基于GIS的岩溶区土地生态适宜性评价——以平果市为例.pdf

第2 3卷 第1 3期2 0 2 3年 7月 科 技 和 产 业S c i e n c eT e c h n o l o g ya n dI n d u s t r y V o l.2 3,N o.1 3J u l.,2 0 2 3基于G I S的岩溶区土地生态适宜性评价 以平果市为例曾红春,王 震,李 洋(百色学院 人文与公共管理学院,广西 百色5 3 3 0 0 0)摘要:以平果市为研究对象,从自然条件、生态安全及社会经济3个方面1 4个指标构建岩溶区土地生态适宜性评价模型,采用层次分析法(AH P)确定指标权重,利用A r c G I S空间分析功能进行运算并将结果分为3个等级。研究结果表明:全市适宜建设用地、一般适宜建设用地和不适宜建设用地分别占全县总面积的4 0.2 7%、3 0.4 0%、2 9.3 0%;在空间分布上,各等级的分布与区域地貌密切相关,适宜区主要分布于平果市南部的码头镇、海城乡、四塘镇,一般适宜区主要分布于太平镇、新安镇,不适宜区集中分布在太平镇、凤梧乡、海城乡。研究结果可为平果市的城镇建设提供科学依据。关键词:岩溶区;生态适宜性评价;地理信息系统(G I S);平果市中图分类号:X 3 2 1 文献标志码:A 文章编号:1 6 7 1-1 8 0 7(2 0 2 3)1 3-0 1 9 7-0 5收稿日期:2 0 2 3-0 3-1 3基金项目:广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2 0 2 0 KY 1 9 0 1 8);百色学院校级自然科研项目(2 0 1 9 KN 0 9)。作者简介:曾红春(1 9 9 0),女,湖南邵阳人,百色学院人文与公共管理学院,讲师,硕士,研究方向为资源环境遥感与G I S应用;通信作者王震(1 9 9 1),男,河南新安人,百色学院人文与公共管理学院,讲师,硕士,研究方向为城乡规划与设计;李洋(1 9 9 0),女,河南西平人,百色学院人文与公共管理学院,硕士研究生,研究方向为地质灾害防治理论与方法。土地生态适宜性评价建立在对区域生态环境有着充分认识的基础上,通过结合社会经济等因素,以寻求最佳可行的土地利用方案,是土地资源合理利用的基础。随着计算机技术和地理信息系统(g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o ns y s t e m,G I S)的发展,运用G I S软件可以实现各个评价指标分析计算,为土地适宜性评价提供一种有效的技术手段。近年来,国内外越来越多学者尝试把G I S技术与其他数学模型合理有效地结合起来对生态脆弱区或敏感区进行土地生态适宜性评价,主要研究方法有层次分析法(a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s,AH P)1-3、德尔菲法(D e l p h i)2、多因素综合评价模型1-5、最小阻力模型6-8、景观格局指数9、生态足迹1 0、人工神经网络1 1-1 2、网 络分析法1 3、模 糊综合评 价法1 4等,其中基于D e l p h i-AH P的多因子叠加法最为常见。平果市是广西百色最为典型的岩溶石山区,生态环境极其脆弱,存在着地质灾害频繁、石漠化、水土流失等威胁城镇建设安全与经济可持续发展的生态问题。本研究在参照已有的关于岩溶地区的文献成果2-4以及参照 资源环境承载力和国土空间开发适宜性评价技术指南(试行)中评价指标体系,从自然环境因素、生态安全因素和社会经济因素3个方面构建平果市建设土地生态适宜性1 4个指标,采用AH P对应指标权重,然后运用多因素综合评价模型对平果市建设用地生态适宜性指数进行计算及分析。深入开展典型岩溶区建设用地的生态适宜性评价,旨在为推进广西典型岩溶区域建设用地空间科学布局、规避自然灾害、科学生态移民等提供理论依据和科学技术支撑。1 研究区概况与数据来源1.1 研究区概况平果市位于广西西南部,地处右江中游在东经1 0 81 8 1 0 75 3、北纬2 31 2 2 35 4,市内地势中高、南北低,从西北部向东倾斜。平果市地处南亚热带季风气候,年平均气温2 1,年降雨量10 1 2mm,雨季为58月,旱季为91 2月。市境内出露的地层有泥盆系、石炭系、二迭系、三迭系、第三系及第四系,以石炭系的分布面积最广泛。平果县土地总面积24 5 7k m2,其中岩 溶石山区占4 8%,丘陵和谷地占3 4.3%,平原占1 7.7%。全县辖1 2个乡镇,码头镇为县政府驻地。7911.2 数据来源与处理2 0 2 0年3 0m分辨率土地利用类型栅格数据、2 0 1 9年以来的地质灾害统计点数据、3 0m分辨率D EM(d i g i t a l e l e v a t i o nm o d e l,数字高程模型)数据、河流、道路、降水、温度、相对湿度数据均来源于中科院地理科学与资源研究所资源环境与数据中心。