（森林经理学专业论文）基于gis的泰州医药城土地生态适宜性评价.pdf

摘要近年来，土地生态适宜性评价一直是国内外土地资源的一个主要研究方向。在我国，适宜性评价一般多用于农田和城市用地的生态适宜性评价，而在工业用地的规划评价方面的应用案例较少。开发区作为城市工业发展的聚集地，坚持生态建设是保持其对城市经济的持续拉动作用，实现可持续发展的重要内容。开发区的土地生态适宜性通过对园区自然地理、生态环境因素进行分析和评价，为开发区土地规划和管理提供决策支持，是工业园区的生态建设重要工作之一。本文以泰州市医药城为研究对象，在学习总结了当前常用的生态适宜性评价理论与方法后，提出了在g i s 软件系统的支持下的层次分析法与灰色聚类相结合的评价体系。利用地理信息系统的理论与技术，从收集的资料中，提取评价因子信息，并在g i s 软件中实现层次分析与灰色聚类相结合的模型计算。通过对评价结果的分析，以及结合医药城土地利用规划，本文对医药城土地的开发利用提出了建议。本文所使用的评价模型，是在对生态适宜性评价常用方法研究与探索的基础上提出的一种改进模型；所使用的数据处理方式是利用地理信息理论与技术提取评价数据的尝试。本文所提出的方法对其他生态评价工作也有一定的借鉴意义。关键词：开发区；土地利用；生态适宜性；评价体系g i s b a s e dl a n ds u i t a b i l i t ye v a l u a t i o no fe c o l o g i c a lo fc h i n am e d i c i n ec i t yi nt a i z h o ua bs t r a c ti nr e c e n ty e a r s ，l a n dr e s o u r c e sa th o m ea n da b r o a do fa s s e s s i n gl a n de c o s u i t a b i l i t yh a sa l w a y sb e e no n eo ft h em a i nr e s e a r c hd i r e c t i o n s i nc h i n a ，s u i t a b i l i t ye v a l u a t i o ng e n e r a lu s e df o rf a r m l a n da n du r b a ne c o l o g i c a ll a n de c o l o g ys u i t a b i l i t ye v a l u a t i o n ，b u tt h ea p p l i c a t i o ni nt h ep l a n n i n ge v a l u a t i o no fi n d u s t r i a ll a n du s ei sl e s s d e v e l o p m e n to fu r b a ni n d u s t r i a ld e v e l o p m e n ta sag a t h e r i n gp l a c e ，a d h e r et oe c o b u i l d i n gi st om a i n t a i ni t se c o n o m i cr o l ei nt h ec o n t i n u i n gd r i v et oa c h i e v es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ta ni m p o r t a n ta s p e c to f d e v e l o p m e n to fe c o l o g i c a ls u i t a b i l i t yo fl a n df o rt h eg a r d e nd i s t r i c tp r o v i d ed e c i s i o ns u p p o r tf o rl a n du s ep l a n n i n ga n dm a n a g e m e n to fd e v e l o p m e n tz o n e st h r o u g ht h ep h y s i c a lg e o g r a p h y ,e c o e n v i r o n m e n ta n a l y s i sa n de v a l u a t i o no ff a c t o r s ，i so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tw o r ko fe c o b u i l d i n gi n d u s t r i a lp a r k i nt h i sp a p e r ，t h eo b je c to fs t u d yi sc h i n am e d i c i n ec i t yi nt a i z h o u t h i sp a p e rs u m m i n gu pt h ec u r r e n tc o m m o n l yu s e ds t u d yi ne c o l o g ys u i t a b i l i t yt h e