陸張維++徐麗華

摘要：利用主成分分析方法和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，對(duì)杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性從柵格尺度進(jìn)行評(píng)價(jià)，探索中心城區(qū)這一特定土地利用空間建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)的特點(diǎn)，以豐富建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)的方法體系，確定杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性空間格局。研究結(jié)果表明：杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的空間格局呈從已有建成區(qū)、主干道沿線以及未來(lái)城市規(guī)劃區(qū)向外遞減的圈層結(jié)構(gòu)；影響中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的影響因素應(yīng)以經(jīng)濟(jì)適宜性為主，兼顧生態(tài)適宜性，其中建成區(qū)鄰域密度、道路密度和城市規(guī)劃區(qū)鄰域密度是影響中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的關(guān)鍵因素，決定了中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的總體格局。利用主成分分析方法確定的中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性空間格局經(jīng)驗(yàn)證與杭州市城市開(kāi)發(fā)進(jìn)程相吻合，可以為杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地優(yōu)化布局與結(jié)構(gòu)調(diào)整提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：土地評(píng)價(jià)；適宜性；主成分分析；建設(shè)用地；中心城區(qū)

中圖分類號(hào)： F323.211文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2016）06-0488-05

收稿日期：2016-01-01

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：51508513）；浙江省自然科學(xué)基金（編號(hào)：LY15D010006）。

作者簡(jiǎn)介：陸張維（1983—），男，浙江慈溪人，博士，主要研究方向?yàn)槌鞘型恋乩门c管理。

通信作者：徐麗華，博士，副教授，主要研究方向?yàn)榈乩韺W(xué)及空間分析。當(dāng)前，中國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于快速增長(zhǎng)階段，城市化水平不斷提高，建設(shè)用地日趨緊張，如何合理利用有限的建設(shè)用地資源，發(fā)揮建設(shè)用地的最大效益已經(jīng)成為我國(guó)土地利用的重要任務(wù)。特別是中心城區(qū)，作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心與載體，其土地利用優(yōu)化更是直接關(guān)系到整個(gè)區(qū)域土地資源的合理利用和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。而針對(duì)土地利用活動(dòng)，土地適宜性評(píng)價(jià)是土地利用決策的重要因素[1]，目的在于根據(jù)人類意愿和未來(lái)活動(dòng)的預(yù)測(cè)確定土地利用最適合的空間模式[2-3]，引導(dǎo)人們按照土地的內(nèi)在適宜方向進(jìn)行開(kāi)發(fā)，對(duì)于提高土地社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)價(jià)值、保證土地資源合理利用具有重要的指導(dǎo)意義[4-5]。《雅典憲章》有關(guān)建設(shè)用地選擇的理論也認(rèn)為，城市土地用途確定必須考慮土地的適宜性[6]，才能實(shí)現(xiàn)城市土地資源的優(yōu)化配置[7]。因此，中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)是土地利用總體規(guī)劃和城市總體規(guī)劃有關(guān)城市土地利用的重要基礎(chǔ)工作，可以為城市空間構(gòu)造、城市用地選擇及城市用地功能分區(qū)等提供科學(xué)依據(jù)[8]，影響城市未來(lái)發(fā)展的整體布局和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)于提高城市土地利用管理績(jī)效有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

土地適宜性評(píng)價(jià)研究早期以農(nóng)用地適宜性評(píng)價(jià)為主，隨著城市用地?cái)U(kuò)展、農(nóng)業(yè)土地變化、旅游用地開(kāi)發(fā)、土地整理等活動(dòng)的日益增多，各類用地的適宜性評(píng)價(jià)日益增多，建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)方面的研究也逐步發(fā)展起來(lái)。在建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)研究區(qū)域的選擇方面，主要有城市群[9]、市域[10]、資源型城市[11]、縣域[12]、城鎮(zhèn)[13]、村莊[14]、半城市化地區(qū)[15]、山區(qū)[16]等，還未見(jiàn)主要針對(duì)中心城區(qū)的研究。在建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)方法的研究方面，早期多以定性評(píng)價(jià)為主，隨著定量研究和地理信息系統(tǒng)（GIS）空間分析技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，構(gòu)建單因素評(píng)價(jià)圖層，借助GIS技術(shù)進(jìn)行綜合加權(quán)疊加[11，17]，關(guān)鍵在于權(quán)重的確定。還有學(xué)者用遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能方法進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)，也取得了一定的成績(jī)[18-19]，但人工智能方法在普及上存在難度。在建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取方面，已有研究中主要有地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文條件、地質(zhì)災(zāi)害等工程施工因素，以及自然保護(hù)區(qū)、水域、人文景觀、生態(tài)脆弱區(qū)、植被蓋度、環(huán)境污染、基本農(nóng)田保護(hù)等生態(tài)因素，以及風(fēng)向、濕度、氣溫等氣象因素，還有交通、建成區(qū)密度、離市中心距離、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、基礎(chǔ)設(shè)施條件、經(jīng)濟(jì)政策等經(jīng)濟(jì)因素[17，20-27]。這些評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取首先評(píng)價(jià)某地塊是否適宜作為建設(shè)用地，其次是適宜的程度。而中心城區(qū)是一個(gè)區(qū)域政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心，通常是在自然地理等條件相對(duì)較好的地方逐漸發(fā)展起來(lái)的，以平原谷地居多，因而根據(jù)上述因素進(jìn)行分析，中心城區(qū)周邊通常是建設(shè)用地適宜區(qū)，適宜性評(píng)價(jià)應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注作為建設(shè)用地的適宜性程度。城市土地的優(yōu)化配置以“效益”為核心，中心城區(qū)尤為如此[7]，并且城市開(kāi)發(fā)主體更多的是關(guān)心用地的經(jīng)濟(jì)效益，而這種效益的差異主要由土地的經(jīng)濟(jì)區(qū)位決定。還有，在中心城區(qū)這一尺度上，像工程施工因素、氣象因素通常不會(huì)成為城市發(fā)展的限制因素，是次要因素，而且相對(duì)均質(zhì)。筆者認(rèn)為，中心城區(qū)的建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)有其自身特點(diǎn)，應(yīng)該著重考慮經(jīng)濟(jì)因素，輔以生態(tài)因素，并且應(yīng)該從柵格尺度上借助GIS技術(shù)進(jìn)行分析。

本研究擬采用主成分分析方法，結(jié)合GIS技術(shù)，從柵格尺度對(duì)杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)，探索中心城區(qū)這一特定土地利用空間建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)的特點(diǎn)，豐富建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)的方法體系，以期為杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地優(yōu)化布局與結(jié)構(gòu)調(diào)整提供借鑒與參考。

1材料與方法

1.1區(qū)域與數(shù)據(jù)

杭州市位于中國(guó)東南沿海，是浙江省省會(huì)和經(jīng)濟(jì)、政治、文化中心，是長(zhǎng)三角中心城市之一，是國(guó)家歷史文化名城和著名的風(fēng)景旅游城市。以杭州市中心城區(qū)為研究靶心，包括主城、江南副城和下沙副城，以繞城高速公路為界，土地總面積為813.78 km2（圖1）。

