CN107730099A - 一种空间规划模型建立方法 - Google Patents

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辜寄蓉
倪文辉
张志强
江浏光艳
马炅妤
李炫�
朱磊
吴修月
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Abstract

本发明涉及土地空间规划技术领域，具体涉及一种空间规划模型建立方法，包括S1、获取研究区域土地利用布局数据；S2、对所述土地利用布局数据进行空间化处理，形成土地利用布局数据空间化评价指标；S3、根据输入的数据空间化评价指标计算每个输出像元周围的点要素的密度；S4、对于数据空间化评价指标中的距离衰减类要素，计算影响变量的空间距离，利用空间距离计算影响变量的空间吸引力值；S5、计算各个空间化评价指标的权重，将各个空间化评价指标进行加权综合，得到多指标综合评价值；S6、建立空间规划模型。本发明以地理国情监测成果为基础，建立全空间化的评价模型，改进了传统以行政区为评价单元的评价模型，形成了一套完整的空间规划模型。

Description

一种空间规划模型建立方法
技术领域
本发明属于土地空间规划技术领域，具体涉及一种空间规划模型建立方法。
背景技术
编制空间规划，旨在系统梳理各类空间性规划内容结构，研究以主体功能区规划为基础统筹编制省级空间规划的技术路径，探索“多规合一”的实现形式。按照国家和省级主体功能区规划要求，在开展资源环境承载力评价基础上，结合省域空间规划前期研究成果，精准确定城镇、农业、生态三类空间范围以及城镇开发边界、永久基本农田、生态保护红线，科学绘制省域空间规划底图，研究提出差异化空间综合功能管控措施，在三类空间框架下有效整合各类空间规划、综合集成各类空间要素，统筹布局城镇发展、土地利用、基础建设、产业发展、生态环境保护等，编制形成融发展与布局、开发与保护为一体的规划蓝图。
现有的空间规划方法仅以行政区为评价单元，无法准确地描述行政区内部规划要素的分布与变化。
发明内容
本发明提供的空间规划模型建立方法可以很好地解决上述问题。
为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种空间规划模型建立方法，包括：
S1、获取研究区域土地利用布局数据，所述土地利用布局数据包括统计数据和空间数据；
S2、对所述土地利用布局数据进行空间化处理，形成土地利用布局数据空间化评价指标；
S3、根据输入的数据空间化评价指标计算每个输出像元周围的点要素的密度，生成一个连续的密度表面；
S4、对于数据空间化评价指标中的距离衰减类要素，采用ArcGIS空间分析法计算影响变量的空间距离，利用空间距离计算影响变量的空间吸引力值；
S5、计算各个空间化评价指标的权重，将各个空间化评价指标进行加权综合，得到多指标综合评价值；
S6、根据多指标综合评价值进行开发适宜性评价分级，结合开发适宜性评价分级结果和现状地表建立空间规划模型。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：以地理国情监测成果为基础，将多个空间化评价指标进行加权综合后得到的多指标综合评价值作为开发适宜性评价分级的根据，并结合现状地表建立空间规划模型，改进了传统以行政区为评价单元的评价模型，形成了一套完整的空间规划模型，可以准确地描述行政区内部规划要素的分布与变化。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。
如图1所示，本实施例提供一种空间规划模型建立方法，包括：
S1、获取研究区域土地利用布局数据，所述土地利用布局数据包括统计数据和空间数据；
S2、对所述土地利用布局数据进行空间化处理，形成土地利用布局数据空间化评价指标；具体包括：
S21、根据所述空间数据制作研究区域范围内的可变像元地理空间网格；
S22、将可变像元地理空间网格与所述统计数据进行空间叠加，生成可变像元地理空间网格中每一个网格的空间对象取值，得到地形地势、人口聚集度、经济发展水平、交通设施分布、可利用土地资源分布、可利用水资源分布、自然灾害易发分区和生态脆弱性空间评价指标；
