謝洪斌，譚德軍，羅真富，姚光華

（1.外生成礦與礦山環(huán)境重慶市重點實驗室（重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院），重慶 400042；2.煤炭資源與安全開采國家重點實驗室重慶研究中心，重慶 400042）

重慶一小時經(jīng)濟圈土地適宜性評價與整理三維可視化研究

謝洪斌1,2，譚德軍1,2，羅真富1,2，姚光華1,2

（1.外生成礦與礦山環(huán)境重慶市重點實驗室（重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院），重慶 400042；2.煤炭資源與安全開采國家重點實驗室重慶研究中心，重慶 400042）

研究目的：科學(xué)地開展土地資源評價和規(guī)劃，實現(xiàn)土地合理、有效利用。研究方法：以重慶長壽湖周邊地區(qū)為例，利用RS與GIS技術(shù)，借助地質(zhì)、地球化學(xué)、遙感等多源信息，運用層次分析法選取評價指標，通過專家打分確定權(quán)重，使用多指標評價模型、模糊數(shù)學(xué)和疊加分析相結(jié)合的方法，建立了一套土地適宜性評價指標體系。以土地的社會屬性為重點，結(jié)合當?shù)卣畬ρ芯繀^(qū)在一小時經(jīng)濟圈的具體定位，對其土地利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行了科學(xué)調(diào)整。研究結(jié)果：遙感影像與評價結(jié)果疊加實現(xiàn)三維可視化，讓決策者簡單直觀的了解土地利用情況，為土地規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)論：以土地自然屬性為基礎(chǔ)的適宜性評價，和以社會屬性為重點的土地結(jié)構(gòu)調(diào)整方法，可很好的結(jié)合研究區(qū)自身的發(fā)展特點，對其未來的發(fā)展制定合理的土地規(guī)劃，可為重慶一小時經(jīng)濟圈內(nèi)其他地方的土地評價與規(guī)劃提供思路。

土地評價；土地整理；一小時經(jīng)濟圈；三維可視化；重慶

重慶市提出的“一圈兩翼”發(fā)展戰(zhàn)略，要求協(xié)調(diào)好各類用地，做好城鄉(xiāng)一體化的統(tǒng)籌發(fā)展。而土地適宜性評價是輔助協(xié)調(diào)土地利用的有效方法，其利用相關(guān)的自然、經(jīng)濟、社會數(shù)據(jù),對土地利用進行評價，從而揭示土地的生產(chǎn)潛力，而且可以針對某種土地利用，反映出土地適宜程度及改良利用的可能性[1]。

目前在土地評價研究中，評價方法相對單一，評價結(jié)果的展現(xiàn)都停留在二維中，這樣一方面不能夠得出科學(xué)、準確的評價結(jié)果，另一方面成果也不能很好的讓決策者了解土地利用情況[2-3]。而地理信息三維可視化能夠表達空間對象間的平面關(guān)系，其以立體造型技術(shù)給用戶展現(xiàn)地理空間現(xiàn)象，使用戶更容易完成對空間信息的認知[4]。鑒此，本文采用互補的兩種評價方法結(jié)合，并使用高分辨率遙感影像和評價結(jié)果數(shù)據(jù)疊加實現(xiàn)三維可視化，讓決策層直觀了解土地利用情況，為下一步?jīng)Q策提供理論依據(jù)，為一小時經(jīng)濟圈的土地利用制定最優(yōu)方案。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)選擇為重慶市長壽湖及周邊的云集、鶴游、龍河和雙龍5個鎮(zhèn)的部分地區(qū)，面積約為11268 hm2，區(qū)內(nèi)有湖泊、丘陵、低山，為典型的重慶丘陵地貌，主要土地利用類型有6類：耕地（2957.23 hm2）、果園（3659.06 hm2）、林地（621.64 hm2）、建設(shè)用地（437.09 hm2）、草地（30.27 hm2）和未利用地（40.71 hm2）。區(qū)內(nèi)海拔最高為 675m，最低約為330m。氣候?qū)賮啛釒駶櫄夂騾^(qū)，四季分明、氣候溫和、降水充沛，常年平均氣溫17.7℃。年均降雨量1165.2mm，日照時數(shù)1245.1h，區(qū)內(nèi)主要土壤類型為水稻土、紫色土、黃泥土。