本研究采用的資料主要包括：2005年11月27日Landsat TM影像和2010年9月21日Landsat ETM影像（軌道號(hào)為P119、R39），用于獲取建成區(qū)鄰域密度和水體鄰域密度，以及2005—2010年間建設(shè)用地?cái)U(kuò)展情況；其他數(shù)據(jù)還包括1987年杭州市1 ∶ 5萬(wàn)地形圖，2005年土地利用現(xiàn)狀圖、2001—2020年城市規(guī)劃資料、主城區(qū)行政區(qū)劃圖、道路交通圖、基本農(nóng)田分布圖和工業(yè)中心分布圖，用于獲取杭州市主城區(qū)2005年的坡度、農(nóng)居點(diǎn)鄰域密度、城市規(guī)劃區(qū)鄰域密度、基本農(nóng)田鄰域密度、道路密度、離工業(yè)中心距離和離CBD距離。所有數(shù)據(jù)空間化以后，都統(tǒng)一到杭州市地方坐標(biāo)系。

1.2研究方法

1.2.1評(píng)價(jià)因子的選取與計(jì)算中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)著重考慮用地的經(jīng)濟(jì)適宜性，兼顧生態(tài)保護(hù)。已有建成區(qū)周邊，規(guī)模效益明顯，容易引起城市開(kāi)發(fā)的進(jìn)一步集聚；交通設(shè)施是城市擴(kuò)展的重要解釋變量，交通沿線的土地開(kāi)發(fā)成本較低、通達(dá)性好、擴(kuò)展阻力最小，因而城市擴(kuò)展傾向于沿交通線向外擴(kuò)展，是用地適宜性的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)；在未來(lái)城市規(guī)劃范圍內(nèi)，政府會(huì)提供城市基礎(chǔ)設(shè)施（如道路）和城市發(fā)展所需的城市配套設(shè)施（如安全、健康、教育、醫(yī)療），以保證城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和推動(dòng)城市的可持續(xù)發(fā)展，是非常適宜開(kāi)發(fā)的區(qū)域；長(zhǎng)期以來(lái)，城市工業(yè)的發(fā)展通常以集聚的方式為主，特別是各工業(yè)區(qū)、開(kāi)發(fā)區(qū)在集聚企業(yè)方面更具有吸引力[28]，20世紀(jì)90年代初期以來(lái)，城市產(chǎn)業(yè)退二進(jìn)三，工業(yè)開(kāi)始郊區(qū)化發(fā)展，從杭州市工業(yè)用地的布局來(lái)看，工業(yè)在城市擴(kuò)展中起到了重要作用；競(jìng)租理論認(rèn)為，市中心具有最高的租金，然后租金隨著離市中心距離的增加而降低，因此離市中心的距離越近，用地效益越高，越適宜開(kāi)發(fā)。坡度較大的區(qū)域通常是林地，從生態(tài)保護(hù)角度考慮不適宜開(kāi)發(fā)，而坡度平緩的區(qū)域，建筑成本較低，更適宜開(kāi)發(fā)；大面積水體是優(yōu)越的景觀條件，從環(huán)境保護(hù)的角度看，認(rèn)為不適宜開(kāi)發(fā)，并且容易導(dǎo)致可開(kāi)發(fā)土地的破碎化和開(kāi)發(fā)成本的上升；基本農(nóng)田是規(guī)劃期內(nèi)未經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)不得占用的耕地，基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的存在限制了某一區(qū)域未來(lái)的發(fā)展空間，同時(shí)也有助于發(fā)揮耕地的生態(tài)價(jià)值；城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展過(guò)程中會(huì)遇到很多農(nóng)村居民點(diǎn)，征地拆遷困難，而且在土地補(bǔ)償和村民安置方面需要支付高額的經(jīng)濟(jì)成本和社會(huì)成本。因此，本研究選取建成區(qū)鄰域密度、道路密度、城市規(guī)劃區(qū)鄰域密度、離工業(yè)中心距離、離CBD距離、坡度、水體鄰域密度、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)鄰域密度、農(nóng)居點(diǎn)鄰域密度作為建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)因子。本研究最終評(píng)價(jià)單元是 210 m×210 m的柵格，各指標(biāo)運(yùn)用Zonal Statistic統(tǒng)計(jì)方法將結(jié)果統(tǒng)計(jì)到柵格單元上。

1.2.2主成分分析運(yùn)用主成分分析將影響建設(shè)用地適宜性的多個(gè)因子歸納為幾個(gè)變量進(jìn)行評(píng)價(jià)。主成分分析是一種不摻雜主觀意識(shí)的客觀評(píng)價(jià)方法，并經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)分析生成權(quán)重值，從而確定每個(gè)樣本的貢獻(xiàn)率。同時(shí)它又是一種降維技術(shù)，把多維向量簡(jiǎn)化為數(shù)量更少的綜合因素，即多元變量系統(tǒng)中的主成分，并且通過(guò)旋轉(zhuǎn)使得主成分之間互不相關(guān)，從而確定主成分的現(xiàn)實(shí)含義。利用主成分分析方法可以生成一系列獨(dú)立不相關(guān)的新變量（主成分），擺脫了權(quán)重判斷不合理的弊端，并能方便地利用分析得到的綜合得分進(jìn)行評(píng)價(jià)。

主成分分析原理是通過(guò)正交旋轉(zhuǎn)變換來(lái)消除數(shù)據(jù)相關(guān)性或冗余度。正交旋轉(zhuǎn)式為：

pcij=∑nk=1XikEkj。

2 結(jié)果與分析

2.1建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)因子的空間主成分分析

采用SPSS11.5統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，首先進(jìn)行Barlett球度檢驗(yàn)和KMO檢驗(yàn)。Barlett球度檢驗(yàn)給出的相伴概率為0.000，小于顯著性水平0.05，因此拒絕Barlett球度檢驗(yàn)的零假設(shè)；KMO統(tǒng)計(jì)量為0.635，大于0.5，證明適于主成分分析。其次利用主成分分析，得到各個(gè)主成分的特征值和貢獻(xiàn)率，建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)的主成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。由于前5個(gè)主成分已經(jīng)包含了原始變量中85%的信息，已能較好地反映杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的空間格局，因此選取前5個(gè)主成分進(jìn)行分析。

