单位计算每个农村居民点的综合整理潜力,并通过自然断点分级方法,实现农村居民点整理潜力的图形化输出,旨在为村庄的综合整理与新农村建设提供理论依据。

1研究区概况及数据来源

1.1研究区概况

新沂市总面积159 200 hm2,人均耕地面积0.078 hm2,耕地后备资源面积23 hm2。由于历史原因,新沂市旧有农村居民点长期缺乏统一规划,存在以下问题:农村居民点数量眾多、位置分散,单个居民点规模较小,总体用地总量偏大;农村居民点分散凌乱,农户与农户之间、排房与排房之间距离过大,居民点人均面积220.7 m2,部分农村居民点人均面积 500~600 m2,农村居民点整体利用效率低下;农村居民点建设多处于自发状态,建新不拆旧,大部分新建住宅集中在村庄外围,村庄内部存在大量空闲宅基地、闲置土地,“空心村”现象严重。

1.2数据来源

本研究中农村居民点土地利用结构分析数据、房屋建筑结构与面积数据、宗地数据等来自2013年新沂市农村土地调查数据库。人口数据来自2007—2013年《新沂市统计年鉴》,拆迁补偿标准来源于《新沂市城市房屋拆迁估价管理规定》《新沂市城市房屋拆迁估价技术规则》,土地整理投入与新增耕地补偿标准数据来源于新沂市国土资源局已有整理项目的投入标准。

2研究方法与指标体系

2.1研究方法

2.1.1潜力评价模型农村居民点的整理潜力受农村居民点自然、经济、社会与空间区位等诸多因素的影响。本研究选择AHP法进行农村居民点潜力综合分析,评价模型如下:

Y=∑ni=1WiPi。(1)

式中:Y代表农村居民点整理潜力指数,为0~1的无量纲数值,数值越大代表整理潜力越高;Wi代表第i项影响因素的权重;Pi代表第i项影响因素无量纲化后的分值;n代表影响因素的个数。

2.1.2空间分析方法每个农村居民点的综合整理潜力都是采用空间分析方法完成的,整个分析流程如下:(1)将上式中每个影响因素转换为1个对应图层,将该影响因素的所有影响因子录入该图层的对应字段中,率先利用各影响因素评价模型对各属性字段进行运算,并将计算结果存储至每个居民点的单因素评价字段中;(2)以每个农村居民点所在行政区范围为空间筛选条件,对所有影响因素层开展空间叠加分析,获取每个农村居民点的所有影响因素,带入公式(1)评价模型,计算每个农村居民点的综合整理潜力,并存储于图层的对应字段中。空间分析原理与过程参见图1。

2.2评价指标体系

2.2.1评价指标农村居民点整理的主要形式有保留优化模式、搬迁撤并模式、集中合并模式以及农村城镇化模式4种,农村居民点的潜力评价指标应由反映上述4种整理类型的影响因素构成[16]。基于以上指标选取原则,将影响农村土地整理潜力的因素归为4类,分别为:土地利用强度、土地利用结构、经济投入、产出效益。目前国内主要采用人均使用面积描述农村居民点的利用强度,使用容积率来描述小区的利用强度,农村居民点除本身的属性之外,还兼具小区的特性,因此将上述2个指标作为农村居民点利用强度的影响因子。考虑到农村居民点现有土地利用分类及每种分类对土地整理的影响,选取宅基地、未利用地、水塘、农村道路作为土地利用结构的主要影响因子。农村居民点的整理投入主要包括拆迁补偿与土地复垦费用,因此将上述2个指标作为经济投入的影响因子。农村居民点的整理产出是复垦出耕地的规模,采用人均整理耕地面积与居民点复垦比率作为产出效益的影响因子(表1)。

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2.2.2权重的确定各影响因子与影响因素的权重通过组织专家利用特尔斐法打分集值统计的方式来确定,具体结果参见表1。

