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农村居民点适宜性评价建模与优化分析

发布日期:2017-11-01 发表者:冯琳 何炬 浏览次数:25次

       摘要:农村居民点的布局与优化调整是目前农村土地合理利用和重点规划的主要内容,合理的居民点布局对增强区域经济、协调人地关系、统筹城乡发展等起到了至关重要的作用。本文以江西省吉安市新干县为研究区,选取自然、社会经济及生态三类因素八个评价因子(坡度、高程、土地利用类型、距城镇中心距离、距公路距离、距水资源距离、基本农田保护区和水体保护区)构建农村居民点布局适宜性的评价指标体系,运用ArcGIS的空间分析及建模等功能将各个评价指标进行量化,根据评价结果将农村居民点用地划分为适宜、较适宜、勉强适宜、较不适宜和不适宜5个等级。评价结果进行可视化表达,易于进行定量计算和分析。研究结果可为农村居民点整理和优化布局提供科学依据。

       关键词:农村居民点;适宜性评价;量化;新干县


       0 引言

       农村居民点作为我国农村土地利用的重要组成部分[1],其数量结构布局特征不仅关系城乡统筹和一体化的进程,而且影响城乡建设用地的布局与发展方向[2]。我国有相当部分的农村居民点存在缺少系统规划、土地利用结构不合理、居民点内部闲置土地比重高、村庄占地面积大、土地的人口容积率和利用率较低等问题。造成了居民点用地不同程度的浪费。农村居民点适宜性评价是挖掘土地整治的潜力、实现农村土地合理规划布局和优化资源配置的重要依据,也是促进新农村建设和提高居住环境的有利保证。加强农村居民点建设,合理规划农村点是一项具有战略意义的工作。


       1 研究区概况与数据来源

       1.1  研究区概况

       新干县位于江西省中部、鄱阳湖生态经济区范围内,系吉安市的“北大门”。位于东经115°15'-115°44',北纬27°30'-27°58',属亚热带季风气候。县城总面积1248平方公里,人口31万。京九铁路、105国道、赣江水道呈“川”字型纵贯县境南北,新干赣江大桥与赣粤高速公路挂线连接并通车。国家商品粮基地和副食物基地。新干县辖1个街道6镇7乡和2个国营农林场,道洋峰街道、金川镇、三湖镇、大洋洲镇、七琴镇、麦斜镇、溧江镇、桃溪乡、城上乡、潭丘乡、神政桥乡、沂江乡、界埠镇、荷浦乡。共有10个居委会、134个行政村。


       1.2 数据来源与处理

本文数据来源于新干县二调成果1:10万的土地利用数据库(2015年),新干县统计年鉴和地理空间数据云http://www.gscloud.cn。借助ArcGIS提取研究区域的县、乡镇行政界线、农村居民点、主要河流及主要道路图层,将其转为shape格式文件,作为研究的基础数据,新干县农村居民点现状见图1。


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1 新干县农村居民点现状图


       2 研究方法和内容

       基于GIS 空间分析、建模技术,结合第二次土地利用调查数据、相关的统计年鉴的基础数据,数据库数据,矢量化数据等,联系研究区域农村居民点空间布局现状[3-4],从定性和定量的角度出发对指标进行量化分析[5],以得出对应因子的评价等级,从而提出有关加强农村居民点空间布局的优化方案。主要研究内容如下:

       (1)从自然、经济社会和生态三个角度构建评价指标体系,确定体系的因子权重[6],结合GIS叠加分析,确定研究区农村居民点的用地适宜性得分,进而为研究区居民点用地适宜性评价做基础。

       (2)依据新干县农村居民点布局适宜性评价结果,与现状农村居民点进行叠加、统计分析,确定农村居民点布局最佳优化方案。


       3 农村居民点布局的适宜性评价

       3.1  评价指标体系构建

       居民点用地适宜性评价是农村居民点布局优化调整的基础工作,评价过程中其核心工作是评价指标体系的建立。从地势、交通、水源、土地利用类型、城镇中心以及生态保护区6个方面选取不同评价因子,评价指标权重的确定采用专家打分法。这些是成为科学系统的指标体系建立的基本保障。详见图2表1。


