GIS在城市土地利用生态适宜性评价中的应用——以上海市浦东新区为例黄小芳【摘要】The key problem in General Land Use Planning is how to work out the environmental problem for the sustainable utilization of land resources. The technical method of Environmental Assessment of General Land Use Planning, by the method of landscape pattern change analysis and ecological suitability assessment are tried to stud-y. According to the function of GIS for map layers piling, the ecological suitability of industry land is evaluated. By choosing the guiding and restricting indexes, the eco-suitability evaluation index system of industry land in Pudong New Area are built. After digitalizing each evaluation factor and transferring to GRID type, the ecological suitability of industry land is evaluated in the field calculator in ArcgislO by weighted piling method.%如何在本轮土地利用总体规划修编中克服上一轮我国土地利用总体规划中出现的环境问题,以实现土地资源的可持续利用,是目前土地利用总体规划中亟待解决的理论和实践问题.从生态环境角度出发,尝试通过采用景观格局变化分析及生态适宜性评价的方法对土地利用总体规划环境影响评价进行了技术性方法的探索.本研究采用基于Arcgis10的图层加权叠加方法,对浦东新区工业用地的生态适宜性进行了分析研究.选取引导性和约束性两大类指标构建了浦东新区工业用地生态适宜性的评价指标体系,在Arcgis10软件中将各评价因子数字化,然后采用加权叠加法对工业用地的生态适宜性进行评价.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2011(011)031【总页数】6页(P7841-7846)【关键词】景观生态学;景观格局指数;生态适宜性;ARCGIS10【作者】黄小芳【作者单位】上海同济工程咨询有限公司,上海200092;上海市产业发展研究和评估中心,上海200031【正文语种】中文【中图分类】X32土地生态适宜性评价是景观生态学的应用研究之一，其理论方法强调生态的合理性，目的在于阐明土地生态适宜性评价单元与其土地利用方式之间的协调程度和发展趋势［1］。
土地生态适宜性评价的概念是在传统的土地适宜性评价中发展衍伸而来的，土地适宜性评价指某块土地针对某类特定的土地利用方式是否适宜以及适宜程度做出的等级评定。
综合考虑生态和环境要素的土地利用适宜性分析仍是目前城市规划、土地利用规划以及环境影响评价等研究的热点及难点［2—5］。
国土资源部在《土地利用总体规划环境影响技术评价规范》中提出采用“环境敏感性评价”对土地利用总体规划生态环境影响进行评价，环境保护部在《规划环境影响评价技术导则-土地利用总体规划》中对“土地利用生态适宜性评价”的定义是从生态角度评定土地资源对特定土地利用方式及其功能的适应程度。
简单地说，土地利用生态适宜性评价即从生态保护和土地可持续利用角度对不同土地利用方式的分布适宜度进行定量分析。
1 研究方法1.1 景观格局分析基于土地利用/覆被图的景观格局指数法是景观空间格局分析的重要方法，在土地利用变化与景观格局的分析与功能评价、以及土地利用优化调控、景观规划管理等领域都具有重要作用。
景观格局指数是景观空间格局分析的重要方法，使生态过程与空间格局相互关联的度量成为可能，在景观格局分析与功能评价，以及景观规划、设计与管理等领域都具有重要作用［6—8］。
本研究基于Arcgis10和Fragstats3.3软件，选取若干景观格局指数来表征区域景观格局的特征。
数据具体处理步骤为:①将土地利用(景观类型分类)矢量图通过Arcgis10空间分析模块的矢量转栅格功能转换为一定分辨率的栅格图;②将土地利用栅格数据导入Fragstats3.3软件中，进行斑块类型和景观两个尺度的景观格局指数计算。
1.2 生态适宜性分析从土地适宜性评价的对象上来看，长期以来我国关于土地适宜性评价的研究主要集中于宜农、宜林、宜耕地等评价，而对土地利用的生态适宜性评价研究相对较少;且从事土地适宜性评价的多为农业部门、土壤学或地图学等专业的人员，环境科学背景的人员研究该领域的相对较少。
近年来，国内在城市用地的生态适宜性评价研究中应用了很多方法，如因子加权评分法［9］、矢栅混合模型评价法［10］等。
