CN108122056A - 空心村综合整治系统决策支持技术 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种空心村综合整治的项目优选智能决策支持技术，主要包括：数据输入、空心村土地适宜性评价、空心村演变情景模拟、空心村智能优选决策支持等一系列以空心村综合整治为目标的决策方案实现技术。其中，空心村演变情景模拟模块为该方法的核心模块，空心村演变模拟的方案主要有：无保护方案、基本农田保护方案、生态保护方案、水资源保护方案、古建筑文物保护方案、综合保护方案等6个不同情景。在空心村智能优选决策支持模块下，根据专家知识库中专家决策支持系统的空心村类型判别，整治模式库中不同情景下的整治方案比选，输出适合研究区域的空心村整治最优方案。最后，整合相关技术方法，开发一种空心村综合整治的项目优选智能决策支持技术。
Description
技术领域
本发明涉及计算机网络技术、地理学、经济学、社会学、城乡规划、土地管理及新农村建设研究技术领域，尤其涉及一种空心村综合整治的智能优选决策支持技术。
背景技术
空心村综合整治是一项涉及面广的复杂系统工程。必须从促进城乡要素有序流动和乡村地域空间优化重构，实现区域因地制宜来开展。在国家政策层面，先后出台有利于促进空心村整治的政策，如2004年10月国务院发布的《国务院关于深化改革严格土地管理的决定》(国发[2004]28号)中提出了城镇建设用地增加与农村建设用地减少相挂钩政策，要严格控制建设用地增量、盘活土地存量、强化土地节约利用；2008年10月十七届三中全会《关于推进农村改革发展若干重大问题的决定》中提出要规范推进农村土地管理制度改革，开展农村宅基地和村庄整理，逐步建立城乡统一的建设用地市场。这些政策为深入开展空心村整治提供了重要依据。近年来，各地政府在积极推进空心村综合整治工作，涌现出“迁村并点”、“旧村改造”、“城镇社区”等一些典型模式。但从各地区整治实际情况来看，仍存在整治模式方案不适应于该区域农村发展的问题。
鉴于此，本发明在充分考虑空心村的不同区域类型和演化阶段，依据专家经验决策支持模型判别整治迁入区、就地整治区、引导迁出区、控制迁出区等不同类型的空心村类型基础上，模拟自由发展和不同整治条件下的空心村发展场景，开展相应村庄土地适宜性评价，并通过对不同的空心村整治方案进行比选，对不同的决策模型按其特征进行分类管理，建立灵活的决策内容组合与规划方案组合。最终，基于人机交互界面，以可视化的形式展示决策推理过程，以多维度图表的方式表达决策推理结果，建立空心村整治规划决策支持信息平台，并实现多情景下空心村整治方案的决策支持。
发明内容
(1)基础数据输入模块，主要包括：存储数据库、属性数据库、图形数据库、模型数据库等的决策支持数据库。接口要同时具备更新数据和备份数据的功能，既能保存历史发展数据，又能更新现状数据。此外，保留软件接口保证将来与其他系统进行信息交互，比如：与ArcGIS，ENVI，ERDAS，AutoCAD等系统软件。
(2)空心村土地适宜性评价模块，主要基于GIS技术和高分辨率遥感影像，从农村土地的耕地适宜性、生态适宜性、建设用地适宜性三方面入手，构建评价指标体系，划分评价单元、确定各指标权重以及建立评价模型。采用DEM分析法、BUFFER分析法、模型模拟法、层次分析法，基于ArcGIS10.2的DEM分析、缓冲区分析及叠置分析功能构建空心村土地利用基础数据库和评价因子数据库，从而实现为空心村的治理和农村土地利用规划建设服务。
本发明中的空心村土地适宜性评价模块包括村庄建设用地适宜性评价及农用地适宜性评价，因此需要构建两个适宜性评价模型，由此得到每个评价单元的建设用地适宜性综合指数及农用地适宜性综合指数。其评价模型可通过以下公式1进行计算：
