GIS在城市规划用地评价中的应用——以云南楚雄市为例

GIS在城市规划用地评价中的应用——以云南楚雄市为例

廖伟华

【摘要】城市规划中，用地评价作为一项基础性的工作，评价的准确性、精度的高低直接影响城市规划很多方面。地理信息系统的空间分析和地图代数语言很好地解决了用地评价中的这些问题，为用地评价提供了快速、准确、直观、定量以及科学的信息。本次评价，选择了云南楚雄市作为评价实验区，在楚雄城市总规划修编中得到了应用。

【关键词】用地评价　GIS　楚雄市

1.引　　言

城市用地评价是城市总体规划中的一项重要基础性工作，合理确定各类用地不仅是以后各项专题规划的基础，而且对城市的整体布局、社会经济发展将产生重大影响。在城市总体规划中，首先要搜索、查阅大量的基础资料，从自然条件、环境条件、社会条件等几个方面综合分析规划区范围内土地的适宜性，初步决定土地的可利用情况，为进一步的规划分析提供依据。受技术和方法的限制，目前我国大部分城市在进行土地适宜性评价时多采用定性分析的方法，对各用地进行分类定级。由于影响土地适宜性的因素是多方面的，各因素对评价目标的影响程度(即权重)不同，这种评价方法并不能客观量化地体现各用地在适宜性方面的差异，使城市规划工作带有较大的主观性。为给总体规划的深入分析提供可靠的依据，提高方案决策的说服力和城市规划工作的客观性、科学性，探索一种适用于城市规划的用地评价定量化方法显得非常有必要。计算机技术的迅速发展和GIS技术应用的逐渐成熟为城市规划工作从定性分析发展到定量分析奠定了基础。

GIS以空间数据作为操作和处理的主要对象，混合数据结构和有效的数据集成、独特的空间分析能力、快速的空间定位和复杂的查询功能、强大的图形创造和可视化表达手段，以及地理过程的演化模拟和空间决策支持功能，通过空间分析可以产生常规方法难以获得的重要信息，实现在系统支持下的地理过程动态模拟和决策支持。

2.GIS评价的基本方法和步骤(图1)

城市用地一般受很多因子的影响，因子之间不是简单地叠合和地图覆盖分析，系统论和计算机模拟在土地利用规划中的应用为城市用地评价提供了很好的基础。由于评价因子有栅格和矢量两种数据，因此，评价过程中可以是有带权重的地图代数语言评价，也可以是矢量数据叠加评价，以及两种方法的综合。本次评价以云南楚雄市为例，选择两种方法的综合。

图1　用地评价流程图

2.1　楚雄市概况及规划目标

楚雄市位于滇中腹地，总面积4378平方公里，其中山区占83.5%，人口42万。楚雄市市区现状人口13万，2020年规划人口45万，是一个典型的山地城市。规划期限为远期2004～2020年，近期是2004～2010年，规划用地面积49.8平方公里。按充分发挥楚雄市的资源、交通、市场优势、优化产业结构、加快技术创新、完善城市各项功能，把楚雄市建设成具有民族特色、生态环境优良、生活环境优美、基础设施完善、社会保障良好、人与自然系统、和谐共存的现代化中等城市这一目标，此次城市总体规划修编对城市区域发展战略、城市地区资源整合、城市规模、城市空间发展等的研究，对市域城镇体系规划、城市性质及发展方向、城市总体规划布局、基础设施规划等14个方面进行了整体规划修编。

2.2　建立评价对象的因子体系

本次用地评价对因子的选择综合了各个方面的原因，通过具体分析楚雄市的地质、地貌、水文，建立了山地城市的用地评价模型(图2)，即:

U={u1，u2，u3，u4}={坡度，泥石流，洪水淹没，水系}

图2　用地评价模型

2.3　评价过程

2.3.1　坡度

以1∶50000地形图为基础，生成楚雄市数字高程模型(DEM)，在DEM的基础上按(＜10%，10%～20%，＞20%)提取三个等级的坡度图。在GIS的ARCMAP中将楚雄市的三维地形数据(TIN)和坡度进行透明叠加，可以得到楚雄市主城区周边坡度与TIN叠加图(图3)，从图上可以清晰地判断出楚雄市的山地起伏和坡度情况。