2.3阈值的确定

农村居民点各影响因素及综合整理潜力阈值的确定至关重要,它直接影响各要素分析专题图输出的效果及各类政策的制定。本研究中,村庄类型选择中等,村庄人口数量定为300人,人均农村居民点使用面积定为150 m2;农村居民点宅基地占比定为35%,公共设施占比定为15%,道路广场用地占比定为15%,水塘用地占比定为10%,其他用地占比定为25%[17];新沂市原农村居民点人均建筑面积定为30 m2,房屋类型设定为砖混,已使用年限设定为10年;农村居民点搬迁后规划人均建筑面积定为40 m2,规划容积率定为0.8。各影响因子的最大值与最小值均通过2013年新沂市农村土地调查数据库统计得到。各影响因子的最大值、最小值、临界值及各影响因素的阈值见表2。

3新沂市农村居民点整理潜力分析过程

3.1目标年人口的预测

新沂市農村居民点的整理潜力评价中诸多因子的分析是建立在人口基础之上的,同时潜力分析预测的结果具有一定的时效性,潜力分析的目标年往往有所滞后,而人口不断变动,为了确保分析效果更科学,要对目标年的人口进行预测。本研究采用人口自然增长模型对新沂市目标期年的人口进行预测,计算公式如下:

Qt=Q0×(1+r)t±ΔQ。(2)

式中:Qt代表某村庄目标年人口总数,Q0代表某村庄目前人口总数,r代表人口自然增长率,t代表规划期(年),ΔQ代表人口机械变动量。

本研究将目标年定为2015年,人口基数采用新沂市2012年12月每个村的人口,人口自然增长率采用新沂市统计年鉴2006—2012年人口增长率的平均值。2015规划目标年各村人口见图2。

3.2农村居民点利用强度分析

农村居民点的利用强度是指农村居民点土地的综合利用效率,利用效率越高则整理潜力越小,此处采用人均农村居民点使用面积与容积率2个指标进行衡量。人均农村居民点利用地面积越大,其利用强度越低,反之越高,属于负向影响因子;而容积率越大,则该农村居民点利用强度越高,反之越低,属于正向影响因子。农村居民点的综合利用强度利用公式(3)计算。

qd=∑ni=1wi×pi。(3)

式中:qd代表农村居民点利用强度,wi代表第i个影响指标的权重,pi代表第i个影响指标的得分。

新沂市农村居民点数量太多,限于篇幅,各居民点的统计数据无法一一列出,本研究以人均用地面积与容积率分布图的方式来展示统计数据(图3)。新沂市农村居民点利用强度分析结果以强度分级图的方式表达,以表2中的0.693 3为临界值,在其前后利用自然断点原理各设置2个分级,具体效果参见图4。

3.3农村居民点利用结构分析

农村居民点利用结构是指农村居民点内部各类用地所占

的比重,农村居民点利用结构直接影响居民点整理的难度、强度与复垦后耕地的品质。土地调查数据库统计分析结果表明新沂市农村居民点主要用地类型可分为:农村宅基地、坑塘水面用地、农村道路、街巷用地、空闲宅基地与未利用地等。在农村居民点整理过程中,为了后期整理与运输的方便,农村道路大部分需保留,所以农村道路占比越高,居民点利用结构越强,属于正向因子;农村宅基地一般被压占多年,虽然土地仍有耕作能力,但复垦难度较大,同时整理后耕地的品质也会受到部分影响,因此农村宅基地占比越高,居民点利用结构越强,属于正向因子;每个村庄均有大量坑塘水面用地,坑塘水面占比越大,虽然可复垦更多耕地,但其利用结构越不合理,相对于利用结构,属于负向指标;街巷用地、空闲宅基地与其他未利用地,具有相似的复垦特征,此处把它们共同归并至未利用地处理,未利用地占比越高,利用结构越不合理,为负向因子。农村居民点综合利用结构计算公式如下:

jg=∑ni=1wi×pi。(4)

式中:jg代表农村居民点的综合利用结构,wi代表第i个影响指标权重,pi代表第i个影响指标得分。

篇幅所限,本研究仅以农村居民点利用结构因子专题图的形式展示各居民点利用结构数据,参见图5。新沂市农村居民点的利用结构分析结果以分级专题图形式展示,分级方法以表2中0.609 9为临界值,在其左右利用自然断点分级法各设置2个分级,具体效果参见图6。