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2 农村居民点适宜性评价指标体系


农村居民点适宜性评价权重表

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       3.2 评价指标数据量化处理

       在农村居民点适宜性评价中,因子属性[7]的不同往往反映在具体的数值上,所以在研究的时候需要对其进行数据的量化处理;空间数据常以专题地图的形式体现出来,属性数据和空间数据都难以直接的进行农村居民点的适宜性评价的研究上,因此需要对相关的属性数据和空间数据进行量化处理。在量化处理中,不同的数值其量化处理的方法不同,对于空间数据来说,需要将矢量数据先转换为栅格数据再进行量化处理重分类赋值,在处理的过程中需要设置合适的栅格像元大小,尽可能保证能够保留最丰富的信息。根据不同等级赋予不同的分值,等级是多少分值就为多少。考虑安全和可持续发展[8]将基本农田保护区和水体保护区直接赋予0分划为不适应区。


       3.2.1  自然因素

       3.2.1.1  高程

       从地理空间数据云下载DEM数据,进行裁剪得到研究区的海拔范围 25-1132m,用自然间断点分级法将该区域高程划分5个等级。如表2所示;根据高程量化等级表,进行重分类赋值得到图3:


2 高程量化等级表


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3 高程量化等级分布图


       3.2.1.2  坡度

       坡度作为影响农村居民点最重要的因素之一,当坡度值越大时,进行农村居民点的开发建设的困难度越大。利用 DEM 数据进行坡度的提取,得到坡度栅格数据。结合《水土保持综合治理规划通则》中的坡度分级标准,将研究区坡度分级标准划分为 5 个等级。如表3所示:



3 坡度量化等级表


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4 坡度量化等级分布图


       3.2.1.3  土地利用类型

       结合二调分类成果,综合考虑其他类型用地转变为居民点用地难易程度[9],将研究区土地利用类型划分为:农村居民点、水田、园地林地、其它农用地、未利用地、城镇、其他建设用地和水域,具体见下表4;所示;将基础数据中DLTB图层的矢量数据,利用工具转换为栅格数据在处理的过程中需要设置栅格像元大小,再进行量化处理重分类赋值。得到图5 :



4 土地利用类型量化等级表

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土地利用类型量化等级分布图



       3.2.2  社会经济因素

       3.2.2.1  到城镇中心的距离

       中心城镇是空间上经济的集聚与规模扩张的体现,城镇的规模大小以及强弱都会影响周围的农业、工业等布局,对经济发展也起到福射作用。距离城镇越近,通讯越发达,所获取渠道越广,同时对基础设施的建设成本越低。农村居民点的受城镇的影响程度与距中心城镇的距离相关性较强。具体划分标准见下表5所示;设置环境中的处理范围和掩膜为新干县界。利用欧式距离获得居民点距离城镇中心的距离,再进行量化处理重分类赋值结果如下图6所示,



5 距城镇中心距离量化等级表

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6 到城镇中心距离量化等级分布图


       3.2.2.2  到公路的距离

       农村居民点形成的最为核心的因素就是交通条件的形成,而公路是城市与农村信息与物质交流的基础,距离公路越近,在进行居民点的建设开发时可行性越高。农村居民点一般分布于交通公路能够方便到达的地方。添加GIS底图服务进行矢量化,通过配准和定义坐标系得到道路数据。运用欧式距离获得居民点到公路的距离,用自然间断点分级法将农村居民点距乡级以上公路距离划分为5个级别,如表6所示。然后进行量化处理重分类赋值结果如下图7所示。


6 距公路距离量化等级表

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7 到公路距离量化等级分布图



       3.2.3  生态因素

       3.2.3.1  距水资源的距离

       在实际的农村居民点的选址中,水资源是其重要的因素之一。考虑到取水灌溉和交通运输的通达性,农村居民点更倾向于沿河分布,农村居民点的具体选址需具体考虑水文因素对其主要的影响作用。用自然间断点分级法将研究区水资源缓冲区划分为以下几个区域,如表7图8所示:



7 距河流距离量化等级表

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8 到水源距离量化分值分布图


       3.2.3.2基本农田保护区

       由于基本农田的特殊地位,在经济发展中,需要重点保护好基本农田,严格禁止对其占用现象的发生。根据新干土地利用总体规划图,根据属性筛选出基本农田然后利用工具转换为栅格数据,进行重分类。将基本农田赋值为0(直接归类于不适宜等级)其他全部为1。如图9所示:


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9 基本农田量化分布图


       3.2.3.3水体保护区

       河流沿岸应设置一定范围的禁止建设区,提取DLTB图层中属性为河流做缓冲区分析。设置缓冲距离为50米 得到水体保护区范围。与基本农田处理过程相似,将水体保护区赋值为0(直接归类于不适宜等级)其他全部为1。如图10所示


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10 水体保护区量化分布图


       4 模型的建立

       4.1  了解操作界面


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       添加数据或工具方法,从ArcMap和ArcToolbox中拖到建模界面内,或直接在界面添加。可在界面内可实现模型全图显示或放大缩小、拖动模型到指定位置、将数据和工具进行连接运行、系统运行整个模型流程等。