本研究基于Arcgis10软件，选取若干生态适宜性因子来表征土地利用生态适宜性，数据具体处理步骤为:①将各评价因子的统计数据用相应的评价标准进行定量化处理，确定评价因子适宜度的属性值;②将评价因子适宜度属性值输入底图属性数据库进行数字化，生成矢量格式的适宜性评价底图;③将适宜性评价底图经过栅格化处理生成n×n分辨率的栅格格式的单因子评价适宜度分布图;④在Arcgis10中将各单因子适宜性图层进行加权叠加，最终得出土地利用生态适宜度分布图。
2 实证应用2.1 研究区域概况1990年国家实施开发开放浦东战略，1993年浦东新区管委会正式挂牌成立，历经近20年的大开发、大开放、大建设，浦东成为中国改革开放的窗口和上海现代化建设的缩影。
浦东新区全境地势平坦，东南稍高，西北偏低，地面高程在3.5～4.5 m之间，平均高程为3.87 m。
浦东新区地下水位较高，距地面约0.3～1.5 m。
新区境内土壤的分布大致呈南北向延伸，东北向排列，从西向东以黄泥土、轻黄泥土和夹沙土为主。
地质构造较为简单，几乎全为第四纪现代沉积构造。
2.2 城市生态景观格局分析选取斑块面积(CA)、斑块面积比例(PLAND)、斑块个数(NP)、斑块密度(PD)、边界密度(ED)、最大斑块指数(LPI)、平均斑块大小(AREA-MN)、景观形状指数(LSI)、散布于并列指数(UI)、周长面积分维数(PAFRC)、相似毗邻百分比(PLADJ)、聚集度指数(CLUMPY)、蔓延度指数(CONTAG)、香农多样性指数(SHDI)、香农均匀度指数(SHEI)、聚合度指数(Al)等常用指标对研究区域整体景观格局进行分析。
首先在Arcgis10软件中将浦东新区2006年土地利用解译数据按照工业景观、道路景观、公建景观、居住景观、绿地景观、农业景观、水域景观和其他共9种景观类型进行分类，同时将土地利用数据经过矢量栅格转换，转换像素标准为10m×10 m。
然后将数据导入Fragstats3.3软件中计算获得浦东新区2006年景观格局指数。
2006年浦东新区面积为528.31 km2，共计斑块9 129个，斑块密度(PD)为17.28，平均斑块面积(AREA_MN)为5.79。
从表1可以看出，2006年浦东新区农业景观的面积及所占面积比例最高，市政设施景观面积和比例最低;居住景观的斑块数目最多，市政设施景观数目最少;道路景观的最大斑块指数值最大，市政设施景观的值最小;水域的边缘密度和景观形状指数值最高，市政设施景观值最低;市政设施景观的平均斑块面积最大，水域的平均斑块面积最小;水域的分维数值最高，居住景观的分维数值最低;其他用地的聚合度最高，水域的聚合度最低。
2006年浦东新区景观形状指数为91.282，表明研究区域的景观形状较为不规则;景观总体蔓延度指数为49.083 7，说明浦东新区各景观类型分布较为分散;景观多样性指数为1.866 7，均匀度指数为0.849 6，表明浦东新区各种景观类型分布比较均匀，各景观类型所占的总体面积比例较为平衡，不存在个别景观主导整个区域景观格局的现象。
表1 2006年浦东新区斑块类型尺度景观格局指数景观指数(单位)工业道路公建居住绿地市政农业水域其他CA/ha 9 451.21 6 460.97 1 756.9 11 507.8 2 342.51159.64 14 550.4 3 645.4 2 956.24 PLAND/% 17.89 12.23 3.33 21.78 4.43 0.3 27.54 6.9 5.6 NP/个 865 1237 246 2348 481 7 1 024 2 714 207PD/(个·ha－1) 1.64 2.34 0.47 4.44 0.91 0.01 1.94 5.14 0.39 LPI/% 0.57 11.78 0.15 0.19 0.27 0.12 0.66 1.55 0.23 ED/(m·ha－1) 31.01 62.19 6.35 53.8615.08 0.39 63.75 68.04 9.24 LSI( － ) 42.48 103.33 20.2 66.42 41.54 4.4570.62 152.67 22.6 AREA_MN/ha 10.93 5.22 7.14 4.9 4.87 22.81 14.21 1.34 14.28 PAFRAC( － ) 1.26 1.65 1.15 1.22 1.35 N/A 1.37 1.67 1.23 CLUMPY/% 0.948 0.855 0.953 0.922 0.912 0.972 0.92 0.73 0.958 PLADJ/% 95.63 87.14 95.18 93.81 91.42 96.48 94.14 74.71 95.84 IJI/% 65.71 84.24 56.78 70.97 69.46 85.18 58.81 69.89 67.21 COHESION/% 97.66 99.9 96.75 96.6 96.7 98.15 98.67 98.35 98.05 AI/% 95.73 87.25 95.4 93.89 91.61 97.25 94.2274.83 96.02表2 2006年浦东新区景观尺度景观格局指数景观指数(单位) LSI(－) COHESION/% SHDI(－) SHEI(－) DIVISION/% AI/% IJI/% PLADJ/%PAF 2006 年 91.28 99.5 1.67 0.76 0.99 92.26 72.98 92.15图1 土地利用生态适宜性评价指标体系2.3 工业用地生态适宜性评价通过对浦东新区土地利用景观格局变化的研究，发现在快速城市化的进程中，浦东新区的土地利用结构与景观格局已表现出若干问题。