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摘要以陕西省韩城市为例，依据新时期我国农村建设要求，从韩城市农村地区居民点用地特征入手，选取生态条件、生产条件和生活条件3个方面的16个相关评价指标，建立评价体系，利用生态位理论与模糊物元模型，评价其农村居民点用地适宜性，将韩城市农村可用作居民点的土地依据适宜性划分为4个等级：高适宜居民点用地、一般适宜居民点用地、不适宜居民点用地和禁止居民点用地。研究结果可为我国广大农村地区居民点选址提供参考。
关键词生态位理论；农村居民点；适宜性评价；韩城
中图分类号F301.23文献标识码A文章编号0517-6611（2017）21-0199-04
Suitability Evaluation of Rural Residential Land Based on GIS Spatial Analysis Techniques—A Case Study of Hancheng City in Shaanxi Province
ZHANG Hailong
（College of Urban，Rural Planning and Architectural Enginearing，Shangluo University，Shangluo 726000，Shaanxi）
Abstract
Taking Hancheng City of Shaanxi Province as study area，according to characteristics of rural residential land in Hancheng city，it selected 16 relevant indicators from ecological，productive and living conditions three aspects，to establish the index system for rural residential land suitability evaluation.With the help of niche and fuzzy matter element model， suitability of rural residential land was evaluated，suitability of rural residential land in the district was divided into 4 grades：highly suitable residential land，suitable residential land，unsuitable residential land and forbidden residential land.The results of this study can provide reference for selection of residential land of vast rural areas in China.
Key wordsNiche theory；Rural residential land；Suitability evaluation；Hancheng
居民點是人们集聚形成的定居地点。依据性质和人口规模，可将其分为城市居民点和农村居民点。相比各方面条件都优越的城市居民点，地理自然环境、社会经济基础和文化等都对农村居民点的形成和发展产生着深远影响[1-4]。长期以来，我国传统农村居民点普遍存在的生产生活基础设施落后、缺少必要的服务设施等问题，居住环境较为恶劣[5-6]。其建设长期依靠农民的自由意愿并受当地经济条件的限制，分布不集中、规模较小，发展空间有限。近年来，政府对“三农”问题尤为重视，通过多渠道大力发展农村经济，改善农村面貌，提高农民生活水平。然而在经济取得发展的同时，农村居民点建设也出现了如规划不合理、闲置土地等现象[7]。因此迫切需要对土地适宜性进行评价，为规划居民点提供依据。
生态位是反映种群在时空上所拥有的位置及其与环境以及其他相关种群之间的功能关系与相互作用[8-10]。由于生态位理论易于建模和理论迁移，它的应用已不局限在生态学，已经被广泛应用于企业演化、城市扩张、旅游发展等领域[11-13]。该研究将农村居民点用地对自然条件以及社会经济条件的需求资源空间与农村居民点用地的现实自然条件以及社会经济条件进行耦合，这种耦合关系即农村居民点用地生态位适宜度。物元分析理论是使用关联函数定量描述事物发展的一种非经典数学的理论[14]，该模型在地质评价、环境评价以及中草药适宜性评价等相关工作中，证明了其科学性以及实用性，取得了较好的效果[15-16]。
目前国内主要用相关分析、景观分析以及GIS空间分析等研究方法规划居民点分布[17-18]，为该研究奠定了理论基础。笔者以陕西省韩城市为例，运用生态位理论与模糊物元模型评价其农村地区的居民点用地适宜性，以期评价结果能够帮助决策机构合理使用该市农村土地资源，科学规划乡村聚落。
