CN110334864B - 一种基于gis的多规合一城乡空间分区划定的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于GIS的多规合一城乡空间分区划定的方法，基于地理信息系统，提出了一种运用地理信息软件进行多规划合一的城乡空间分区划定方法.具体步骤包括：收集现状数据，构建分析评价框架，运用GIS软件空间叠加分析与网络分析的功能，分布对区域进行生态敏感性、用地适宜性、服务区设施覆盖等分析，最终综合叠加分析得出区域的生态底线空间、建设用地空间、农业生产空间的三区空间划定。本发明主要用于解决传统空间划定方法无法满足现在的规划发展要求的不足之处，具有创新性、科学性和可操作性。本发明的有益效果是合理进行城乡空间区分划定，划分出结构合理的生产、生活和生态空间。
Description
技术领域
本发明属于城市规划领域，尤其是涉及一种基于GIS的多规合一城乡空间分区划定的方法。
背景技术
现在的工作中通常所指的GIS是地理信息软件，能够对地理信息系统的重要组成部分，共有五大功能：数据输入与编辑、数据存储与管理、空间查询与分析、空间决策支持、数据显示与输出，目前，这种技术主要应用于城乡规划、灾害监测救援、城市建设、交通建设、环境管理等方面。
社会的发展和转型中，我国形成了一套特色鲜明的空间规划体系，形成了国民经济和社会发展规划、城乡规划、土地利用总体规划、环境保护规划及各部门的专项规划等，尤其在现在的规划与国土部分并入自然资源部门这个背景之下，现阶段的各个部门在空间规划方面无法统筹城乡转型发展所需问题，因此国家在政策和实施层面大力推广“多规合一”。
传统的城乡规划方式只是单一的考虑一个因素，如果是多因子一般只考虑地形条件和生态条件等少量的因素，在进行评价时通常采用的多个因子进行加权求和的评价方法，但由于研究区域各因子的生态敏感性存在一定程度上的差异,该方法在一定程度上将导致单因子评价结果之间抵消或放大，从而影响区域综合生态敏感性的评价结果划定的城市空间分区，这样没办法满足国家“多规合一”的政策规划发展要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种分析全面的基于GIS的多规合一城乡空间分区划定的方法，尤其适合影响因素较为复杂多变的情况。
本发明的技术方案是：一种基于GIS的多规合一城乡空间分区划定的方法，包括以下步骤：
(1)收集目标城市现状的基础数据，构件基于生态敏感性、用地适宜性和设施覆盖度三部分的空间分析评价框架。
(2)运用GIS空间叠加分析的功能，选取评价因子，构件评价分级体系，根据选用的分析方法，对目标城乡空间进行生态敏感性评价分析。
(3)运用GIS空间叠加分析的功能，选取评价因子，构件评价分级体系，根据选用的分析方法，对目标城乡空间进行用地适宜性评价分析。
(4)运用GIS网络分析的功能，构件道路网络分析数据集，提取各类公共设施作为分析因子，得出其服务区分布，根据服务区分布数据运用叠加分析工具，得出区域公共服务设施覆盖度分布。
(5)利用区域生态敏感性、用地适宜性、服务区设施覆盖度和基本农田分布四种数据确定区域的生态底线空间、建设用地空间、农业生产空间的三区空间划定。
进一步的，所述步骤(1)目标城市现状的基础数据包括：城市的发展目标与定位，人口、经济、交通情况，高程DEM、地质灾害分布、水系分布、水源分布、湿地分布、森林分布、植被覆盖度、土地利用地类图斑、公共设施分布，指标类数据为可编辑文档，空间分部类数据为含有空间坐标信息的矢量数据或栅格数据。
进一步的，所述步骤(1)的生态敏感性、用地适宜性和设施覆盖度三部分的空间分析评价框架包含：土地利用总体规划，环境保护规划、生态建设规划、经济发展规划。