從表2可以看出每個(gè)主成分包含原來(lái)變量的信息載荷情況，對(duì)應(yīng)的載荷系數(shù)越大，包含原變量的信息就越多，借此分析各個(gè)主成分的內(nèi)涵。第1主成分對(duì)建成區(qū)鄰域密度、道路密度和城市規(guī)劃區(qū)鄰域密度具有較高的載荷量，主要反映城市開(kāi)發(fā)對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響，已有建成區(qū)密度大的地方具有良好的道路基礎(chǔ)設(shè)施，也是未來(lái)城市規(guī)劃重點(diǎn)發(fā)展的區(qū)域，體現(xiàn)了良好的區(qū)位；第2主成分對(duì)離工業(yè)中心距離和離CBD距離具有較高的載荷量，CBD和工業(yè)中心是城市發(fā)展的集聚中心，反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的集聚規(guī)模效應(yīng)對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響；第3主成分對(duì)坡度和水體鄰域密度具有較高的載荷量，坡度較高、水體分布多的區(qū)域應(yīng)該注重生態(tài)保護(hù)，不適宜開(kāi)發(fā)土地，反映了生態(tài)環(huán)境保護(hù)對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響；第4主成分對(duì)于農(nóng)居點(diǎn)鄰域密度具有較高的載荷量，反映了征地拆遷成本對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響；第5主成分對(duì)于基本農(nóng)田密度具有較高的載荷量，反映了由于基本農(nóng)田布局導(dǎo)致的城市發(fā)展的空間及生態(tài)約束對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響。綜合考慮各個(gè)主成分的主要貢獻(xiàn)因子，影響中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的因子按照作用度大小，可以概括為區(qū)位、集聚規(guī)模效應(yīng)、生態(tài)環(huán)境、征地拆遷成本和空間及生態(tài)約束等5個(gè)主因子。

從5個(gè)主成分在每個(gè)空間單元上得分的空間格局（圖2）可以看出，PCA變換可以有效地將相關(guān)的空間因素對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響分配到相應(yīng)的主成分上。第1主成分代表原來(lái)9個(gè)指標(biāo)中約1/3的信息，因此第1主成分可以初步描述中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的總體格局，其空間結(jié)構(gòu)呈從已有建成區(qū)、主干道沿線以及未來(lái)城市規(guī)劃區(qū)向外遞減的圈層分布，該區(qū)域已有基礎(chǔ)設(shè)施良好、交通發(fā)達(dá)，是未來(lái)政府基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資、住宅開(kāi)發(fā)、商業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域，低值區(qū)主要分布在城市郊區(qū)。第2主成分代表社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的集聚規(guī)模效應(yīng)對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響，高值區(qū)主要是在杭州市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)之江區(qū)塊、蕭山經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、下沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、半山-石橋重型機(jī)械工業(yè)區(qū)、九堡家電工業(yè)區(qū)、小河和拱宸橋工業(yè)區(qū)以及城市中心區(qū)域。第3主成分代表生態(tài)環(huán)境對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響，低值區(qū)主要分布在西湖風(fēng)景區(qū)、城北半山、蕭山南部的柴嶺山和華眉山、西溪濕地、運(yùn)河以及蕭山湘湖和白馬湖附近區(qū)域。第4主成分代表征地拆遷成本對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響，低值區(qū)主要是在主城區(qū)和下沙之間的艮山東路沿線、蕭山城區(qū)北部、濱江區(qū)南部以及主城區(qū)北部的農(nóng)村地區(qū)。第5主成分代表城市發(fā)展的空間及生態(tài)約束對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響，低值區(qū)主要分布在蕭山北部的錢江農(nóng)場(chǎng)和南部的湘湖農(nóng)場(chǎng)的基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)。

2.2建設(shè)用地適宜性綜合評(píng)價(jià)

影響建設(shè)用地適宜性的因素很多，主成分分析得到的5個(gè)主成分基本上可以概括影響建設(shè)用地適宜性格局的主導(dǎo)因子。利用主成分分析，確定杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的綜合評(píng)價(jià)模型如下：

Y=0.332 3Y1+0.174 3Y2+0.136 0Y3+0.130 9Y4+0074 1Y5。

（5）

式中：Y為建設(shè)用地適宜性綜合得分；Y1為區(qū)位因子；Y2為集聚規(guī)模效應(yīng)因子；Y3為生態(tài)環(huán)境因子；Y4征地拆遷成本因子；Y5為空間及生態(tài)約束因子。

按照上述評(píng)價(jià)模型，根據(jù)上述各個(gè)主導(dǎo)因子的得分，可以模擬出杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的空間格局（圖3）。其空間結(jié)構(gòu)與第1主成分基本一致，呈從已有建成區(qū)、主干道沿線以及未來(lái)城市規(guī)劃區(qū)向外遞減的圈層分布，根據(jù)中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的空間格局，接下來(lái)城市的發(fā)展可能是中心城區(qū)往城區(qū)北部，城東往下沙方向，下沙城西部往主城區(qū)方向，濱江區(qū)沿錢塘江南岸，以及蕭山城區(qū)往北部發(fā)展。

2.3建設(shè)用地適宜性空間格局與城市擴(kuò)展的對(duì)比分析

從理論上講，在城市發(fā)展過(guò)程中，建設(shè)用地適宜性最高區(qū)域應(yīng)該是優(yōu)先開(kāi)發(fā)的區(qū)域。因此，通過(guò)對(duì)比分析杭州市中心城區(qū)2005—2010年間新增建設(shè)用地的分布與本研究分析得到的2005年建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)的空間格局，以驗(yàn)證本研究結(jié)果的現(xiàn)實(shí)性。

從遙感解譯上看，2005—2010年杭州市中心城區(qū)新增建設(shè)用地增長(zhǎng)情況見(jiàn)圖4，新增建設(shè)用地50.34 km2，發(fā)現(xiàn)杭州市中心城區(qū)的城市擴(kuò)展具有10個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)，分別是文一西路兩側(cè)、古墩路和莫干山路兩側(cè)、上塘高架兩側(cè)、石大快速路北側(cè)、艮山東路和德勝東路兩側(cè)、下沙1號(hào)大街西側(cè)、下沙城區(qū)的填充開(kāi)發(fā)、濱江城區(qū)的填充開(kāi)發(fā)、蕭山市心北路兩側(cè)和蕭山城區(qū)東北部杭甬高速南側(cè)的工業(yè)區(qū)，與建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)所確

定的適宜性較好的區(qū)域基本吻合。具體來(lái)看，在研究區(qū)范圍內(nèi)，除去已有建設(shè)用地、山地、水域、風(fēng)景保護(hù)區(qū)和基本農(nóng)田等用地，共有213.66 km2土地可供開(kāi)發(fā)，根據(jù)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果，選取其中50.34 km2最適宜的用地，則2005—2010年間，在柵格尺度上有14.31 km2約30%的新增建設(shè)用地位于該區(qū)域內(nèi)。若將213.66 km2可開(kāi)發(fā)土地分別按30%、30%、40%的比例劃分為適宜性一等、二等、三等，則2005—2010年間位于一等、二等、三等的新增建設(shè)用地分別為 47.16%、30.18%、22.66%。本研究確定的杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的評(píng)價(jià)結(jié)果可作為杭州市城市土地開(kāi)發(fā)決策依據(jù)是科學(xué)合理的。

