孟繁宇，樊慶鋅

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 市政與環(huán)境工程學(xué)院，哈爾濱 150090)

城市居住用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)體系研究
——以哈爾濱群力新區(qū)為例

孟繁宇，樊慶鋅

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 市政與環(huán)境工程學(xué)院，哈爾濱 150090)

為了優(yōu)化城市人居環(huán)境，科學(xué)判定城市居住用地的生態(tài)適宜性，主要研究適應(yīng)于城市大范圍居住區(qū)的生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和方法。根據(jù)居住區(qū)整體同質(zhì)、內(nèi)部異質(zhì)的特點(diǎn)，建立了兩套評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并分別采用物元可拓分析法和GIS空間加權(quán)疊加分析法，以哈爾濱群力新區(qū)為例進(jìn)行實(shí)證研究。物元分析表明群力新區(qū)規(guī)劃建設(shè)整體的土地適宜性較好?；贏rcGIS9.2的多因素空間加權(quán)疊加分析的結(jié)果得到了區(qū)域內(nèi)不同適宜性等級(jí)的分布圖。通過(guò)這兩種評(píng)價(jià)方法的有機(jī)結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有利于提高居住區(qū)土地適宜性信息的管理水平。

土地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià);城市居住用地;物元可拓分析;GIS

一、引言

據(jù)聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，到2025年，全世界將有60%的人口居住在占地球表面2%的城市區(qū)域內(nèi)［1］。城市化在帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也導(dǎo)致了城市人口的激增，從而加劇了城市住房緊張、交通混亂和生活環(huán)境的惡化，并對(duì)自然支持系統(tǒng)也產(chǎn)生了巨大的生態(tài)脅迫［2］。因此，科學(xué)地規(guī)劃城市居住區(qū)建設(shè)，提高人居環(huán)境質(zhì)量已成為現(xiàn)代城市可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

聯(lián)合國(guó)1989年開(kāi)始創(chuàng)立“人居獎(jiǎng)”，并于2001年成立了人居環(huán)境署，標(biāo)志著全球人居環(huán)境建設(shè)進(jìn)入了嶄新的階段［3］。在我國(guó)，吳良墉先生于20世紀(jì)90年代初也開(kāi)展了人居環(huán)境的探索研究。隨著人居環(huán)境研究的深入，城市生態(tài)學(xué)理論的誕生，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注具體居住區(qū)的生態(tài)宜居性，因此城市居住用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)逐步發(fā)展起來(lái)。然而至今，有關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、標(biāo)準(zhǔn)的理論研究依然相對(duì)缺乏［4］，因此對(duì)居住區(qū)生態(tài)適宜性進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)價(jià)仍是一項(xiàng)艱巨的工作。

本文以城市復(fù)合生態(tài)生態(tài)系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，構(gòu)建了包含自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)多維度的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并針對(duì)大范圍居住區(qū)生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)方法上的不完善，提出了“整體內(nèi)部并行”的研究方法，分別構(gòu)建整體性指標(biāo)體系和內(nèi)部性指標(biāo)體系，并分別采用物元可拓分析法和GIS空間加權(quán)疊加分析法，對(duì)哈爾濱市群力新區(qū)總體規(guī)劃進(jìn)行實(shí)證研究，旨在為城市大范圍居住區(qū)的選址和規(guī)劃提供科學(xué)的依據(jù)。

二、城市居住用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ)

城市居住區(qū)是一個(gè)復(fù)合生態(tài)系，它是由自然、社會(huì)、心理等因素構(gòu)成的多維空間。因此，對(duì)其進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)研究的基礎(chǔ)理論也包括自然科學(xué)方面的環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)、地質(zhì)學(xué)相關(guān)理論;社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)方面的可持續(xù)發(fā)展理論，社會(huì)規(guī)劃理論、需求理論等;以及心理方面的人性理論、美學(xué)理論等等。最終形成了居住區(qū)的環(huán)境多樣性理論，具體包括居住區(qū)環(huán)境中的物種多樣性、景觀多樣性、功能多樣性和居民活動(dòng)空間的多樣性［5］，以及社會(huì)文明多樣性。

因此，科學(xué)評(píng)價(jià)城市居住用地生態(tài)適宜性是一個(gè)自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)相互作用、和諧融合的過(guò)程。其目的是促進(jìn)人與自然、人工設(shè)施與自然環(huán)境，人與社會(huì)的和諧共處。