进一步的，所述步骤(2)的分析方法基于景观生态学构建包含一级指标与二级指标的分级的生态敏感评价体系，一级评价指标包含地质安全、水安全、生物安全，二级评价指标包含地形起伏度、坡度、地质灾害分区、水系廊道、水源保护、植被分区、生物多样性、湿地、森林保护区，二级指标按照敏感程度分别划分为极高敏感、高敏感、中敏感、低敏感和不敏感5个等级，极高敏感、高敏感、中敏感、低敏感和不敏感分别赋值为9、7、5、3、1。
进一步的，所述步骤(2)的分析方法采用影响某地因子的最大值方法，方法评价模型为DES＝max(Di),i＝1，2，3，4，5……n，式中：DES为生态综合敏感性系数，Di 为第i个因子的敏感性指数。
进一步的，所述步骤(3)的分析方法构建一个包含一级指标与二级指标的分级的用地适宜评价体系，一级评价指标包含工程地质、地形地貌、水文气象、自然生态、人为影响，二级评价指标包含地质灾害易发度、地面坡度、水系水域、植被分区、人为影响，二级指标按照用地适宜性分别划分为不适宜、适宜性差、较适宜和适宜4个等级，不适宜、适宜性差、较适宜和适宜分别赋值为1、3、5、10。
进一步的，所述步骤(3)的分析方法为多因子加权叠加分析法，方法模型为
式中：s为适宜性等级，Wi为权重，Xi为变量因子，各因子的权重值采用层次分析法综合判断得出。
进一步的，所述步骤(4)公共设施覆盖水平的分析依据城市服务边界理论，公共设施覆盖水平包含道路网络建立，服务区生成，所述道路网络利用城市的现状道路网络中线，根据公式
赋予道路网络时间成本属性,服务区基于道路网络数据生成，服务区利用网络分析的最短路径算法计算设施最大服务区范围。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、考虑多种因素，合理进行城乡空间区分划定，划分出结构合理的生产、生活和生态空间。
2、由于在进行数据统计和分析过程中，采取了各种情况下的不同的数据，保证在进行区域划分的过程中能够良好的评价各个区域，并且保证区域划分的合理性，提高空间的利用效率和生产优化，促进各个方面的协同配合和区域优化。
3、采用新的评价模型，避免了普通方法因为各个敏感性因子的差异导致单因子评价结果抵消或放大，影响评价体系，所以采用了新的评价方法，保证了每个因素对最终评价结果的影响，保证了结果的准确性和参考价值。
4、在评价过程中将各个影响因子数据化处理，能够方便的实用GIS设备进行快速分析，同时方便进行存储和计算工作，数据化的参数也能更加直观的分辨各个因素对最终结果的影响。
5、采用ArcGIS配合分析，加快分析速度，提高分析的准确度，有效提高工作效率。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明的生态敏感性分析评价技术路线示意图；
图3是本发明的生态敏感性评价分析结果示意图；
图4是本发明的用地适宜性评价体系示意图；
图5是本发明的用地适宜性评价分析结果示意图；
图6是本发明的服务设施覆盖综合评价示意图；
图7是本发明的城乡三区空间划定最终结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。
如图1-7所示：
一种基于GIS的多规合一城乡空间分区划定的方法，包括以下步骤：
(1)收集目标城市现状的基础数据，构件基于生态敏感性、用地适宜性和设施覆盖度三部分的空间分析评价框架；
(2)运用GIS空间叠加分析的功能，选取评价因子，构件评价分级体系，根据选用的分析方法，对目标城乡空间进行生态敏感性评价分析；
(3)运用GIS空间叠加分析的功能，选取评价因子，构件评价分级体系，根据选用的分析方法，对目标城乡空间进行用地适宜性评价分析；
(4)运用GIS网络分析的功能，构件道路网络分析数据集，提取各类公共设施作为分析因子，得出其服务区分布，根据服务区分布数据运用叠加分析工具，得出区域公共服务设施覆盖度分布；
(5)利用区域生态敏感性、用地适宜性、服务区设施覆盖度和基本农田分布四种数据确定区域的生态底线空间、建设用地空间、农业生产空间的三区空间划定。
