沿海地区土地利用适宜性分析.doc

本 科 毕 业 论 文沿海地区土地利用的适宜性分析学 院 地理科学学院 专 业 地理信息系统 年 级 2008 级 学 号 222008xxxxxxxxx 姓 名 xx 指 导 教 师 周文佐 教授 成 绩 2012 年 4 月 10 日沿海地区土地利用适宜性分析以大连为例xx西南大学地理科学学院，重庆 400715摘摘 要：要：本文在土地适宜性理论和技术方法研究的基础上，借助 GIS 技术评价土地适宜性，提出沿海地区土地适宜性评价的有效方法和手段。以大连市为例，对大连市土地利用的适宜性进行了研究。结果表明：最适宜用地(含建成区)占 6.72，适宜用地占 14.49，不宜作为建设用地的土地(不适宜和中、低适宜区) 占总市域面积的 78.78应优化土地资源配置、提高土地利用效益，节约集约利用土地，加强海陆一体化建设、促进海陆空间资源优势互补，切实保护生态环境。关键词关键词：土地利用适宜性；GIS; 大连市；沿海地区The Use Suitability Analysis of Coastal Landto Dalian as an ExamplexxSchool of Geographical Sciences, Southwest University, Chongqing 400715, ChinaAbstract: Basing on the studying on the theory and the technology of the land suitability evaluation，the paper proposes the effective ways and means of the land suitability evaluation in coastal areas with GISTaking Dalian City as a case to carry out the practical researchFive classes of ecological suitability ranging from extreme to low were generated：extreme suitability zone，suited zone，moderate suitability zone，low suitability zone and illsuited zone，and advices and corresponding measures for different zones are put forwardThe resuits showed that：about 78.78of the study area was lower moderate ecological suitability zone-which showed that the eco-suitability was rather lowSo we should optimize the land source disposition, economizing on the use of land, enhancing sea and land integration construction，promoting land and sea resources superiority supplementary, protects the ecological environment practicallyKey words: land Suitability Evaluation; GIS; Dalian City; Coastal Areas目 录摘要.ABSTRACT.1 绪论绪论.11.1 选题背景与研究意义.11.2 