随着社会经济的发展,城镇建设对用地需求呈现扩张态势,而可持续发展战略则对生态环境提出新要求,建设用地与生态用地之间的矛盾日益突出。宏观空间开发与微观尺度建设用地适宜性评价相结合的县域尺度生态适宜性评价逐渐成为新的发展趋势[1]。对县域用地适宜性进行评价在保证土地资源的合理利用,推动城镇空间的高质量发展,实现生态发展和科学合理的规划布局中具有重要意义。用地适宜性评价是针对特定的土地用途,在一定时期内以数量形式对一定区域范围内土地的自然、经济和社会等构成因子进行综合评定并阐述其适宜性程度的过程。国外土地评价主要是为发展建设选择适宜发展的地点,多基于地理信息系统根据不同土地用途结合不同技术模型得以实现,如GIS与多标准评估技术结合对城市发展地点的选择、GIS与偏好逻辑评分方法结合确定农业适宜区等;评价内容包括土壤、地形、气候、经济、土地利用等属性。国内学者对用地适宜性评价研究重点在于:(1)方法模型的结合,评价中基于GIS技术,广泛运用潜力-约束模型、FLUS模型、生态位模型等进行适宜性评价[2-4];(2)指标体系构建,依据不同地域的地理、生态、社会经济和政策等从土地利用、地质、地形地貌等方面利用区域资源条件和发展的适宜程度对土地适宜性进行构建[5-6];(3)权重赋值方法,如层次分析法、熵值法、德尔菲法等。最小阻力模型能够通过生态用地扩张和建设用地扩张两个过程反映出周边环境对评价单元的影响,能一定程度反映用地间的关系;结合生态系统服务和权衡的综合评价模型(In VEST模型)能够综合考虑自身及周边环境的影响的特点,进而计算出土地生境质量,可使生态源地选择更为科学合理。因此本次研究将道县作为研究区域,在In VEST模型进行生态源地的识别基础上,运用MCR模型对道县用地适宜性进行分区,以期为三线划定和县域国土空间规划编制提供一定参考。1研究区概况道县,地理坐标为东经111°17′~111°56′,北纬25°09′~25°50′,位于湖南省南部,隶属于湖南省永州市。道县属南岭地区,四周高山环绕,中部岗丘起伏,平川交错。全县南北长77 km,东西宽62.6 km,土地面积2 448 km2。2数据来源及研究方法2.1数据来源及处理道县土地利用现状如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.025.F001图1道县土地利用现状研究数据包括道县县城总体规划数据(2017—2030)、地理空间数据云平台获取的landsat8遥感影像数据(数据标识LC81240422021353LGN00)、高程数据以及Openstreetmap平台获取的路网数据。对研究区遥感影像通过ENVI 5.3解译提取道县近期的土地利用图。为对卫星数据进行辐射定标和大气校正,通过查询资料,采用不同波段组合目视选取样本,使用最大似然法生成土地利用图;经过处理,得到道县土地利用情况。2.2研究方法最小阻力模型最早由Knaapen等[7]提出,经过我国学者改进,在城市生态评价等方面应用较为广泛。MCR模型基本概念是从源地向外扩散受到的不同界面的阻力,表示源地的扩张难易程度。将研究区内的土地分为生态适宜用地和城镇建设适宜用地两类,在最大限度地发挥用地效益的同时,两种类型的土地均能够得到适度扩展,且生态用地和城镇建设用地应相互平衡。MCR模型计算公式:MCR差值=MCR生态-MCR建设 (1)式中:MCR生态——扩大生态用地所受阻力;MCR建设——扩大建设用地所受阻力。若MCR差值0表示该单元应作为适宜建设用地的地段,若MCR差值0表示该单元应作为适宜生态用地的地段,若MCR差值=0表示该单元是生态用地与建设用地适宜性的分界线。3评价过程3.1源地识别建设用源地选取。基于乡镇居民点数据获取困难,研究综合了城镇发展对乡村地区的吸引作用,将道县各乡镇集中建设区选取为建设扩张源地。生态用地源地选取一般考虑生态环境质量较好、规模较大的生态用地,可以是自然保护区、稳定且面积较大的林地和水源保护地以及水体等[8]。此类方式主观性较强,缺乏对土地自身环境的考虑,为充分考虑地域自身条件,文章通过生境质量评价选取质量最高的用地,结合道县资源现状和生态环境保护规划标记具有较高生态价值的用地,作为生态用地源地。生境质量评价是指由区域内要素的相互间影响确定区域的生态环境等级,综合考虑威胁源的最大影响范围以及对不同生态用地的影响。研究以道县土地利用现状为基础,将道路、铁路、矿地和其他建设用地作为危险源,参考吴健生等[9]在生态源地识别中的研究构建威胁参数,运用In VEST模型Habitat Quality计算出生境质量,采用自然断点法分类。生境质量越高表示生态价值越高,选取生境质量最高且大于1 km²的用地作为生态用地源地。3.2构建阻力面从源地出发,地域不同景观界面如道路、耕地等对源地扩张产生不同的阻力,将研究区内不同景观界面转化为阻力值;同一单元内两种用地过程的最终作用效果决定了土地单元的用地适宜性。