所述步骤(1)目标城市现状的基础数据包括：城市的发展目标与定位，人口、经济、交通情况，高程DEM、地质灾害分布、水系分布、水源分布、湿地分布、森林分布、植被覆盖度、土地利用地类图斑、公共设施分布，指标类数据为可编辑文档，空间分部类数据为含有空间坐标信息的矢量数据或栅格数据。
所述步骤(1)的生态敏感性、用地适宜性和设施覆盖度三部分的空间分析评价框架包含：土地利用总体规划，环境保护规划、生态建设规划、经济发展规划。
所述步骤(2)的分析方法基于景观生态学构建包含一级指标与二级指标的分级的生态敏感评价体系，一级评价指标包含地质安全、水安全、生物安全，二级评价指标包含地形起伏度、坡度、地质灾害分区、水系廊道、水源保护、植被分区、生物多样性、湿地、森林保护区，二级指标按照敏感程度分别划分为极高敏感、高敏感、中敏感、低敏感和不敏感5个等级，极高敏感、高敏感、中敏感、低敏感和不敏感分别赋值为9、7、5、 3、1。
所述步骤(2)的分析方法采用影响某地因子的最大值方法，方法评价模型为 DES＝max(Di),i＝1，2，3，4，5……n，式中：DES为生态综合敏感性系数，Di为第 i个因子的敏感性指数。
所述步骤(3)的分析方法构建一个包含一级指标与二级指标的分级的用地适宜评价体系，一级评价指标包含工程地质、地形地貌、水文气象、自然生态、人为影响，二级评价指标包含地质灾害易发度、地面坡度、水系水域、植被分区、人为影响，二级指标按照用地适宜性分别划分为不适宜、适宜性差、较适宜和适宜4个等级，不适宜、适宜性差、较适宜和适宜分别赋值为1、3、5、10。
所述步骤(3)的分析方法为多因子加权叠加分析法，方法模型为
式中：s为适宜性等级，Wi为权重，Xi为变量因子，各因子的权重值采用层次分析法综合判断得出。
所述步骤(4)公共设施覆盖水平的分析依据城市服务边界理论，公共设施覆盖水平包含道路网络建立，服务区生成，所述道路网络利用城市的现状道路网络中线，根据公式
赋予道路网络时间成本属性,服务区基于道路网络数据生成，服务区利用网络分析的最短路径算法计算设施最大服务区范围。
本实例的工作过程：
步骤一：收集目标城市现状的基础数据，收集的指标类数据为可编辑式文档，空间分布类数据应为保留空间坐标信息的GIS矢量数据、dwg格式矢量数据或易于进行矢量转换的栅格数据，收集后将空间数据利用ArcGIS软件各因子的矢量图形经过配准形成统一坐标系,同时建立相关属性数据库，指标数据进行整理保留，用于为最终空间划定的规模进行核算，数据收集完毕后，按照生态敏感性、用地适宜性、设施覆盖度三部分的评价框架进行下一步综合分析。
步骤二：如图2所示，对城乡区域进行生态敏感性评价，主要是借助GIS分析手段，基于景观生态学和生态敏感性分析基础上，建立一个战略性的生态安全格局。
在这个生态安全格局技术路线的基础上，对影响生态敏感性的因子进行筛选，影响生态敏感性的因子很多,如地形、植被、土壤、地质、水系，不同地区影响因子也存在差别，本实例中的城市的环境本底特征,选取了地质安全、水安全、生物安全作为生态敏感性分析的一级影响因素(一级指标)，每一级影响因素又包含若干具体的敏感性因子(二级指标)，地质安全因素包括地形起伏度、坡度、地质灾害3个因子,水安包括水源保护区与水系廊道2个因子。生物安全主要包括生物多样性、植被分区、湿地保护区与森林保护区4个因子。
根据研究区域生态系统在遇到外界活动干扰时发生生态失衡和生态环境问题的可能性大小,将每个敏感性因子按影响程度划分为极高敏感、高敏感、中敏感、低敏感和不敏感5个等级，极高敏感、高敏感、中敏感、低敏感和不敏感分别赋值为9,7,5,3,1，具体如表1因子敏感等级划分表所示
表1因子敏感等级划分表