       4.2  创建模型


       在ArcCatalog中指定目标文件夹,选中文件夹,选择新建命令,创建工具箱。右键点击工具箱,在新建中选择模型,将新建立的模型命名为农村居民点使一些评价模型。在ArcCatalog中打开数据,将创建的工具箱数据直接拖到ArcMap中。创建模型如图11


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图11 模型图



       此模型需要的原始数据有新干的dem、基本农田、行政区域、地类图斑、路网、水资源分布及建制镇数据。将所需的原始数据进行分析处理后得到所需的数据先各自重分类划分等级。再将重分类后得到的数据,也就是各指标层的数据,严格按照权重进行使用栅格计算器计算出新干各区域的评价分值,最后我们按照评价分对各区域的适宜性进行等级划分。


       4.3 评价结果

       利用 Arc GIS 的空间叠加功能对各因子值进行空间的叠加分析,基于各因子现状值,结合等级划分标准和各自权重,利用 Arc GIS 的栅格计算器(Raster Calculator)获得栅格单元的适宜性综合评价得分值, 生成适宜性分值的分布图,结果如下图12所示:


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12 适宜性分值分布图



       根据评价因子具体的值的大小,进行指标值的具体分级,并依据具体等级的大小给以分值,农村居民点于因子分子值呈现正相关的关系,反映出居民点的适宜性高,其因子得分值高,反之则分越低。对具体获得的农村居民点布局适宜性综合分值进行频率曲线统计,将突变点作为等级划分的标准,详情见表8。区划分为适宜、较适宜、勉强适宜、较不适宜和不适宜5个等级,结果如图13:


8评价分值与等级结果对应表

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13 适宜性评价结果图



       5 评价结果分析

       基于新干县农村居民点现状分布图(图1)与农村居民点用地适宜性评价结果图(图13)的叠加分析可统计出农村居民点在各乡镇所占不同适宜区面积比重(表9)。


9 农村居民点在各乡镇适宜性分区的面积比重

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       农村居民点分布图与适宜性评价图叠加统计,确定 12 个乡镇共 2167个斑块的适宜性区间为 0~4.9,新干县农村居民点布局适宜性评价的结果为总体适宜水平较优。其中处于适宜和较适宜的区域面积占总面积的64.65%,集中在金川镇 、三湖镇、沂江乡、界埠乡和荷浦乡,这些乡镇地势平坦,农村居民点用地的结构比较合理,距离水系近,道路交通条件好。处于较不适宜和不适宜的区域面积占总面积18.19%。反映了目前该地区农村居民点用地仍有部分地区需重点整治。


       6  总结与讨论

       本文以新干县行政区为研究对象,运用GIS空间分析及建模功能,结合研究区具体情况,综合确定评价指标因子的选取, 从自然、社会经济和生态三方面构建评价指标体系,在此基础上进行综合评价,评价结果主要分为 5 个等级:即适宜、较适宜、勉强适宜、较不适宜和不适宜。

       分布在适宜和较适宜区域内的居民点配备有基本完善的基础设施,与城镇中心之间有密切的联系,社会经济条件优越,该类型居民点也具有一定的自然优势、地势平坦、土地承载能力强,极少受到自然灾害的侵袭,且临近交通干道或建制镇的居民点,其自身的优越条件,村庄规模较大,经济发展较快,对周边的村庄具有一定的辐射和带动作用。分布在勉强适宜区域内的居民点,部分用地可用于居民点用地,考虑其居民点分散性及土地整改需求,可将某些用地进行改造成为居民点或其他用地。这些居民点物质基础一般,分布较分散,破碎化程度严重,具有一定的整理潜力的居民点。

       分布在较不适宜和不适宜区域内的居民点主要临近河流沿岸以及生态敏感区,与各个城镇中心的联系弱。经济发展的水平下,该区域土地不适宜布局农村居民点。社会经济条件差,自然区位条件不适宜长期居住,空间扩张受阻,村庄发展受限,但资源挖掘潜力较大,物质条件限制使得整体搬迁存在一定困难的居民点,通过逐步推进、以点带面的方式促进村庄搬迁、重建,改善其落后的区位条件和经济发展状况。

       在构建适宜性评价指标体系的过程中,评价指标体系还有待进一步完善,还应多考虑该地区的社会经济发展状况和人口密度,权重层面没有通过科学的方法验证,存在人为客观的评价。在分区过程中也未考虑农户意愿、乡风民俗、政策导向等影响要素。


       参考文献


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