文章从地形地貌和土地利用类型两个方面构建评价体系,通常地形复杂、人工活动较少、生态多样性优良的地源有利于生态发展,不适宜建设活动。为实现生态扩张过程和建设扩张过程的比较,文章采用同一标准的阻力赋值,参考已有研究[10-11]构建评价指标体系。生态源地和建设源地扩张阻力因子及阻力值如表1和表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.025.T001表1生态源地扩张阻力因子及阻力值评价因子权重因子分类阻力值土地利用类型0.39林地0草地20耕地30人工用地100其他用地70距居民点距离0.230.25 km900.25~0.50 km700.5~1.0 km501~2 km302 km10距水体距离0.071 km101~3 km303~5 km7010 km90距交通设施距离0.130.5 km900.5~1.0 km701~2 km502~5 km305~10 km1010 km0距矿地距离0.181 km901~2 km702~5 km505~10 km3010~15 km1015 km010.19301/j.cnki.zncs.2023.03.025.T002表2建设源地扩张阻力因子及阻力值评价因子权重因子分类阻力值土地利用类型0.37林地70草地30耕地70人工用地0其他用地5距居民点距离0.270.25 km100.25~0.50 km300.5~1.0 km501~2 km702 km90距水体距离0.071 km101~3 km303~5 km505~10 km7010 km90距交通设施距离0.170.5 km100.5~1.0 km301~2 km502~5 km705 km90坡度0.1218%1018~36%3036~54%5054~72%7072%90对各评价因子进行缓冲区分析,分别对生态扩张阻力因子及建设扩张阻力因子进行加权叠加得到源地扩张阻力面。3.3最小累积阻力表面计算获得源地扩张阻力面后,利用ArcGIS软件cost-distance工具计算生态用地扩张过程的最小累计阻力表面,即生态用地扩张过程和建设用地扩张过程的最小累计阻力表面,结果即为用地扩张过程。4研究结果4.1差值计算及分区的确定生态用地扩张MCR阻力面与建设用地MCR阻力面相减得到最小累计阻力差值表面。依据“同类型空间像元值相近”对空间进一步划分,栅格突变处表示与其他类型空间界限,采用差值表面结果与栅格数目的关系图将突变点作为区域划分界限[12-13]。根据研究的分析结果,依据像素值与栅格数目关系,得到明显变化的突变点并以此划分分区。对分区后的差值表面重分类得到道县土地利用适宜性分区,如图2所示。适宜的建设用地包括条件建设区和适宜建设区,适宜的生态用地包括为生态核心区、生态保护区和生态缓冲区。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.025.F002图2道县土地利用适宜性分区4.2用地适宜性分区结果及分析适宜建设的土地面积为88.5 km,占道县土地面积的3.7%,适宜建设区面积为24.7 km²,多位于中部镇区以及各乡镇集中建设区,地势相对平坦,区域的建设活动开展对环境影响最小,可作为重点建设区。条件建设区面积为63.8 km²,靠近中心城区,具有较好的交通条件和建设条件;可作为重点建设用地的补充,优化布局,合理引导建设活动开展。适宜生态用地中具有较好生态效益的生态核心区454 km²,主要分布在道县西部、北部和东南边缘地带,其用地类型为林地和水体等。都庞岭国家自然保护区、大江源生态自然保护区等位于该区域,该区域生态敏感性较高,具有较高生态价值。区域内应以生态保护为主,为道县构筑生态防线、提供生态产品。生态保护区面积1 471.3 km²,用地类型主要为林地、草地、耕地,地势较平坦,该区域是重要的农业经济发展区;应限制建设活动的开展,可结合自身资源优势开展生态农业,旅游农业。生态核心区和生态保护区共占道县用地面积的78.6%;生态缓冲区面积434.2 km²,占道县用地面积17.7%,位于建成区边缘以外地带,属于与居民接触较为密切,易被侵占的区域;应重点监控建设活动向该区域扩张的态势。5结语文章利用MCR模型选取地形、地貌、用地等方面的指标评价道县土地的适宜程度,并基于像素值与栅格数目的关系划分道县土地适宜性分区,结果表明:根据用地适宜性将道县土地划分为重点开发建设的适宜建设区、需要一定引导开展建设的条件建设区、重点监控建设活动开展的生态缓冲区、限制建设活动开展的生态保护区和禁止建设活动的生态核心区等5类;在空间格局方面道县的发展中心仍在县城区域,拥有45.23 km²适宜建设用地。祥霖铺镇、蚣坝镇、寿雁镇具有一定数量的适宜建设用地,分别为7.45、6.72、5.27 km²,且地形平坦,具有一定的交通条件,有较大的发展潜力。

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