运用GIS技术对地形、水系、土壤与植被、地质灾害风险、生物多样性、湿地保护区、自然保护区各个敏感性因子的矢量图形经过配准形成统一坐标系,同时建立相关属性数据库，采用影响某地因子的最大值方法,来确定该地区的生态敏感性综合指数，评价模型为:DES＝max(Di),i＝1，2，3，4，5..n。式中:DES—生态综合敏感性指数；Di—第i个因子的敏感性指数。
如图3所示，运用该评价方法，在ArcGIS软件中运用空间分析工具中像元统计数据工具，将各因子的GIS矢量数据进行空间叠加，运用MAXIMUM算法，分别得出地质安全、水安全、生物安全三个一级指标的生态敏感性分布，将这3个一级影响因素的生态敏感性空间分布经过叠置再取最大值,可获得规划区域综合生态敏感性的空间分布图。
步骤三：如图4所示：对实例区域进行用地适宜性评价，首先对评价因子进行选取，本实施例区域的自然、社会、经济条件，选取地质灾害易发度、地面坡度、水系水域、植被分区、人为影响等7个评价因子，并建立多层次因子阶梯图。
接下来对评价因子进行等级划分，按照建设用地适宜性等级四级划分的要求，对每一项评价因子进行指标量化，根据其对建设用地适宜程度影响的大小，在统一指标体系下赋予不同的分值，如表2评价因子等级划分表，
表2评价因子等级划分表
各项评价因子在用地适宜性评价中所起的影响程度不同，为综合全面反映研究区域的用地环境条件和特点，给各单项评价因子分配相应的权重值，本发明采用层次分析法，在考虑实际情况的基础上，通过判断对参评因子进行打分，构造出判断矩阵，并经过层次排序和不断调整检验，最终确定一级指标和二级指标的权重，如表3评价因子权重划分表，
表3评价因子权重划分表
本发明运用多因子加权叠加分析法,将各个因子进行叠加分析得出用地适宜性等级分布，评价模型为
式中,S为适宜性等级；Wi为权重；Xi为变量因子。
如图5所示，然后运用ArcGIS软件的空间分析工具中的缓冲区分析功能分别对这些限制性的因素作单因子的评价，得出各个因子的不同等级评价适宜性分布。然后利用ArcGIS软件中的加权总和叠加分析工具，代入上面评价因子的不同权重，对各图层进行叠加分析，最终得出区域建设用地适宜性分析图。
步骤四：依据城市服务边界理论，分析服务区边界对城市发展建设所产生的影响，来帮助对城市建设空间的边界的划定。模拟公共设施服务区的传统方法是根据公共设施服务半径，运用GIS缓冲区分析模块，建立与设施点距离相等的同心圆。基于网络分析的城市服务区是对路径分析的扩展，交通成本为定量值，通过获取离设施点所有方向上的最短路径，将该路径的最远点连接起来，形成最大范围，所产生的服务区比同心圆式的缓冲区小，且精确度更高。
首先是道路网络的建立，在实例城市的土地利用现状图的基础上，提取包含长度属性的道路中心线作为分析的网络数据，转换为矢量数据格式，并导入ArcGIS软件中。综合考虑实例城市的实际情况，如居民常用出行方式、道路路况因素，设置不同级别道路的速度属性，如表4道路等级速度表，
表4道路等级速度表
| 道路等级 | 平均速度(km/小时) |
| 城市道路 | 40 |
| 国道 | 60 |
| 省道 | 40 |
| 县道 | 25 |
| 乡道 | 20 |
根据公式Time＝[Length]/1000/[Speed]*60,赋予道路网络时间成本属性，建立网络分析数据集。
然后选取实例中城市的社会福利设施、医疗卫生设施、文化设施、教育设施、体育设施作为分析因子，将实例城市的各类公共服务设施位置点矢量化，导入到上一步中建立的道路网络中，运用ArcGIS软件的服务区生成工具，生成各自的服务区范围。
如图6所示，将基于网络数据集得出的各类公共设施服务区范围数据，根据其服务区半径距离或时间点分别给予赋值，并将其转换为栅格数据。然后通过叠加分析工具，将各类服务区的栅格数据进行叠加分析，得出区域内各类设施的综合赋值栅格数据，然后通过栅格数据重分类的方法，将其分类，得出区域内服务设施覆盖综合评价图。