土地利用适宜性研究现状.11.3 研究目标和研究内容.31.3.1 研究目标.31.3.2 研究内容.31.4 研究方法和技术路线.41.4.1 研究方法.41.4.2 技术路线.42 研究区概况研究区概况.52.1 地理位置.52.2 行政区划.62.3 社会经济状况.63 土地适宜性评价土地适宜性评价.73.1 土地利用适宜性评价体系的建立.73.1.1 确定评价系统和评价单元.73.1.2 土地适宜性评价因子的选取.73.1.3 参评因子的评级和权重值确定.73.2 土地利用的适宜性分析方法.93.2.1 确定土地利用的适宜性分析方法.93.2.1 生态适宜性评价结果.103.3 基于土地利用的适宜性评价的用地发展对策.103.3.1 优化建设区.103.3.2 重点建设区.113.3.3 限制建设区.113.3.4 禁止建设区.114 结论结论.11参考文献.12致 谢.13 西南大学地理科学学院本科毕业论文 11 绪论1.1 选题背景与研究意义沿海地区是中国经济实力最强的地区和不断推动全球化与现代化进程的主要力量。这一地区的一直发展一直较为迅速，并经历了社会及经济结构的深刻变化。这些沿海省份具有良好的自然环境，基础有利于工业、农业的发展。然而，随着社会经济开发需求不断扩大，生态环境日渐脆弱，有些区域已经面临生态崩溃的边缘。在各种各样外界因素影响下，沿海地区土地利用模式也在迅速改变。随着城市化、工业化、交通及娱乐业的发展，这里的土地（空间）竞争日益激烈。迫切需要利用现代高新技术完成监测、评估、预测和公众服务，建立可持续发展的理论依据与对策。大连位于中国东北辽东半岛最南端，西北濒临渤海，东南面向黄海，有1906公里的海岸线。大连号称“北方明珠” ，是中国北方绿化最好的城市，她拥有众多响亮的称号，如中国优秀旅游城市、卫生文明城市、园林城市、联合国授予的“世界环境500佳”城市。大连是中国的副省级城市、计划单列市，也是全国14个沿海开放城市之一；是中国辽宁省的一个重要沿海港口城市，省内第二大城市，是中国东北主要的对外门户；也是东北亚重要的国际航运中心、国际物流中心、区域性金融中心。大连作为中国重要的沿海城市，其快速的发展和建设东北亚航运中心以及振兴东北龙头的目标，使其正面临着土地资源紧张。本研究以大连市为例把土地利用适宜性评价引入建设用地扩张与生态保护矛盾十分突出的城市化快速发展的沿海地区都市化区域，以传统地理学分析、GIS以及现代规划思想相结合的手段，提出了优化土地资源配置、提高土地利用效益，节约集约利用土地，加强海陆一体化建设、促进海陆空间资源优势互补，切实保护生态环境。1.2 土地利用适宜性研究现状土地利用规划实质上是土地利用空间结构和数量结构的优化配置。土地资源适宜性评价是土地资源优化配置的基础，它将土地资源与其空间分布相结合，从空间适宜性角度探讨土地资源利用的区域差异、空间适宜性及其存在问题。对区域土地资源优化配置及各地区制定相应的用地政策具有十分重要的意义，目前在国内此类研究已经 西南大学地理科学学院本科毕业论文 2比较普遍。根据土地在空间分布上的适宜性，和当地社会经济发展以及各类用地的需求，对土地利用的数量结构进行优化配置，改变以往人为决定用地数量结构的主观性，从而在土地资源适宜性允许的范围内，科学决策，合理利用土地，并且获得最大的土地开发收益。这是目前土地利用规划中应该加强的研究重点。“土地适宜性”也可以理解为土地对特定土地利用的适应性。这里要强调土地的适宜性是针对一定的土地利用方式而言的。土地利用方式在内涵上宽窄不一。宽者如适宜于农业、林业、牧业、城建、军事等；窄者如适宜于小麦、柑橘、杉木等。土地适宜性评价，就是指某块土地针对这类特定利用方式是否适宜，如果适宜，其适宜程度如何，并作出等级的评定。进行土地适宜性评价主要在于两个方面：一个是全面研究区域的土地自然条件。