全 文 ：第 34卷 第 1期 生 态 科 学 34(1): 172−178
2015 年 1 月 Ecological Science Jan. 2015

收稿日期: 2014-04-30; 修订日期: 2014-06-18
基金项目: 海南省自然科学基金项目(编号: 411097)
作者简介: 李鹏山(1985—), 男, 甘肃秦安人, 博士研究生, 研究方向为遥感和地理信息系统, 农业信息化技术, E-mail: targetlps@gmail.com
*通信作者: 谢跟踪(1969—), 男, 湖南永顺人, 教授, 硕士生导师, 研究方向为地理信息系统, 资源与环境, E-mail: 152262552@163.com

李鹏山, 李敏, 孟相彩, 等. 海口市建设用地生态适宜性研究[J]. 生态科学, 2015, 34(1): 172−178.
LI Pengshan, LI Min, MENG Xiangcai, et al. Research on ecological suitability of construction land in Haikou[J]. Ecological Science,
2015, 34(1): 172−178.

海口市建设用地生态适宜性研究
李鹏山 1, 李敏 2, 孟相彩 2, 苏珊 2, 谢跟踪 2,1
1. 中国农业大学信息与电气工程学院, 北京 100083
2. 海南师范大学地理与旅游学院, 海南, 海口 571158

【摘要】 选取海口市建设用地作为研究对象, 基于 2010 年 Alos 遥感影像数据, 利用层次分析法和 GIS 空间叠加分析
法对研究区建设用地生态适宜性进行评价。结果显示: 研究区生态适宜性评价等级为“最适宜”和“适宜”用地仅占
全区总面积的 14.06%, 所占比例较小 , 主要分布在城镇建成区及周边临近区域 ;“基本适宜”用地占全区总面积的
19.77%, 面积较大分布不集中且范围较广;“不适宜”和“很不适宜”两者总比例占整个研究区总面积的 44.64%, 所
占比例较大, 主要分布在偏远郊区及植被茂密的区域; “不可用地”为 21.54%, 主要分布在红树林自然保护区、基本
农田保护区、高速公路沿线、海岸带、特殊用地及风景名胜区。研究区建设用地生态适宜性整体比较低, 总体分布规
律呈现为南低北高; 依照生态适宜性分析结果, 提议在不同区域合理开发土地资源; 建议加强对区域生态环境的保护
并严格控制“禁建区”和“限建区”的开发行为。

关键词：生态适宜性; 建设用地; 海口市; GIS
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2015.01.027 中图分类号：F293.2 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2015)01-172-07
Research on ecological suitability of construction land in Haikou
LI Pengshan1, LI Min2, MENG Xiangcai2, SU Shan2, XIE Genzong2,*
1. College of Information and Electrical Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China
2. College of Geography and Tourism, Hainan Normal University, Haikou 571158, China
Abstract: The ecological suitability of construction land of Haikou City was analyzed by using RS and GIS based on Alos
Remote Sensing Data of 2010 through making the weight of index system by analytic hierarchy process (AHP) and repeated
additional calculations with spatial analysis. The results show that the most suitable and suitable area was 14.06% in the
whole area, which mainly distributed in urban built-up area and the surrounding area. The basic suitable area was about
19.77% with un-concentrated distribution and wide scope. However, about 44.64% of the area was belonging to the
unsuitable area and the most unsuitable area which was high and mainly distributed in the region of suburbs and vegetation
cover areas. The unusable land was about 21.54% including the mangrove nature reserve, basic farmland protection areas,
expressway sides, coastal zones, specially-designated land and scenic area. So, ecological suitability of the Haikou City was
relatively low with the distributing characteristic of the north area higher than south. The research suggested that the city
should develop land resources reasonably in different regions, recommend strengthening the protection of regional ecological
environment and control strictly the development of the "forbidden zone" and "restricted zone".
Key words: Haikou; ecological suitability; construction land; GIS
1 期 李鹏山, 等. 海口市建设用地生态适宜性研究 173