1数据来源与研究方法
1.1研究区概况
韩城市位于110°7′19″～110°37′24″E、35°18′50″～35°52′08″N。全市南北长50.2 km，东西宽42.5 km，总土地面积1591.60 km2，70%属于山区。2012年韩城市总人口为40.47万，其中农村人口为15.45万。韩城市土地变更调查显示，2012年末农村居民点面积为46.51 km2，占土地总面积的2.92%。
1.2数据来源
研究数据来源于：①采用依照国土资源部相关技术规程分类的2013年韩城市土地利用数据[19]；②由地理空间数据云下载得到韩城市相关地型数据；③2013年《韩城统计年鉴》。 1.3研究方法
①选取评价指标体系，计算各指标值，描述韩城市农村居民点用地资源现实生态位；②利用模糊物元模型概念构造韩城市农村居民点用地评价指标隶属函数，计算需求生态位；③利用最大信息熵模型计算各指标权重，并求出综合评价指标值；④划分韩城市居民点用地适宜等级并计算面积，指出分布区域。
1.3.1评价指标体系构建。
根据相关研究，从生态条件、生产条件和生活条件中选择16个指标，构造韩城市农村居民点用地适宜性评价指标体系（表1）[17，20-21]。
1.3.2评价指标体系计算。
用韩城市DEM数据计算出生态条件中的Z1、Z2和Z3这3个指标；每个单元的距离指标Z4、Z7、Z8、Z10、Z11、Z14和Z15由欧式距离量测，最终生成分辨率为100 m的栅格数据；Z5由《韩城市统筹城乡发展规划》等资料转绘；农用地图斑图层与500 m分辨率网格进行叠置分析，即可求Z6，将网格缩小为100 m同理可求出Z13；借助韩城市居民点数据，采用密度制图可得到Z12图层；提取韩城市主要道路，由公式（1）计算韩城市2013道路通达度。
Y3=100-100（1-ri）/100 （1）
式中，Y3为道路通达度；ri=d/di，d=g/2l，g为韩城市总面积，di为缓冲距离，l为韩城市主干道路总长。
1.3.3模糊物元模型。
由于广大农村地区对居民点建设时用地需求不统一，故该研究利用模糊物元模型来确定这种需求。模型中，研究目标为R=（N，C，V），N代表事物名称，C代表事物特征，V代表N的量值，R为研究目标，即模糊物元。对于R多个特征值C1，C2，…，Cn，分别对应模糊值v1，v2，…，vn，则m个事物及其n 维物元将构成复合物元Rnm：
Rnm=M1M2…Mm
C1μ11μ12…μ1m
C2μ21μ22…μ2m
Cnμn1μn2…μnm（2）
式中，μij（ i = 1，2，…，n；j=1，2，…，m）是第i个事物第j个特征对应的模糊值[15]。
1.3.3.1隶属规则。
隶属函数可以将语义上模糊的概念以及专家意见在形式上转化为定量的数学描述[22]。在该研究中采取从优隶属度原则，有下梯形[公式（3）]或者上梯形[公式（4）]2种：
A（x）=1，x b-xx-a，a≤x≤b
0，b A（x）=0，x x-ab-a，a≤x≤b
1，b 其中，Z1、Z2、Z3和Z8指标不适用公式（3）和公式（4），而使用高斯隶属函数[公式（5）]确定。
A（x）=e-（x-aσ）2，-∞ 评价指标的隶属函数类型及阈值见表2。不同地质灾害等级量化标准见表3。
1.3.3.2关联变换。根据表2、3，建立关联系数复合模糊物元Rξ：
Rξ=M1M2…Mm
C1ξ11ξ12…ξ1m
C2ξ21ξ22…ξ2m
Cnξn1ξn2…ξnm（6）
式中，ξij=μij（i = 1，2，…，n； j = 1，2，…，m）为第i样本第j个评价指标的关联系数，即第i样本第j个评价指标的适宜指数。
45卷21期张海龙基于GIS空间分析技术的农村居民点用地适宜性评价
1.3.3.3评价指标权重计算。
权重系数是指评价指标对评价目标重要程度的体现。该研究为规避主观因素影响，采用具有客观赋权特性的最大信息熵模型赋权[23]。用公式（7）计算信息熵E[20，24-25]：
E=-ni=1mj=1μijln μij （7）
式中，μij为各评价指标的值；n为评价指标的个数，即16；m为全体农村居民点，共3 285块。
令ui=mj=1uij，k=1lnm，则第i个指标熵值归一化后为：
ei=-kmj=1μijμilnμijμi（8）
則指标的熵权值为：
θi=1n-Ee[1-e（μij）] （9）
所求各评价指标权重见表2最后一列。
1.3.3.4综合评价指标值的计算。
设Rk表m个事物的关联度组成的关联度复合物元，Rw是指标的信息熵权重向量，
则有：
Rk=Rw （10）
Rξ=M1M2…Mm
KjK1K2…Km（11）
式中，Kj=ni=1wjξij，公式中的模糊算子采用M（，+）。在ArcGIS 10.0中，以表1中的评价指标参与空间计算，其中Kj是第j个栅格单元生境适宜性的总得分，wi为第i个指标的权重，ξij是第个栅格第i个指标隶属度。Ki∈（0，1），取值越接近1，表明该栅格单元所对应的土地越适合建设农村居民点。
2结果与分析
根据相关数据，利用公式（1）～（11），计算得到韩城市农村居民点用地适宜性综合评价值（图1）。