要全面地了解区域的气候、地形、地质、水文、植被等因素，这些自然因素既是土壤形成的因素，又是土地资源利用的自然条件。只有在对区域自然条件及其相互关系有一定认识深度的基础上，才能对区域的土地开发利用作出具有科学深度的决定。二是要研究区域农作物对土地条件的要求。一个区域的主要农作物种类及其品种的组成都是在该区的气候、土壤、地形地貌等综合作用下形成的。每一种农作物都有其特有的生态要求与生理特征，特别是一些经济作物和当地的名优特产，都有特有的土宜条件。开发区域土地资源的任务就是要将这些农作物的生态要求与生理特征与当地的自然条件进行匹配，评比其适宜程度，以便充分发挥当地的区域优势。由于土地适宜性评价针对性强，实用性大，因此，近10年来发展很快，而且有新的拓展。从模型的发展上讲，张红旗在评价柑桔土地适宜性时改变以往仅考虑自然条件的做法，分别建立柑桔土地的自然、经济、社会属性适宜性评价模型及综合评价模型，提高了评价结果的科学性和合理性；杨子生利用土壤流失方程所计算的土壤抗蚀年限，并配合辅助指标，评定了各类耕地的适宜性和持续性等级：杜红悦等用模糊数学方法对FAO的农业生态地带法(AEZ)进行改进，并将GIS技术应用于AEz法中；SKalogimu将专家系统和GIS结合，采用了17种评价指标，对水稻、玉米、棉花、大麦、甜菜等五种作物作了适宜性评价。从指标的选取和数据的获取上来说，基于GIS的数据获取及评价成为土地适宜性评价的主要手段。Alejandro CeballosSilva从气象属性数据库中获取最高日气温、最 西南大学地理科学学院本科毕业论文 3低日气温、日蒸发量、日降水量等数据，从土壤属性库中获取土壤PH值、土壤质地、土壤厚度等数据，按照距离加权插值成专题图层，和从DEM中提取坡度和海拔高度等组成评价指标，对玉米和土豆在墨西哥的中部地区的种植进行了评价；周红艺选取了地貌、坡度、坡向、土层厚度、有机质含量、质地、P H、土地利用现状等8个评价因素，在GIS平台上采用叠加进行土地适宜性；TRNisar Ahamed采用9种评价指标(其中包括8种土壤指标和1个地形指标)，对印度的Karnataka进行适宜性评价，指出当地最适合种植的作物为花生，为土地利用指明了方向。土地适宜性评价的研究中，适宜性等级的综合评定方法一直是研究的热点，方法也在不断发展创新。陈健飞应用模糊综合评判法、经验指数和法、极限条件法进行长乐市土地适宜性评价，对不同方法及结果进行对比分析，指出模糊综合评判结果表达为所评土地单元对每一适宜性等级的隶属程度，可以较好地解决“土地适宜性等级”的级别归属模糊性问题，并能使土地评价准确度得以提高；TRNisarAhamed分别采用布尔方法和模糊方法在印度的Kamataka进行了适宜性评价，认为模糊方法更适合于适宜性评价；CollinsMG对土地适宜性评价的定义、理论和技术的发展历程进行了分析，将适宜性评价发展过程分成了五个阶段，指出现在正处于第五个阶段，今后的发展方向主要是人工神经网络方法、遗传算法、元胞自动机等新方法的应用。1.3 研究目标和研究内容1.3.1 研究目标构建多因子量化综合评价指标，应用RS技术对研究区影像数据进行遥感解译，获取土地利用现状专题图，运用GIS进行空间数据分析和处理，对以大连市为带别的沿海区域土地利于的适宜性进行分析和评价，形成适宜度4区（非常适宜区、适宜区、不适宜区和很不适宜区）专题图。在此基础上，结合实际调研，分析区土地利用中的实际问题，探讨如何找准定位，开展区域合作，加快区域产业发展。1.3.2 研究内容（1）建立GIS现状信息库，即基础地理信息库、社会经济数据库。具体而言，基础地理信息库包含：研究区基础地形图、坡度图、土地利用现状图、道路交通图以及 西南大学地理科学学院本科毕业论文 4遥感影像图等。社会经济数据库包括人口、产业布局以及旅游相关数据的调研。