3結(jié)論

本研究借助GIS空間分析技術(shù)，利用主成分分析方法對(duì)杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，主要得出以下結(jié)論：（1）杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的空間格局呈從已有建成區(qū)、主干道沿線以及未來(lái)城市規(guī)劃區(qū)向外遞減的圈層分布，城市的適宜發(fā)展區(qū)可能是中心城區(qū)往城區(qū)北部，城東往下沙方向，下沙城西部往主城區(qū)方向，濱江區(qū)沿錢塘江南岸，以及蕭山城區(qū)往北部發(fā)展，這與杭州市城市發(fā)展戰(zhàn)略從“西湖時(shí)代”走向“錢塘江時(shí)代”相吻合。（2）影響中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的影響因素以經(jīng)濟(jì)適宜性為主，兼顧生態(tài)適宜性，按重要性依次為區(qū)位、集聚規(guī)模效應(yīng)、生態(tài)環(huán)境、征地拆遷成本和空間及生態(tài)約束。其中，建成區(qū)鄰域密度、道路密度和城市規(guī)劃區(qū)鄰域密度是影響中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的關(guān)鍵因素，決定了中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的總體格局；離工業(yè)中心距離和離CBD距離對(duì)于城市周邊開(kāi)發(fā)區(qū)以及城市中心區(qū)域的建設(shè)用地適宜性有著重要影響；坡度、水體鄰域密度、農(nóng)居點(diǎn)鄰域密度和基本農(nóng)田密度則是影響建設(shè)用地適宜性的次要因素。（3）建設(shè)用地適宜性是城市土地開(kāi)發(fā)決策的重要依據(jù)，通過(guò)對(duì)比分析2005年杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性空間格局與2005—2010年中心城區(qū)新增建設(shè)用地的分布情況，建設(shè)用地適宜性高的區(qū)域正是城市開(kāi)發(fā)概率較高的區(qū)域，2005—2010年位于建設(shè)用地適宜性一等、二等、三等區(qū)域內(nèi)的新增建設(shè)用地占比分別為47.16%、30.18%、22.66%。本研究針對(duì)中心城區(qū)特點(diǎn)選取指標(biāo)體系是科學(xué)合理的，利用主成分分析方法確定建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果可為杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地優(yōu)化布局與結(jié)構(gòu)調(diào)整提供借鑒與參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃杏元，倪紹祥，徐壽成，等. 地理信息系統(tǒng)支持區(qū)域土地利用決策的研究[J]. 地理學(xué)報(bào)，1993，48（2）：114-121.

[2]Hopkins L D. Methods for generating land suitability maps：a comparative evaluation[J]. Journal for American Institute of Planners，1977，34（1）：19-29.

[3]Collins M G，Steiner F R，Rushman M J. Land-use suitability analysis in the United States：historical development and promising technological achievements[J]. Environmental Management，2001，28（5）：611-621.

[4]McHarg I.L，設(shè)計(jì)結(jié)合自然[M].芮經(jīng)緯，譯. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1992.

[5]馬天峰.城市規(guī)劃中的土地適用性分析研究[J]. 規(guī)劃師，2008，24（6）：71-74.

[6]南曉娜.GIS支持下的山地城市建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)研究[D]. 西安：西北大學(xué)，2009.

[7]吳次芳，王建弟，許紅衛(wèi)，等. 城市土地資源分類評(píng)價(jià)及其與土地優(yōu)化配置的關(guān)系[J]. 自然資源學(xué)報(bào)，1995，10（2）：158-164.

[8]Marull J，Pino J，Mallarach J M，et al. A land suitability index for strategic environmental assessment in metropolitan areas[J]. Landscape and Urban Planning，2007，81（3）：200-212.

[9]尹海偉，孔繁花，羅震東，等. 基于潛力-約束模型的冀中南區(qū)域建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，24（8）：2274-2280.

[10]許嘉巍，劉惠清.長(zhǎng)春市城市建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)[J]. 經(jīng)濟(jì)地理，1999，19（6）：101-104.

[11]何丹，金鳳君，周璟.資源型城市建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)研究——以濟(jì)寧市大運(yùn)河生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)為例[J]. 地理研究，2011，30（4）：655-666.

[12]張雷，宗躍光，楊偉.基于GIS的城市建設(shè)用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)——以福建省連城縣為例[J]. 山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，23（3）：94-98.

[13]黃麗明，陳健飛. 廣州市花都區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)研究——基于MCR面特征提取[J]. 資源科學(xué)，2014，36（7）：1347-1355.

[14]薛繼斌，徐保根，李湛，等. 村級(jí)土地利用規(guī)劃中的建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)研究[J]. 中國(guó)土地科學(xué)，2011，25（9）：16-21.

[15]石龍宇，黃云鳳，崔勝輝，等. 半城市化地區(qū)土地適宜性評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用——以廈門市集美區(qū)為例[J]. 中國(guó)土地科學(xué)，2010，24（5）：53-57，63.

[16]彭曉鵑，趙克飛. 基于GIS的山地城鎮(zhèn)空間拓展土地適宜性評(píng)價(jià)——以大埔縣為例[J]. 熱帶地理，2013，33（4）：480-488.

[17]葉斌，程茂吉，張媛明.城市總體規(guī)劃城市建設(shè)用地適宜性評(píng)定探討[J]. 城市規(guī)劃，2011，35（4）：41-48.

[18]Xu K，Kong C F，Li J F，et al. Suitability evaluation of urban construction land based on geo-environmental factors of Hangzhou，China[J]. Computers & Geosciences，2011，37（8）：992-1002.

[19]Malczewski J. GIS-based land-use suitability analysis：a critical overview[J]. Progress in Planning，2004，62（1）：3-65.

[20]王琳，朱天明，楊桂山，等. 基于GIS空間分析的縣域建設(shè)功能空間分區(qū)研究——以江蘇省昆山市為例[J]. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2010，19（7）：725-731.

[21]劉貴利，顧京濤. 土地適宜性評(píng)價(jià)引導(dǎo)的城市發(fā)展方向選擇——以汕頭市為例[J]. 城市發(fā)展研究，2008（增刊）：290-296.

[22]宗躍光，王蓉，汪成剛，等. 城市建設(shè)用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)的潛力-限制性分析——以大連城市化區(qū)為例[J]. 地理研究，2007，26（6）：1117-1126，圖版1，3.

[23]王海鷹，張新長(zhǎng)，康停軍. 基于GIS的城市建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)理論與應(yīng)用[J]. 地理與地理信息科學(xué)，2009，25（1）：14-17.

[24]梁艷平，劉興權(quán)，劉越，等. 基于GIS的城市總體規(guī)劃用地適宜性評(píng)價(jià)探討[J]. 工程勘察，2001，37（2）：51-53，58.

[25]陳燕飛，杜鵬飛，鄭筱津，等. 基于GIS的南寧市建設(shè)用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)[J]. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，46（6）：801-804.

[26]李猷，王仰麟，彭建，等. 基于景觀生態(tài)的城市土地開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)——以丹東市為例[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，30（8）：2141-2150.

[27]刑世和. 土地資源與利用[M]. 廈門：廈門大學(xué)出版社，2000.

[28]馮健. 轉(zhuǎn)型期中國(guó)城市內(nèi)部空間重構(gòu)[M]. 北京：科學(xué)出版社，2006.