式中：Ei为第i评价单元的空心村土地适宜性综合指数值，Sj是该指标标准化处理后的值，wj为该评价单元的第j个评价指标的权重。
1)、村庄建设用地适宜性评价
影响村庄建设用地适宜性的因素主要分为自然生态因素、生态安全因素、社会经济因素。
①自然生态因子主要与地貌和地质相关，包括坡度、坡向、基地承载力等因子。坡向对建筑布局、日照采光和小气候影响较大，所以坡度作为村庄建设用地适宜性评价因子之一。基地承载力与土层的地质构造相关，对建设用地的选择与建筑物的稳定性影响甚大。②生态安全因子主要包括地质灾害、基本农田、生物生境等。③社会经济因素主要包括交通区位、水文区位、城镇吸引力等。交通区位对村庄空间布局影响甚大，主要包括道路网密度和对外交通便利度。通常路网密度高、可达性强的区位比其它区域容易转化为建设用地，对村庄建设用地具有较强的导向性。水源是村庄建设用地适宜性评价重要因子之一。城镇吸引力主要从建成区规模、人口以及基础设施条件来衡量。
表1宜建适宜性评价
表2宜建适宜性评定等级划分
表3适宜性评价结果分级表
2)、农用地适宜性评价
影响生态农业用地适宜性的因素主要分为自然生态因素和社会经济因素。
(1)影响农业用地的自然生态因素主要有海拔、坡度、坡向、水源灌溉、气候、土壤等。
农作物的生长与海拔相关，不同的海拔高度具有不同的热量和水分特征。坡度对农业用地的影响与村庄建设用地侧重点不同，主要体现在土壤侵蚀程度、耕作条件等方面。平原有利于于农业水利灌溉和规模机械化生产，而丘陵与山地地表起伏较大，土壤侵蚀相对明显，不利用与农作物生长。坡向对农业用地的影响主要体现在日照时间与微型小气候两个方面。
(2)社会经济因素包括土地利用集约度和经济地理位置。土地利用集约度是指对土地投入的水平，是提高土地收益的一种经营方式。经济地理位置主要指与城镇的距离和对外交通条件，农业用地的经济地理位置对于农产品流通、土地资源优化具有积极的作用。
表4农业用地适宜性评价指标体系
表5农业用地适宜性评定等级划分
表6农业用地适宜性评价结果分级表
(3)空心村演化情景模拟模块，空心村演化模拟通过SLEUTH模型实现，对输入的数据均采用GIF(Graphics Interchange Format)格式。SLEUTH需要输入GIF格式的6种类型的控制图层，在所有这些图层中，0是空值(Null Value)，1-255之间均是存值(ExistingValue)。模型要求输入层具有相同的行与列及正确的地理坐标(Geo-referenced)。模型的输出文件为GIF格式的图像和统计文件。输出的图像可导入GIS进行分析，统计文件的输出取决于模型运行阶段及用户设置，主要包括日志文件、参数和拟合度统计指标文件。模型可直接输出GIF格式的城市增长动态图、土地利用变化动态图等，这些动态图可直观地显示模拟与预测阶段的城市增长与土地利用变化过程。
依照SLEUTH模型需求，将各个GIS图层转换成GIF图格式文件输入，其中至少需有4个不同时期的建成区图层、2个道路图层、1个坡度图层、1个限制发展图层、1个山坡阴影图层。建成区图层、坡度图层、道路图层和限制发展图层通过RS与GIS技术提取信息建立，输入SLEUTH模型，重建并直观认识空心村扩展的基本过程。最后采用Lee-Sallee等指数描述实际与预测结果的匹配程度。
主要包括六种类型的控制图层：
①无保护方案限制图层。利用ArcGIS软件将研究区域空白矢量数据转换为栅格格式，然后出图生成与其他输入数据行列号、文件大小一致的GIF文件，作为输入文件中的限制图层进行SLEUTH模型模拟。