S23、根据步骤S22中生成的空间评价指标，按照土地覆被数据的图斑面积及其在相应研究区域同类覆被类型的面积占比，计算得到每个指标的空间密度，即为地形地势评价、人口密度、经济密度、交通设施分布密度、土地资源支撑能力、水资源支撑能力、自然灾害影响评价和生态脆弱性评价；
S24、对步骤S23得到的指标空间密度进行标准化处理，将其值转化到0-1 之间，使各指标处于同一数量级，进而可以进行综合对比评价，从而形成了土地利用布局数据空间化评价指标。
S3、根据输入的数据空间化评价指标计算每个输出像元周围的点要素的密度，生成一个连续的密度表面，通过数据聚集情况直观反映空间化评价指标的分布情况。每个空间网格像元中心的周围都定义了一个邻域(邻域可以使用圆形、矩形、环形、楔形的形状来定义)，将邻域内点的数量相加，然后除以邻域面积，即得到点要素的密度。基于此，点要素的密度通过核密度估计获取，计算公式如下：
其中，f(x)为点要素的密度，h为带宽，n为观测值的个数，xi是什么？ker() 为核密度函数。
S4、对于数据空间化评价指标中的距离衰减类要素，采用ArcGIS空间分析法计算影响变量的空间距离，利用空间距离计算影响变量的空间吸引力值；空间吸引力值用于反映地理要素受交通枢纽和路网的影响程度，距离这些空间要素越近，则表明该区域的交通吸引力越大，其交通优势度越好，反之则越小。空间吸引力值的计算公式为：
其中，fk为某类影响变量在第k个空间网格处的空间吸引力值；distk为第k 个空间网格到某类所有影响变量的空间距离值之和；β为控制变量，取0.0001。
S5、计算各个空间化评价指标的权重，将各个空间化评价指标进行加权综合，得到多指标综合评价值；具体包括：
S51、计算各个空间化评价指标的信息熵；计算公式为：
其中，Xi＝{X1,X2,...，Xn}，Xn表示第n个空间评价指标，Xij表示第i个空间指标的第j个取值，Yij是Xij的标准化取值，Pij是单个值在总量中的占比，Ej为第j个空间化评价指标的信息熵；
S52、根据各个空间化评价指标的信息熵，计算各个空间化评价指标的权重；计算公式为：
其中，Wi表示第i个空间化评价指标的权重，Ei为各个空间化评价指标的信息熵；
各个空间化评价指标的权重可根据市县实际情况进行设置，各指标权重值总和为1。
S53、将各个空间化评价指标进行加权综合，得到多指标综合评价值；计算公式为：
其中，F为多指标综合评价值，Wi表示第i个空间化评价指标的权重，fi为第i个空间化评价指标，n为空间化评价指标的个数。
地形地势评价、环境容量、土地资源支撑能力、水资源支撑能力、自然灾害影响评价和生态脆弱性评价中任意一个为0，则多指标综合评价值为0，表明该区域土地不适宜开发。
S6、根据多指标综合评价值进行开发适宜性评价分级，结合开发适宜性评价分级结果和现状地表建立空间规划模型。具体包括：
S61、多指标综合评价值的取值区间为[0,4]，将指标综合评价值的取值区间分为四级，并划定相应的等级，得到开发适宜性评价等级：
多指标综合评价值大于等于3，开发适宜性评价等级为一级；
多指标综合评价值大于等于2且小于3，开发适宜性评价等级为二级；
多指标综合评价值大于等于1且小于2，开发适宜性评价等级为三级；
多指标综合评价值大于等于0且小于1，开发适宜性评价等级为四级；
一级的等级最高，等级越高，说明该区域发展潜力越大，越适宜进行开发；等级越低，则发展受限程度越大，越倾向于保护。
S62、结合开发适宜性评价等级和现状地表建立空间规划模型：
城镇空间，包括现状建成区，与开发适宜性评价等级为一级和二级的现状建成区相邻的Ⅰ型过渡区，与开发适宜性评价等级为一级和二级的现状建成区相邻的Ⅱ型过渡区中的沙障、堆放物、其他人工堆掘地、盐碱地表、泥土地表、沙质地表、砾石地表及岩石地表，以及开发适宜性等级为一级的Ⅲ型过渡区；
农业空间，包括基本农田保护区，以及开发适宜性评价等级为三级和四级的所有Ⅰ型过渡区；
生态空间，包括研究区域空间开发负面清单中除基本农田外的用地，以及除被划入城镇空间外的Ⅱ型过渡区和Ⅲ型过渡区。
以上实施例仅表示本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以权利要求为准。

Claims (6)