2 研究方法

2.1 土地適宜性評價

本文參照的評價體系為目前應(yīng)用最為廣泛的聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）于1976年提出的《土地評價綱要》[5]。

2.1.1 評價因子的選擇及權(quán)重的確定 本文在選擇評價因子時遵循了差異性、穩(wěn)定性和現(xiàn)實性原則[6]，通過層次分析法[7]選取對本地區(qū)土地生產(chǎn)力影響最大的因素，使土地評價結(jié)果符合客觀實際。通過發(fā)放問卷的方式征詢國土資源學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)業(yè)及規(guī)劃領(lǐng)域的專家，共發(fā)放15份問卷，分析得出9分制判斷矩陣，通過對該矩陣進行層次排序求得海拔、坡度、坡向、土壤類型、土壤厚度、pH值、有機質(zhì)、土壤質(zhì)量、土壤侵蝕、水源距離、降雨量、耕作距離和交通條件的權(quán)重（表1）。

表1 土地適宜性評價指標體系及權(quán)重Tab.1 Weight of evaluation indices for land evacuation

2.1.2 評價單元劃分 把土地利用現(xiàn)狀圖與各參評因子分級圖進行疊置分析，求取最小圖斑，并以此作為最基本的評價單元，得出研究區(qū)土地適宜性的級別（分值大小代表級別高低）。這種結(jié)果更科學(xué)，能夠保證各評價單元內(nèi)土地利用方式、土地屬性和土地質(zhì)量相對一致。但是這種結(jié)果不能對土地利用現(xiàn)狀優(yōu)劣進行直接評價，即不能落實到具體的行政單位、具體的地塊[8-9]。因此，在此基礎(chǔ)上把其結(jié)果疊加到土地利用現(xiàn)狀圖斑中，既能保證評價的精度，又可以對現(xiàn)有土地利用做出客觀、科學(xué)的評價，從而可以對規(guī)劃提出建議。在疊置過程中，可能會出現(xiàn)一個地塊被分成了若干個適宜級別，那么該地塊的最終適宜級別將采用式1的方式得到。

式1中，Li為土地利用圖第i個圖斑的適宜分值，Ai為土地利用圖第i個圖斑的面積，Aij為土地利用圖第i個圖斑第j部分圖斑的面積，Sij為土地利用圖第i個圖斑第j部分圖斑的適宜分值。

2.1.3 評價方法 根據(jù)參評數(shù)據(jù)的特點，首先在單因子評價中，采用模糊數(shù)學(xué)方法[10]較易給出常規(guī)評價方法在適宜與不適宜的邊界問題上所需的準確數(shù)值；其次，在單類型用地的評價中采用多指標決策模型，可以較多地綜合相關(guān)因素和各類專家的先驗知識[11]；最后在土地適宜性評價中采用疊加分析的方法，可以使評價結(jié)果更容易理解[12]。

由于研究區(qū)是非城區(qū)，未利用土地和草地占有面積不到5%，故本研究沒有對這三類土地進行評價。研究區(qū)是生產(chǎn)夏橙的最佳適宜區(qū)，為此將用地類型的規(guī)劃優(yōu)先度確定為高度適宜園地>高度適宜耕地>中度適宜園地>中度適宜耕地>勉強適宜耕地>高度適宜林地>中度適宜林地>勉強適宜林地>不適宜林地>不適宜林地。借助GIS的空間分析功能，將各類用地適宜評價圖進行疊加得出研究區(qū)用地綜合適宜度評價圖（圖1）。

表2 研究區(qū)各鎮(zhèn)適宜土地類型面積Tab.2 Area statistics for land suitability

表3 土地適宜綜合評價結(jié)果與土地利用現(xiàn)狀對比統(tǒng)計表Tab.3 Area statistics for com prehensive evaluation result and the current land use