三、城市居住用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究

科學(xué)的城市居住用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)體系應(yīng)該是既要涵蓋經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源和環(huán)境的各個(gè)方面，又要滿足人們?cè)u(píng)價(jià)居住區(qū)宜居性的最基本要求。具體體現(xiàn)在評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取上應(yīng)能反映居住區(qū)是否具有舒適的居住條件、便利的生活設(shè)施、便捷的出行條件、健康的環(huán)境質(zhì)量、宜人的自然生態(tài)、和諧的人文環(huán)境等。本文基于科學(xué)性、代表性、系統(tǒng)性、可操作性原則的原則建立指標(biāo)體系，主要包括以下過(guò)程:

(一)指標(biāo)體系框架的構(gòu)建

本文采用“降維”的方法建立樹(shù)形目標(biāo)層次式的指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)，將城市居住用地適宜性系統(tǒng)分解為自然條件、居住條件、生態(tài)環(huán)境及社會(huì)環(huán)境四個(gè)子系統(tǒng)。根據(jù)子系統(tǒng)的特征選擇適宜的評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體的適宜性評(píng)價(jià)。

(二)指標(biāo)的篩選與優(yōu)化

具體指標(biāo)的選擇包括指標(biāo)的初選和篩選。采用綜合法、分析法、頻度統(tǒng)計(jì)法等多種方法盡可能構(gòu)建“指標(biāo)可能的全集”。進(jìn)而從體系的完整性、正確性、可行性入手，對(duì)初選指標(biāo)體系進(jìn)行篩選檢驗(yàn)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，主要是對(duì)整個(gè)指標(biāo)體系的行齊備性和層次“深度、出度”分析，最終建立指標(biāo)相對(duì)的“充分必要集合”，具體見(jiàn)表1。

(三)指標(biāo)的權(quán)重確定

在綜合評(píng)價(jià)模型中，各指標(biāo)權(quán)重的確定是其核心問(wèn)題。本文采用改進(jìn)的層次分析法［6］確定各指標(biāo)權(quán)重，具體見(jiàn)表1。

表1 各評(píng)價(jià)指標(biāo)的合成權(quán)重

(四)指標(biāo)體系的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

本文有關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和作用分值的確定主要依據(jù):已有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn);國(guó)外具有人居環(huán)境良好城市的現(xiàn)狀值或國(guó)內(nèi)城市現(xiàn)狀值作趨勢(shì)外推;大氣、噪聲污染范圍通過(guò)模型預(yù)測(cè)的結(jié)果作為適宜性標(biāo)準(zhǔn)的參考值;定性指標(biāo)的定量化主要采用百分制的方法。整體性評(píng)價(jià)指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)具體見(jiàn)表2，內(nèi)部性評(píng)價(jià)指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3所示。

表2 整體性評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

四、大范圍城市居住用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)方法的案例研究

(一)研究區(qū)域概況

哈爾濱群力新區(qū)為《哈爾濱城市總體規(guī)劃》正式確定的城市居住新區(qū)，規(guī)劃用地面積27.33km2，總建筑規(guī)模 32km2，規(guī)劃可容納人口為32萬(wàn)，是哈爾濱市城市發(fā)展的主要方向。該區(qū)域地貌呈現(xiàn)波狀起伏平原，河谷、漫灘和濕地，地下水埋藏深而豐富。它緊鄰美麗的松花江，為城市的上風(fēng)上水，自然生態(tài)優(yōu)良，交通四通八達(dá)。氣候特征為中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，常年主導(dǎo)風(fēng)向以西南風(fēng)為主。

(二)整體性指標(biāo)的物元可拓分析

本文運(yùn)用可拓學(xué)［9－11］的理論和方法，建立物元可拓模型，對(duì)城市居住用地選址進(jìn)行生態(tài)適宜性研究。針對(duì)上述的指標(biāo)體系分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)區(qū)域總體規(guī)劃的基本數(shù)據(jù)和有關(guān)描述，采用專(zhuān)家咨詢及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的方式確定了群力新區(qū)的各項(xiàng)指標(biāo)值，如表2所示。