②基本农田保护方案限制图层(即耕地红线限制图层)。是指利用ArcGIS软件将研究区域基本农田矢量数据转换为栅格格式，通过出图生成与其他输入数据行列号、大小一致的GIF文件，作为输入文件中的耕地红线限制图层参与SLEUTH模型模拟。
③生态保护方案限制图层(即生态保护红线限制图层)。是指利用ArcGIS软件将研究区域内重要的生态系统功能区、生态敏感区、生态脆弱区等等以森林等自然植被为主的矢量数据转换为栅格格式，通过出图生成与其他输入数据行列号、文件大小一致的GIF文件，作为输入文件中的生态保护红线限制图层参与SLEUTH模型模拟。
④水资源保护方案限制图层(即水域蓝线限制图层)。是指利用ArcGIS软件将研究区域河流、湖泊、水库及水源涵养地等矢量数据转换为栅格文件，通过出图生成与其他输入数据行列号、文件大小一致的GIF文件，作为输入文件中的水域蓝线限制图层参与SLEUTH模型模拟。
⑤古建筑文物保护方案限制图层(即古建紫线限制图层)。是利用ArcGIS软件将研究区域古建筑保护区、历史文物古迹、历史风景名胜区等矢量数据转换为栅格格式，通过出图生成与其他输入数据行列号、文件大小一致的GIF文件，作为输入文件中的古建紫线限制图层参与SLEUTH模型模拟。
⑥综合保护方案限制图层。是在综合考虑基本农田保护、生态保护、水资源保护以及古建筑文物保护的基础上，利用ArcGIS软件将研究区域内所有基本农田、森林、河流、湖泊、水库、古建筑保护区、历史文物古迹、历史风景名胜区、生态系统功能区、生态敏感区、生态脆弱区等等相关区域的矢量数据转换为栅格格式，通过出图生成与其他输入数据行列号、文件大小一致的GIF文件，作为输入文件中的综合限制图层参与SLEUTH模型模拟。
(4)空心村智能优选决策模块，首先基于专家决策支持系统识别整治迁入区、就地整治区、引导迁出区、控制迁出区等等不同空心村类型，通过整村搬迁、迁村并点、村内改造等空心村典型整治模式比选，模拟自由发展及不同限制条件下的空心村发展场景，对不同的决策模型按其特征进行分类管理，建立灵活的决策内容组合机制，研制推理机的推理模拟算法，研究决策过程的反馈机制。基于人机交互界面，以可视化的形式展示决策推理过程，以多维度图表的方式表达决策推理结果，建立空心村整治规划决策支持信息平台。基于门户服务系统，集成网站内容管理子系统和Web应用子系统，以及元数据查询子系统、服务预览子系统、地图影像浏览子系统、整治优先度权重赋值等多项功能，融入空心村整治的公众参与机制，建成集约利用为导向的空心村整治优选智能决策比选系统，提供面向公众的门户信息及基础信息服务、面向管理部门的专题产品信息及决策支持信息服务，构建空心村整治综合决策网络信息服务平台。
空心村整治的六个整治方案的具体实施方式，分别为：
①无保护方案是指村庄自然发展，假定没有任何的法律法规和人为因素来规划和限制其发展。
②古建筑文物保护方案(古建紫线保护方案)是指在进行古建筑、文物及古村落遗址保护原则下，再进行村庄合理规划发展的方案。
古建筑文物保护方案的具体落实措施如下：
1)、成立古建筑文物保护单位。采取政府拨款、社会招聘的形式，古建筑管理单位由政府统一拨款和人员招募，负责建立健全文物信息资料的档案库，对行政区域范围内的古建筑调查登记、价值评估和保护方案制定。
2)、贯彻和补充制定古建筑文物保护的政策和法规。制定出台古建筑文物保护的地方法规及修订有关专项保护规划，对古民居和古建筑的保护做出法规的界定，有计划地开展对古建筑的保护修缮、处理好现代化进程与古建筑保护的关系。严格执行古建筑保护的政策、法规的各项内容，对于蓄意破坏、倒买倒卖的行为，要予以严厉的打击和制裁。鼓励社会各界人士的参与，对于举报、揭发破坏古建筑行为者、积极参与古建筑保护和修缮者，予以精神和物质上的双重奖励。