3.4农村居民点假设整理投入分析

农村居民点的整理投入成本是指农村居民点在搬迁、撤

并过程中房屋建筑的拆迁补偿费,村庄搬迁后土地整理与复垦费等,它是新沂市农村居民点整理可行性的重要影响因素之一。

3.4.1房屋拆迁补偿费房屋的拆迁补偿是农村居民点整理的最大支出,补偿费不仅与居民点的建筑面积相关,还与建筑物结构、建设时间、使用年限、评估时点、残值率等参数密切相关。本研究采用重置价格平均年限折旧法计算农村居民点的建筑价格,计算公式如下:

Pm=c×[1-(1-r)×mn]。(5)

式中:Pm代表折旧m年后的房屋现值,c代表房屋的重置价格,r代表建筑物残值率,n为建筑物的使用年限,m为房屋已使用年限。

新沂市农村居民点建筑物的结构可分为钢筋混凝土结构、砖混结构、砖木结构、其他结构4类。依据新沂市现行拆迁补偿标准并结合该区域建筑成本的调研数据,给出每种结构的建筑单位重置价格、使用年限与残值率(表3)。对农村调查数据库房屋图层的数据进行统计,结合表2给出的标准,计算每个房屋的拆迁补偿费用,再通过居民点与房屋的空间叠加分析,可确定每个居民点的拆迁补偿总费用。

3.4.2居民点整理与复垦费用整理与复垦费用是指农村居民点搬迁、缩并、改造后土地整理与复垦支出。整理复垦费用与原有居民点用地类型密切相关,一般农村宅基地复垦难度最大,坑塘水面次之,空闲宅基地与未利用地复垦难度较小。根据新沂市国土资源局现有农村居民点整理经验,给出

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3.4.3农村居民点资金投入强度分析农村居民点资金投入强度采用基于空间的多因素综合模型展开,将行政村层与房屋拆迁补偿层、整理复垦层进行空间叠加,以行政村为基本单位,根据空间关系提取2类影响因子,采用公式(6)计算每个评价单元的资金投入强度。

zj=∑ni=1wi×pi。(6)

式中:zj代表资金投入强度,wi代表第i个影响因子的权重,pi代表第i个影响因子的大小。

新沂市农村居民点整理投入与分析结果的表达方法与以上因素基本相同,此处不再赘述,具体结果参见图7、图8。

3.5农村居民点产出效益分析

农村居民点整理产出的最终效益是复垦出耕地的规模,此处用人均复垦出耕地面积及村庄复垦比率来进行衡量。人均复垦耕地的面积采用原农村居民点人均用地面积与新农村人均规划使用面积的差值来表达,差值越大,产出效益越高,反之越低。村庄复垦比率采用原农村居民点面积与农村居民点搬迁安置面积的差值以及原农村居民点面积的比值来表达,比值越大代表复垦产出效率越高,反之越低。各因子标准化后代入公式(7)可计算出农村居民点的综合产出效益。

xy=∑ni=1wi×pi。(7)

式中:xy代表产出的效益,wi代表第i个影响因子的权重,pi

代表第i个影响因子的值。

产出效益的分析过程也与上述各因素分析过程类似,此处限于篇幅不再赘述。新沂市农村居民点产出效益分析统计数据与分析结果参见图9与图10。

3.6新沂市农村居民点整理综合潜力分析

新沂市农村居民点整理潜力的综合分析实质是对上述农村居民点利用强度、利用结构、资金投入、产出效益4类分析结果图层的再次空间分析,即遍历行政层,以其中1个行政区为基本单位,利用该行政村的界址作为空间筛选条件,提取该界址范围内行政村的4类影响因素的值,代入模型1进行综合整理潜力计算,并将返回结果存储于最上层行政村中,然后以此类推完成其他行政村综合整理潜力分析。新沂市农村居民点的统计样本数目为288个(包括农村居民点、城镇建成区、湖泊、水库、山区等),综合整理潜力为0.329 4~0.714 5。以表2中0.536 4为农村居民点的整理潜力的阈值,利用自然断点分级原理在该阈值左右各设置2个分级(3个断点分别为0.463 8、0.536 4、0.598 7),具体输出结果见图11。

4结论与讨论

4.1新沂市农村居民点整理潜力存在明显空间差异性

本研究表明,新沂市农村居民点的整理潜力存在明显的空间差异性,整理潜力最大的地区分别位于新沂市的东北部高流与西部的草桥、窑湾2地;北部主城区及周边地区整理潜力最小,南部邵店镇附近整理潜力次之,其余区域整理潜力相对较大。