（2）咨询专家，查阅文献、书籍，确定大连市不同土地利用要求，建立土地适宜性评价指标体系。（3）对不同土地利用方式进行土地适宜性评价，确定大连市土地适宜性等级，对适宜性空间分布状况、适合及限制因素进行分析。（4）分析大连市土地利用发展现状，提出土地利用结构调整建议和调整方案。1.4 研究方法和技术路线1.4.1 研究方法图1.1 沿海地区土地利用的适宜性评价研究方法示意图如图1.1，本研究以生态学、地学等相关学科理论方法为基础，运用GIS技术，采用理论分析与实地调查研究相结合，常规方法与新技术手段相结合的方法，具体而言有如下几个方面：（1）综合调查主要采用GIS本底数据，结合遥感图像解译以及实地考察、问卷调查或者个别访谈、文献资料收集等多种手段。（2）采用专家评分法、层次分析法等方法构建多因子生态适宜性综合评价指标，并利用GIS空间分析功能进行赋权重叠加。1.4.2 技术路线对研究区展开综合调查，通过查阅参考文献以及结合实地考察等方式，建立层次 西南大学地理科学学院本科毕业论文 5化土地适宜性评价指标体系。具体技术路线，见图1.2。图 1.2 技术路线图2 研究区概况2.1 地理位置大连位于欧亚大陆东岸，中国东北辽东半岛最南端，西北濒临渤海，东南面向黄海，是重要的港口、贸易、工业、旅游城市。位置在东经120度58分至123度31、北纬38度43分至40度10分之间。全市总面积12574平方公里，其中老市区面积2415平方公里。区内山地丘陵多，平原低地少，整个地形为北高南低，北宽南窄；地势由中央轴部向 西南大学地理科学学院本科毕业论文 6东南和西北两侧的黄、渤海倾斜，面向黄海一侧长而缓。长白山系千山山脉余脉纵贯本区，绝大部分为山地及久经剥蚀而成的低缓丘陵，平原低地仅零星分布在河流入海处及一些山间谷地；岩溶地形所处可见，喀斯特地貌和海蚀地貌比较发育。2.2 行政区划大连是全国15个副省级城市之一、全国5个国家社会与经济发展计划单列市（简称：计划单列市）之一。是辽宁沿海经济带的金融中心，航运物流中心，也是东北亚国际航运中心，东北地区最大的港口城市。2011年全国两会,大连被国家定位为振兴东北老工业基地的龙头及国家级战略辽宁沿海经济带开发开放的核心城市。大连辖6个区（中山区、西岗区、沙河口区、甘井子区、旅顺口区、金州区，前4区称为“市内四区”），3个县级市（瓦房店市、普兰店市、庄河市，称为“北三市”）和1个海岛县（长海县）。总面积1.25万平方千米，人口603万。另外，还有4个国家级对外开放先导区（经济技术开发区、保税区、高新技术产业园区、金石滩国家旅游度假区）。2.3 社会经济状况1993年，全市耕地面积为28.7万公顷，占土地总面积的22.8%，其中水田3.3万公顷，旱田25.4万公顷。全地区林业用地42.4万公顷（据1985年大连市农业资源区划调查统计），占土地总面积的33.1%，其中有林地34.4万公顷，未成林造林地3万公顷，宜林荒山3.3万公顷。 可利用草地面积26.7万公顷（据1985年大连市农业资源区划调查统计），土壤共有6个土类， 地带性土壤为棕壤，约90.7万公顷，占土壤总面积的81.5%；草甸土、水稻土、风沙土、盐土和沼泽土合计占18.5%。有滩涂资源6.6万公顷，占土地总面积的5.2%，其中黄海海岸4.2万公顷，渤海海岸2.4万公顷。大连自然资源丰富，素有“苹果之乡”、“水产品基地”等美誉。品质优良的苹果、黄桃、樱桃、葡萄等水果和鲜美可口的鲍鱼、对虾、海参、扇贝、螃蟹等海珍品远销海外，虾夷扇贝、海胆、刺参和裙带菜的产量占中国总产量的90%以上。农业以粮食、水产、水果生产为主实行多种经营，形成了水产、水果、蔬菜、畜牧、花卉等五大优势产业。 