3)、加强古建筑保护科技与人才队伍建设。通过充分录用现代科技成果和手段，增加古建筑保护的科技含量，提高古建筑的建档、保护、展览和科学研究的水平。
4)、探索土地置换、民居产权的新政策。通过将新申请宅基地的农民逐步安排到新村，将老村规划治理后，采取各种促进经济社会全面协调和可持续发展的方式和运行机制，做到既保护了文化遗产又改善了居民生活，相关部门应从政策上鼓励建新不拆旧，适当放松产权交易，允许集体或个人购买保护建筑，真正做到谁使用，谁维修。
5)、把古建筑文物遗产保护和管理列入新农村建设规划。
6)、普及古建筑保护知识，鼓励社会全员参与。
③基本农田保护方案(耕地红线保护方案)是指根据一定时期人口和国民经济发展对农产品的需求，以及对建设用地的预测，而对长期不得占用的耕地，以此为绝对限制因子下，村庄再进行合理发展规划建设。
根据《基本农田保护条例》规定，所谓基本农田，是指“根据一定时期人口和社会经济发展对农产品的需求以及对建设用地预测，依据土地利用总体规划确定的不得占用的和基本农田保护区规划期内不得占用的耕地。”
基本农田保护方案的具体对策和措施：
1)、严格落实耕地和基本农田保护体制改革，加快体制创新的步伐。建立健全土地管理的法律法规体系，贯彻落实有关土地方针、政策，合理有效地利用土地、切实保护耕地，严厉打击任何非法滥用耕地行为，严格执法、有法必依、违法必纠。同时，要制约新增建设用地无序扩张，逐步建立耕地保护的反馈机制，大力发展农业生产。
2)、进一步强化政府和民众的耕地和基本农田保护意识。要从可持续发展战略出发，树立耕地资源忧患意识，认清当前耕地保护的严峻形势，坚持实行最严格的土地管制制度不动摇，切实改变重视经济发展、忽视耕地保护的片面认识，处理好保护与发展的关系。
3)、完善社会监督机制，建立预警、监测系统，对耕地资源实行动态监测。加强政府对耕地保护监督内容、体系和标准的建设；加强群众监督、舆论监督、社团协会监督，使这些社会监督方式发挥作用，理顺机制，使社会民情能够不受行政“威胁”而畅通，增强社会群众参与程度；建立社会监督与政府监管相衔接的机制，使得社会监督既能对政府行为形成监督，又能使社会监督结果在政府监管中便捷地体现和落实。耕地预警系统包括具有确定警情、寻找警源、分析警斥、报警、排除警情等功能的多个子系统。耕地监测主要是监测耕地的数量、质量、环境变化，诸如质量监测方面，主要监测耕地的土壤水分、有机质、有效养分、土壤PH值、农产品质及产生影响的因素；耕地环境监测方面，其监测范围较广，包括大气、土壤、农产品及灌溉用水的污染元素的含量及其评价，对影响环境污染的化肥、农药、地膜、农家肥和城市垃圾肥等进行监测。监测手段有航空和航天遥感技术、地理信息技术、定点取样测试技术等，具体技术因监测性质要求而定。耕地预警、监测信息系统，随时获得有关信息，为耕地和基本农田保护决策服务。
4)、促进土地集约利用，改进耕作制度，提高利用程度和利用效率。提高政府供地的市场化程度，完善供地政策和标准。从严查处违规出让行为，要进一步规范协议出让土地使用权的行为；对具有竞争性的工业用地，引入竞争和公开机制，严把土地登记关口；对经营性用地没有进行招标拍卖挂牌的，不予登记；对出让地价明显低于出让底价的，不予登记；对未全部缴纳土地出让金的不予登记；对违反规划改变土地用途的，不予登记。充分发挥市场竞争对促进土地集约利用、减少占用耕地的有效作用。耕作制度包括两大类，一是种植制度，如复种、间作、套种、轮作、耕作技术，二是农田耕作技术如农田基本建设、地力培肥、农用水管理、农田防护等。落实因地制宜，改进耕作制度，探索出符合本地实际情况的良性循环的耕作制度。