4.2新沂市农村居民点整理潜力受城镇辐射影响明显

新沂市农村居民点的整理潜力受城镇辐射影响较大,距离城镇越近,整理潜力越小,反之越大。新沂市主城区及附近以及每个城镇的建成区及周边地区的整理潜力较小,其他区域整理潜力较大。这与主城区、建成区及附近的基础设施完善、人口密集、人均用地少、容积率高、房屋结构相对较好等因素有关。

4.3农村居民点整理潜力受交通条件辐射的影响明显

新沂市有2个条带农村居民点整体整理潜力较小:从市区经唐店、马陵山至新店建成区一线两侧农村居民点整体整理潜力较小,该条带与省道249重合;从北沟建成区至阿湖镇下湖村沿线两侧农村居民点的整理潜力也较小,该条带与省道323及连霍高速重合。

4.4有聚集条件的区域适宜采用集中合并整理模式

通过带条件限定的自然断点聚类分析,可以看出新沂市东部的高流镇片区(林头村、鸣九村、双池村、上旺村等)、中部棋盘镇片区(新湖村、王徐村、郑良村、城岗村)、西部草桥镇片区(草桥村、纪集村、古墩村、坝头村)、西南部窑湾片区(陆口村、曹窑村、许楼村、官场村)等,片区内聚集条件较好,各居民点的综合整理潜力均较大,对这类有规模整理效应的村庄应当率先开展新农村建设,采用集中搬迁与集中合并整理模式,可以产生较好的经济效益。

4.5靠近镇区的区域适宜采用农村城镇化整理模式

城镇有更高的容积率,且城镇基础设施配置相对完善,所以对于靠近城镇且整理潜力较大的村庄,可以采取农村城镇化模式节约更多的成本,同时产生更高的经济效益。新沂市北沟镇仲庄村、新店镇小湖村、棋盘镇棋盘村、新安镇神井村等,都可以采用该种整理模式。

4.6独立潜力区域适宜采用保留优化整理模式

时集镇明甫村、高流镇黑沙墩村、合沟镇的吴家村等,虽然单个居民点的整理潜力较大,但是周围其他居民点整理潜力较小,对于该种类型,如果采取撤并方式,花費的代价相对较大,产生的经济效益相对较小,目前可以采用保留优化的土地整理模式来提高其土地利用效率。

4.7新农村建设选址要遵循自然聚类规律

农村居民点的空间自然聚类规律反映农民依山而居、依水而居、依交通而居等诸多土地情节,农民的意愿是决定新农村是否可以顺利实施的前提,因此在新农村选址时,一定要充分遵循这些规律才能达到事半功倍的效果。基于GIS与AHP技术的农村居民点整理潜力评价方法,不仅可以出色地完成每个农村居民点整理潜力评估任务,还可以挖掘出农村居民点整理潜力空间差异的分布规律及背后原因,为农村居民地整理类型的确定提供决策支持。

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篇4:基于GIS技术与AHP研究生态环境敏感度分区

1 GIS与历史建筑保护规划

1.1 GIS及其在城市规划中的应用

地理信息系统 (Geographic Information System) , 简称GIS, 问世于20世纪60年代后期, 进入80年代, 计算机技术的发展使得在微机上应用GIS成为可能, 并随着微机的推广使用和GIS技术的发展, GIS开始逐渐在实际工作中推广使用。90年代以来, 计算机、通信网络和信息科学技术飞速发展, 新技术不断涌现, GIS的应用和研究已广泛地深入到与地理空间问题相关的社会、经济、政冶、军事、工程等各个领域。

城市规划业务本身需要收集、处理、分析展示大量的与规划区地表空间位置相关的空间和属性信息, 历史上与信息系统和地图密不可分, 因此, 随着80年代GIS的推广使用, 其越来越多地应用到城市规划领域, 从政府规划管理向教学科研及规划设计扩散, 特别是近10年来, 在国内外取得了很大的进展。

中国地理信息系统的研究与应用, 起步于80年代。同许多国家一样, 中国GIS起源于遥感技术及计算机辅助制图学。随着信息化社会的到来以及城市化进程的加快, 在城市规划和管理领域, 传统的规划和管理手段已不能适应城市飞速发展的需要。