图3　主城区周边坡度与TIN叠加图

2.3.2　泥石流

云南是一个泥石流的高发地区，泥石流严重地影响人民的生产和生活安全。考虑到泥石流的评价因子，在市区范围评价，不足以反映出因子对泥石流评价的影响以及评价因子空间数据的取值，本次评价将泥石流评价的范围扩大到整个楚雄市域。本次对楚雄市的泥石流评价选择坡度、多年平均降水、多年平均气温、地质构造、地层(影响成土母质)五个评价因子。对多年平均降水和多年平均气温两个因子采用气象站点观测数据，利用空间插值，生成两个因子的栅格数据。在楚雄市境内主要有五条地质构造带，而楚雄市的地层主要为三个。

由于每个指标所表达的信息互不相同，单位也互不相同，为了消除单位不同所带来的影响，在运算前首先对每个指标进行归一化处理，使每个指标的取值范围都0～1之间。根据每个指标对滑坡的影响贡献不同，将五个指标分为积极指标和消极指标两种，针对两种不同的指标分别进行不同的归一化处理:

积极指数:X=(X－X_MIN)/(X_MAX－X_MIN)

消极指数:X=(X_MAX－X)/(X_MAX－X_MIN)

通过咨询专家，最后将五个评价因子的权重分别取{0.3，0.1，0.1，0.3，0.2}，在Arc INFO的GRID模块下进行地图代数语言运算。得到楚雄市泥石流空间分布图和不同等级的泥石流面积比例表(表1)。

表1　楚雄市滑坡等级表

2.3.3　洪水淹没范围

楚雄市雨季集中，暴雨和大暴雨时，容易引起山洪暴发，河水陡涨。根据楚雄市水文站30年一遇洪水位观测资料，做出了楚雄市规划控制圈内洪水淹没线，在洪水淹没范围内的用地确定为二类用地。

2.3.4　水系

楚雄市主城区主要以龙川江、青龙河为主，水域在用地上为不可利用土地。

3.综合评价

楚雄市主城区用地评价可以以泥石流和坡度为评价最终因子，通过咨询专家，将坡度和泥石流的权重分别定为0.5，0.5，最后将两个因子进行加权平均运算，得到楚雄市主城区用地评价空间分布栅格图。由于地图代数语言运算得到的是GIS的栅格数据，通过将栅格数据转换成多边形矢量数据，融合临近多边形，消除用地评价的破碎多边形，最后叠加楚雄市洪水淹没范围的二类用地。得到楚雄市主城区用地评价空间图(图4)。从图上可以看出楚雄市主城区由于处在山地坝子中间，从用地空间上可以看出楚雄市发展方向为西北-东南。将用地评价文件(COVERAGE)的GRID-CODE字段按一类、二类、三类用地的属性值置为1，2，3，通过表示用地类型的GRID-CODE字段，通过GIS的SUM函数自动求出楚雄市三类用地面积(表2)。

表2　楚雄市主城区可建设用地面积表(单位:平方公里)

GIS作为一种辅助决策工具，在很多行业都得到了很好的应用。通过本次城市规划总体修编中的应用，可以发现，GIS有很多CAD不能比拟的功能。如本次规划用到的空间叠置分析以及空间建模。GIS能完成除微积分以外的任何数据建模，从而更好地为城市规划基础专题提供辅助决策。此外，GIS还能模拟各专题形态的空间分布状况。如本次泥石流评价，楚雄市的泥石流分布MORAN I指数为0.976，GEARY C指数为0.128，证明楚雄市泥石流在空间分布形态上是相似的、成区域性、聚集分布。GIS不同于城市规划的其他工具，其核心其实在于GIS的数据库，是一个数据库管理系统，从而形成决策支持系统，为城市规划等提供决策支持、知识管理以及数据挖掘等。

图4　楚雄市主城区用地评价图

4.结　　论

作为城市规划的一项最为重要的基础工作，用地评价的精度将直接决定城市空间形态上的发展方向和其他各项规划的准确制定。目前，很多城市规划工作者，大多是在等高线上直接量算，这样，得到评价结果精度很低，而且对影响用地评价的其他因素在空间上考虑不周。本次规划利用GIS技术提供的强大空间分析能力为城市规划用地评价提供了定量化、科学的基础，评价过程快速准确，而且在实际操作中真正地尽可能多地考虑到了用地评价的影响因子，并在空间上表现出来。

【参考文献】

［1］梁艳平、刘兴权、刘越等.基于GIS的城市总体规划用地适宜性评价探讨［J］.地质与勘探，2001，37(3):64～67

［2］王海清、蒋捷、曹菡.基于空间行为过程的GIS辅助行政划界可视化研究［J］.计算机工程与应用，2003(10):228～232

［3］F.C.Dai，C.F.Lee，X.H.Zhang.GIS-based geo-environmental evaluation for urban land-use planning:a case study.Engineering Geology 2001(61):257-271