岩性数据、地貌数据、石漠化数据、活动断层数据、岩溶地下水埋深数据、水土流失敏感性均从地质云网站获取。建成区数据、水域数据采用广西百色市自然自然局网站公开的 百色市土地整治(2 0 1 62 0 2 0年)和 百 色市矿产资 源总体规 划(2 0 1 62 0 2 0年)等获取图片资料。以上数据,根据不同需求,通过A r c G I S软件平台进行矢量化、欧式距离分析、核密度分析等得到栅格图,坐标均设为WG S 8 4_4 8 N,分辨率均为3 0m。最后通过重分类、栅格计算器等操作得到平果县生态适宜性评价结果。2 研究方法2.1 构建评价指标体系根据 资源环境承载力和国土空间开发适宜性评价技术指南(试行),综合考虑到地处典型岩溶区的平果市土地利用现状,本着生态优先、科学客观、因地制宜和简便实用的评价原则,从自然环境、社会经济和生态安全3个方面,选取1 4个指标对平果县土地建设用地适宜性进行评价。2.2 评价方法及流程2.2.1 评价指标的量化根据各因子对建设用地生态适宜性的影响程度,参考岩溶区相关研究成果,采用定性与定量相结合的 方 法 对 评 价 单 因 子 进 行 分 级、量 化 处 理(表1、图1图3)。单因子分为5级,各单因子量化分级标准如下:高度适宜建设(7分)、较高适宜建设(5分)、中 度 适 宜 建 设(3分)、较 低 适 宜 建 设(1分)、低适宜建设(0分)。2.2.2 评价指标权重的确定结合平果市的实际情况,因子权重通过专家打分,在层次分析法软件y a a h p中完成,原理是通过把各参评因子间两两比较和判断得到模糊判断矩阵,计算判断矩阵的特征值,过程中必须保持参评因子判断矩阵通过一致性检验(一致性比率C R小于0.1),最终得到各个参评因子的权重,见表1。2.2.3 多因素综合评价模型的构建对各个单因子进行加权叠加,可以得到建设用地的适宜性评价结果,计算模型为S=ni=1fiwi(1)式中:fi为第i种评价指标的得分;wi为第i种评价表1 评价指标的赋值及权重一级指标二级指标分级指标(赋值)/分75310权重自然环境因素地层岩性花岗岩等岩浆岩类碎屑岩碎屑岩夹碳酸岩纯灰岩、纯白云岩、灰岩与白云岩互层0.0 3 02坡度/()22661 51 52 52 50.1 0 63地形起伏度/m5 05 01 0 01 0 03 0 03 0 00.0 6 61地貌类型非岩溶区峰林洼地峰丛洼地岩溶山地0.0 3 02河网密度/(k mk m-2)10.510.10.50.10.0 4 44岩溶地下水埋深/m非岩溶区1 01 05 05 00.0 5 18舒适度5 16 04 15 13 24 13 20.0 3 76活动断层/m4 0 02 0 04 0 01 0 02 0 03 01 0 03 00.0 7 14地质灾害点密度/(个1 0 0 k m-2)1 4 00.1 0 16生态安全因素石漠化程度潜在石漠化或无石漠化轻度石漠化中度石漠化重度石漠化0.1 4 85水土流失敏感性极度敏感高度敏感性中等敏感性低等敏感性0.1 4 85社会经济因素交通网络密度/(k mk m-2)2.51.52.50.51.50.50.0 3 20与建成区距离/m5 0 05 0 010 0 010 0 020 0 020 0 00.0 5 08土地利用现状工业用地、居民用地、交通用地旱地、草地林地、采矿用地、稀疏林、稀疏灌木林、稀疏草地、裸土水田、湿地0.0 8 06891 科技和产业 第2 3卷 第1 3期 图1 自然环境建设用地适宜性评价指标图2 生态环境建设用地适宜性评价指标指标的权重;n为参评指标数量;S为适宜性等级分值。3 结果与分析根据层次分析法确定各因子权重,通过A r c-G I S 1 0.0空间分析平台对各影响因子进行叠加分析。采用自然间断法作为等级划分标准,在G I S中将平果市建设用地适宜性划分为适宜、一般适宜和不适宜。1)从整个市来看(图4),平果市土地建设用地以适宜为主,其面积为9 9 2.5 8k m2,占全县总面积的4 0.2 7%,主要受地貌影响,分布于平果市的南部、西北及东南部边缘的谷地或台地地区。一般适宜和 不 适 宜 建 设 用 地 面 积 分 别 为7 4 9.4 1、7 2 2.3 1k m2,分 别 占 全 市 总 面 积 的3 0.4 0%、2 9.3 0%,零星分布于该市的东南部、中部和西南部等峰丛洼地地区。2)从各乡镇建设用地情况来看(图5),平果市建设用地空间分布不平衡。适宜区主要受交通条件吸引力强,主要分布在G 3 2 4、S 2 1 5、S 5 1 4、广昆高速、武平高速等交通线沿线,主要包括平果市南部的码头镇、海城乡、同老乡、四塘镇、果化镇、新安镇等乡镇,其中码头镇(平果市域中心)和海城乡分布面积分别为1 5 8.3 7、1 2 3.0 7k m2。