陸張維 徐麗華

摘要：利用主成分分析方法和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，對(duì)杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性從柵格尺度進(jìn)行評(píng)價(jià)，探索中心城區(qū)這一特定土地利用空間建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)的特點(diǎn)，以豐富建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)的方法體系，確定杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性空間格局。研究結(jié)果表明：杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的空間格局呈從已有建成區(qū)、主干道沿線以及未來(lái)城市規(guī)劃區(qū)向外遞減的圈層結(jié)構(gòu)；影響中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的影響因素應(yīng)以經(jīng)濟(jì)適宜性為主，兼顧生態(tài)適宜性，其中建成區(qū)鄰域密度、道路密度和城市規(guī)劃區(qū)鄰域密度是影響中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的關(guān)鍵因素，決定了中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的總體格局。利用主成分分析方法確定的中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性空間格局經(jīng)驗(yàn)證與杭州市城市開(kāi)發(fā)進(jìn)程相吻合，可以為杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地優(yōu)化布局與結(jié)構(gòu)調(diào)整提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：土地評(píng)價(jià)；適宜性；主成分分析；建設(shè)用地；中心城區(qū)

中圖分類號(hào)： F323.211文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2016）06-0488-05

收稿日期：2016-01-01

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：51508513）；浙江省自然科學(xué)基金（編號(hào)：LY15D010006）。

作者簡(jiǎn)介：陸張維（1983—），男，浙江慈溪人，博士，主要研究方向?yàn)槌鞘型恋乩门c管理。

通信作者：徐麗華，博士，副教授，主要研究方向?yàn)榈乩韺W(xué)及空間分析。當(dāng)前，中國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于快速增長(zhǎng)階段，城市化水平不斷提高，建設(shè)用地日趨緊張，如何合理利用有限的建設(shè)用地資源，發(fā)揮建設(shè)用地的最大效益已經(jīng)成為我國(guó)土地利用的重要任務(wù)。特別是中心城區(qū)，作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心與載體，其土地利用優(yōu)化更是直接關(guān)系到整個(gè)區(qū)域土地資源的合理利用和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。而針對(duì)土地利用活動(dòng)，土地適宜性評(píng)價(jià)是土地利用決策的重要因素[1]，目的在于根據(jù)人類意愿和未來(lái)活動(dòng)的預(yù)測(cè)確定土地利用最適合的空間模式[2-3]，引導(dǎo)人們按照土地的內(nèi)在適宜方向進(jìn)行開(kāi)發(fā)，對(duì)于提高土地社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)價(jià)值、保證土地資源合理利用具有重要的指導(dǎo)意義[4-5]。《雅典憲章》有關(guān)建設(shè)用地選擇的理論也認(rèn)為，城市土地用途確定必須考慮土地的適宜性[6]，才能實(shí)現(xiàn)城市土地資源的優(yōu)化配置[7]。因此，中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)是土地利用總體規(guī)劃和城市總體規(guī)劃有關(guān)城市土地利用的重要基礎(chǔ)工作，可以為城市空間構(gòu)造、城市用地選擇及城市用地功能分區(qū)等提供科學(xué)依據(jù)[8]，影響城市未來(lái)發(fā)展的整體布局和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)于提高城市土地利用管理績(jī)效有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

土地適宜性評(píng)價(jià)研究早期以農(nóng)用地適宜性評(píng)價(jià)為主，隨著城市用地?cái)U(kuò)展、農(nóng)業(yè)土地變化、旅游用地開(kāi)發(fā)、土地整理等活動(dòng)的日益增多，各類用地的適宜性評(píng)價(jià)日益增多，建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)方面的研究也逐步發(fā)展起來(lái)。在建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)研究區(qū)域的選擇方面，主要有城市群[9]、市域[10]、資源型城市[11]、縣域[12]、城鎮(zhèn)[13]、村莊[14]、半城市化地區(qū)[15]、山區(qū)[16]等，還未見(jiàn)主要針對(duì)中心城區(qū)的研究。在建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)方法的研究方面，早期多以定性評(píng)價(jià)為主，隨著定量研究和地理信息系統(tǒng)（GIS）空間分析技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，構(gòu)建單因素評(píng)價(jià)圖層，借助GIS技術(shù)進(jìn)行綜合加權(quán)疊加[11，17]，關(guān)鍵在于權(quán)重的確定。還有學(xué)者用遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能方法進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)，也取得了一定的成績(jī)[18-19]，但人工智能方法在普及上存在難度。在建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取方面，已有研究中主要有地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文條件、地質(zhì)災(zāi)害等工程施工因素，以及自然保護(hù)區(qū)、水域、人文景觀、生態(tài)脆弱區(qū)、植被蓋度、環(huán)境污染、基本農(nóng)田保護(hù)等生態(tài)因素，以及風(fēng)向、濕度、氣溫等氣象因素，還有交通、建成區(qū)密度、離市中心距離、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、基礎(chǔ)設(shè)施條件、經(jīng)濟(jì)政策等經(jīng)濟(jì)因素[17，20-27]。這些評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取首先評(píng)價(jià)某地塊是否適宜作為建設(shè)用地，其次是適宜的程度。而中心城區(qū)是一個(gè)區(qū)域政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心，通常是在自然地理等條件相對(duì)較好的地方逐漸發(fā)展起來(lái)的，以平原谷地居多，因而根據(jù)上述因素進(jìn)行分析，中心城區(qū)周邊通常是建設(shè)用地適宜區(qū)，適宜性評(píng)價(jià)應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注作為建設(shè)用地的適宜性程度。城市土地的優(yōu)化配置以“效益”為核心，中心城區(qū)尤為如此[7]，并且城市開(kāi)發(fā)主體更多的是關(guān)心用地的經(jīng)濟(jì)效益，而這種效益的差異主要由土地的經(jīng)濟(jì)區(qū)位決定。還有，在中心城區(qū)這一尺度上，像工程施工因素、氣象因素通常不會(huì)成為城市發(fā)展的限制因素，是次要因素，而且相對(duì)均質(zhì)。筆者認(rèn)為，中心城區(qū)的建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)有其自身特點(diǎn)，應(yīng)該著重考慮經(jīng)濟(jì)因素，輔以生態(tài)因素，并且應(yīng)該從柵格尺度上借助GIS技術(shù)進(jìn)行分析。

本研究擬采用主成分分析方法，結(jié)合GIS技術(shù)，從柵格尺度對(duì)杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)，探索中心城區(qū)這一特定土地利用空間建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)的特點(diǎn)，豐富建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)的方法體系，以期為杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地優(yōu)化布局與結(jié)構(gòu)調(diào)整提供借鑒與參考。

1材料與方法

1.1區(qū)域與數(shù)據(jù)

杭州市位于中國(guó)東南沿海，是浙江省省會(huì)和經(jīng)濟(jì)、政治、文化中心，是長(zhǎng)三角中心城市之一，是國(guó)家歷史文化名城和著名的風(fēng)景旅游城市。以杭州市中心城區(qū)為研究靶心，包括主城、江南副城和下沙副城，以繞城高速公路為界，土地總面積為813.78 km2（圖1）。