通過(guò)模型計(jì)算哈爾濱群力新區(qū)多指標(biāo)總關(guān)聯(lián)度最大值為0.231，表明居住用地生態(tài)適宜性等級(jí)為適宜。分析影響綜合關(guān)聯(lián)度較小的限制性因素為區(qū)位條件。區(qū)位條件對(duì)居住區(qū)生態(tài)適宜性的影響一方面表現(xiàn)在遠(yuǎn)離城市中心生態(tài)環(huán)境適宜;另一方面也帶來(lái)了交通出行擁堵等問(wèn)題。通過(guò)完善區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施可有效緩解區(qū)位條 件的不利影響，實(shí)現(xiàn)生態(tài)適宜性的提高。

表3 各評(píng)價(jià)指標(biāo)圖層分值

(四)內(nèi)部性指標(biāo)基于GIS的適宜性分析

本文選擇加權(quán)疊加分析方法對(duì)群力新區(qū)內(nèi)部性評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析，以反映區(qū)域內(nèi)部不同的生態(tài)適宜性等級(jí)的居住用地的分布情況。

1.工作平臺(tái)與建立GIS數(shù)據(jù)庫(kù)

以ArcGIS9.2為平臺(tái)，采用群力新區(qū)1:10000土地利用現(xiàn)狀圖，土地利用規(guī)劃圖，地形圖等圖件資料，建立矢量數(shù)據(jù)庫(kù)與屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.土地生態(tài)適宜性的綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)表3所確定的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)單因子評(píng)價(jià)圖層的影響或服務(wù)范圍內(nèi)賦值，同時(shí)乘以該指標(biāo)權(quán)重。利用ArcMap疊置分析模塊將單項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行疊加分析，并計(jì)算疊加圖層的綜合得分。采用總分頻率曲線法對(duì)綜合分值作頻率統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)圖1。

根據(jù)總分頻率直方圖，分析頻率曲線的變化趨勢(shì)，選擇頻率曲線中的拐點(diǎn)作為分級(jí)界線，刪去變化較小的分界點(diǎn)，合并較小的分值區(qū)間，并結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況和居住用地的面積，最終確定分界點(diǎn)，把市居住用地生態(tài)適宜性分為四等:

適宜性評(píng)價(jià)級(jí)別區(qū)間為:10～40.48;

較適宜性評(píng)價(jià)級(jí)別區(qū)間為:0～10;

一般適宜性評(píng)價(jià)級(jí)別區(qū)間為:－10～0;

一般不適宜性評(píng)價(jià)級(jí)別區(qū)間為:－43.799999～ －10。

圖1 城市居住用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)總分頻率圖

用不同深淺的顏色將不同級(jí)別的生態(tài)適宜性用地范圍在圖中表示出來(lái)，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)適宜性級(jí)別居住用地的面積，見(jiàn)圖2。

圖2 不同適宜性級(jí)別的居住用地在區(qū)域的分布圖

分析圖2可以得出以下結(jié)論:

一是適宜性等級(jí)的用地面積占總居住用地面積的22.46%;較適宜占24.18%;一般適宜占22.85%;一般不適宜占 8.51%。

二是區(qū)域內(nèi)適宜的居住用地主要分布在區(qū)域西南角、東南角，以及景觀帶，內(nèi)河兩側(cè)的區(qū)域內(nèi)。適宜性的主要表現(xiàn)是受大氣污染源、噪聲污染源及河流水域的影響較小，交通條件優(yōu)越，就學(xué)、購(gòu)物或就醫(yī)、參與文體活動(dòng)便利。

三是區(qū)域內(nèi)一般不適宜居住的區(qū)域主要分布在由大氣污染源、噪聲污染源及河流水域共同影響的范圍內(nèi)，以及醫(yī)院、文體等生活設(shè)施的服務(wù)范圍以外的區(qū)域，如區(qū)域東北角污水廠、河流、和汽車(chē)尾氣、交通噪聲共同影響的范圍內(nèi)。

五、適宜性評(píng)價(jià)的反饋建議

結(jié)合城市居住用地生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)的結(jié)果，對(duì)居住區(qū)用地規(guī)劃提出反饋性建議是評(píng)價(jià)研究的重要目的，本文針對(duì)案例分析結(jié)果提出以下建議，以提高居住區(qū)生態(tài)適宜性。

