数字城市规划与技术 第四章-4城市用地条件多因子叠置分析

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城市规划中“生态优先”价值观区域生态敏感性分析方法（矢量）建设用地适宜性评价方法（栅格）实验十第三节城市用地条件多因子叠置分析

生态文明——

当代中国核心价值观生态文明是人类文明发展的一个新的阶段，即工业文明之后的文明形态；生态文明是人类遵循人、自然、社会和谐发展这一客观规律而取得的物质与精神成果的总和；生态文明是生态哲学、生态伦理学、生态经济学、生态现代化理论等生态思想的升华与发展，是人类文化发展的重要成果。生态哲学是用生态系统的观点和方法研究人类社会与自然环境之间的相互关系及其普遍规律的科学。生态文明建设内涵——

中共十八大报告之八面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，努力建设美丽中国，实现中华民族永续发展。当代中国的生态文明建设2012年11月，党的十八大从新的历史起点出发，做出“大力推进生态文明建设”的战略决策，从10个方面绘出生态文明建设的宏伟蓝图。2015年5月中共中央国务院发布：关于加快推进生态文明建设的意见。2015年10月，随着十八届五中全会的召开，增强生态文明建设首度被写入国家五年规划。一、城市规划中“生态优先”的价值观

主体功能区划-国家发改委2010年12月颁布的《全国主体功能区规划》是我国国土空间开发的战略性、基础性和约束性规划。基于资源环境承载力，划分四类功能区其中：

限制开发区域：生态脆弱区域

禁止开发区域：自然保护区、风景名胜区、世界自然与文化遗产（生态与人文价值）可以说：主体功能区规划凸现了保护生态的价值观图1中国地形图图3人均可利用水资源评价图图4生态脆弱性评价图图5自然灾害危险性评价图图6目前开发强度示意图图7开发区分布图图8城市化战略格局示意图城市规划新编制办法

总则中提出“保护生态环境”

总体规划要求做前瞻性研究：“从土地、水、能源和环境等城市长期的发展保障出发”总体规划强制内容：市域内应当控制开发的地域。包括：基本农田保护区，风景名胜区，湿地、水源保护区等生态敏感区，地下矿产资源分布地区。解读：总规的出发点就是：生态安全与健康保障城市规划新编制办法-中心城区规划重点内容：

（三）划定禁建区、限建区、适建区和已建区，并制定空间管制措施

（六）研究中心城区空间增长边界，确定建设用地规模，划定建设用地范围分析研究方法：

区域生态敏感性分析、建设用地适用性评价15区域生态敏感性分析方法（吴江东部次区域实证研究）区域生态敏感性分析建模思路基于ARCGIS的数据处理与模型实现分析结果评价16区域生态敏感性分析建模思路生态敏感性概念生态敏感性是指在不损失或不降低环境质量情况下，生态因子对外界压力或变化的适应能力。生态敏感性区划就是从区域生态系统的特点入手,分析区域生态环境对人类活动的敏感性及生态系统的恢复能力。17生态敏感性影响因子确定影响区域生态敏感性的因子很多，如海拔、坡度、植被、土壤、地质等，根据吴江东部次区域的自然状况以及基础数据可获得性与可操作性，选用对区域开发建设影响较大的水域、海拔与堤防、植被、耕地地力四个自然生态因子作为生态敏感性分析的主要影响因子。18水域影响因子价值分析地表水域在改善区域景观质量、调节区域温度与湿度、维持正常水循环等方面发挥着重要作用。水是江南水乡地区的灵魂,是生态环境和水乡特色不可或缺的自然基底和元素,是水乡泽国”吴文化文脉传承与延续的自然载体。水域的合理利用与保护,对历史文脉延续与社会经济可持续发展至关重要。因此。将水域列为最为重要的生态敏感性因子。19海拔与堤防影响因子价值分析地形条件是影响生态敏感度的一个重要地学因子,包括海拔、坡度和坡向3个方面。研究区地处太湖平原,海拔高程低,坡度极小,水灾是最为主要的自然灾害,因而堤防的防洪能力大小对生态敏感度影响较大。因此,将海拔与堤防两者综合考虑作为生态敏感性分析的因子之一。20植被影响因子价值分析植被在保护区域生物多样性、改善生态环境质量方面具有非常重要的作用。植被类型不同,其生态敏感性也不同。原生植被比次生植被和人工植被易受干扰而变得不稳定。研究区由于人类活动历史悠久,开发时间长、程度深,致使自然植被大部分消失,仅有零星的次生植被分布,自然生态系统已基本被人工生态系统所代替。21耕地地力影响因子价值分析耕地是为人类提供所需食物生产最为宝贵的土地资源，保护耕地是我国的基本国策。耕地地力是指耕地用于农作物栽培使用时,在一定时期内单位面积耕地的物质生产能力,是耕地土壤立地条件、理化性质、养分状况、土壤管理等的综合反映。研究区历史上是有名的“鱼米之乡”,有效保护良田是开发建设过程中必须重视的重要问题。22建立生态因子及其等级评价体系根据各因子中不同要素对生态敏感度重要性程度的不同,对其分别赋予不同的等级值(非、低、中、高和极高)。为了便于在地理信息系统分析功能中迅速获取计算结果,描述性的等级信息需转换成生态敏感性指数并建立等级评价体系,某一地区较高的等级指数值表示该因子对生态敏感性具有较高的影响程度。23编号生态因子类别等级值生态敏感性1水域自然湖荡其中：面积>100平方公里其中：100m缓冲区100-200m缓冲区