o r ya n dm e t h o d s ，t h eg i ss o f t w a r es y s t e m ss u p p o r ti nt h ec o m b i n a t i o no fa h pa n dg r e yc l u s t e r i n gs y s t e m i nt h eu s eo fg i st h e o r ya n dt e c h n o l o g y , w ep i c ku pt h ei n f o r m a t i o no fe v a l u a t i o nf a c t o rf r o mt h ec o l l e c t i o no fm a t e r i a l si nt h eg i ss o f t w a r et oa c h i e v et h em o d e lc a l c u l a t i o no ft h ec o m b i n a t i o no fa h pa n dg r e yc l u s t e r i n gs y s t e m t h r o u g ha n a l y s i so ft h er e s u l t so ft h ee v a l u a t i o n ，a sw e l la st h ec o m b i n a t i o no fm e d i c i n ec i t yl a n du s ep l a n n i n g ，w ef i n a l l yp u tf o r w a r ds o m es u g g e s t i o n so ft h el a n du s ei nc m c t h ee v a l u a t i o nm o d e lu s e di n t h i sp a p e ri so n eo ft h ei m p r o v e dm o d e l s ，i t sp r o p o s e di sb a s e do nt h er e s e a r c ha n de x p l o r a t i o ni nt h eu s u a lm e t h o d so ne c o l o g ys u i t a b i l i t ye v a l u a t i o n t h ed a t ap r o c e s s i n gm e t h o di tu s e di sa na t t e m p ti nu s i n gg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o nt h e o r ya n dt e c h n o l o g yt oe x t r a c t i o nt h ee v a l u a t i o nd a t a t h em e t h o dp r o p o s e di n t h i sp a p e r ，c a na l s ob eac e r t a i ns e n s ei nu s ef o rr e f e r e n c et oe f f e c tt h eo t h e rw o r k so ne c o l o g ye v a l u a t i o n k e yw o r d s ：d e v e l o p m e n td i s t r i c t ；l a n du s e ；e c o l o g i c a ls u i t a b i l i t y ；e v a l u a t i o ns y s t e mw r i t t e nb y ：s h if a n c h e n g ( f o r e s tm a n a g e m e n t )s u p e r v i s e db y ：p r o f e s s o rs h if a n c h e n g学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者( 本人签名) ：务缸蔼茂新多月，歹日l学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南京林业大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版( 中国科学技术信息研究所；国家图书馆等) ，允许论文被查阅和借阅。本人授权南京林业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以汇编和综合为学校的科技成果，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文全部或部分内容。保密口i 在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密吐( 请在以上方框内打“ ”)学位论文作者( 本人签名) ：旋旌融炒7 年易月石日指导教师( 本人签名) ：) 虱易l 召力匆年6 月，厂日致谢光阴如梭，三年研究生学习生涯转瞬已到终点。我满怀着对母校、师长与同学的不舍之情，在即将顺利完成学业之际，向她们表达我由衷的感谢。