2.1.4 結(jié)果分析（1）空面分布與面積。利用GIS空間疊加分析技術(shù)，將研究區(qū)綜合土地適宜性評價結(jié)果圖和研究區(qū)行政區(qū)劃圖進行疊加分析，并以鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)劃進行統(tǒng)計。從表2中可以得到，宜園地面積為5282.39 hm2，占研究區(qū)面積的68.78%，主要分布在云集鎮(zhèn)、長壽湖鎮(zhèn)和龍河鎮(zhèn)，其特點是有機質(zhì)含量高，光照、灌溉條件好，是長壽地區(qū)柑橘、琵琶的主要產(chǎn)區(qū)；宜耕地面積為2024.41 hm2，占研究區(qū)面積的26.36%，主要分布在云集鎮(zhèn)和鶴游鎮(zhèn)，地勢相對平坦，土壤較厚，土壤肥力較高；宜林地面積為369.16 hm2，占研究區(qū)面積的4.81%，主要分布在云集鎮(zhèn)和鶴游鎮(zhèn)，其特點是土壤結(jié)構(gòu)不良，一般土層較薄，土地灌溉不便，土壤肥力較差；不適宜地區(qū)面積為4.41 hm2，占研究區(qū)面積的0.06%。集中分布在云集鎮(zhèn)，多為土壤貧瘠，土層很薄的地方。（2）綜合評價結(jié)果與土地利用現(xiàn)狀對比分析。將土地適宜性綜合評價結(jié)果圖、行政區(qū)劃圖和土地利用現(xiàn)狀圖進行疊加分析（表3），可以發(fā)現(xiàn)土地適宜評價綜合結(jié)果與土地利用現(xiàn)狀吻合的區(qū)域僅占研究區(qū)總面積的56.38%。即還有43.62%的土地現(xiàn)在未處在其適宜的地區(qū)。其中，長壽湖鎮(zhèn)、云集鎮(zhèn)、鶴游鎮(zhèn)、龍河鎮(zhèn)分別有29.82%、49.39%、52.66%、30.75%的土地處于不適宜，而雙龍鎮(zhèn)的評價結(jié)果與土地利用類型相差較大，71.11%的土地處于不適宜（雙龍鎮(zhèn)在研究區(qū)內(nèi)的面積僅有0.27%）。一方面是由于村民在進行土地利用時并未過多考慮土地的適宜性；另一方面是由于在綜合評價中沒有對其他用地類型進行評價，使得這些土地出現(xiàn)了不吻合現(xiàn)象，因此，為了使土地利用結(jié)構(gòu)更為合理與實際，在進行土地結(jié)構(gòu)調(diào)整時既要考慮土地本身的適宜性，還得納入土地利用現(xiàn)狀中的居民地、草地和未利用土地。

圖1 土地適宜性綜合評價圖Fig.1 Land comprehensive suitability evaluation

圖2 土地利用現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)調(diào)整圖Fig.2 Current land use structure adjustment

2.2 土地利用現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)調(diào)整

2.2.1 土地利用現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)調(diào)整方法 按照目前土地利用存在的問題和長壽區(qū)委區(qū)政府對長壽在重慶一小時經(jīng)濟圈中的科學(xué)定位，及總供給與總需求基本平衡以及社會、經(jīng)濟、生態(tài)總體效益兼顧的原則，通過土地利用戰(zhàn)略研究、土地需求預(yù)測和土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整研究，經(jīng)反復(fù)論證、比較，確定了研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)。具體方法如下：

（1）以土地的自然屬性為基礎(chǔ)，結(jié)合研究區(qū)為夏橙優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)的自然優(yōu)勢，優(yōu)先考慮果園用地，其次是滿足耕地基本保障的需求，最后從生態(tài)旅游角度出發(fā)考慮林地，最后為其他用地（包括建設(shè)用地、草地、未利用土地）。

（2）從土地的社會屬性上看，“一圈兩翼”戰(zhàn)略的實施，必將使“兩翼”人口向“一圈”集中，加上研究區(qū)屬于旅游重點發(fā)展區(qū)，建設(shè)用地的規(guī)模勢必擴大。因此，建設(shè)用地的規(guī)劃必須考慮以下方面的因素：①用作建設(shè)用地的土地必須滿足一定的工程地質(zhì)條件。本研究的具體做法是把研究區(qū)劃分成200m×200m的網(wǎng)格大小，計算每個網(wǎng)格中現(xiàn)有建設(shè)用地的密度，用建設(shè)用地的密度的大小來表征工程地質(zhì)條件的優(yōu)劣。②研究區(qū)所包括的長壽湖為該區(qū)的重點旅游發(fā)展項目，旅游業(yè)的發(fā)展勢必增加建設(shè)用地的需求，這些用地都會發(fā)生在景區(qū)周圍。此外，從居住條件上講，人們也更愿意居住在山水秀美，風(fēng)景宜人的地區(qū)，湖景社區(qū)、湖景別墅也將是房地產(chǎn)商爭相開拓的項目，這些將直接影響土地利用結(jié)構(gòu)。故本研究以長壽湖為邊界向外做500m的緩沖區(qū)，將其作為建設(shè)用地的潛在開發(fā)區(qū)。③無論是建居民地，或者是旅游用地，都會建在交通便利的區(qū)域，因此，本文根據(jù)研究區(qū)的交通狀況，將交通相對便利的長壽湖西南地區(qū)作為建設(shè)用地的潛在開發(fā)區(qū)。綜合上述3個條件，對評價結(jié)果進行疊加分析，將滿足上述三個條件的區(qū)域作為建設(shè)用地。