采用Natural Breaks分级方法[21]，依据适宜性综合评价值从高到低顺序，将韩城市农村居民点用地适宜性划分为4类：高适宜、一般适宜、不适宜和禁止（表4）。用地适宜性综合评价指数大于等于0.745为高适宜建设用；介于0315～<0.532的区域为不适宜建设用地；介于0.532～<0.745的区域为一般适宜建设用地；介于0.030～<0.315的区域为禁止建设用地（图2）。
由图2和表4可知，韩城市农村居民点最适宜建设用地面积为287.46 km2，主要位于研究区东部，属黄土台塬带，地势平坦，条件优越，同时也是韩城市市区所在地。最适宜建设用地区外缘的中部浅山区黄土丘陵地带以及县域内沿河谷分布的平坦区域为韩城市农村居民点建设的一般适宜区域，该区域面积为454.80 km2，地形较为平坦，离水源地较近，基础服务设施完善，具备规划农村居民点有利条件，可以进行居民点建设。韩城市农村居民点不适建设用地面积为423.71 km2，主要分布在韩城市北部和西南部的低山丘陵地带，该区域地形复杂，基础设施薄弱，离主要城镇服务区较远，人口分布零散，不利于居民点的发展。禁止建设农村居民点的土地面积为425.63 km2，分为两部分：无法进行农村居民点建设的区域如河流、水库等；自然地理条件不适合农村居民点建设的区域。这部分区域集中分布在县域西部王峰镇、盘龙乡、薛峰乡以及县域西部部分地区，该区域多为梁、峁状山岭，坡度较大，地质灾害高发，不宜规划农村居民点，应作为重点生态保护区域。 3结论与讨论
客观准确地评价大区域内农村居民点用地适宜性，可为各级政府进行移民搬迁、推进社会主义新农村建设或合理规划居民点、建立和谐人地关系提供决策依据。该研究基于GIS空间分析技术，以韩城市农村居民点用地适宜性为研究目标，运用生态位理论和模糊物元模型，对韩城市农村居民点用进行了多因素综合适宜性评价，将韩城市农村居民点用地划分为4种类型。结果表明，受制于各种条件，韩城市农村的居民点用地适宜性具有显著区别，由县域东部黄土台塬带向西部低山丘陵和山区逐渐降低。
该研究将生态位理论引入农村居民点用地适宜性评价中，进行了实践应用，并取得了预期结果，对生态位理论的跨
学科应用具有一定推广示范作用。模糊物元模型的优势是能定量原本只能定性的模糊数学关系，在较大程度上避免了主观因素对评价结果的影响，这为土地适宜性评价开辟了新思路。
参考文献
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关键词生态位理论；农村居民点；适宜性评价；韩城
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Suitability Evaluation of Rural Residential Land Based on GIS Spatial Analysis Techniques—A Case Study of Hancheng City in Shaanxi Province
ZHANG Hailong
（College of Urban，Rural Planning and Architectural Enginearing，Shangluo University，Shangluo 726000，Shaanxi）
Abstract
Taking Hancheng City of Shaanxi Province as study area，according to characteristics of rural residential land in Hancheng city，it selected 16 relevant indicators from ecological，productive and living conditions three aspects，to establish the index system for rural residential land suitability evaluation.With the help of niche and fuzzy matter element model， suitability of rural residential land was evaluated，suitability of rural residential land in the district was divided into 4 grades：highly suitable residential land，suitable residential land，unsuitable residential land and forbidden residential land.The results of this study can provide reference for selection of residential land of vast rural areas in China.