④生态保护方案(生态红线保护方案)是指通过对区域土地利用生态适宜性评价后，在规避水源地、基本农田、地质灾害区等生态敏感区的基础上，划定生态红线，以确保生态保护的刚性需求。
生态保护方案的具体落实措施如下：
1)、实施村镇体系的主体功能区划。明确不同类型功能区的管理机制、责任主体、法律责任等。同时地方政府应该制定有关政策，使不同功能区内经济活动、人口流动符合其功能定位，从而实现经济、人口、资源等在空间上的协调，重点在人口、土地、产业、公共服务、绩效评价和指标考核等方面制定区域性管理政策，具体如下：重点增加对限制开发区、禁止开发区生态环境补偿、公共服务用途的财政转移支付；政府投资重点放在限制开发区、禁止开发区的生态建设、环境保护项目以及公共服务设施建设，对重点开发区的基础设施建设也要重点支持；引导不同类型区的产业转移和布局，实行不同的土地利用政策；调控人口总量，引导人口有序流动；针对不同主体功能的类型区，实行不同的绩效评价指标和政绩考核办法。
2)、将生态环境保护纳入地方政府领导的政绩考核体系。各级政府明确并落实与分区实施相关部门的生态环境保护的任务与职责，加强不同部门之间的协调，将总体任务目标分解落实，促进分区实施分布连续进行。此外，加强分区实施过程中的动态监察能力，结合三层次分区体系，建立不同层级的环境监管体制，实施政府监察、相关部门监管、具体单位负责的综合监管机制。
3)、增强村民的环保意识，鼓励公众积极参与到综合分区的各项建设中。在农村地区积极开展环境保护教育，充分利用新闻媒体等多种渠道，大力宣传农村环境保护知识和环境法规，提高社会各阶层的生态环境保护意识。
4)、建立科学完善的生态补偿政策评级指标体系和方法。对生态环境资源要素进行社会、经济、自然方面的政策评价，结合地区经济发展状况、产业调整发展情况制定补偿政策的年限。
5)、保证资金的投入。把重大的生态建设与环境保护治理项目所需资金列入财政预算计划中，采取减息减税的优惠政策。同时设立环保、农业有关专项资金，并不断增加金额，增强解决突发性问题、提供农业专项资金支持的能力。
6)、加大科技投入，以科技手段规划和整治生态环境问题，在分区实施过程中不断完善分区方案。针对当地生态环境保护中的实际问题，将农村生态环境保护等相关研究纳入科技发展的重点领域；加强政府对农业科技推广与技术研发的重视，加大资金投入；鼓励社会各界参与研究农村问题，尤其是农村生态环境问题，保护研究开发成果；运用科技力量完善生态环境检测、新兴技术交流与推广等；大力宣传和普及水土保持、科学种养、植树种草等基本农业方面的技术，将科学技术与区域开发、生态环境保护有机结合起来。
⑤水资源保护方案(水域蓝线保护方案)是指为防止区域水资源因利用不恰当造成的水源污染和破坏，因此以水资源保护为前提条件下，才进行村庄规划建设的方案。
水资源保护方案的具体落实措施如下：
1)、建立健全法规体系，依法保护水资源。通过完善水资源保护的内容和条款，以法律形式明确水行政主管部门的责任和权利。水行政主管部门应对水资源利用与保护行为实施有效的监控，重点对水功能区污染物控制总量、城市水源地保护、取水退水行为及入河排污口进行执法监察，依法查处重大水资源污染和生态破坏的事件。
2)、建立污染物入河许可制度，保证规划目标实现。
3)、加大宣传力度，提高社会公众对水资源保护的意识。
4)、理顺经费渠道，保障经费落实。为了落实本规划，实现区域水资源保护的要求，必须保障水资源保护所需经费。所需经费应纳入年度计划，基建部分和运行费用应分别列入省市基本建设和年度财政开支预算。