200-300m缓冲区

25里<面积<100平方公里平方公其中：50m缓冲区

50-100m缓冲区

100-150m缓冲区

5平方公里<面积<25平方公里其中：20m缓冲区

20-30m缓冲区

30-50m缓冲区太浦河、汾湖其中：20m缓冲区

20-30m缓冲区

30-50m缓冲区水系、鱼塘、面积<5平方公里的水域非水域975397537753975351高高中低极高高中低中非极高高中低极高高中低24编号生态因子类别等级值生态敏感性2海拔与堤防20年一遇50年一遇≥100年一遇531中低非3植被芦苇、荒草地农田、林果、苗圃、竹林其他751非高中4耕地地力

二等地及以上三等地四等地五等地及以下非耕地97531极高高中低非25基于ARCGIS的数据处理与模型实现在ARCGIS支持下,将水域、海拔与堤防、植被、耕地地力内的各类景观斑块分别赋予相应的等级指数值,制作单因子生态敏感性图;选用因子叠加求取最大值法,采用GIS矢量叠加技术得到生态敏感性总结果图，并按生态敏感性指数大小将研究区分为5级:极高敏感区、高敏感区、中敏感区、低敏感区和非敏感区。计算公式如下:ESI=max(ESi)式中,ESI为生态敏感性总指数,ESi为第i生态因子的得分值。262.基于ARCGIS的数据处理与模型实现在ARCGIS支持下,将水域、海拔与堤防、植被、耕地地力内的各类景观斑块分别赋予相应的等级指数值,制作单因子生态敏感性图;选用因子叠加求取最大值法,采用GIS矢量叠加技术得到生态敏感性总结果图，并按生态敏感性指数大小将研究区分为5级:极高敏感区、高敏感区、中敏感区、低敏感区和非敏感区。计算公式如下:ESI=max(ESi)式中,ESI为生态敏感性总指数,ESi为第i生态因子的得分值。3.基于矢量叠加的生态适应性评价在ARCGIS支持下,将水域、海拔与堤防、植被、耕地地力内的各类景观斑块分别赋予相应的等级指数值,制作单因子生态敏感性图;选用因子叠加求取最大值法,采用GIS矢量叠加技术得到生态敏感性总结果图，并按生态敏感性指数大小将研究区分为5级:极高敏感区、高敏感区、中敏感区、低敏感区和非敏感区。计算公式如下:ESI=max(ESi)式中,ESI为生态敏感性总指数,ESi为第i生态因子的得分值。28水域缓冲区操作处理Buffer：缓冲区命令，用于生成一定范围的缓冲区Erase：擦除命令，用于对一定区域内的某个范围进行擦除EraseOutside：擦除外部命令，用于擦除在一定区域内的物体