1.2 国内外历史建筑保护规划的现状

从19世纪末起, 欧洲许多国家就已经认识到历史建筑保护的重要性。例如今天的法国, 列入保护范围的区域占国土面积的6%, 在一些行政省这个指标达到了16%, 而在一些城市甚至达到了50%, 历史遗产已毋庸置疑地成为法国人生活环境的一个重要部分。法国立法中最为突出的方面之一就是登录建筑对其周围环境的影响。根据1913年的历史建筑法, 一旦某个“历史建筑”被确定, 在其周边便自动形成以500 m为半径, 约78.5 hm2面积的保护范围, 在其中的建设活动都会受到严格控制。

在国内, 历史建筑保护规划的现状是划定历史文化街区和历史建筑的保护紫线。据悉, 在城市紫线范围内进行新建或者改建, 除需要办理相关手续进行规划审查外, 还需要组织专家论证并进行公示, 同时在紫线范围内, 将禁止违反保护规划的大面积拆除、开发;禁止对历史文化街区传统格局和风貌构成影响的大面积改建;禁止损坏或者拆毁保护规划确定保护的建筑物、构筑物和其他设施;禁止修建破坏历史文化街区传统风貌的建筑物、构筑物和其他设施等。“紫线范围”包括“核心保护范围”和“建设控制地带”。“核心保护范围”是指历史建筑本身占有的用地范围。一般是指其拥有的产权用地范围, 以建筑围墙为准的所有建筑产权边界的总和。“建设控制地带”是指为了保护历史建筑本身的完整和对历史风貌的保护, 根据保护对象的价值、性质、高度、体量及街区布局和环境景观等, 为保证历史建筑的历史风貌不受破坏而在保护范围外划定的具有一定宽度的严格控制区域。

1.3 GIS在历史建筑保护规划中引入的必要性

在国内外的大环境下, 我们认为将GIS技术引入历史建筑保护规划是有着必然性的。随着GIS在城市规划领域的广泛应用, 其技术势必会更加成熟, 而“紫线”中“建设控制地带”的划定目前又没有准确的制定方法, 我们不妨可以进行尝试。“GIS技术”呈ARCINFO的三维分析模块及ARCSCENE的应用, 可以帮助我们对历史建筑环境敏感区进行景观敏感度分析, 找到高敏感地段和低敏感地段, 并以此作为我们划定“建设控制地带”的依据。

2 历史建筑景观敏感区的景观分析和保护规划初探

2.1 分析范围的确定

分析区域的范围主要根据历史建筑景观点在城市景观体系中的重要程度来确定。可以根据下面的公式对景观点的等级进行判断。

其中, i为景观点编号;j为景观因子编号;n为景观因子总数;Bij为景观点i第j个景观因子适宜度评价值;Kj为j因子对景观点的影响权值;Gi表示景观点的综合评价值。

根据景观点的等级, 确定分析区域的范围, 景观点等级越高, 分析区域的范围越大。确定了分析区域, 就可以提取相应的基础数据进行分析。

2.2 基础资料准备

历史建筑地形起伏对其景观的影响也是较大的, 因此需要考虑分析区内建筑物的影响。根据地形图, 在环境中提取房屋等基础数据, 缺、省数据的地段可以参考卫片资料, 最后通过实地调查对数据进行修正。

2.3 景观分析过程

景观敏感度很好地反映了一个区域 (地段) 对于景观保护的重要程度, 可以作为协调该区域 (地段) 景观保护和建设规划的依据。我们对历史建筑分析区内的用地作景观敏感度分析。

首先根据人们的游览习惯, 在观景道路上选取了5个主要点作为分析基点, 选取这些用地作景观敏感度分析。在该分析中, 距离是影响景观敏感度的主要因素。俞孔坚博士曾提出距离与景观敏感度的关系公式:

其中, d为景观相对于观景者的距离;D为较清楚地观察某种景观元素的最大距离;Sd为景观敏感度。

一般情况, 正常人的视距为50 m~100 m, 清晰观察个体建筑的距离为300 m左右, 当大于500 m时, 对景物只有模糊的形象。所以我们选定D=300 m, 并以300 m, 500 m作为距离带划分的上下限, 将敏感度划分为3个等级。利用GIS的缓冲、叠置分析功能, 并通过Mapbasic编程自动实现用地景观敏感度的测定。首先为用地对象文件创建Gd1, …, Gd5五个字段。然后分别以5个分析基点为对象, 以300 m, 500 m为半径创建同心环形缓冲区, 将缓冲区与用地对象相交的地方从原用地对象中分割出来。这样, 每个用地对象由于观景点的不同, 都拥有5个景观敏感度等级。比较5个字段值, 取最小的值赋给Gd字段, 即为该地段的景观敏感度等级。

3 结语

借助GIS软件, 我们的研究科学地体现了历史建筑环境敏感区的相关理论及模型。因为它可以帮助我们快速、方便、直观地建立景观模型, 比较切实地呈现了历史建筑的周边环境, 对景观分析和规划有很大的帮助。

参考文献

[1]陶伟.中国世界遗产的可持续发展研究[M].北京:中国旅游出版社, 2001.

[2]王瑞珠.国外历史环境的保护和规划[M].台北:淑馨出版社, 1993.

篇5:基于GIS技术与AHP研究生态环境敏感度分区

生态环境是城市发展最基本的条件, 也是评价城市发展水平的一个重要要素。公正全面地评价城市的生态环境, 要基于恰当要素指标的选取。从目前国内外研究进展来看, 利用遥感、GIS等技术手段对区域尺度生态环境评价方面的研究也在不断深入[1,2,3,4]。

本文结合太原市地方统计资料, 参考城市生态环境相关研究[5,6]提出了评价标准, 对太原市生态环境做出全面、直观的评价。主要研究如下:

1) 以GIS技术为基础, 建立包括二级以上天数、人均城市用地面积等生态环境要素指标数据库;2) 分析各要素对生态环境的影响程度, 并对各单项要素与城市人口密度分布的相关性进行了定量分析;3) 运用均方差法确定权重, 构建城市生态环境指数模型, 定量计算太原市各地区的生态环境指数, 完成太原市生态环境评价。

2 研究区域概况

太原市是山西省省会, 是中国能源、重工业基地之一, 目前其行政辖区包括六区三县一市, 即小店区、迎泽区、杏花岭区、万柏林区、尖草坪区、晋源区, 清徐县、阳曲县、娄烦县和古交市, 总面积6 988 km2, 总人口427万人。

3 模型建立

3.1 要素指标的选取

城市生态环境是人类利用自然、改造自然的主要场所, 包括自然、人类、社会、居住、支撑5大系统和全球、区域、城市、社区、建筑5大层次[7,8]。参考《宜居城市科学评价指标体系》[5], 结合太原市各地区的实际情况以及资料的可获取性, 选取对太原市城市生态环境起主导作用的要素, 包括二级以上天数、人均城市用地面积等10项指标。本文指标体系的统计数据来源于《2014年山西省统计年鉴》。

3.2 单项指标的计算

选取的具体单项指标如下:

1) 二级以上天数 (A1) (单位:d/年) ;空气质量好于或等于二级标准的天数 (单位:d/年) 。2) 绿化覆盖率 (A2) (单位:%) 。3) 森林覆盖率 (A3) (单位:%) 。4) 人均城市用地面积 (A4) (单位:m2/人) 。5) 二氧化碳排放量 (A5) (单位:t) 。6) 氮氧化物排放量 (A6) (单位:t) 。7) 烟 (粉) 尘排放量 (A7) (单位:t) 。8) 污水处理厂个数 (A8) (单位:个) 。9) 垃圾站个数 (A9) (单位:个) 。10) 人均可用淡水资源总量 (A10) (单位:万m3/人) 。

为了更真实的表达实际情况, 对不同指标采取的标准化方法也不同[4], 逆向指标如二氧化碳排放量、氮氧化物排放量、烟 (粉) 尘排放量等, 采用最小效果标准化, 正向指标如二级以上天数、污水处理厂个数、垃圾站个数等, 采取最大效果标准化, 具体标准化公式如下:

最大效果标准化:Iscorei= (xi-xmin) / (xmax-xmin) ;