西南大学地理科学学院本科毕业论文 73 土地适宜性评价3.1 土地利用适宜性评价体系的建立3.1.1 确定评价系统和评价单元多目标土地适宜性评价一般是在考虑多因子的基础上，运用数理方法，通过建立模型加以分析，对土地资源及其环境和开发条件进行综合定量评价，评价的结果为数量指标，便于不同土地资源评价结果的比较。根据所研究区域内土地利用总体规划的要求及县级土地利用总体规划，主要选取面状分布的土地利用类型的耕地（水田、旱地、菜地）、园地、牧草地、林地、水面、城乡居民点及工矿用地、交通用地、水利设施用地作为土地适宜性评价的目标。评价单元为土地详查地块。3.1.2 土地适宜性评价因子的选取合理选择和确定评价因子并合理地确定起权重值是提高适宜性评价成果质量的关键。土地利用适宜性评价应包括以下几个方面内容：1）地理环境因素；2）经济因素；3）社会条件。图3.1 区域标土地利用适宜性评价决策树3.1.3 参评因子的评级和权重值确定参评因子指标是参评因子所代表的土地特性在量上的变化，是划分土地等级质量的具体依据。但是一般对这些指标进行量化，难度很大，但首先可以按重要性进行排 西南大学地理科学学院本科毕业论文 8序，采用层次分析法确定这些指标的权重。层次分析法是将复杂的问题分解成若干屡次，在比原问题简单得多的层次上逐步分析，将人的主观判断用数量形式表达出来，层次分析首先是对所研究问题的各种影响因索进行归类和层次期分，确定出属于不同层次和不同组织水平的各因素之问的相互关系，在总目据(最高层)之下划分出准则层、约束层以及决策层等，不同层次之间的因素便构成多目标决策树，然后对决策树中的总目标及子目标分别建立反映影响因素之间关系的判断矩阵。在确定权重时，以填表方式，按重要性、稍重要、重要、明显重要、极端重要等判断级别，分别以1,3,5,7,9或其倒数作为量化标准，对同一层次中的因素间相对于上一层次中某项因子的相对重要性给予判断。最后运用统计软件进行整理、综合、检验、排出最后结果，得出各评价因子的权重，得到土地利用适宜性评价参数，列入表3.1 。表3.1. 土地利用适宜性评价指标体系及权重 西南大学地理科学学院本科毕业论文 93.2 土地利用的适宜性分析方法3.2.1 确定土地利用的适宜性分析方法土地适宜性评价方法多样，针对大连市土地利用现状，采用因素限制法和经验评定法相结合对土地进行宣性分析，借助ArcGIS软件，对评价指标体系中的评价因子进行提取、文件转换，形成评价的基础图层。根据表3.1，对每个因子图层分别按各自划定的、级标准进行分区，对各区赋予相应的分值，结合每个评价因子对评价目标层的权重，最后利用ArcGIS进行空间分析，用Clip工具扣除水域部分，综合评价分值采用因子分值加权求和法，计算公式为：niiicwSS为综合评价分值，w为第 i 个因子的权重，c为第 i 个因子分值，n为因子总数。根据综合评价分值的分布趋势并利用总分频率曲线法将其分为五级：不适宜区，低适宜区，中适宜区，高适宜区，最适宜区，获取大连市用地适宜性评价结果图，如图3.2。图3.2 大连市土地利用的适宜性综合评价图 西南大学地理科学学院本科毕业论文 103.2.1 生态适宜性评价结果在生态限制因子和生态潜力因子综合评价的基础上，采用k-means聚类法将其分为5类地区：不适宜区，低适宜区，中适宜区，高适宜区，最适宜区。在单因子评价的基础上，最终形成生态适宜性综合评价结果(见表3.2)。结果表明，可做高强度开发的城市建设用地面积约为846.32km2，占总面积的6.72，可在指导下进行适度开发利用的土地面积为1823.74 km2，占总市域面积的14.49；而不宜作为建设用地的土地(不适宜和中、低适宜区)面积为9917.66km2，占总市域面积的78.78，即城市建设用地的影响范围应该控制在区域的20土地利用类型中，另外80的土地不适宜进行城市建设的开发。