任永強，李婷，崔一霖，楊光，李世強，曹許悅，孫詠琦，梁嘉熙

(華北理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063210)

雙評價是資源環(huán)境承載力評價和國土空間開發(fā)適宜性評價的簡稱[1]。資源環(huán)境承載力是指在一定范圍內(nèi)，在符合持續(xù)發(fā)展需要，且區(qū)域環(huán)境功能仍具有維持其穩(wěn)態(tài)的條件下，資源環(huán)境系統(tǒng)所能承受各種人類活動的能力[2]。國土空間開發(fā)適宜性評價在維系生態(tài)系統(tǒng)健康的前提下，綜合考慮資源環(huán)境要素以及特定國土空間，得到進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)建設(shè)等人類活動的適宜程度，具體包括城市建設(shè)適宜性評價以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性評價[3-5]。資源環(huán)境承載力評價是判斷區(qū)域內(nèi)土地資源、水資源、礦產(chǎn)資源、能源、旅游資源、水環(huán)境、大氣環(huán)境等資源環(huán)境要素，對這個區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的最大人口規(guī)模、經(jīng)濟規(guī)模和建設(shè)規(guī)模的支撐能力。資源環(huán)境承載能力評價實際上是對自然資源和生態(tài)環(huán)境本體的相對客觀的評價。當(dāng)前我國正處于工業(yè)化和城市化高速發(fā)展時期，人口持續(xù)增長和城市化進(jìn)程不斷加快，資源緊缺、環(huán)境污染、生態(tài)系統(tǒng)退化等問題日益嚴(yán)重，不斷制約著國土安全和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展[6]。而資源環(huán)境承載能力評價和國土空間開發(fā)適宜性評價是摸清資源利用上限與環(huán)境質(zhì)量底線的重要舉措，更是劃定"三區(qū)三線"、優(yōu)化國土空間格局的基本依據(jù)。通過國土空間資源的雙評價，對空間功能區(qū)域進(jìn)行劃分，將環(huán)境影響評價，作為優(yōu)化空間布局的重要技術(shù)方法，增強空間規(guī)劃的環(huán)境合理性和協(xié)調(diào)性。通過雙評價，客觀地反映當(dāng)前資源環(huán)境的優(yōu)勢與短板，發(fā)現(xiàn)未來發(fā)展的潛力。同時，通過對比現(xiàn)狀(如開發(fā)利用現(xiàn)狀、基本農(nóng)田紅線、生態(tài)保護紅線等)可以對既有規(guī)劃成果進(jìn)行校正。此外，雙評價成果從空間上明確規(guī)劃范圍內(nèi)未來生態(tài)修復(fù)的要點，并有助于分析持續(xù)提升國土空間資源環(huán)境承載能力的路徑。

因此，該系統(tǒng)借助航天宏圖信息技術(shù)股份有限公司自主研發(fā)的PIE SDK二次開發(fā)組件集[7]，參考國家最新發(fā)行的《資源環(huán)境承載能力和國土空間開發(fā)適宜性評價技術(shù)指南(試行)20190605》構(gòu)建了11項國土資源環(huán)境承載力單項評價模型，并參考2項國土空間開發(fā)適宜性集成評價模型，可根據(jù)用戶所添加數(shù)據(jù)，一鍵生成地區(qū)的各項評價結(jié)果。同時，可以對地區(qū)的干旱指數(shù)各等級面積占比、地區(qū)水資源總量各等級占比等進(jìn)行統(tǒng)計與分析，既可為用戶提供參考，又可為用戶提供基礎(chǔ)地圖操作以及制圖輸出的功能，以此來為國土規(guī)劃部門提供輔助分析支持，推動國土空間規(guī)劃雙評價進(jìn)程。

1系統(tǒng)分析

1.1 關(guān)鍵技術(shù)

該系統(tǒng)主要是在Visual Studio 2015中基于PIE SDK組件包來進(jìn)行程序的開發(fā)，以C#作為系統(tǒng)的主要開發(fā)語言，結(jié)合Python算法和ECharts開源可視化圖表組件進(jìn)行功能的實現(xiàn)，并采用DevExpress第三方美化控件包對系統(tǒng)功能顯示界面進(jìn)行設(shè)計。

1.2 系統(tǒng)可行性分析

模型是GIS系統(tǒng)不可或缺的一部分，模型的準(zhǔn)確性關(guān)系到系統(tǒng)輸出結(jié)果的精確程度。該系統(tǒng)的模型根據(jù)國家最新發(fā)行的《資源環(huán)境承載能力和國土空間開發(fā)適宜性評價技術(shù)指南(試行)20190605》構(gòu)建，各項評價模型均具有相應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，同時進(jìn)行了數(shù)據(jù)的測試，更加確保了系統(tǒng)模型的準(zhǔn)確[9,10]。

2系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)組織架構(gòu)