本研究采用的資料主要包括：2005年11月27日Landsat TM影像和2010年9月21日Landsat ETM影像（軌道號(hào)為P119、R39），用于獲取建成區(qū)鄰域密度和水體鄰域密度，以及2005—2010年間建設(shè)用地?cái)U(kuò)展情況；其他數(shù)據(jù)還包括1987年杭州市1 ∶ 5萬(wàn)地形圖，2005年土地利用現(xiàn)狀圖、2001—2020年城市規(guī)劃資料、主城區(qū)行政區(qū)劃圖、道路交通圖、基本農(nóng)田分布圖和工業(yè)中心分布圖，用于獲取杭州市主城區(qū)2005年的坡度、農(nóng)居點(diǎn)鄰域密度、城市規(guī)劃區(qū)鄰域密度、基本農(nóng)田鄰域密度、道路密度、離工業(yè)中心距離和離CBD距離。所有數(shù)據(jù)空間化以后，都統(tǒng)一到杭州市地方坐標(biāo)系。

1.2研究方法

1.2.1評(píng)價(jià)因子的選取與計(jì)算中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)著重考慮用地的經(jīng)濟(jì)適宜性，兼顧生態(tài)保護(hù)。已有建成區(qū)周邊，規(guī)模效益明顯，容易引起城市開(kāi)發(fā)的進(jìn)一步集聚；交通設(shè)施是城市擴(kuò)展的重要解釋變量，交通沿線的土地開(kāi)發(fā)成本較低、通達(dá)性好、擴(kuò)展阻力最小，因而城市擴(kuò)展傾向于沿交通線向外擴(kuò)展，是用地適宜性的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)；在未來(lái)城市規(guī)劃范圍內(nèi)，政府會(huì)提供城市基礎(chǔ)設(shè)施（如道路）和城市發(fā)展所需的城市配套設(shè)施（如安全、健康、教育、醫(yī)療），以保證城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和推動(dòng)城市的可持續(xù)發(fā)展，是非常適宜開(kāi)發(fā)的區(qū)域；長(zhǎng)期以來(lái)，城市工業(yè)的發(fā)展通常以集聚的方式為主，特別是各工業(yè)區(qū)、開(kāi)發(fā)區(qū)在集聚企業(yè)方面更具有吸引力[28]，20世紀(jì)90年代初期以來(lái)，城市產(chǎn)業(yè)退二進(jìn)三，工業(yè)開(kāi)始郊區(qū)化發(fā)展，從杭州市工業(yè)用地的布局來(lái)看，工業(yè)在城市擴(kuò)展中起到了重要作用；競(jìng)租理論認(rèn)為，市中心具有最高的租金，然后租金隨著離市中心距離的增加而降低，因此離市中心的距離越近，用地效益越高，越適宜開(kāi)發(fā)。坡度較大的區(qū)域通常是林地，從生態(tài)保護(hù)角度考慮不適宜開(kāi)發(fā)，而坡度平緩的區(qū)域，建筑成本較低，更適宜開(kāi)發(fā)；大面積水體是優(yōu)越的景觀條件，從環(huán)境保護(hù)的角度看，認(rèn)為不適宜開(kāi)發(fā)，并且容易導(dǎo)致可開(kāi)發(fā)土地的破碎化和開(kāi)發(fā)成本的上升；基本農(nóng)田是規(guī)劃期內(nèi)未經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)不得占用的耕地，基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的存在限制了某一區(qū)域未來(lái)的發(fā)展空間，同時(shí)也有助于發(fā)揮耕地的生態(tài)價(jià)值；城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展過(guò)程中會(huì)遇到很多農(nóng)村居民點(diǎn)，征地拆遷困難，而且在土地補(bǔ)償和村民安置方面需要支付高額的經(jīng)濟(jì)成本和社會(huì)成本。因此，本研究選取建成區(qū)鄰域密度、道路密度、城市規(guī)劃區(qū)鄰域密度、離工業(yè)中心距離、離CBD距離、坡度、水體鄰域密度、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)鄰域密度、農(nóng)居點(diǎn)鄰域密度作為建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)因子。本研究最終評(píng)價(jià)單元是 210 m×210 m的柵格，各指標(biāo)運(yùn)用Zonal Statistic統(tǒng)計(jì)方法將結(jié)果統(tǒng)計(jì)到柵格單元上。

1.2.2主成分分析運(yùn)用主成分分析將影響建設(shè)用地適宜性的多個(gè)因子歸納為幾個(gè)變量進(jìn)行評(píng)價(jià)。主成分分析是一種不摻雜主觀意識(shí)的客觀評(píng)價(jià)方法，并經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)分析生成權(quán)重值，從而確定每個(gè)樣本的貢獻(xiàn)率。同時(shí)它又是一種降維技術(shù)，把多維向量簡(jiǎn)化為數(shù)量更少的綜合因素，即多元變量系統(tǒng)中的主成分，并且通過(guò)旋轉(zhuǎn)使得主成分之間互不相關(guān)，從而確定主成分的現(xiàn)實(shí)含義。利用主成分分析方法可以生成一系列獨(dú)立不相關(guān)的新變量（主成分），擺脫了權(quán)重判斷不合理的弊端，并能方便地利用分析得到的綜合得分進(jìn)行評(píng)價(jià)。

主成分分析原理是通過(guò)正交旋轉(zhuǎn)變換來(lái)消除數(shù)據(jù)相關(guān)性或冗余度。正交旋轉(zhuǎn)式為：

pcij=∑nk=1XikEkj。

2 結(jié)果與分析

2.1建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)因子的空間主成分分析

采用SPSS11.5統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，首先進(jìn)行Barlett球度檢驗(yàn)和KMO檢驗(yàn)。Barlett球度檢驗(yàn)給出的相伴概率為0.000，小于顯著性水平0.05，因此拒絕Barlett球度檢驗(yàn)的零假設(shè)；KMO統(tǒng)計(jì)量為0.635，大于0.5，證明適于主成分分析。其次利用主成分分析，得到各個(gè)主成分的特征值和貢獻(xiàn)率，建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)的主成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。由于前5個(gè)主成分已經(jīng)包含了原始變量中85%的信息，已能較好地反映杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的空間格局，因此選取前5個(gè)主成分進(jìn)行分析。