1.一种空间规划模型建立方法，其特征在于，包括：
S1、获取研究区域土地利用布局数据，所述土地利用布局数据包括统计数据和空间数据；
S2、对所述土地利用布局数据进行空间化处理，形成土地利用布局数据空间化评价指标；
S3、根据所述数据空间化评价指标计算每个输出像元周围的点要素的密度，得到空间数据的分布密度；
S4、对于数据空间化评价指标中的距离衰减类要素，采用ArcGIS空间分析法计算影响变量的空间距离，利用空间距离计算影响变量的空间吸引力值；
S5、计算各个空间化评价指标的权重，将各个空间化评价指标进行加权综合，得到多指标综合评价值；
S6、根据多指标综合评价值进行开发适宜性评价分级，结合开发适宜性评价分级结果和现状地表建立空间规划模型。
2.根据权利要求1所述的空间规划模型建立方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21、根据所述空间数据制作研究区域范围内的可变像元地理空间网格；
S22、将可变像元地理空间网格与所述统计数据进行空间叠加，生成可变像元地理空间网格中每一个网格的空间对象取值，得到地形地势、人口聚集度、经济发展水平、交通设施分布、可利用土地资源分布、可利用水资源分布、自然灾害易发分区和生态脆弱性空间评价指标；
S23、根据步骤S22中生成的空间评价指标，按照土地覆被数据的图斑面积及其在相应研究区域同类覆被类型的面积占比，计算得到每个指标的空间密度，即为地形地势评价、人口密度、经济密度、交通设施分布密度、土地资源支撑能力、水资源支撑能力、自然灾害影响评价、环境容量和生态脆弱性评价；
S24、对步骤S23得到的指标空间密度进行标准化处理，形成土地利用布局数据空间化评价指标。
3.根据权利要求1所述的空间规划模型建立方法，其特征在于，所述步骤S3中点要素的密度通过核密度估计获取，计算公式为：
<mrow> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mi>n</mi> <mi>h</mi> </mrow> </mfrac> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </msubsup> <mi>ker</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>x</mi> </mrow> <mi>h</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow>
其中，f(x)为点要素的密度，h为带宽，n为观测值的个数，xi是什么？ker()为核密度函数。
4.根据权利要求1所述的空间规划模型建立方法，其特征在于，所述步骤S4计算影响变量空间吸引力值的公式为：
<mrow> <msub> <mi>f</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>=</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mi>&amp;beta;</mi> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>dist</mi> <mi>k</mi> </msub> </mrow> </msup> </mrow>
其中，fk为某类影响变量在第k个空间网格处的空间吸引力值；distk为第k个空间网格到某类所有影响变量的空间距离值之和；β为控制变量，取0.0001。
5.根据权利要求2所述的空间规划模型建立方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：
S51、计算各个空间化评价指标的信息熵；计算公式为：
<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>E</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mi>ln</mi> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <msubsup> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </msubsup> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mi>ln</mi> <mi> </mi> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>Y</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>/</mo> <msubsup> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </msubsup> <msub> <mi>Y</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>Y</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <mi>min</mi> <mo>(</mo> <msub> <mi>X</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> <mo>)</mo> </mrow> <mo>/</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>max</mi> <mo>(</mo> <msub> <mi>X</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> <mo>-</mo> <mi>min</mi> <mo>(</mo> <msub> <mi>X</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
其中，Xi＝{X1,X2,...，Xn}，Xn表示第n个空间评价指标，Xij表示第i个空间指标的第j个取值，Yij是Xij的标准化取值，Pij是单个值在总量中的占比，Ej为第j个空间化评价指标的信息熵；
S52、根据各个空间化评价指标的信息熵，计算各个空间化评价指标的权重；计算公式为：
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其中，Wi表示第i个空间化评价指标的权重，Ei为各个空间化评价指标的信息熵；
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其中，F为多指标综合评价值，Wi表示第i个空间化评价指标的权重，fi为第i个空间化评价指标，n为空间化评价指标的个数。
地形地势评价、环境容量、土地资源支撑能力、水资源支撑能力、自然灾害影响评价和生态脆弱性评价中任意一个为0，则多指标综合评价值为0。
6.根据权利要求1或5所述的空间规划模型建立方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：
S61、根据多指标综合评价值进行开发适宜性评价分级，得到开发适宜性评价等级：
多指标综合评价值大于等于3，开发适宜性评价等级为一级；
多指标综合评价值大于等于2且小于3，开发适宜性评价等级为二级；
多指标综合评价值大于等于1且小于2，开发适宜性评价等级为三级；
多指标综合评价值大于等于0且小于1，开发适宜性评价等级为四级；
S62、结合开发适宜性评价等级和现状地表建立空间规划模型：
城镇空间，包括现状建成区，与开发适宜性评价等级为一级和二级的现状建成区相邻的Ⅰ型过渡区，与开发适宜性评价等级为一级和二级的现状建成区相邻的Ⅱ型过渡区中的沙障、堆放物、其他人工堆掘地、盐碱地表、泥土地表、沙质地表、砾石地表及岩石地表，以及开发适宜性等级为一级的Ⅲ型过渡区；
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