表3.2 生态适宜性分类结果土地利用适宜性类别面积(km2)占区域规划比重（%）不适宜区2803.0522.27低适宜区2987.3423.73中适宜区4127.2732.79高适宜区1823.7414.49最高适宜区846.326.72总计12587.721003.3 基于土地利用的适宜性评价的用地发展对策基于生态适宜性评价，在港力和限制性因素综合影响下的大连市域城市建设用地扩展的适宜程度得到体现。评价结果如图版l图5中显示，最适宜区域、不适宜区域的分布相对较为集中，高适宜区的分布与最适宜区的区位关系密切，与中低适宜区域相间。由此。从城市建设用地适宜性的角度可以把大连市域分为优化建设区、重点建设区域、限制建设区、禁止建设区，并提出相应的用地发展管制对策。3.3.1 优化建设区位于最适宜区域，范围包括大连中心市区、旅顺口市区、金州市区、开发区、普兰店市区、瓦房店市区、庄河市区的建成区及其周围形成的城镇密集区。优化建设区的用地发展对策：通过产业结构调整、提升促进城镇土地利用结构优化，提高土地利用效率；保持、促进组团式的城市发展，避免破坏自然环境特点的连绵式建设，优化 西南大学地理科学学院本科毕业论文 11城市生态环境加强城市组团间的分工协作，提升城市竞争力。3.3.2 重点建设区位于以高适宜区为主，与部分最适宜区相间区域，范围包括开发区、金州区、甘井子区、旅顺口区的建成区以外发展基础和条件较好的区域、重点开发的长兴岛的大部分地区、庄河市的花园口开发区、普兰店市的皮口镇、杨树房镇、瓦房店市的炮台镇、复州湾镇等。该区域的发展方向为产业发展集聚区。重点建设区的用地发展管制对策为：促进区域内一些具有比较优势的产业集群的形成与发展，与城镇密集区中的产业发展空间形成良好的分工合作，加强设施的共享和产业的协作；防止建设用地低密度、分散式蔓延对生态环境的破坏，积极引导促进人口和经济活动的有机集中。3.3.3 限制建设区以中、低适宜区为主，与部分高适宜区和少量最适宜区相问的区域，范围包括甘井子区、旅顺口区、金州区除去其优化建设区、重点建设区以外的区域，瓦房店市、普兰店市除其优化建设区、重点建设区、禁止建设区以外的区域。该区域以农田和部分水源、林地等生态保护区域为基底。城镇发展基础条件一般，或其建设发展与生态保护相冲突，该区域的用地发展管制对策为：生态保护优先，选择部分城镇适度点状开发，如复州城镇、大郑镇等。对于北部发展基础较差的乡镇，适度引导一些生产服务型的小城镇进行集中开发。另外区域性的生态绿道，如沈大高速、大丹高速两侧100m、长大铁路两侧200m、国道(鹤大线、黑大线和庄林线)两侧50m、规划市域快速交通干线两侧100m范围之内，以及除港口等开发外的海岸滩涂，禁止建设用地入侵。3.3.4 禁止建设区以不适宜区为主、间以低适宜区的连片区域，具体范围为市域中北部山地丘陵为主的水源涵养地、自然保护区等，南部的蛇岛一老铁山国家自然保护区、金龙寺国家森林公园、大黑山保护区等。该区域对区域性生态可持续发展具有重要意义，该区域的用地发展管制对策为：该生态基质内除行政、旅游服务基地(安渡、仙人洞等)重点规划建设以外，严禁一切建设开发活动。并通过政策性扶持，对部分生态脆弱地区实施生态移民。 西南大学地理科学学院本科毕业论文 124 结论基于土地利用适宜性评价，通过层次分析法从3个大的方面来衡量大连城市土地利用的适宜性，同传统的单纯以自然因子来衡量相比有更全面、科学、评价结果操作性强的优点；本文还通过成对明智比较来确定权重，相比等权重或凭个人主观判断直接赋权重来说，评价的结果更具有说服力。通过该方法也较为科学地回答了如何划定“四区”。需要指出的是，有些因子如政策因子的区域影响没有予以考虑，这可能会在一定程度上影响生态适宜性区划的结果。参考文献参考文献1 刘晋达，吴孟达编著. 模糊理论及其应用M. 国防科技大学出版社, 2000:85-121.2 肖笃宁. 试论景观生态学的理论基础与方法论特点A. 景观生态学理论、方法及应用C. 北京：中国林业出