系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示，采用C/S結(jié)構(gòu)，基于PIE SDK進(jìn)行組件式開發(fā)。分為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、資源環(huán)境承載力評價、國土空間開發(fā)適宜性評價和統(tǒng)計分析4個主要組成部分。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一化處理，包含指南中提及的相應(yīng)指標(biāo)計算、要素分析以及等級劃分等工作。資源環(huán)境承載力評價主要分為2類，分別為城鎮(zhèn)建設(shè)功能指向和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能指向的資源環(huán)境承載力評價，各指向同時包含土地資源評價、水資源評價、氣候評價、災(zāi)害評價和生態(tài)評價等單項評價，通過輸入標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，一鍵生成評價結(jié)果。國土開發(fā)適宜性評價同樣也分為城鎮(zhèn)建設(shè)功能指向和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能指向。根據(jù)各指向的資源環(huán)境承載力評價的結(jié)果進(jìn)行綜合分析，通過輸入各類資源環(huán)境承載力評價的結(jié)果，得到城鎮(zhèn)建設(shè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的適宜性等級。統(tǒng)計與分析主要是對過程中用到的數(shù)據(jù)以圖表的方式進(jìn)行可視化展示，對生成的評價結(jié)果進(jìn)行各等級面積占比的統(tǒng)計，輔助用戶分析結(jié)果。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

如圖2所示，國土空間規(guī)劃雙評價輔助分析系統(tǒng)在功能上包括六大模塊，分別為：文件模塊、編輯模塊、輸出模塊、資源環(huán)境承載力評價模塊、國土空間開發(fā)適宜性評價模塊和統(tǒng)計分析模塊。其中資源環(huán)境承載力評價模塊和國土空間開發(fā)適宜性評價模塊，為系統(tǒng)的主要模塊。

圖2 系統(tǒng)功能模塊圖

3系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 資源環(huán)境承載力評價

由于資源環(huán)境承載力評價模型較多，以城市建設(shè)功能指向型的災(zāi)害評價為例進(jìn)行介紹。唐山地區(qū)為地震多發(fā)區(qū)，通過對地震點峰值加速度和距斷裂帶的距離進(jìn)行評價，獲得災(zāi)害危險性的評價數(shù)據(jù)，結(jié)果分為低、中、較高、高4個等級，同時將唐山市范圍及附近的地震點數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入驗證，得到如圖3所示城市建設(shè)功能指向型的災(zāi)害評價結(jié)果圖。

圖3 城市建設(shè)功能指向型的災(zāi)害評價結(jié)果(以唐山市為例)

3.2 城鎮(zhèn)建設(shè)適宜性評價

城鎮(zhèn)建設(shè)適宜性評價是對城鎮(zhèn)建設(shè)指向的資源環(huán)境承載力評價綜合，具體流程如圖4所示。首先通過數(shù)據(jù)的輸入得到各項評價的結(jié)果，由土地資源評價和水資源評價共同構(gòu)成水土評價基礎(chǔ)，綜合環(huán)境評價結(jié)果，得到城鎮(zhèn)建設(shè)適宜性等級的初步判定結(jié)果，再通過氣候、災(zāi)害的評價對初步結(jié)果進(jìn)行修正，得到城鎮(zhèn)建設(shè)適宜性的等級。

圖4 城鎮(zhèn)建設(shè)適宜性評價具體流程及輸入數(shù)據(jù)

圖5所示為城鎮(zhèn)建設(shè)適應(yīng)性評價結(jié)果，并以唐山市為例進(jìn)行了成果的輸出，從圖5可以看到，唐山市的南部山區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)評價結(jié)果多為不適宜等級，北部平原地區(qū)的適宜性等級相對較高，中部地區(qū)由于地處地震帶，所以適宜性相對較低。

圖5 城鎮(zhèn)建設(shè)適應(yīng)性評價結(jié)果(以唐山市為例)

3.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性評價

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性評價同樣根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)指向的資源環(huán)境承載力評價模型，得到各類單項評價結(jié)果，由農(nóng)業(yè)耕作條件和農(nóng)業(yè)供水條件得到水土資源基礎(chǔ)，綜合氣候評價的結(jié)果，生成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性等級的初步結(jié)果，再通過土壤環(huán)境容量、氣象災(zāi)害風(fēng)險進(jìn)行修正，得到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性等級，具體流程如圖6所示。

圖6 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性評價具體流程及輸入數(shù)據(jù)

同樣以唐山市為例進(jìn)行了成果的輸出，如圖7所示，由于唐山北部地區(qū)多山，農(nóng)業(yè)耕作條件較差，中部平原地區(qū)適宜性較高，南部由于臨海，土壤粉砂含量較高，不適宜進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等活動。

圖7 城鎮(zhèn)建設(shè)適應(yīng)性評價結(jié)果(以唐山市為例)

4結(jié)論

(1)該國土空間規(guī)劃雙評價輔助分析系統(tǒng)將GIS的空間分析功能與國土空間規(guī)劃工作結(jié)合起來，利用當(dāng)前流行的國產(chǎn)遙感軟件PIE的二次開發(fā)組件包開發(fā)出一款穩(wěn)定實用的客戶端。

(2)輸入數(shù)據(jù)一鍵出圖切實為相關(guān)用戶帶來了方便，評價的結(jié)果也為國土規(guī)劃部門提供參考，為優(yōu)化國土空間格局助力。