最小效果标准化:Iscorei= (xmax-xi) / (xmax-xmin) 。

太原市各地区标准化后的生态环境要素见表1。

3.3 生态环境指数模型的构建

在对各项要素标准化的基础上, 本文运用了均方差法来计算各要素的权重系数, 均方差法是一种客观的赋权方法, 其基本原理是根据各要素的评估值的差异程度来确定各要素在评估敏感时的权重系数[9], 首先分别计算各要素的评估值的均方差。

其中, qi为第i要素对应评估值的均方差;n为评估值个数;xik为i要素下第k个值;x珋i为各要素数值的均值。

其次计算各评估要素的权重系数ai:

根据权重系数的均方差计算方法, 得出各要素所对应的权重系数, 见表2。

最后运用Arc GIS软件的叠加计算功能, 在属性表中输入各生态环境要素字段和数值, 计算太原市各地区的生态环境指数 (A) , 见表3。

公式如下:

其中, Ai为各地区对应的各项要素标准化后的生态环境要素数值。

3.4 对比参数

1) 人口密度。

将太原市各地区的生态环境指数与人口密度进行对比, 同时利用Arc GIS软件分析, 得到太原市城市生态环境与当前人口分布的相关性。

2) 人均GDP (B1) (单位:万元) 。

依据《宜居城市科学评价指标体系》[5], 影响经济富裕度标准的要素主要有人均GDP、城镇居民人均可支配收入、就业率等要素。本文选取了人均GDP指标, 借助GIS技术与生态环境指数进行对比分析, 得到太原市各地区生态环境与经济发展之间的相关性。

4 结论与展望

4.1 结论

本文通过构建生态环境指数模型分析了太原市各地区生态环境水平。结果表明:

1) 太原市各地区的生态环境指数整体呈现由中心向周边递增趋势, 与人口密度呈负相关关系, 阳曲县、娄烦县等地区生态环境指数高, 但是相对的人口分布较为稀疏;

2) 太原市人均GDP与人口密度的趋势体现出显著的正相关关系, 经计算相关性系数R=0.90, 表明人口明显集中分布于经济发展程度高的地区;

3) 将生态环境指数模型中的单一指标与人口密度进行对比, 结果均为负相关关系, 并且相比人均GDP与人口密度的相关性要小, 例如二级天数指标与人口密度负相关性为0.7。表明生态环境水平较高的地区反而居住人口较少, 相比之下经济发展水平对人口密度的影响较大。太原市各地区人口GDP与人口密度对比见图1。

综上所述, 生态环境指数可以综合反映各地区的生态环境良好程度, 基于生态环境指数的太原市生态环境评价模型, 可以定量揭示太原市各地区生态环境的相关规律性。

4.2 分析中存在的问题与说明

在选取对太原市城市生态环境起主导作用的要素中, 存在一些不足:

1) 由于本文指标体系的统计数据来源于《2014年山西省统计年鉴》, 相对于当前有一定滞后性, 因此本文只做方法性探讨, 不对地区当前的生态环境水平作现实性评价;

2) 在要素指标选取上, 由于可供分析的数据有限, 使得选取的指标数量相对较少, 对生态环境指数模型的计算和应用会产生一定影响, 一个生态环境水平高的地区, 是各种要素良好的综合体现;

3) 均方差计算方法中, 由于对实际情况考虑的不是很全面, 权重值与现实可能有所偏差, 进而会影响生态环境评价结果, 下一步可通过增加问卷调查等方式完善模型参数。

4.3 结果展望

太原市是中国能源、重工业基地之一, 工业化的发展导致环境污染严重, 如何保持经济快速发展的同时构建良好的城市生态环境是摆在太原市发展面前的大课题, 目前城市建设规划方案的设计均已考虑了对生态环境的影响, 较之以往有了很大改观。通过选取相关要素构建生态环境模型评价太原市各地区的生态环境, 此类方法可操作性强, 计算结果可定量分析, 并可据此提出更全面的规划建议, 这对于一个城市或地区的可持续性发展, 具有一定的借鉴意义。

摘要:运用GIS技术, 构建了生态环境指数模型, 评价了太原市各地区的生态环境水平, 并得出了生态环境水平与经济发展程度、人口密度等要素的相关关系, 对太原市制定城市可持续发展规划策略有一定的借鉴意义。

关键词:GIS技术,生态环境,均方差法,人口密度

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