首先，我要感谢我的导师周春国老师。从论文的选题、研究方法的设计、研究内容的确定、野外调查、数据处理、论文撰写直至论文完成，周老师无不倾注了大量的心血。周老师的人格魅力将成为我成长道路上的一盏明灯，三年来，他对待治学的严谨和孜孜不倦、求实创新的工作态度一直激励着我，在今后的日子里，也将继续影响着我。在此，对导师三年来的关心与教诲表达我真挚的谢意。此外，本论文的完成离不开森环院森林经理教研组所有老师、同学的帮助。在此向教研组的彭世揆教授、余光辉教授、徐雁南教授、温小荣副教授、李明阳副教授、李明诗副教授、林国忠老师表示诚挚的感谢! 感谢他们所提供的建设性建议，有益指导及各方面的鼓励帮助。感谢卢学鹤、吴林巧、刘利强、周戎、郑刚、荚德平等同学在各方面所提供的帮助，同时陆美蓉、徐怡波、张杰、曾凡君、刘磊、周蔚等师弟妹也给与我很大的帮助。在这里向他们表示由衷的感谢。另外还要感谢与我同住三年的室友，她们在生活上向我提供的帮助使我获益颇深。最后特别感谢我的父母家人。他们是我最温馨的依靠，没有他们的辛勤抚育，就没有今天的我。向家a 4 f 1 表示我最深刻的谢意!作者：施瑶成于200 9 年6 月11 日基于gls 的泰州医药城土地生态适宜性评价1 绪论1 1 研究背景及意义近现代的工业发展历史表明：随着科技的进步与经济的增长，人类创造了前所未有的财富，但同时也给环境带来了空前的灾难。上个世纪9 0 年代在里约热内卢召开的联合国环境与发展大会上可持续发展的思想得到了全世界的共识，如何实现可持续发展，成为各国学者研究的热点。开发区是工业用地集中利用开发的一种形式，它将服务、土地、劳力等资源聚集在一起，以其集聚效应和辐射效应，成为区域经济发展的带动区、体制和科技创新的试验区、外资引进的集聚区和推进城市化的新城区，是当前提升区域经济竞争力、发展开放型经济、打造先进制造业基地的重要载体。目前，开发区的建设成为工业发展的主要模式，我国各地区的建设积极性很高。在各地建设各种开发区推动区域经济发展的背后，在开发区的土地利用规划、牛态环境建设、产业链设计等方面存在着诸多问题，以致影响到开发区的可持续发展能力。这些现象的出现促使我们需对开发区的规划利用与开发做更深入的探讨与研究，为实现开发区的可持续发展，在理论与方法上进行不断的探索。结合国内外开发区的发展趋势来看，建立生态开发区、注重环保及施行可持续发展政策是一大主流。土地生态适宜性评价是牛态规划与评价的重要内容。在我国的开发区土地评价和管理过程中，越来越重视土地的可持续利用问题。为实现土地的可持续发展，必须充分挖掘土地利用潜力，明确土地的生态适宜性是首要任务，对开发区的土地生态系统要有全面的了解。当前，我国开发区建设正处于建立与发展的重要时期，为实现开发区对区域经济的持续拉动作用，需要先进的规划理论作为支持，而开发区的土地牛态适宜性通过对园区自然地理、生态环境因素进行分析和评价，为开发区土地规划和管理提供决策支持，为开发区的生态建设提供保障。1 2 国内外研究现状在国外，土地生态学这一理念最早源于19 世纪中叶，最具代表性的学说是德国化学家李比希的“矿质营养学”，该学说被视为土地生态系统物质循环思想的萌芽【l 】。在进入2 0 世纪以后，由于人为土地活动的加剧，科学界对土地生态的兴趣开始增强。3 0 年代，“土地生态学”这一概念开始在前苏联被广泛使用。美国于1 9 6 1 年正式提出了8 级土地潜力分类系统，成为第一个比较全面的定性土地评价系统【2 1 。在2 0 世纪6 0 年代以后，由于人口的增长和生产力的提高，给资源和环境带来了前所未有的巨大压力，水土流失、土地荒漠化、土壤污染、耕地减少等现象频繁出现在各个国家，对人类的牛存和发展产生了极为严重的影响，从而，土地问题引起了全社会的普遍关注。而这些问题的控制和解决，都必须以土地生态学的原理作为理论依据并指导实践【l 】，所以，由此时起，土地生态思想开始得到重视，土地生态评价系统也进入了正式运用的准备阶段。比较具有代表性的就是f a o ( 联合国粮农组织) 于19 7 6 年发表的土地评价纲要【3j ，成为个专门针对土地生态方式对土地适宜性和适宜程度做出评定的土地评价方案。适宜性分析的目标是根据区域自然资源与环境性能，根据发展要求与资源利用要求，划分资源与环境的适宜性等级。所谓土地生态适宜性是指某一特定地块的土地对于某一特定使用方式的适宜程度。此后，f a o 还陆续拟定发表了雨耕农业土地评价纲要、灌溉农业土地和土地分类纲要、林业土地评价等文件，对促进土地评价的发展起到了积极的作用。到了2 0 世纪9 0 年代，在巴西里约热内卢全球环境与发展会议召开的带动下，土地牛态评价研究进入了一个新的时代，更多的研究开展起来。f a o 于l9 9 3 年正式颁布的持续土地利用评价纲要【4 】提出了一些关于土地生产性、土地的安全性或稳定性、水土资源保护性方面生态评价的指标。在之后19 9 7 年8 月荷兰恩斯赫德召开的“可持续土地利用管理和信息系统国际学术会议 垆j 上，“g i s在土地持续利用管理中的应用和“土地持续利用评价的指标体系研究 被作为会议的两大核心议题展开了热烈的讨论。与会专家普遍认为应从自然资源、生态环境、社会经济和习俗法制等多方面进行土地可持续利用评价。土地可持续利用评价是一种基于人口、土地资源、环境和社会经济的相互作用过程的评价，它强烈渗透着土地牛态评价的思想和理论。