Key wordsNiche theory；Rural residential land；Suitability evaluation；Hancheng
居民點是人们集聚形成的定居地点。依据性质和人口规模，可将其分为城市居民点和农村居民点。相比各方面条件都优越的城市居民点，地理自然环境、社会经济基础和文化等都对农村居民点的形成和发展产生着深远影响[1-4]。长期以来，我国传统农村居民点普遍存在的生产生活基础设施落后、缺少必要的服务设施等问题，居住环境较为恶劣[5-6]。其建设长期依靠农民的自由意愿并受当地经济条件的限制，分布不集中、规模较小，发展空间有限。近年来，政府对“三农”问题尤为重视，通过多渠道大力发展农村经济，改善农村面貌，提高农民生活水平。然而在经济取得发展的同时，农村居民点建设也出现了如规划不合理、闲置土地等现象[7]。因此迫切需要对土地适宜性进行评价，为规划居民点提供依据。
生态位是反映种群在时空上所拥有的位置及其与环境以及其他相关种群之间的功能关系与相互作用[8-10]。由于生态位理论易于建模和理论迁移，它的应用已不局限在生态学，已经被广泛应用于企业演化、城市扩张、旅游发展等领域[11-13]。该研究将农村居民点用地对自然条件以及社会经济条件的需求资源空间与农村居民点用地的现实自然条件以及社会经济条件进行耦合，这种耦合关系即农村居民点用地生态位适宜度。物元分析理论是使用关联函数定量描述事物发展的一种非经典数学的理论[14]，该模型在地质评价、环境评价以及中草药适宜性评价等相关工作中，证明了其科学性以及实用性，取得了较好的效果[15-16]。
目前国内主要用相关分析、景观分析以及GIS空间分析等研究方法规划居民点分布[17-18]，为该研究奠定了理论基础。笔者以陕西省韩城市为例，运用生态位理论与模糊物元模型评价其农村地区的居民点用地适宜性，以期评价结果能够帮助决策机构合理使用该市农村土地资源，科学规划乡村聚落。
1数据来源与研究方法
1.1研究区概况
韩城市位于110°7′19″～110°37′24″E、35°18′50″～35°52′08″N。全市南北长50.2 km，东西宽42.5 km，总土地面积1591.60 km2，70%属于山区。2012年韩城市总人口为40.47万，其中农村人口为15.45万。韩城市土地变更调查显示，2012年末农村居民点面积为46.51 km2，占土地总面积的2.92%。
1.2数据来源
研究数据来源于：①采用依照国土资源部相关技术规程分类的2013年韩城市土地利用数据[19]；②由地理空间数据云下载得到韩城市相关地型数据；③2013年《韩城统计年鉴》。 1.3研究方法
①选取评价指标体系，计算各指标值，描述韩城市农村居民点用地资源现实生态位；②利用模糊物元模型概念构造韩城市农村居民点用地评价指标隶属函数，计算需求生态位；③利用最大信息熵模型计算各指标权重，并求出综合评价指标值；④划分韩城市居民点用地适宜等级并计算面积，指出分布区域。
1.3.1评价指标体系构建。
根据相关研究，从生态条件、生产条件和生活条件中选择16个指标，构造韩城市农村居民点用地适宜性评价指标体系（表1）[17，20-21]。
1.3.2评价指标体系计算。
用韩城市DEM数据计算出生态条件中的Z1、Z2和Z3这3个指标；每个单元的距离指标Z4、Z7、Z8、Z10、Z11、Z14和Z15由欧式距离量测，最终生成分辨率为100 m的栅格数据；Z5由《韩城市统筹城乡发展规划》等资料转绘；农用地图斑图层与500 m分辨率网格进行叠置分析，即可求Z6，将网格缩小为100 m同理可求出Z13；借助韩城市居民点数据，采用密度制图可得到Z12图层；提取韩城市主要道路，由公式（1）计算韩城市2013道路通达度。
Y3=100-100（1-ri）/100 （1）
式中，Y3为道路通达度；ri=d/di，d=g/2l，g为韩城市总面积，di为缓冲距离，l为韩城市主干道路总长。
1.3.3模糊物元模型。
由于广大农村地区对居民点建设时用地需求不统一，故该研究利用模糊物元模型来确定这种需求。模型中，研究目标为R=（N，C，V），N代表事物名称，C代表事物特征，V代表N的量值，R为研究目标，即模糊物元。对于R多个特征值C1，C2，…，Cn，分别对应模糊值v1，v2，…，vn，则m个事物及其n 维物元将构成复合物元Rnm：
Rnm=M1M2…Mm
C1μ11μ12…μ1m
C2μ21μ22…μ2m
Cnμn1μn2…μnm（2）
式中，μij（ i = 1，2，…，n；j=1，2，…，m）是第i个事物第j个特征对应的模糊值[15]。
1.3.3.1隶属规则。