從表2可以看出每個(gè)主成分包含原來(lái)變量的信息載荷情況，對(duì)應(yīng)的載荷系數(shù)越大，包含原變量的信息就越多，借此分析各個(gè)主成分的內(nèi)涵。第1主成分對(duì)建成區(qū)鄰域密度、道路密度和城市規(guī)劃區(qū)鄰域密度具有較高的載荷量，主要反映城市開(kāi)發(fā)對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響，已有建成區(qū)密度大的地方具有良好的道路基礎(chǔ)設(shè)施，也是未來(lái)城市規(guī)劃重點(diǎn)發(fā)展的區(qū)域，體現(xiàn)了良好的區(qū)位；第2主成分對(duì)離工業(yè)中心距離和離CBD距離具有較高的載荷量，CBD和工業(yè)中心是城市發(fā)展的集聚中心，反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的集聚規(guī)模效應(yīng)對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響；第3主成分對(duì)坡度和水體鄰域密度具有較高的載荷量，坡度較高、水體分布多的區(qū)域應(yīng)該注重生態(tài)保護(hù)，不適宜開(kāi)發(fā)土地，反映了生態(tài)環(huán)境保護(hù)對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響；第4主成分對(duì)于農(nóng)居點(diǎn)鄰域密度具有較高的載荷量，反映了征地拆遷成本對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響；第5主成分對(duì)于基本農(nóng)田密度具有較高的載荷量，反映了由于基本農(nóng)田布局導(dǎo)致的城市發(fā)展的空間及生態(tài)約束對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響。綜合考慮各個(gè)主成分的主要貢獻(xiàn)因子，影響中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的因子按照作用度大小，可以概括為區(qū)位、集聚規(guī)模效應(yīng)、生態(tài)環(huán)境、征地拆遷成本和空間及生態(tài)約束等5個(gè)主因子。

從5個(gè)主成分在每個(gè)空間單元上得分的空間格局（圖2）可以看出，PCA變換可以有效地將相關(guān)的空間因素對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響分配到相應(yīng)的主成分上。第1主成分代表原來(lái)9個(gè)指標(biāo)中約1/3的信息，因此第1主成分可以初步描述中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的總體格局，其空間結(jié)構(gòu)呈從已有建成區(qū)、主干道沿線以及未來(lái)城市規(guī)劃區(qū)向外遞減的圈層分布，該區(qū)域已有基礎(chǔ)設(shè)施良好、交通發(fā)達(dá)，是未來(lái)政府基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資、住宅開(kāi)發(fā)、商業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域，低值區(qū)主要分布在城市郊區(qū)。第2主成分代表社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的集聚規(guī)模效應(yīng)對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響，高值區(qū)主要是在杭州市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)之江區(qū)塊、蕭山經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、下沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、半山-石橋重型機(jī)械工業(yè)區(qū)、九堡家電工業(yè)區(qū)、小河和拱宸橋工業(yè)區(qū)以及城市中心區(qū)域。第3主成分代表生態(tài)環(huán)境對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響，低值區(qū)主要分布在西湖風(fēng)景區(qū)、城北半山、蕭山南部的柴嶺山和華眉山、西溪濕地、運(yùn)河以及蕭山湘湖和白馬湖附近區(qū)域。第4主成分代表征地拆遷成本對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響，低值區(qū)主要是在主城區(qū)和下沙之間的艮山東路沿線、蕭山城區(qū)北部、濱江區(qū)南部以及主城區(qū)北部的農(nóng)村地區(qū)。第5主成分代表城市發(fā)展的空間及生態(tài)約束對(duì)建設(shè)用地適宜性的影響，低值區(qū)主要分布在蕭山北部的錢江農(nóng)場(chǎng)和南部的湘湖農(nóng)場(chǎng)的基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)。

2.2建設(shè)用地適宜性綜合評(píng)價(jià)

影響建設(shè)用地適宜性的因素很多，主成分分析得到的5個(gè)主成分基本上可以概括影響建設(shè)用地適宜性格局的主導(dǎo)因子。利用主成分分析，確定杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的綜合評(píng)價(jià)模型如下：

Y=0.332 3Y1+0.174 3Y2+0.136 0Y3+0.130 9Y4+0074 1Y5。

（5）

式中：Y為建設(shè)用地適宜性綜合得分；Y1為區(qū)位因子；Y2為集聚規(guī)模效應(yīng)因子；Y3為生態(tài)環(huán)境因子；Y4征地拆遷成本因子；Y5為空間及生態(tài)約束因子。

按照上述評(píng)價(jià)模型，根據(jù)上述各個(gè)主導(dǎo)因子的得分，可以模擬出杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的空間格局（圖3）。其空間結(jié)構(gòu)與第1主成分基本一致，呈從已有建成區(qū)、主干道沿線以及未來(lái)城市規(guī)劃區(qū)向外遞減的圈層分布，根據(jù)中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的空間格局，接下來(lái)城市的發(fā)展可能是中心城區(qū)往城區(qū)北部，城東往下沙方向，下沙城西部往主城區(qū)方向，濱江區(qū)沿錢塘江南岸，以及蕭山城區(qū)往北部發(fā)展。

2.3建設(shè)用地適宜性空間格局與城市擴(kuò)展的對(duì)比分析

從理論上講，在城市發(fā)展過(guò)程中，建設(shè)用地適宜性最高區(qū)域應(yīng)該是優(yōu)先開(kāi)發(fā)的區(qū)域。因此，通過(guò)對(duì)比分析杭州市中心城區(qū)2005—2010年間新增建設(shè)用地的分布與本研究分析得到的2005年建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)的空間格局，以驗(yàn)證本研究結(jié)果的現(xiàn)實(shí)性。

從遙感解譯上看，2005—2010年杭州市中心城區(qū)新增建設(shè)用地增長(zhǎng)情況見(jiàn)圖4，新增建設(shè)用地50.34 km2，發(fā)現(xiàn)杭州市中心城區(qū)的城市擴(kuò)展具有10個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)，分別是文一西路兩側(cè)、古墩路和莫干山路兩側(cè)、上塘高架兩側(cè)、石大快速路北側(cè)、艮山東路和德勝東路兩側(cè)、下沙1號(hào)大街西側(cè)、下沙城區(qū)的填充開(kāi)發(fā)、濱江城區(qū)的填充開(kāi)發(fā)、蕭山市心北路兩側(cè)和蕭山城區(qū)東北部杭甬高速南側(cè)的工業(yè)區(qū)，與建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)所確

定的適宜性較好的區(qū)域基本吻合。具體來(lái)看，在研究區(qū)范圍內(nèi)，除去已有建設(shè)用地、山地、水域、風(fēng)景保護(hù)區(qū)和基本農(nóng)田等用地，共有213.66 km2土地可供開(kāi)發(fā)，根據(jù)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果，選取其中50.34 km2最適宜的用地，則2005—2010年間，在柵格尺度上有14.31 km2約30%的新增建設(shè)用地位于該區(qū)域內(nèi)。若將213.66 km2可開(kāi)發(fā)土地分別按30%、30%、40%的比例劃分為適宜性一等、二等、三等，則2005—2010年間位于一等、二等、三等的新增建設(shè)用地分別為 47.16%、30.18%、22.66%。本研究確定的杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的評(píng)價(jià)結(jié)果可作為杭州市城市土地開(kāi)發(fā)決策依據(jù)是科學(xué)合理的。