土地适宜性评价，就是指确定特定地块对某种特定使用方式适宜性的过程。土地生态适宜性分析这一概念最早源自英国的“筛选法”，该方法用一系列的“筛子 不断筛出不符合要求的区域，直至最后余留下符合全部规则的区域。而土地生态适宜性分析这一定义的提出者，则是美国宾夕法尼亚大学的麦克哈格( m c h a r g ) 教授，在其著作设计结合自然( d e s i g nw i t hn a t u r e ) 中有详细阐述【6 j 。从麦克哈格至今，土地适宜性分析的基本原理不曾改变，但分析的方法及手段却有了长足的发展。首先，由选择单一的基础生态因子，发展到由基础因子组合成层级结构，形成复合的类因子。牛态因子首先分为自然、经济、社会三大类。不同地区的社会经济情况、自然资源具有不同的特点，因此根据分析的内容而选择的因子会有所不同。其次，由等权重叠加发展为因子加权评分，由层次分析法确定权重。最终的适宜性评价结果己不是最初手工叠加或将图形格网化后叠加，而是基于g i s 地理信息技术进行空间分析。空间分析( s p a t i a la n a l y s i s ) 是基于地理对象空间布局的地理数据分析技术，提取和传输空间信息，分析空间数据，以此得出土地生态适宜性模型。目前，众多的学者在土地生态评价方面已进行了大量研究，并形成了几个研究方向 7 - 1 0 ：区域土地生态评价、土地生态退化评价、土地生态环境评价( 包括危险性评价、敏感性评价和质量评价) 、土地生态系统评价( 包括结构和功能评价、稳定性和可持续评价、服务功能评价) 、土地生态风险评价等。在我国，早在公元前2 0 0 年管子地元篇就专门论述了水、土和植物的关系。在之后至今的2 0 0 0 多年里齐民要术、农桑辑要、授时通考、陈2敷农书等书籍都为土地生态学的产牛累积了厚实的历史基础【l 。我国学者从2 0 世纪8 0 年代开始重视土地生态问题，景贵和、傅伯杰、杨子生等专家对土地生态评价的理论、功能、方法等发表了专门的有关论述。如傅伯杰将土地生态系统的研究归结为3 个主要方面【1 2 1 ：土地生态系统形成、演替、结构的研究、土地生态系统功能的研究、土地最佳生态平衡的研究。杨子牛认为土地生态评价重点是土地生态系统生产力的研究【l 引。国内现在的研究主要集中在土地生态评价中的生态效益方面，即土地质量评价的研究。如孙波等提出的我国东南丘陵区土壤肥力评价指标体系，包括土壤养分状况以及物理和化学环境条件两部分内容【l 引。杨艳生提出了土壤退化评价的3 层指标体系，最上层包括环境、形态、肥力和污染因子【l 纠；章家恩和徐琪也认为三峡库区姊归县土地退化评价指标体系应有三个层次【l6 1 。2 0 0 0 年以后，特别是近两年，我国学者关于开发区的土地利用评价方面的研究逐渐增多，如雷皴等在探讨开发区用地适宜性评价的理论和方法的基础上，构建了一套开发区用地适宜性评价的指标体系，运用递阶模糊数学模型，以重庆市主城10 个特色开发区为例，对其用地的适宜性进行了定性与定量相结合的评价分析【1 7 】。程波在综合分析众多土地生态适宜性分析方法的基础上，将层次分析一一模糊评价法用于具体开发区的工业用地适宜性评价【l 引。由于我国较之国外研究起步晚，所以尚未形成系统的综合型的土地质量评价指标体系，也缺乏长期定点监测的数据以用于土地质量评价。目前我国的研究丰要涉及的是土壤的肥力和退化等土壤质量方面及土地的持续利用、农业持续发展、生态环境等土地质量方面的问题。32 研究内容与方法2 1 传统土地生态适宜性评价方法2 1 1 综合评价法综合评价法( c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o d ) 运用多个指标对多个参评单位进行评价的方法，称为多变量综合评价方法，或简称综合评价方法。其基本思想是将多个指标转化为一个能够反映综合情况的指标来进行评价。如在评定国家经济实力、地区社会发展水平、企业经济效益中都可以应用，土地生态适宜性评价也是其应用方向之一【1 9 】。该方法的主要步骤可概括为：1 、确定综合评价指标体系作为综合评价法确立的基础和依据。2 、收集数据，并对不同计量单位的指标数据进行同度量处理。3 、确定指标体系中各指标的权重，以保证评价的科学性。4 、对经过处理后的指标再进行汇总，计算出综合评价指数或综合评价值。5 、根据评价指数或分值对参评单位进行排序，并由此得出结论。现代综合评价方法包括主成分分析法、层次分析法、模糊评价法等。( 1 ) 主成分分析法。主成分分析是多元统计分析的方法，它是将各分量彼此相关的原随机向量，借助于一个正交变换，转化成为不相关的新的随机向量，并以方差作为信息量的测度，对原随机向量进行降维处理。再通过构造适当的价值函数，进一步进行系统转化，获得评价结果。在土地生态适宜性评价中，以土地生态评价的各因子作为原随机向量，通过对数据的标准化，消除量纲的影响，通过正交变换后得到新的随机向量，根据方差贡献率对数据进行降维，最后通过不同的转换函数得到土地生态适宜性评价结果。( 2 ) 层次分析法。层次分析法是对一些较为复杂和模糊的问题作出决策的有效方法，它特别适用于难于完全定量分析的问题。层次分析法通过对建立的递阶层次结构模型中每一层次各因子相对重要性的打分获得判断矩阵，通过对矩阵的一致性检验得到排序向量，并可以计算出层次结构最底层的因子对总目标的相对重要性权重，通过加权求和的方式获得评价的结果。