（3）從土地適應(yīng)性綜合評價結(jié)果可知，除未來要規(guī)劃的建設(shè)用地外，現(xiàn)有建設(shè)用地還占用了大量的宜林、宜耕或宜林地，但是從土地結(jié)構(gòu)調(diào)整的經(jīng)濟代價，和居民生活的需要考慮，保持原有建設(shè)用地，不對其做任何調(diào)整。

（4）對于草地和未利用土地，本研究沒有做細分。一方面這些用地在研究區(qū)的面積占有量相當小，另一方面

圖3 土地利用現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)調(diào)整前后面積對比曲線

Fig.3 Comparative curves of land areas before and after the structure adjustment這些地多為湖泊中的灘涂，或未利用土地，隨著水位的季節(jié)性漲退或是農(nóng)業(yè)活動而變化，有很大的不確定性，因此在土地結(jié)構(gòu)調(diào)整時考慮將其歸并，統(tǒng)稱為其他用地。

表4 研究區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用轉(zhuǎn)化矩陣Tab.4 Land use conversion matrix of the studied townships

2.2.2 土地利用現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)調(diào)整結(jié)果分析 按照上述土地結(jié)構(gòu)調(diào)整的方法，對土地利用現(xiàn)狀做了如圖2的結(jié)構(gòu)調(diào)整。并在此基礎(chǔ)上作了統(tǒng)計分析（表4）：（1）調(diào)整后的土地利用面積。從圖3可看出，調(diào)整后的土地利用變化最明顯的是耕地，其總面積減少了10.28%，果園和建設(shè)用地分別增加了8.36%和4.91%。這一方面是因為發(fā)展特色農(nóng)業(yè)的需要，另一方面是滿足人口增長與旅游區(qū)開發(fā)的需要。此外，受“十分珍惜和合理利用每寸土地”原則的制約，其他用地（主要為未利用土地）的面積也減少了63.73 hm2，占其原面積的89.79%的土地被重新利用，避免了資源的浪費。（2）土地利用類型的具體轉(zhuǎn)化方式。將土地利用現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)調(diào)整后的結(jié)果圖與行政區(qū)劃圖進行疊置分析，就可以得出研究區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用轉(zhuǎn)化矩陣（表4）。通過土地利用轉(zhuǎn)化矩陣可以看出土地利用類型轉(zhuǎn)換的總體趨勢是：耕地向果園、建設(shè)用地轉(zhuǎn)化；未利用土地向耕地、果園轉(zhuǎn)化。從空間分布上看，建設(shè)用地的轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在長壽湖鎮(zhèn)和云集鎮(zhèn)。果園的轉(zhuǎn)化在云集鎮(zhèn)和鶴游鎮(zhèn)。從轉(zhuǎn)化規(guī)模上看，云集鎮(zhèn)的土地利用現(xiàn)在需要轉(zhuǎn)化的面積占總轉(zhuǎn)換面積的比例最大，為52.05%，鶴游鎮(zhèn)次之，為21.37%，雙龍鎮(zhèn)最少為0.84%。

3 三維可視化

在二維的遙感影像上引入高程信息，將其作為三維地理信息系統(tǒng)信息顯示的背景，可增強地理信息的真實感，遙感圖像三維可視化和模擬飛行動態(tài)觀測有利于決策者進行非實地的地理勘察、城市規(guī)劃和地理資源調(diào)查[13]。