隶属函数可以将语义上模糊的概念以及专家意见在形式上转化为定量的数学描述[22]。在该研究中采取从优隶属度原则，有下梯形[公式（3）]或者上梯形[公式（4）]2种：
A（x）=1，x b-xx-a，a≤x≤b
0，b
1，b
A（x）=e-（x-aσ）2，-∞
1.3.3.2关联变换。根据表2、3，建立关联系数复合模糊物元Rξ：
Rξ=M1M2…Mm
C1ξ11ξ12…ξ1m
C2ξ21ξ22…ξ2m
Cnξn1ξn2…ξnm（6）
式中，ξij=μij（i = 1，2，…，n； j = 1，2，…，m）为第i样本第j个评价指标的关联系数，即第i样本第j个评价指标的适宜指数。
45卷21期张海龙基于GIS空间分析技术的农村居民点用地适宜性评价
1.3.3.3评价指标权重计算。
权重系数是指评价指标对评价目标重要程度的体现。该研究为规避主观因素影响，采用具有客观赋权特性的最大信息熵模型赋权[23]。用公式（7）计算信息熵E[20，24-25]：
E=-ni=1mj=1μijln μij （7）
式中，μij为各评价指标的值；n为评价指标的个数，即16；m为全体农村居民点，共3 285块。
令ui=mj=1uij，k=1lnm，则第i个指标熵值归一化后为：
ei=-kmj=1μijμilnμijμi（8）
則指标的熵权值为：
θi=1n-Ee[1-e（μij）] （9）
所求各评价指标权重见表2最后一列。
1.3.3.4综合评价指标值的计算。
设Rk表m个事物的关联度组成的关联度复合物元，Rw是指标的信息熵权重向量，
则有：
Rk=Rw （10）
Rξ=M1M2…Mm
KjK1K2…Km（11）
式中，Kj=ni=1wjξij，公式中的模糊算子采用M（，+）。在ArcGIS 10.0中，以表1中的评价指标参与空间计算，其中Kj是第j个栅格单元生境适宜性的总得分，wi为第i个指标的权重，ξij是第个栅格第i个指标隶属度。Ki∈（0，1），取值越接近1，表明该栅格单元所对应的土地越适合建设农村居民点。
2结果与分析
根据相关数据，利用公式（1）～（11），计算得到韩城市农村居民点用地适宜性综合评价值（图1）。
采用Natural Breaks分级方法[21]，依据适宜性综合评价值从高到低顺序，将韩城市农村居民点用地适宜性划分为4类：高适宜、一般适宜、不适宜和禁止（表4）。用地适宜性综合评价指数大于等于0.745为高适宜建设用；介于0315～<0.532的区域为不适宜建设用地；介于0.532～<0.745的区域为一般适宜建设用地；介于0.030～<0.315的区域为禁止建设用地（图2）。
由图2和表4可知，韩城市农村居民点最适宜建设用地面积为287.46 km2，主要位于研究区东部，属黄土台塬带，地势平坦，条件优越，同时也是韩城市市区所在地。最适宜建设用地区外缘的中部浅山区黄土丘陵地带以及县域内沿河谷分布的平坦区域为韩城市农村居民点建设的一般适宜区域，该区域面积为454.80 km2，地形较为平坦，离水源地较近，基础服务设施完善，具备规划农村居民点有利条件，可以进行居民点建设。韩城市农村居民点不适建设用地面积为423.71 km2，主要分布在韩城市北部和西南部的低山丘陵地带，该区域地形复杂，基础设施薄弱，离主要城镇服务区较远，人口分布零散，不利于居民点的发展。禁止建设农村居民点的土地面积为425.63 km2，分为两部分：无法进行农村居民点建设的区域如河流、水库等；自然地理条件不适合农村居民点建设的区域。这部分区域集中分布在县域西部王峰镇、盘龙乡、薛峰乡以及县域西部部分地区，该区域多为梁、峁状山岭，坡度较大，地质灾害高发，不宜规划农村居民点，应作为重点生态保护区域。 3结论与讨论
客观准确地评价大区域内农村居民点用地适宜性，可为各级政府进行移民搬迁、推进社会主义新农村建设或合理规划居民点、建立和谐人地关系提供决策依据。该研究基于GIS空间分析技术，以韩城市农村居民点用地适宜性为研究目标，运用生态位理论和模糊物元模型，对韩城市农村居民点用进行了多因素综合适宜性评价，将韩城市农村居民点用地划分为4种类型。结果表明，受制于各种条件，韩城市农村的居民点用地适宜性具有显著区别，由县域东部黄土台塬带向西部低山丘陵和山区逐渐降低。
该研究将生态位理论引入农村居民点用地适宜性评价中，进行了实践应用，并取得了预期结果，对生态位理论的跨
学科应用具有一定推广示范作用。模糊物元模型的优势是能定量原本只能定性的模糊数学关系，在较大程度上避免了主观因素对评价结果的影响，这为土地适宜性评价开辟了新思路。
参考文献
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