BufferErase29基于水域因子的生态敏感性等级图生成水域生态因子包括湖泊、河流、鱼塘等类型，每种类型生态敏感性程度不一致。

以湖泊为例作生态敏感性分析，在湖泊中，湖泊大小不一，生态敏感性程度不一致，所选缓冲区范围大小不一，生态敏感性程度也不一致，在操作时分别对不同大小的湖泊、赋予不同大小的缓冲区范围，仅以水域类型为1，面积大于1平方公里的水域为例。30操作步骤使用“更新列”命令生成water图层的各对象面积使用“查询”—“选择…”命令，在“water”图层中选取特定属性的对象（类型为1，面积大于10000）31使用Buffer命令生成自然水体生态敏感性缓冲区32使用ARCToolbox中的MultiRingBuffer工具，生成100米、200米等多环缓冲带。33使用Erase命令去除缓冲区内现有水域范围，得到水体保护区范围。34使用EraseOutside命令擦除水体保护区范围外的各类建设用地，得到保护区范围内各类建设用地分布图。35使用SQL查询命令对保护区范围内的建设用地进行统计。36分析结果评价生态敏感性类别生态敏感指数面积(km2)占规划区比重(%)非敏感区196.5037.65低敏感区312.584.91中敏感区564.4325.14高敏感区728.7611.22极高敏感区954.0221.08由于吴江东部次区域水网密集，湖荡众多，因而基于水域因子的生态敏感性总体上也比较高。37基于海拔与堤防因子的生态敏感性分析海拔与现有堤防的防洪能力对土地开发利用影响很大，两者综合考虑作为生态敏感性分析的因子之一。生态敏感性类别生态敏感指数面积(km2)占规划区比重(%)低敏感区3120.7647.12中敏感区528.6811.19高敏感区72.981.16未评价区0103.8740.5338基于植被因子的生态敏感性分析非敏感区主要为无植被覆盖区；中敏感区主要是人工植被覆盖区，主要为农田；高主要为芦苇和荒草地生态敏感性类别生态敏感指数面积(hm2)占规划区比重(%)非敏感区1204.4779.78中敏感区549.8119.43高敏感区72.020.7939基于耕地地力因子的生态敏感性分析生态敏感性总体上较高；占研究区近20％低敏感区面积仅占研究区的2.97％。生态敏感性类别生态敏感指数面积(km2)占耕地面积比重(%)占规划区比重(%)非敏感区1181.090.0070.66低敏感区37.6110.122.97中敏感区520.8727.758.14高敏感区715.5820.726.08极高敏感区931.1441.4112.1540生态敏感性综合分析结果采用目前最为常用的因子叠置法（取各因子最大值），将各单因子的评价结果进行叠加，得到生态敏感性综合区划图，用以表征生态敏感性的空间分布特征及其差异。生态敏感性类别生态敏感指数面积(km2)占规划区比重(%)开发类型面积(km2)占规划区比重(%)非敏感区161.5824.03适宜发展区68.9426.90低敏感区37.362.87中敏感区562.7224.47控制发展区62.7224.47高敏感区740.0315.62保护区124.6448.63极高敏感区984.6133.0141生态敏感性规划应用分析通过现状主要建设用地与生态敏感性结果叠置分析，统计不同生态敏感区内的建设用地情况，对其合理性进行评价。如工业用地总面积17％位于中敏感区及以上敏感区，9％位于高与极高敏感区，说明该区域以往建设开发只考虑经济效益，对生态环境造成了一定的破坏性。非敏感区低敏感区中敏感区高敏感区极高敏感区总计工业用地（km2）及比重（％）6.9976.410.626.670.717.790.717.790.121.3391.54100居住用地（km2）及比重（％）14.5572.051.567.741.859.162.1310.530.100.5020.19100极高与高生态敏感区属于脆弱生态环境区，极易受到人为破坏此类区域可作为保护区；中生态敏感区较易遭受人为干扰，造成生态系统不稳定，可以作为控制发展区或过渡区，宜在指导下进行适度的开发利用；低与非生态敏感区，对生态环境的影响不大，可作为开发区或适宜发展区，可以作强度较大的开发利用。42用地适宜性评价居住用地公共设施用地工业用地仓储用地对外交通用地道路广场用地市政公用设施用地绿地特殊用地水域及其他用地非敏感区██████████低敏感区██████████中敏感区▆▆▂▂▆▆▂█▂▆高敏感区▂▂▂▂▂▂▂█▂▂极高敏感区▂▂▂▂▂▂▂█▂▂注：█、▆、▂代表敏感性与用地类型的相容性程度，分别表示相容、基本相容、不相容。4.基于矢量叠加的建设用地适宜性评价在ARCGIS支持下,将水域、海拔与堤防、植被、耕地地力内的各类景观斑块分别赋予相应的等级指数值,制作单因子生态敏感性图;选用因子叠加求取最大值法,采用GIS矢量叠加技术得到生态敏感性总结果图，并按生态敏感性指数大小将研究区分为5级:极高敏感区、高敏感区、中敏感区、低敏感区和非敏感区。计算公式如下:ESI=max(ESi)式中,ESI为生态敏感性总指数,ESi为第i生态因子的得分值。4.基于矢量叠加的建设用地适宜性评价（2）45山地城市建设用地适宜性评价方法城市功能空间布局与自然环境相适应的分析方法城市功能空间布局分析方法体现了城市规划的基本原理，它必须适应自然环境条件和社会经济规律。城市空间布局对于自然环境条件约束的适应性方面而言，土地适宜性评价是最为成熟的方法。土地适宜性评价在技术方法层面经历了从简单的叠加分析到多指标分析到人工智能以及多种方法综合的过程。将不同的评价因子进行叠加分析的方法来源于麦克哈格创立的“千层饼法”（McHarg,1969）。叠加运算在GIS平台下容易实现，从而得到了广泛的运用。3.1山地城市的适应性规划方法途径用地适宜性建模方法建设阻力——潜力模型将影响城市建设的因子分为两类，即建设阻力因子和建设潜力因子。“建设阻力”即为生态敏感性分析（生态适宜性分析），主要分析中心城区阻碍城市发展的因素，划分敏感区；“建设潜力”分析交通，城镇集聚的效益，得出发展潜力分区；由建设潜力和建设阻力图通过成对比较法得到中心城区建设适宜性评价图。建设适宜性评价技术流程图生态敏感性分析因子评分标准