如图7所示，在区域生态敏感性、用地适宜性、服务区设施覆盖等综合分析的基础上，结合实例区域的城乡土地利用总体规划的基本农田划定情况，形成实例区域的生态底线空间界定，将其划分为生态底线区、建设用地空间区、基本农田区三个区域，作为城乡国土空间规划中建设用地增长边界控制的相关指导依据。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种基于GIS的多规合一城乡空间分区划定的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)收集目标城市现状的基础数据，构件基于生态敏感性、用地适宜性和设施覆盖度三部分的空间分析评价框架；
(2)运用GIS空间叠加分析的功能，选取评价因子，构建评价分级体系，根据选用的分析方法，对目标城乡空间进行生态敏感性评价分析；
(3)运用GIS空间叠加分析的功能，选取评价因子，构建评价分级体系，根据选用的分析方法，对目标城乡空间进行用地适宜性评价分析；
(4)运用GIS网络分析的功能，构件道路网络分析数据集，提取各类公共设施作为分析因子，得出其服务区分布，根据服务区分布数据运用叠加分析工具，得出区域公共服务设施覆盖度分布；
(5)利用区域生态敏感性、用地适宜性、服务区设施覆盖度和基本农田分布四种数据确定区域的生态底线空间、建设用地空间、农业生产空间的三区空间划定；
所述步骤(1)目标城市现状的基础数据包括：城市的发展目标与定位，人口、经济、交通情况，高程DEM、地质灾害分布、水系分布、水源分布、湿地分布、森林分布、植被覆盖度、土地利用地类图斑、公共设施分布，指标类数据为可编辑文档，空间分部类数据为含有空间坐标信息的矢量数据或栅格数据；
所述步骤(1)的生态敏感性、用地适宜性和设施覆盖度三部分的空间分析评价框架包含：土地利用总体规划，环境保护规划、生态建设规划、经济发展规划。
2.根据权利要求1所述的一种基于GIS的多规合一城乡空间分区划定的方法，其特征在于：所述步骤(2)的分析方法基于景观生态学构建包含一级指标与二级指标的分级的生态敏感评价体系，一级评价指标包含地质安全、水安全、生物安全，二级评价指标包含地形起伏度、坡度、地质灾害分区、水系廊道、水源保护、植被分区、生物多样性、湿地、森林保护区，二级指标按照敏感程度分别划分为极高敏感、高敏感、中敏感、低敏感和不敏感5个等级，极高敏感、高敏感、中敏感、低敏感和不敏感分别赋值为9、7、5、3、1。
3.根据权利要求1所述的一种基于GIS的多规合一城乡空间分区划定的方法，其特征在于：所述步骤(2)的分析方法采用影响某地因子的最大值方法，方法评价模型为DES＝max(Di)，i＝1，2，3，4，5……n。
4.根据权利要求1所述的一种基于GIS的多规合一城乡空间分区划定的方法，其特征在于：所述步骤(3)的分析方法构建一个包含一级指标与二级指标的分级的用地适宜评价体系，一级评价指标包含工程地质、地形地貌、水文气象、自然生态、人为影响，二级评价指标包含地质灾害易发度、地面坡度、水系水域、植被分区、人为影响，二级指标按照用地适宜性分别划分为不适宜、适宜性差、较适宜和适宜4个等级，不适宜、适宜性差、较适宜和适宜分别赋值为1、3、5、10。
5.根据权利要求1所述的一种基于GIS的多规合一城乡空间分区划定的方法，其特征在于：所述步骤(3)的分析方法为多因子加权叠加分析法，方法模型为
各因子的权重值采用层次分析法综合判断得出。
6.根据权利要求1所述的一种基于GIS的多规合一城乡空间分区划定的方法，其特征在于：所述步骤(4)公共设施覆盖水平的分析依据城市服务边界理论，公共设施覆盖水平包含道路网络建立，服务区生成，所述道路网络利用城市的现状道路网络中线，根据公式
赋予道路网络时间成本属性，服务区基于道路网络数据生成，服务区利用网络分析的最短路径算法计算设施最大服务区范围。
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