第一，重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域環(huán)境質(zhì)量。對(duì)于熱電廠、污水處理廠等固定污染源的污染防治應(yīng)嚴(yán)格管理，堅(jiān)決杜絕污染物的事故排放。對(duì)于城市交通噪聲的控制可通過(guò)控制主要道路車(chē)流量、對(duì)臨街住宅周?chē)訌?qiáng)綠化，設(shè)置聲屏障等措施來(lái)減輕交通噪聲對(duì)區(qū)域聲環(huán)境的影響。突出特色物種植被、加強(qiáng)區(qū)域生態(tài)景觀設(shè)計(jì)。目的在于不斷提高居住區(qū)健康的環(huán)境質(zhì)量、增強(qiáng)物種多樣性與景觀多樣性，進(jìn)而提高居住區(qū)的生態(tài)宜居性。

第二，完善生活設(shè)施的功能。區(qū)域內(nèi)的基礎(chǔ)生活設(shè)施分布不均是導(dǎo)致部分居住小區(qū)適宜性分值較低的主要因素。建設(shè)市級(jí)文體中心可增加文體設(shè)施的服務(wù)范圍;建設(shè)醫(yī)療水平高、醫(yī)療服務(wù)好的綜合醫(yī)院可提高醫(yī)療機(jī)構(gòu)的服務(wù)范圍。同時(shí)在區(qū)域內(nèi)部均勻布置小型文體活動(dòng)中心和社區(qū)醫(yī)療衛(wèi)生所，來(lái)滿足人們?nèi)粘Ｉ畹暮?jiǎn)單需求。此外，增加區(qū)域內(nèi)公交車(chē)線路和公交車(chē)發(fā)車(chē)頻率可削弱公交首末站和普通公交站的差別，保證在區(qū)域內(nèi)任何站點(diǎn)乘車(chē)均能便捷、暢通、舒適。最終實(shí)現(xiàn)居住區(qū)內(nèi)部功能多樣性和居民活動(dòng)空間的多樣性。

第三，突出區(qū)域文化建設(shè)。居住區(qū)宜居性的另一個(gè)重要方面是人心理需求的滿足，即建設(shè)和諧的人文文化，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的公平民主，提升居民生活的幸福感，有利于提高社會(huì)文明程度，增加文明多樣性。

六、結(jié)論與展望

本文從自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)多維度研究了適宜于城市大范圍居住用地的生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)的體系與方法，采用“整體評(píng)價(jià)，內(nèi)部分級(jí)”的方法，分別構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，使數(shù)學(xué)模型評(píng)價(jià)與GIS空間疊加分析兩種土地適宜性評(píng)價(jià)方法有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性和時(shí)效性，使其更加有效地服務(wù)于城市人居住區(qū)宜居性的建設(shè)與管理，最終實(shí)現(xiàn)城市生態(tài)宜居的美好愿望。

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［責(zé)任編輯 王 春］

Assessment Index System and Method of Urban Dwelling Land Eco－suitability Based on GIS——A Case in Qunli in Harbin

MENG Fan-yu，F(xiàn)AN Qing-xin

(School of Municipal and Environmental Engineering，Harbin Institute of Technology，Harbin 150090，China)

In order to optimize the urban dwelling environment and to determine urban dwelling eco－suitability scientifically，this paper focuses on the systems and methods of eco－suitability assessment for urban large－scale dwelling areas.Two sets of evaluation index systems are established according to characters of regional overall homogeneity and within heterogeneity，and the eco － suitability of Harbin Qunli new district’s general planning is researched for an example using matter element extendable analysis and GIS space weighted stack analysis separately.The result of matter element extendable analysis indicates that the area fits very much for the construction of Qunli district.The result of multi－ factor space weighted stack analysis based on ArcGIS9.2 shows the different fitness level figuration of the same area for construction.This paper indicates that combining these two analyses can make a complementation for each other，and improve management of residential land suitability information.

land－use eco－suitability assessment;urban dwelling land;matter element extendable analysis;GIS

X826

A

1009-1971(2011)05－0087－06

2011－09－15

孟繁宇(1984－)，女，吉林遼源人，博士研究生，從事環(huán)境規(guī)劃與管理研究;樊慶鋅(1962－)，男，山東鄆城人，副教授，從事環(huán)境規(guī)劃與管理研究。