建设潜力评价因子评分标准单因子评价分析图基于GIS栅格数据的单因子等级图生成多因子综合评价评价模型：Wi为权重，Pi为因子的得分权重可用层次分析法结合，特尔菲法确定；结果分析评价分为三大类，五个支类。三个大类分别为适宜建设区，限制建设区，和禁止建设区。根据限制的等级不同，限制建设区又细分为中密度开发区和低密度开发区。禁止建设区的划分考虑到对基本农田的政策，分为政策限制区和严格禁建区。结论：城市规划适应自然2025/3/2713.2金陵监狱用地适宜性分析——基于栅格数据建模的分析技术方法

2025/3/27

技术路线①区域实地调查，收集资料②结合地方实际情况，制定分析指标体系③利用RS(遥感)和GIS（地理信息系统）平台，建立多指标数据库④确定各指标属性值，评价权重，建立评价模型⑤分析评价结果，进行用地适宜性评定⑥指定空间管制规划，指导区域发展。2025/3/271技术方法：影响因子确定遵循因子的可计量、主导性、代表性和超前性原则，选取对土地利用方式影响显著的高程、坡度、水域、植被四个自然因子，同时结合矿石开采所导致的地质隐患、洪水暴发带来的安全问题以及建筑的朝向问题等，又选取地质、洪水、坡向三个因子共七个因子组成用地适宜性评价的主导因素。

因子限制级坡度高程（米）洪水地质坡向水域植被10-8°3-60南\东\西无大量植被38°-15°60-10050年一遇洪水区陡坡缓冲区（50米）北缓冲区（50米）有大量植被5>15°>10020年一遇洪水区陡坡（废弃采石场）自然水体权重0.3860.1930.1290.0970.0770.0640.055高程因子

因子限制级高程（米）13-60360-1005>100权重0.193加载CAD数据生成DEM高程按照限制级别重分类坡度因子

因子限制级坡度10-8°38°-15°5>15°权重0.386加载CAD数据生成DEM生成坡度坡度按照限制级别重分类坡向因子

因子限制级坡向1南\东\西3北权重0.077加载CAD数据生成DEM生成坡向坡向按照限制级别重分类洪水因子

因子限制级洪水350年一遇洪水区520年一遇洪水区权重0.129加载CAD数据生成DEM水文分析（汇水线提取）汇水线矢量化汇水线缓冲区分析字段分级汇水线转为栅格数据重分类植被因子

因子限制级植被1无大量植被3有大量植被权重0.055遥感影象目视解译植被矢量化按限制级别字段赋值矢量数据栅格化按照限制级别重分类地质因子

因子限制级地质3陡坡缓冲区（50米）5陡坡（废弃采石场）权重0.097地质因子矢量化缓冲区分析按限制级别字段赋值矢量数据栅格化按照限制级别重分类水域因子

因子限制级水域13缓冲区（50米）5自然水体权重0.064水域矢量化缓冲区分析按限制级别字段赋值矢量数据栅格化按照限制级别重分类2025/3/271多因子叠加

2025/3/271分析评价

用地适宜性分析与分类已建区即已经开发建设的区域，为适宜建设用地，包括行政办公区、一二监区、值勤备勤区、武警驻地、水泥厂等片区。适建区为除已建区外适宜建设的区域，为未来开发建设的新增用地，主要分布在已建区周边与南部监区。2025/3/271分析评价限建区为限制建设区域，必须有效控制，做好引导开发措施,包括植被丰富区、水域缓冲区、地形地势相对较低区域，主要分布在沟谷两侧、地势相对较低区域，成带状布局。禁建区为禁止建设区域，必须严格保护，包括坡度高程较大地区、水域、洪水高发区，主要分布在黄龙山、青龙山地势较高地带和洪水汇水区域、自然水域、废弃采石场等。2025/3/271分析评价

空间管制规划（1）严格保护空间:主要是指禁建区，生态环境环境脆弱，极易受到破坏，必须严格保护和控制建设。(2)引导开发空间:

主要是指限建区，表现为生态系统的扰动和不稳定，宜在指导下进行适度的开发利用。(3)规划调控空间:主要是指已建区和适建区，是在建成区的基础上进行规划调控制，并适当扩大用地范围，该区可作大规模或强度较大的开发利