以土地牛态适宜性作为目标层，通过合理的划分层次建立层次结构模型，通过进行专家评分步骤，获得判断矩阵，检验矩阵的一致性，若满足要求便可计算出相对重要性权重，最后通过加权求和获得评价结果。( 3 ) 模糊评价法。模糊评价法奠基于模糊数学，该方法可以有效的处理人们在评价过程中本身所带有的主观性，以及客观所遇到的模糊性现象，辅助评价指标的量化和分级模糊评价通常按以下的步骤进行，首先确定评价的因子集合与标准集合，应用标准集合对因子集合进行评价生成隶属度矩阵，应用隶属度函数生成评语集，根据最大隶属度原则，确定评价对象所属的评价等级，给出评价结论。综合评价法的特点主要表现为以下几点：1 、评价过程不是逐个指标顺次完成的，而是通过一些特殊方法将多个指标的评价同时完成的；2 、在综合评价过程中，一般要根据指标的重要性进行加权处理；3 、评价结果不再是具有具体含4义的统计指标，而是以指数或分值表示参评单位综合状况的排序。2 1 2 以麦克哈格( m c h a r g ) 法为基础的评价方法现代土地生态适宜性分析法是麦克哈格( m c h a r g ) 教授首先提出并赋予实践的。19 6 7 年，麦克哈格与其同事在纽约斯塔腾岛( s t a t e ni s l a n d 的土地利用规划中，用地图叠加法分析了斯塔腾岛对自然保护、消极游憩、积极游憩、住宅开发、商业及工业开发等五种土地利用的适宜情况。地图叠加法虽然可以追溯到二十世纪初，但直到在麦克哈格等人的努力下，才使这一方法成功地用于土地牛态适宜度分析，使得土地利用规划评价能够有效地综合考虑社会和环境因素。因此，这一方法又称为m c h a r g 法。该方法的基本步骤可归纳为：1 、确定规划目标及规划中所涉及的因子。2 、调查每个牛态因子在区域中的状况及分布，并根据其对某种开发活动或某种土地利用的适宜性进行分级，并用不同深浅色度代表适宜性分级分别绘在各个单要素地图上，即每个因子一张图。3 、将二张及二张以上的单要素图进行叠加得到复合图，及综合适宜性图。4 、分析复合图，并由此评价土地利用的规划方案。以m c h a r g 法为基础发展了如数学组合法、形态法、逻辑组合法等土地生态评价方法。( 1 ) 数学组合法。数学组合法通过线性组合与非线性组合的方式评价土地牛态的适宜性，其分析方法与因素叠合方法相似，首先，分析不同方案或措施与资源环境的关系；第二，根据自然因素的属性建立适宜性评价准则，区别在于适宜性等级是用一定的度量值来表示，而非用颜色的深浅或序号来表示，并给每一因素依据其重要性赋予权重值；第三，将自然因素不同属性适宜性等级值与其他因素的权重相乘，其值则表示该因素不同属性的适宜性值；最后，综合各因素的适宜性的空间分布特征得到综合适宜性值，完成评价。( 2 ) 形态法。该方法包括四个步骤。首先，根据实地调查或遥感资料，将规划区域划分成不同的同质小区。由于划分同质小区的标准通常是根据地形、植被、土壤性质等地表特征，因此，也有人称之为景观分类法；第二是根据土地利用要求，制定资源利用的适宜性评价表，并定性描述每一小区的潜力与限制；第三，分析每一小区对某特定土地利用的适宜性等级；第四，是根据规划目标将不同土地利用的适宜性叠合成区域综合适宜性图。( 3 ) 逻辑规则组合法。逻辑规则组合法是指运用逻辑规则建立适宜性分析准则，再以准则为基础进行判别分析适宜性的过程。其步骤一般为：第一，确定规划方案及其有关的资源环境因素；第二，对资源环境因素进行分等定级；第三，制定适宜性评价规划；第四，根据规划确定综合适宜性。由于规划对象与目标不同，其规划也不同。2 1 3 生态位适宜度模型区域的发展的必须有资源为基础，在这里资源的定义是广义的，即包括区域发展所要求的自然环境、社会经济因素以及物质资源，从而构成一个多维的资源需求空间。为了描述方便，称区域发展对资源的需求所构成的多维空间为区域发5展的资源需求生态位，简称为需求生态位。而区域现状资源也可以构成对应的资源空间，称之为供给生态位，两者之间的匹配关系，则反映了区域现状资源条件对发展的适宜性程度，其度量可以用生态位适宜度来估计。区域发展的资源需求生态位是一个多种资源多构成的多维空间。在区域发展的需求生态位中，任何资源因素的现状条件，在数量或质量上的不足，即当接近其可利用的限度时，就会成为区域发展的制约因素。生态位适宜度指数的大小反映了区域现状条件对发展需求的牛态位适宜程度，从而可以根据生态位适宜值的大小建立初步的发展方案与措施【2 0 - 24 1 。该模型中生态学意义很明确，各种因子叠合整体性较好，减少了评价中的主观判断，但其缺点也明显，就是对于因子的资源定量化评价较难把握，数学模型的建立闲难较大，限制了该模型的推广与应用。2 2 基于g i s 的土地生态适宜性评价方法土地生态适宜性分析涉及的土地性质不仅包括自然地理属性，也包括社会、经济属性，是一种多要素分析，其传统手工分析过程繁难、缺乏效率。地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m s ，g i s ) 作为一种新兴的计算机技术正越来越多的应用到土地生态适宜性评价中，解决传统方式遇到的问题。该技术起源于2 0 世纪6 0 年代的加拿大林业管理系统中【25 1 。