土地适宜性评价方法及原理

    8.1.2　土地适宜性评价方法及原理

    1.图层叠加法

    从一开始，土地适宜性评价的基本方法就是图层叠加法。它也是由McHarg提出并建立起来的。McHarg评价土地适宜性采用了众多的自然因素，包括深层地质(基岩类型)、气候、表层地质、水文、土壤、植物类型、动物类型。McHarg描述这一自然过程是，基岩类型和气候决定了表层地质，而表层地质和气候又决定了水文和土壤性质，土壤和水文条件又决定了相应的植物群落所生长的环境，而特定的植物群落又为与之相适的动物的生活提供场所，动植物的类型和环境决定了最终人的生存状态。McHarg把这些因素首先描述为单独的图层，然后将所有的图层重叠在一起。最终的结果看起来像是一个多层的蛋糕。所以人们形象地称之为“千层饼”模型。从20世纪60年代开始这种方法被广泛采纳，并随着地理信息系统的普及广泛应用于高速公路选线、土地利用、森林开发、流域开发、城市与区域发展规划中。

    “千层饼”法形象直观，计算公式简单。通过GIS空间分析中一些常用的功能如地图运算、栅格重分类等就能够实现。下面我们举一个最简单的例子说明该方法的应用。例如对于某一个地块，我们用三个因素来评定土地的适宜性，分别是坡度、高程和地基承载力。其中，坡度＜5%的地块被认为是最适合，可以赋值为3;坡度在5%～20%之间的地块也比较合适，赋值为2，而坡度＞20%则不合适该用途，赋值为1。同样的原理，对于不同的高程和不同的地基承载力，我们也可以赋不同的值(表8-2)。由此产生了三个不同的图层(图8-1)。栅格中的单元就是最小的土地利用单位。这三个图层经过栅格叠加(栅格图层叠加运算是利用某种计算模型对不同栅格图层中相同位置像元的值进行计算，得到新的栅格图层)就可以得到一个综合的图。最后将这个图的每个单元值分类，就得到了土地利用的适宜性评价图。

    表8-2　土地适宜性评价的分类实例

    

    这是最简单的情况。在这种情况下，我们假定各个因素之间的影响是相同的。实际情况可能并非如此。例如山地城市，房屋可能建筑在比较陡的斜坡之上，但是它不可能位于洪水线以下。在这种情况下，我们可能认为坡度并没有高程重要。相比坡度，高程应当赋值更大。这就是权重的概念。如果我们认为高程比坡度重要一倍，而高程和地基承载力同等重要，则我们可以将权重分别定义为0.2、0.4、0.4(权重总和可以为1也可以不为1)。所得到的结果也就不同以前。同样将这个图的每个单元值分类，就得到了土地利用的适宜性评价图(图8-1)。

    以上就是通过图层叠加法进行土地适宜性评价的基本原理。然而我们同样可以看到，这种方法的缺点就是各评价指标权重的确定并不固定。对于不同的研究者，对于同一个因素权重的定义可能是不同的，而这个定义大多依靠主观判断。为了减少这种情况的发生，出现了许多的方法来确定因子的权重，如专家判断法即德尔斐(Delphi)法、层次分析法、主成分分析法、排列比较法、模糊评价法等。这些方法虽在一定程度上增强了城市土地适宜性评价的客观性，但没能从根本上解决权重赋值主观性问题。目前出现了一种叫做逻辑规则组合的方法，试图解决这一问题。

    2.逻辑规则组合法

    所谓逻辑规则组合是指针对分析因子存在的复杂关系，运用逻辑规则建立适宜性分析准则，并以此为基础判别土地的适宜性。这种方法不需要通过确定生态因子的权重就可以直接进行适宜性分区。逻辑规则组合将分析因子两两比较，最终形成分类矩阵，通过矩阵从而判定土地利用的适宜性。例如通过对土地的坡度和地基承载力的组合来判断土地合理的利用程度。

    

    

    

    图8-1　基于栅格图层的叠加运算

    表8-3　适宜性条件的组合判断

    

    逻辑规则组合法是一种无需经过大量计算，仅靠定性判断就可实现土地适宜性评价的方法。但是这种方法也并非没有缺点。当评价的因子过多时，要获取土地的生态适宜性与评价因子之间的逻辑关系就显得十分困难。

    前述的两种城市土地适宜性评价方法是目前常用的两种方法。但是这两种方法都还是有缺陷的。它们的前提条件是各个评价因子是独立的，只有这样才能确定各个因子的权重，才能制定逻辑规则。然而我们知道，影响土地利用的因素之间的关系是复杂的，通常是相互联系相互制约的，而它们之间的这种关系目前并没有被考虑到。