码头镇是平果市中心,位于右江河谷地带,交通网络密集,具有较强991 曾红春等:基于G I S的岩溶区土地生态适宜性评价 图3 社会经济建设用地适宜性评价指标图4 平果市建设用地生态适宜性等级分布的吸纳能力,新安镇、四塘镇、果化镇是码头镇的毗邻乡镇,三者较多的适宜建设用地将为码头镇的城建扩建提供良好的发展基础,也符合平果县土地利用总体规划和城市规划的方向和布局。台地地貌分布广泛,水库众多,交通较为便捷的海城乡和同老乡拥有较大的适宜建设用地,为平果市北部的城镇化建设提供可能,但由于该区域为达红江自然保护区,适宜建设用地面积有限。一般适宜主要分布于太平镇(1 6 9.5k m2)、新安镇(1 0 2.0 2k m2)、凤梧乡(8 2.4 6k m2)、果化镇(7 7.5 4k m2)等乡镇。不适宜区 主 要 分 布 在 太 平 镇(1 1 8.8 5k m2)、凤 梧 乡(1 0 9.8 8k m2)、海城乡(9 0.2 3k m2)等乡镇,该区域地貌类型为峰丛洼地,广泛分布地基稳定性差的较厚的灰岩和白云岩,地形破碎,山高坡陡,滑坡、坍图5 平果市各乡镇建设用地生态性适宜面积分布塌等地质灾害频发,交通条件较不便利,生存环境恶劣,因此在这些区域进行建设必须进行建设用地适宜性评价。4 结论与讨论相对于非岩溶区,岩溶区建设用地适宜性评价更加复杂,涉及条件众多,不同的地形地貌决定区域建设用地适宜性状况。岩溶区生态环境脆弱、地质灾害频繁,本研究引入石漠化程度、水土流失敏感性、地质灾害密度、活动断层4项特殊指标,使得评价结果更加准确,避免了以往研究的评价结果为适宜建设用地的地块实际存在于水土流失严重或地质灾害频繁的区域。本文评价结果与平果市的实际现状相符合。适宜区均分布在地势相对平坦、交通便利、地表水丰富、生态敏感性低以及低地质002 科技和产业 第2 3卷 第1 3期 灾害的县域中心或乡镇中心;一般适宜性多为交通不便利或供水能力较差的区域;不适宜性建设用地多为质灾害频发或坡度较陡或水土流失剧烈为主的平果市中部和西北部。因此,采取生态保护开发加以相应的工程技术措施相结合的方式对一般适宜区进行建设开发,既有利于岩溶山区城镇扩建工作的开展,又能避免对生态环境的破坏。参考文献1 B A GHE R IM,WAN N.A.S,VA GHE F IN.A p p l i c a t i o no fg e o g r a p h i c i n f o r m a t i o ns y s t e mt e c h n i q u ea n da n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s sm o d e lf o rl a n d-u s es u i t a b i l i t ya n a l y s i so nc o a s t a l a r e aJ.J o u r n a l o fC o a s t a lC o n s e r v a t i o n,2 0 1 3,1 7(1):1-1 0.2 杜鹏飞,陈敏,肖劲松,等.喀斯特地区土地生态适宜性评价:以贵阳市为例J.清华大学学报(自然科学版),2 0 1 2,5 2(2):2 0 5-2 1 0.3 岳晨,崔亚莉,饶戎.基于生态规划的长春市土地生态适宜性评价J.水土保持研究,2 0 1 6,2 3(2):3 1 8-3 2 2.4 杨家芳,赵卫权,周文龙.脆弱生态约束下的典型喀斯特区域建设用地适宜性评价:以贵州省平塘县为例J.重庆师范大学学报(自然科学版),2 0 1 8,3 5(6):1 2 4-1 3 1.5 覃庆廷,李素霞,陆家赋.防城港市撂荒土地适宜性评价及分析:以防城区滩头村二队为例J.科技和产业,2 0 1 5,1 5(5):8 9-9 1.6 李健飞,李林,郭泺.基于最小累积阻力模型的珠海市生态适宜性评价J.应用生态学报,2 0 1 6,2 7(1):2 2 5-2 3 2.7 赵小娜,宫雪,田丰昊.延龙图地区城市土地生态适宜性评价J.自然资源学报,2 0 1 7,3 2(5):7 7 8-7 8 7.8 付野,艾东,王数.基于反规划和最小累积阻力模型的土地生态适宜性评价:以昆明市为例J.中国农业大学学报,2 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m e n t,2 0 0 8,1 4 1(1-3):7 9-9 6.A s s e s s m e n t o fL a n dE c o l o g i c a l S u i t a b i l i t y i nK a r s tA r e aB a s e do nG I S:T a k i n gP i n g g u oC i t ya sa ne x a m p l eZ E NG H o n g c h u n,WANGZ h e n,L IY a n g(S c h o o l o