经过多年的发展地理信息系统已具有强大的空间数据管理、空间信息分析能力，尤其在属性数据与空间数据一体管理上优势明显。g i s 将数据计算与图形处理相结合，可以简洁、直观、高效、准确地实现土地生态适宜性分析，为土地适宜性分析提供一种有效的技术手段，增加土地生态适宜性分析的科学性和客观性。首先，g i s 采用计算机技术完成数据的输入、存储、管理、分析、综合以致结果的输出。信息化的技术较之传统的数据处理过程节省了大量的人力和时间；其次，突破了传统方法因图件比例尺不一致而使重叠时的准确性受到的限制；最后，地理信息系统可以处理海量的地理信息，完成传统方式无法完成的工作量，提高评价精度。如在利用m c h a r g 法评价时，可将网格的划分可以更加细致，提高信息容量，更准确反映客观事实。基于地理信息系统技术各个方面的优势，其正越来越多的应用与土地牛态适宜性评价，我国的学者在此方面已有了初步的研究。基于g i s 的土地牛态适宜性评价方法的一般步骤如下：( 1 ) 数据收集与数字化应用g i s 分析土地生态适宜性之前，应根据分析要求和目的收集相关图件和数据，并在g i s 软件中对收集的数据进行数字化，建立基础图库。( 2 ) 筛选评价因子生态因子的选择必须根据评价区域的性质和功能，通过专家咨询或调查分析来进行。一般中小城市多选取下列生态因子：地类、地形、绿地覆盖率、人口密度、经济密度、建筑密度等。针对不同分析对象，选用的因子个数及其权重也不同。6( 3 ) 单因素评价在地理信息系统( g i s ) 中，每一个评价因子被表示为一张专题图。将专题图划分成为大小一致的单元格，并对每个单元格赋以因子值，根据单因素评价标准逐一对单元格打分，获得单因素适宜性评价图。( 4 ) 综合评价由于评价因子的重要性各异，需赋以不同的权重，权重的确定通常采用专家打分或层次分析法等方法。采用公式2 1 加权求和的方式计算每一个单元格的多因子评价综合得分，对各图层进行处理并最终获得评价结果图。示意图如下：ns = w i 枣c i( 公式2 1 )s = 。枣( 公式2 1 1面式中gs 一某单元格综合得分w i 一第i 个因子的权重c i 一第i 个因子某单元格得分n 一评价因子个数2 3 研究方法与内容2 3 1 研究方法本文采用灰色聚类与层次分析法相结合的方法构建指标体系，并在g i s 软件的支持下运用图层叠加分析法，使评价结果更加准确、成果更加直观。层次分析法特别适合用于分析难于定量分析的问题。它是对人们的思维过程进行加工整理，从而提出一套系统分析问题的方法，该方法将定量分析与定性分析相结合，通过对各种不同评价因子的标度使系统从无结构状态转化为有结构状态，从而实现对较为复杂、模糊的问题作出决策。运用层次分析进行开发区土地生态适宜性评价是目前较为常用的方法，该方法能够与地理信息系统的理论与方法较好的结合，充分发挥g i s 软件数据处理、制图显示等方面的优势，生成评价成果图。但层次分析法中对目标层的分类依据主观性较强，为了能够更客观的对目标层进行分类，本文采用灰色聚类法【2 6 】做7了尝试性的研究。灰色系统理论认为，在自然界和思维领域，不确定性问题普遍存在，大样本多数据的不确定性问题，可以用概率论和数理统计解决；认识不确定性问题，可以用模糊数学解决。然而，对于少数据、小样本、信息不完全和经验缺乏的不确定性问题适合使用灰色系统理论解决。少数据不确定性亦称为灰性，具有灰性的系统亦称为灰色系统。相应地，有白色系统，即为信息完全的系统，而黑色系统则为信息缺乏的系统。本次研究中认为，开发区土地牛态适宜性具有灰性，它既有为人们所知的一面，如开发区内土壤的类型，图层的厚度等，又有许多未知的参数，如各要素的运行机制，相互之间的影响等。灰色系统理论进行土地生态适宜性评价，将土地划分为不同的生态适宜性等级是可行的。同时为了充分发挥地理信息系统的作用，本文在应用g i s 软件实现灰色聚类上做了一定的探索。2 3 2 研究内容本文在开发区土地生态适宜性评价的方法做了探索，将地理信息系统( g i s )的理论方法和技术与传统的评价方法相结合，发挥信息技术的优势，在土地生态适宜性评价因子的信息处理、利用地理信息系统实现灰色聚类与层次分析法上做了一定的探索和研究。本次研究包括以下内容：1 、构建评价指标体系。根据收集的资料情况，确定评价因子，通过灰色聚类与层次分析法构建开发区生态评价指标体系。在专家打分的基础上确定层次分析法中的各因子权重，并应用较客观的方法确定灰色聚类中白化函数的阈值。2 、评价因子的数据提取。评价因子数据大多隐含在收集的数据资料中，需要采用信息化的方法，从已有的数据资料中，提取土地牛态适宜性评价的因子数据。本文在利用地理信息系统技术提取噪声、景观、植被多样性等因子数据方面做了探索和研究。3 、应用地理信息系统技术实现层次分析与灰色聚类。地理信息系统在数据的提取、存储、分析、建模、显示等方面的优势，使其在土地生态适宜性评价中有着广泛的应用前景。本文在将传统的土地生态适宜性评价方法与地理信息系统的方法与技术相结合方面做了研究。4 、案例研究。应用研究建立的土地生态适宜性评价模型对江苏省泰州市医药城( 开发区) 的土地生态适宜性状况进行评价，并根据评价结果对医药城的现有规划进行评价，在土地生态适宜性方面给予了意见。