3結(jié)論

本研究借助GIS空間分析技術(shù)，利用主成分分析方法對(duì)杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，主要得出以下結(jié)論：（1）杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的空間格局呈從已有建成區(qū)、主干道沿線以及未來(lái)城市規(guī)劃區(qū)向外遞減的圈層分布，城市的適宜發(fā)展區(qū)可能是中心城區(qū)往城區(qū)北部，城東往下沙方向，下沙城西部往主城區(qū)方向，濱江區(qū)沿錢塘江南岸，以及蕭山城區(qū)往北部發(fā)展，這與杭州市城市發(fā)展戰(zhàn)略從“西湖時(shí)代”走向“錢塘江時(shí)代”相吻合。（2）影響中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的影響因素以經(jīng)濟(jì)適宜性為主，兼顧生態(tài)適宜性，按重要性依次為區(qū)位、集聚規(guī)模效應(yīng)、生態(tài)環(huán)境、征地拆遷成本和空間及生態(tài)約束。其中，建成區(qū)鄰域密度、道路密度和城市規(guī)劃區(qū)鄰域密度是影響中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的關(guān)鍵因素，決定了中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性的總體格局；離工業(yè)中心距離和離CBD距離對(duì)于城市周邊開(kāi)發(fā)區(qū)以及城市中心區(qū)域的建設(shè)用地適宜性有著重要影響；坡度、水體鄰域密度、農(nóng)居點(diǎn)鄰域密度和基本農(nóng)田密度則是影響建設(shè)用地適宜性的次要因素。（3）建設(shè)用地適宜性是城市土地開(kāi)發(fā)決策的重要依據(jù)，通過(guò)對(duì)比分析2005年杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性空間格局與2005—2010年中心城區(qū)新增建設(shè)用地的分布情況，建設(shè)用地適宜性高的區(qū)域正是城市開(kāi)發(fā)概率較高的區(qū)域，2005—2010年位于建設(shè)用地適宜性一等、二等、三等區(qū)域內(nèi)的新增建設(shè)用地占比分別為47.16%、30.18%、22.66%。本研究針對(duì)中心城區(qū)特點(diǎn)選取指標(biāo)體系是科學(xué)合理的，利用主成分分析方法確定建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果可為杭州市中心城區(qū)建設(shè)用地優(yōu)化布局與結(jié)構(gòu)調(diào)整提供借鑒與參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃杏元，倪紹祥，徐壽成，等. 地理信息系統(tǒng)支持區(qū)域土地利用決策的研究[J]. 地理學(xué)報(bào)，1993，48（2）：114-121.

[2]Hopkins L D. Methods for generating land suitability maps：a comparative evaluation[J]. Journal for American Institute of Planners，1977，34（1）：19-29.

[3]Collins M G，Steiner F R，Rushman M J. Land-use suitability analysis in the United States：historical development and promising technological achievements[J]. Environmental Management，2001，28（5）：611-621.

[4]McHarg I.L，設(shè)計(jì)結(jié)合自然[M].芮經(jīng)緯，譯. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1992.

[5]馬天峰.城市規(guī)劃中的土地適用性分析研究[J]. 規(guī)劃師，2008，24（6）：71-74.

[6]南曉娜.GIS支持下的山地城市建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)研究[D]. 西安：西北大學(xué)，2009.

[7]吳次芳，王建弟，許紅衛(wèi)，等. 城市土地資源分類評(píng)價(jià)及其與土地優(yōu)化配置的關(guān)系[J]. 自然資源學(xué)報(bào)，1995，10（2）：158-164.

[8]Marull J，Pino J，Mallarach J M，et al. A land suitability index for strategic environmental assessment in metropolitan areas[J]. Landscape and Urban Planning，2007，81（3）：200-212.

[9]尹海偉，孔繁花，羅震東，等. 基于潛力-約束模型的冀中南區(qū)域建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，24（8）：2274-2280.

[10]許嘉巍，劉惠清.長(zhǎng)春市城市建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)[J]. 經(jīng)濟(jì)地理，1999，19（6）：101-104.

[11]何丹，金鳳君，周璟.資源型城市建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)研究——以濟(jì)寧市大運(yùn)河生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)為例[J]. 地理研究，2011，30（4）：655-666.

[12]張雷，宗躍光，楊偉.基于GIS的城市建設(shè)用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)——以福建省連城縣為例[J]. 山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，23（3）：94-98.

[13]黃麗明，陳健飛. 廣州市花都區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)研究——基于MCR面特征提取[J]. 資源科學(xué)，2014，36（7）：1347-1355.

[14]薛繼斌，徐保根，李湛，等. 村級(jí)土地利用規(guī)劃中的建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)研究[J]. 中國(guó)土地科學(xué)，2011，25（9）：16-21.

[15]石龍宇，黃云鳳，崔勝輝，等. 半城市化地區(qū)土地適宜性評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用——以廈門市集美區(qū)為例[J]. 中國(guó)土地科學(xué)，2010，24（5）：53-57，63.

[16]彭曉鵑，趙克飛. 基于GIS的山地城鎮(zhèn)空間拓展土地適宜性評(píng)價(jià)——以大埔縣為例[J]. 熱帶地理，2013，33（4）：480-488.

[17]葉斌，程茂吉，張媛明.城市總體規(guī)劃城市建設(shè)用地適宜性評(píng)定探討[J]. 城市規(guī)劃，2011，35（4）：41-48.

[18]Xu K，Kong C F，Li J F，et al. Suitability evaluation of urban construction land based on geo-environmental factors of Hangzhou，China[J]. Computers & Geosciences，2011，37（8）：992-1002.

[19]Malczewski J. GIS-based land-use suitability analysis：a critical overview[J]. Progress in Planning，2004，62（1）：3-65.

[20]王琳，朱天明，楊桂山，等. 基于GIS空間分析的縣域建設(shè)功能空間分區(qū)研究——以江蘇省昆山市為例[J]. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2010，19（7）：725-731.

[21]劉貴利，顧京濤. 土地適宜性評(píng)價(jià)引導(dǎo)的城市發(fā)展方向選擇——以汕頭市為例[J]. 城市發(fā)展研究，2008（增刊）：290-296.

[22]宗躍光，王蓉，汪成剛，等. 城市建設(shè)用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)的潛力-限制性分析——以大連城市化區(qū)為例[J]. 地理研究，2007，26（6）：1117-1126，圖版1，3.

[23]王海鷹，張新長(zhǎng)，康停軍. 基于GIS的城市建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)理論與應(yīng)用[J]. 地理與地理信息科學(xué)，2009，25（1）：14-17.

[24]梁艷平，劉興權(quán)，劉越，等. 基于GIS的城市總體規(guī)劃用地適宜性評(píng)價(jià)探討[J]. 工程勘察，2001，37（2）：51-53，58.

[25]陳燕飛，杜鵬飛，鄭筱津，等. 基于GIS的南寧市建設(shè)用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)[J]. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，46（6）：801-804.

[26]李猷，王仰麟，彭建，等. 基于景觀生態(tài)的城市土地開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)——以丹東市為例[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，30（8）：2141-2150.

[27]刑世和. 土地資源與利用[M]. 廈門：廈門大學(xué)出版社，2000.

[28]馮健. 轉(zhuǎn)型期中國(guó)城市內(nèi)部空間重構(gòu)[M]. 北京：科學(xué)出版社，2006.