fH u m a n i t i e sa n dP u b l i cM a n a g e m e n t,B a i s eU n i v e r s i t y,B a i s e5 3 3 0 0 0,G u a n g x i,C h i n a)A b s t r a c t:T a k i n gP i n g g u oC i t ya s t h e r e s e a r c ho b j e c t,t h e e v a l u a t i o nm o d e l o f l a n de c o l o g i c a l s u i t a b i l i t y i nk a r s t a r e a i s c o n s t r u c t e d f r o m1 4 i n-d i c a t o r s i nt h r e e a s p e c t so f n a t u r a l c o n d i t i o n s,e c o l o g i c a l s e c u r i t ya n ds o c i a l e c o n o m y.T h ew e i g h t o f i n d i c a t o r s i sd e t e r m i n e db ya n a l y t i ch i e r a r-c h yp r o c e s s(AH P),a n dt h er e s u l t sa r ed i v i d e d i n t ot h r e eg r a d e sb yu s i n gt h es p a t i a l a n a l y s i s f u n c t i o no fA r c G I S.T h er e s u l t ss h o wt h a t t h es u i t a b l ec o n s t r u c t i o n l a n d,g e n e r a l s u i t a b l e c o n s t r u c t i o n l a n da n du n s u i t a b l e c o n s t r u c t i o n l a n da c c o u n t f o r 4 0.2 7%,3 0.4 0%a n d2 9.3 0%o f t h et o t a l a r e ao f t h ec i t yr e s p e c t i v e l y.I nt e r m so f s p a t i a l d i s t r i b u t i o n,t h ed i s t r i b u t i o no f e a c hg r a d e i s c l o s e l yr e l a t e dt o t h er e g i o n a l l a n d f o r m,a n dt h es u i t a b l ea r e a sa r em a i n l yd i s t r i b u t e d i nWh a r fT o w n,H a i c h e n gT o w na n dS i t a n gT o w n i n t h e s o u t ho f P i n g g u oC i t y.G e n e r a l l y s u i t a b l e a r e-a sa r em a i n l yd i s t r i b u t e d i nT a i p i n gT o w na n dX i na nT o w n.U n s u i t a b l ea r e a s a r em a i n l yd i s t r i b u t e d i nT a i p i n gT o w n,F e n g w uT o w n s h i pa n dH a i c h e n gT o w n s h i p.T h er e s e a r c hr e s u l t sa i mt op r o v i d es c i e n t i f i cb a s i s f o r t h eu r b a nc o n s t r u c t i o no fP i n g g u oC i t y.K e y w o r d s:K a r s ta r e a;e c o l o g i c a l s u i t a b i l i t ye v a l u a t i o n;g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o ns y s t e m(G I S);P i n g g u oC i t y102 曾红春等:基于G I S的岩溶区土地生态适宜性评价