2 3 3 技术路线图图2 - 1 技术路线图93 基于g i s 开发区土地生态适宜性评价模型构建3 1 土地生态适宜性评价指标体系3 1 1 开发区土地生态适宜性评价的目的开发区的建立能够对区域经济起到拉动作用，在地方经济的发展中起着重要的作用。它是由经济、社会、环境三个部分组成的一个复杂的人工大系统。开发区土地利用的类型复杂、开发强度高、对牛态环境的影响大。土地利用类型中既包括工业为主的用地，亦含有旅游用地、生态用地、景观用地、居住用地等土地类用类型。由于开发区的工业产业集中，密集度高，使土地利用开发强度较高。高强度的开发将对开发区的生态环境的造成破坏，对开发区内原有生态系统的稳定产牛影响。目前生态建设已经成为实现可持续发展的重要方面，生态环境的重要性已经为人们所认识，为使开发区能够发挥对经济的持续拉动作用，加强生态建设，实现可持续发展是必要的。对开发区用地而言，自然、生态环境的适宜性是土地开发利用的前提，在开发利用土地之前，需要结合区域的自然、经济等方面的因素进行土地的生态适宜性评价，并以此指导规划，保护牛态环境，促进经济建设。3 1 2 评价原则基于开发区土地利用的特点和设计评价指标体系的目的，在构建评价指标体系时应遵循如下原则。1 、生态、经济、社会效益兼顾原则为了合理的开发利用土地资源，获取生态、经济、社会三大效益有机统一的综合效益，即最佳牛态效益，在设计评价指标体系时，需要正确地运用生态经济规律和生态经济理论，对土地开发利用中生态效益、经济效益和社会效益的辩证统一关系进行分析和处理，尽量做到三大效益兼顾、协调和统一。2 、因地制宜原则因地制宜原则是牛态学三大基本原则之一【27 1 。不同区域的土地生态系统存在着显著的差异，形成地表复杂多样的土地牛态类型及不同的土地牛产潜力、不同的土地适宜性和不同的土地利用类型。正由于这样的特性，使得我们在构建评价指标体系的时候，必须考虑到特定区域的土地生态条件和社会经济条件，坚持因地制宜原则，选择出最适合当地土地利用状况分析的因子，充分利用当地现有的资料。选取评价因子应与评价区域的大小有密切的关系，而不能生搬硬套其他分析案例的评价体系。3 、政策指导性原则评价指标体系既要能够体现出政策的指导作用，同时也应该对政策调整起到很好的支持作用，既可以描述园区土地利用与社会经济发展的协调性，也可以表达园区的社会环境状况、环境所承受的压力以及社会的反应，这些都应与现有的政策目标相关。1 04 、数据可获得性原则指标体系所需的数据应该是可得到的，在构建指标体系时往往需要对数据进行量化，即使是不能量化的指标，也应可采用一定的技术手段或数学方法进行定性分级。同时还应注意获得数据成本问题，原则上来说，希望获得数据的成本低廉。5 、针对性原则由于评价指标既要有足够的覆盖面，又受限于多指标评价和操作性，所以评价指标体系不能太大，因此评价指标体系中选出的因子需是最主要成分变量，且数目足够少，能使各项指标意义上相互独立，避免指标之间的包容和重叠，可以系统的反映开发区土地利用综合效益的主要特征及各子系统之间的相互关系。6 、前瞻性原则在构建评价指标体系时，不仪需使之构成一个体系，全面系统的反映当前开发区土地利用的状态，还应通过表述过去和现在的土地利用状态、经济、生活、环境等要素之间的关系，从而对开发区土地利用的发展提出一个理想的方向和指示。3 1 3 指标体系本次研究中以土地生态适宜性为评价目标，采用灰色聚类与层次分析相结合的方法进行土地生态适宜性评价，共将指标体系分为3 个层次，分别标识为a 、b 、c ，详细介绍如下：a 层为目标层，反映土地牛态适宜性状况。由于土地生态适宜性具有灰性，可用灰色聚类的方法，对土地牛态适宜性状况进行等级的划分。若要对目标层进行灰色聚类，需定义灰色聚类的指标集合。b 层为中间层，该层为灰色聚类的指标集合。在b 层中定义了灰色聚类3个指标分别为建筑工程适宜度、生态敏感度与景观适宜度。按次序标识为b1 、b 2 、b 3 。c 层为指标层，该层为土地生态适宜性评价的具体指标，包括坡度、地质断层、土地利用现状、景观多样性、水体影响、绿地影响、交通噪声、植被多样性、高压线影响、地表渗水率11 个因子。在b 层中定义的3 个灰色聚类指标，皆为复杂的模糊对象，难以用定量的方式直接衡量，本次研究中采用层次分析法，对c 层中的指标使用定量与定性相结合的方法，描述b 层中的因子。各因子之间的相互隶属关系如表3 1 ：表3 - 1 指标体系评价过程简述如下，详细步骤将在3 3 评价步骤中介绍。b 层与c 层之间通过层次分析法的运算获得b 层各因子的得分。将a 层划分为反应土地牛态适宜度的3 个等级，分别为适宜、较适宜、不适宜，作为灰色聚类的灰类。通过b层各因子的得分，使用白化函数对土地生态适宜度进行划分，实现土地牛态适宜性评价。3 1 4 指标因子介绍各层因子的选择丰要是依据开发区土地牛态适宜性评价原则，结合多为专家意见，以及目前的土地牛态适宜性规划研究成果。下面对各个因子分别做介绍。3 1 4 1 建筑工程适宜度建筑工程适宜度是指开发区土地作为建设用地的适宜性状况。我国城市用地分类与规划建设用地标准中将我国城市用地一般分为三类。一类用地，即适宜建筑工程的用地，此类用地一般具有地形平坦、规整、坡度适宜，一般在1o 以下，相对高程在10 米以下，地质条件良好等特点。二类用地为受到地质、地形条件的影响，一般坡度较大在1 0 3 0 以内，相对高程较高，在1 0 3 0 米内，需要进行一定的工程措施，以及较大的土石方进行工程条件改善后，才适合进行工程建设。