5)、加强水资源保护工程措施，完善监督体系。强化监督是实现水资源保护的重要手段。重点加强水功能区的监督，及时监控入河污染物的排放情况。要加强对水源地的保护监督，防止水污染事件的发生。加快水资源保护监测和管理现代化、信息化的建设进程，重点加强标准实验室、重点水域水质自动监测以及水质预警与预报和水环境信息系统的建设，使监督管理达到全面、快速和及时。
⑥综合保护方案。是在综合考虑基本农田保护、生态保护、水资源保护以及古建筑文物保护的基础上，利用ArcGIS软件将研究区域内所有基本农田、森林、河流、湖泊、水库、古建筑保护区、历史文物古迹、历史风景名胜区、生态系统功能区、生态敏感区、生态脆弱区等等作为输入文件中的综合限制图层参与SLEUTH模型模拟，在此基础上开展空心村建设用地情景模拟，得出不同年份下的空心村村庄建设用地空间分布即为空心村整治的综合保护方案。
附图说明：
图1是空心村综合整治系统决策支持技术路线图；
图2是空心村土地适宜性评价技术路线图。
Claims (1)
1.一种空心村综合整治的智能优选决策支持技术，其特征在于，包括：
(1)基础数据输入模块，主要包括：存储数据库、属性数据库、图形数据库、模型数据库等的决策支持数据库。接口要同时具备更新数据和备份数据的功能，既能保存历史发展数据，又能更新现状数据。此外，保留软件接口保证将来与其他系统进行信息交互，比如：与ArcGIS，ENVI，ERDAS，AutoCAD等系统软件。
(2)空心村土地适宜性评价模块，主要基于GIS技术和高分辨率遥感影像，综合采用DEM分析法、BUFFER分析法、模型模拟法、层次分析法等方法，通过构建评价指标体系，划分评价单元、确定各指标权重以及建立评价模型。进而评价农村土地的耕地适宜性、生态适宜性、建设用地适宜性。
(3)空心村演化情景模拟模块，空心村演化模拟通过SLEUTH模型实现，输入数据均采用GIF(Graphics Interchange Format)格式，设计SLEUTH模型6种不同规划情景下的6种类型限制矢量图层进行空间增长模拟。输出的图像可导入GIS进行分析，也可直接输出GIF格式的土地利用变化动态图等，直观地显示模拟与预测阶段的村庄增长与土地利用变化过程。依照SLEUTH模型需求，将各个GIS图层转换成GIF图格式文件输入，其中至少需有4个不同时期的村庄建成区图层、2个道路图层、1个坡度图层、1个限制发展图层、1个山坡阴影图层。村庄建成区图层和交通网络数据层通过RS与GIS技术提取信息建立，各种数据转变为GIF文件，输入SLEUTH模型，重建发展过程，认识模拟不同情景的空心村扩展过程。
(4)空心村智能优选决策模块，首先基于专家决策支持系统识别整治迁入区、就地整治区、引导迁出区、控制迁出区等等不同空心村类型，通过整村搬迁、迁村并点、村内改造等空心村典型整治模式比选，模拟自由发展及不同限制条件下的空心村发展场景，对不同的决策模型按其特征进行分类管理，建立灵活的决策内容组合机制，研制推理机的推理模拟算法，研究决策过程的反馈机制。基于人机交互界面，以可视化的形式展示决策推理过程，以多维度图表的方式表达决策推理结果，建立空心村整治规划决策支持信息平台。基于门户服务系统，集成网站内容管理子系统和Web应用子系统，以及元数据查询子系统、服务预览子系统、地图影像浏览子系统、整治优先度权重赋值等多项功能，融入空心村整治的公众参与机制，建成集约利用为导向的空心村整治优选智能决策比选系统，提供面向公众的门户信息及基础信息服务、面向管理部门的专题产品信息及决策支持信息服务，构建空心村综合整治系统决策支持信息平台。
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