本文提供了研究區(qū)的三維地形影像，給人以感性直觀認識，同時利用現(xiàn)成遙感圖像處理和GIS分析軟件，結(jié)合地理要素和文字符號標注進行地物查詢、計算和分析。另一方面模擬飛行動態(tài)觀測，增加了決策者的臨場感，將其置于所虛擬的環(huán)境之中。具體做法是對SPOT5遙感影像進行輻射校正、正射校正、波段組合、裁剪、圖像融合等處理后，在ArcScene中疊加上研究區(qū)DEM數(shù)據(jù)和參評因子圖層，實現(xiàn)三維可視化。通過三維瀏覽及查詢的方式，可以方便決策者對土地的土壤類型、土壤環(huán)境質(zhì)量、土壤肥力、地層、土壤侵蝕強度、地貌以及適宜的土地利用類型等信息的了解。將評價結(jié)果三維顯示，可以使決策者更清楚，更直觀的了解土地利用的現(xiàn)狀及其特性，方便其后期決策方案設(shè)計。

4 結(jié)論

本文在廣泛參考和綜合對比前人技術(shù)方法理論基礎(chǔ)上，以重慶市長壽湖周邊地區(qū)作為示范區(qū)，利用GIS的空間分析優(yōu)勢，從多源數(shù)據(jù)中提取參評因子，先后通過模糊數(shù)學(xué)、多指標決策模型和疊加分析的方法，對土地從自然屬性上做了適宜性評價的探索性研究。考慮重慶市一小時經(jīng)濟圈的特殊區(qū)位條件，本研究在自然屬性評價的基礎(chǔ)上，以土地的社會屬性為重點，結(jié)合當?shù)卣畬ρ芯繀^(qū)在一小時經(jīng)濟圈的具體定位和發(fā)展方向，對其土地利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行了科學(xué)調(diào)整。最后，以遙感影像三維可視化的方式將研究成果展示，決策者可以在三維場景中對每塊土地的限制因素和適宜級別進行查詢，讓其對研究區(qū)土地自然經(jīng)濟屬性有深刻和詳細的認識。

總之，以土地自然屬性為基礎(chǔ)的適宜性評價，和以社會屬性為重點的土地結(jié)構(gòu)調(diào)整方法，可以很好的結(jié)合研究區(qū)自身的發(fā)展特點，對其未來的發(fā)展制定合理的土地規(guī)劃。因此，該方法可為重慶市一小時經(jīng)濟圈內(nèi)其他地方的土地評價與規(guī)劃提供思路。

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Studying on the 3D Visualization for Land Evaluation and Consolidation in the One-hour Econom ic Circle Area of Chongqing

XIE Hong-bin1,2,TAN De-jun1,2,LUO Zhen-fu1,2,YAO Guang-hua1,2
（1.Chongqing Key Laboratory of Exogenic Mineralization and Mine Environment,Chongqing Institute of Geology and Mineral Resources,Chongqing 400042,China;2.Chongqing Research Center of State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining,Chongqing 400042,China）

The purpose of this paper is to find the ways for reasonably and efficiently using land resources through land evaluation and planning.We conduct a case study at an area around Changshou Lake in Chongqing.By using RS and GIS technology,with the help ofmulti-source data,which includes geophysical,geochemical,and RS information,a set of land suitability evaluation index system was established through methods including the AHP,multi-index evaluation,fuzzy mathematics and superposition analysis.Combined with the local government’s concept on the one-hour economic circle,a scientific adjustment on the land use structure has been made regarding its social attributes.We found that the 3D visualization of land evaluation results overlaid with remote sensing image has intuitively displayed land using situation,and itwould be helpful for policymakers to reasonablymake decisions.The study has shown that themethod of land suitability evaluation and consolidation based on the natural and social attribute,could serve better reference for the future land rational planning.It could provide new ideas for land evaluation and consolidation in other areaswithin the one-hour economic circle in Chongqing.

land evaluation;land consolidation;one-hour economic circle;3D visualization;Chongqing

F301.2

A

1001-8158（2012）06-0085-07

2011-05-24

2012-05-29

重慶市國土資源和房屋管理局科技計劃項目（2008-10）。

謝洪斌（1985-），男，四川南部人，碩士。主要研究方向為3S技術(shù)與數(shù)字國土。E-mail:hongbinxie@163.com