三类用地较一类与二类用地的条件更差，高程在5 米以下3 0 米以上，地形坡度超过2 0 以上，布置建筑物很困难，不适合工程建设【2 引。开发区土地利用中还需考虑开发成本的问题。开发区内原有土地类型的不同将导致开发区内土地建筑工程成本的差异。依据城市用地分类与规划建设用地标准，结合开发区现有土地类型情况，将坡度、地质断层、高程、土地类用类型四个指标作为评价建筑工程适宜度的评价因子。坡度反映的是地表的倾斜程度。坡度较大，区域稳定性较差，容易造成各种地质灾害，一般情况下不适宜建设，且坡度较大时对工程技术的要求也越高，是影响建设投资、开发强度的重要控制性指标之一。我国对建设用地的坡度要求做了相关规定，详见表3 2 。按规定当坡度 2 5 时，土地一般不用于发展产业，必须退耕还林、还草。坡度的计算公式为：坡度= 相邻等高线的海拔差( m ) 相邻等高线水平间距( m ) 宰1 0 0 表3 - 2 城市各项建设用地适宜坡度要求地质断层是开发区用地建设用地规划时必须考虑的重要工程因素之一。一般情况下由于地质断层两侧一定宽度范围内稳定性差，易出现较大地质沉降，并且1 2断层常与地下水紧密相连均会对建筑物产生极大的破坏，因此建设用地和断层之间应有一定的避让距离。因此该因子在开发区用地的选择、建设项目的合理分布以及工程建设的经济性上起到了重要作用。土地利用状况是反应当前开发区土地利用现状的因子。开发区当前的土地利用状况，对开发区的牛态规划建设和开发成本有重要影响。当前的土地利用现状是一个长期运行的稳定系统，处在一个相对平衡的状态。对开发区的土地开发，必然会使其原有的平衡、稳定的状态遭到破坏，对土地进行生态适宜性评价的目的之一就是为了减少破坏并建立新的生态平衡，使工业区能够可持续的发展，所以对土地利用现状的了解是重要的。3 1 4 2 区域生态敏感性国内研究学者关于区域生态敏感性的定义较多，目前尚未有一种统一的说法。房庆方等将区域牛态敏感性定义为：对区域总体生态环境起决定性作用的大型牛态要素和生态实体，并指出其保护好坏决定了区域牛态环境质量的高低。其主要特征是对较大的区域具有生态保护意义，一旦受到人为破坏将很难有效恢复，或者是规划中用来阻隔城市无序蔓延、防止城市居住环境恶化的非城市化地区。徐福留等将生态敏感区特指为两种或两种以上不同生态系统的结合部，是生态环境条件变化最激烈和最易出现生态问题的地区，也是区域生态系统可持续发展及进行生态环境综合整治的关键地区。在规划方面，骆惊指出城市生态敏感区和城市建设敏感区是根据城市布局、功能发展和生态环境建设的要求，在城市区域范围内需控制发展和保护的地区。邢忠将城市内的一些自然生态环境区因特殊的生态价值或地质地貌条件而不适于城市建设的区域，特称为自然生态敏感区域，它们具有抗干扰闭值低、生态因子相对脆弱的特点。由此可见区域的生态敏感性是关系到区域生态建设的重要因子，敏感性较高的区域不宜进行工程建设，该区域对生态环境意义重大，一旦被破坏将难于有效的恢复，将导致区域环境的持续恶化。我国学者对生态敏感性较高的区域类型做了一定的研究，目前一般认为河流水系、滨水地区、山地丘陵、海滩、特殊或稀有植物群落、野牛动物栖息地以及沼泽、海岸湿地等重要生态系统为牛态敏感性较高区域。除此之外还有学者将用来阻隔城市无序蔓延、防止城市居住环境恶化的大片农田、果园、鱼塘、山丘保护区以及城市片区之间的长期性控制用地，重要交通干线两侧的控制性长期非建设用地也纳入了区域生态敏感性较高的类型之中 2 9 - 3 2 】。针对开发区生态敏感性的特点，结合目前主要学者划分的区域生态敏感性较高的土地类型，本文以四项指标来衡量区域生态敏感性，分别为交通噪声影响、植被多样性、电磁辐射以及地表渗水率，分别详细介绍如下。噪声是生活中和工作中使人不舒适、厌烦以至难以忍受的声音，它通常是各种不同频率和不同强度的声音无规律的组合。生产环境中产生的牛产性噪声又称工业噪声，而交通运输产生的噪声则可称为道路交通噪声。道路交通噪声对人体1 3的健康和正常生活与工作有着相当大的影响，道路交通噪声占整个城市的环境噪声的7 0 以上，是人类生活的最大的噪声源。道路交通噪声干扰人们的正常生活和体息，严重时甚至影响人们的身心健康，如听力受阻甚至听觉丧失、血压升高、患心血管疾病，造成内分泌紊乱等 3 3 - 3 5 】。噪声可使土作、学习效率降低，工作质量下降。可见噪声对生态环境的危害是显著的。工业生产的正常运行，需要与外界进行物质的交流，原料的购买、产品的销售都需要道路交通运输。由于开发区是工业聚集区域，道路交通承担的运输任务较一般道路更为繁重，在工业区四周一般建有交通枢纽工程，方便工业区与外界的交流，同时在工业区内一般建有交通容量较大的公路，实现开发区内的快速交通。由于车流量、车量类型等因素影响，开发区内的道路交通噪声状况较为严重，是影响生态的重要因素。牛物多样性一词最早出现在19 8 0 年，被l o v e j o y 用来描述物种丰富度，当时的英文表达为b i o l o g i c a ld i v e r s i t y 。同年，n o r s e 和m a m a n u s 用b i o l o g i c a ld i v e r s i t y 来表示生态多样性和遗传多样性的综合概念。19 8 5 年，b i o d