1 前言
随着城市化进程的加快, 城市建设用地盲目扩
张, 不仅造成土地资源的浪费, 而且造成城市及其
周边区域的生态环境破坏[1] , 如何引导城市合理扩
展, 平衡生态保护与经济发展, 增强生态系统自身稳
定性, 提高其相应生态服务功能显得尤为重要[2,3]。近
年来, 随着 GIS 和遥感技术的发展应用, 土地适宜
性评价的相关研究趋于成熟, 尤其是城市建设用地
的生态适宜性评价成为土地利用研究中重要地内
容, 越来越多的学者关注城市建设用地生态适宜
性的研究, 生态适宜性评价的理论和方法发展迅
速, 逐渐形成体系[4–7]。各个地区根据其实际情况,
进行相应的建设用地适宜性评价, 形成不同的评
价方法[8–10]。梁涛等人以江西萍乡市为例对城市土地
的生态适宜性评价方法进行了探讨[11]; 王翠萍、汪成
刚和陈燕飞等人分别选择研究区利用 GIS 手段对土
地生态适宜性进行评价, 取得较好的结果[12–15]。
海口市作为海南省省会城市, 自 1988 年建省以
来城市发展迅速, 建设用地扩展十分明显, 城市规
划的不合理和旅游地产推动下的城镇扩展致使生态
环境遭到很大程度的破坏。因此, 根据研究区的实
际情况, 采用面向对象遥感影像提取技术获得研究
区土地利用现状数据, 建立评价指标体系, 选择层
次分析法对指标体系量化; 结合 GIS 手段通过空间
叠加分析对海口市建设用地生态适宜性进行评
价。评价结果可为研究区建设用地合理规划提供依
据, 为土地资源优化配置提供指导, 有助于实现城
市建设的可持续性发展。同时, 亦可为国际旅游岛
建设的土地政策制定过程提供科学依据。
2 材料与方法
2.1 数据来源与处理
2.1.1 数据来源和预处理
数据来源采用空间分辨率为10 m的ALOS卫星
多光谱遥感影像, 获取时间为 2010年 4月。首先, 在
ENVI4.6 平台下利用研究区 1: 10000 地形图对 2010
年影像数据进行几何校正; 其次, ALOS 多光谱数据
其波段 4、3、2 合成的假彩色影像具有丰富的光谱
信息、纹理信息, 地物显示方面具有较高的优势[16],
综合考虑标准差、相关系数及最佳因子指数进行波
段选择; 再次, 对影像数据进行镶嵌处理, 通过定
义感兴趣区进行裁切, 获得研究区范围内进行了几
何校正处理的遥感影像数据; 最后, 采用直方图均
衡化对比度拉伸对图像进行增强处理, 提高了图像
的视觉显示。
2.1.2 面向对象遥感影像信息提取
随着遥感技术的发展和高分辨率卫星影像数据
的应用, 面向对象遥感影像提取技术作为影像分割
和分类的重要手段受到很多学者的关注[17]。该分类
方法具有很好的整体性和和影像对象的匹配性。研
究过程中, 利用 ENVI Zoom 中 Feature Extraction 模
块, 经过多次尝试和对比。在分割参数为 30 的情况
下将影像分割成不同的小区域, 然后设置合并参数
为 85 将特征相同的小区域生成对象, 进而通过定义
规则, 设置 K parameter 为 3 进行监督分类, 获得最
佳的初分类结果。
2.1.3 分类后处理
经过遥感影像数据预处理和面向对象技术对海
口市土地利用进行初分类后, 建设用地生产者精度
达到 89.27%, 用户精度达到 87.48%, 总的分类精度
达到 91.78%, Kappa 系数为 0.8974。尽管分类精度可
以满足分析要求, 但是错分斑块和小斑块较明显。
因此, 借助 ArcGIS9.3 平台进行了斑块融合、细碎图
斑去除和属性更改等后期处理, 最终获取研究区土
地利用现状数据。
2.2 研究方法
2.2.1 层次分析法
层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)由
美国运筹学家T. L. Saaty 于 20世纪 70年代提出, 是
一种定性与定量相结合的决策分析方法。运用这种
方法, 决策者通过将复杂问题分解为若干层次和若
干因素, 在各因素之间进行简单的比较和计算, 就
可以得出不同方案重要性程度的权重。本研究采用
AHP 法对评价指标进行权重计算。
2.2.2 叠加分析法
此次研究主要是通过对各因子图层的加权叠加
分析来实现的。叠加的计算公式如[13]下:
1 2 3( , , , )nS f x x x x= L (公式 1)
公式 1 中, S 是生态适宜性等级, xi(i=1,2,3,…,n)是用
于评价的一组变量, 目前常用的基本模型是权重修
正法[13], 即:
174 生 态 科 学 34 卷

1
n
i i
i
S W X
=
=∑ (公式 2)
公式 2中, S是生态适宜性等级, Xi为变量值, 即各因
子的评分值, Wi 为权重(i 同上)。
2.2.3 建立指标体系
在指标选取原则的指导下 , 结合海口市的自
然、社会及经济条件等因素, 与专家综合分析、反
复交流论证, 筛选对土地利用方式影响显著的三大
类 12 个因子对海口市建设用地生态适应性进行评
价。各个因子按其对建设用地适宜性的影响程度分
为 1、2、3、4、5 个级别; 最终对各指标进行量比
赋分后, 得到研究区建设用地生态适宜性评价指标
体系(见表 1)。
(1) 自然条件因子
影响海口市建设用地生态适宜性最显著的自然
条件因子主要有地形、水域和植被三个方面。
①地形因子
在城镇建设土地开发利用中地形有着重要的
影响, 尤其是高程和坡度。研究区主要以海拔低于
100 m 的平原和台地为主, 北部以沿海小型冲积平
原为主, 西北部和东南部地势较高, 中部南渡江沿
岸地势低平; 整体上坡度较小, 适宜建设发展建设
用地。
②水域因子
海口市位于南渡江下游, 南渡江主流在市区长
75 km, 境内还有演丰河、美舍河、五源河等小河流;
有沙坡、永庄、美崖等水库。水系对维持区域生态
系统平衡和生态安全有着重要作用, 河流和湖库不
仅对维持水循环至关重要, 也是构成区域生态景观
的主要组成部分, 景观变化与生态环境安全水平密
切相关[18]。因此, 建设活动应该与水系保持相应的
安全距离, 在保护为前提下合理的利用水资源对海
口市生态安全的稳定性以及社会经济可持续发展至
关重要。
③植被因子
海口市天然植被主要为野生灌木草丛植物种
群。主要植被包括分布于东北部沿海一带的滨海红
树林群落, 东南部的稀树灌木群落, 东部和西南部
的稀树草原群落, 南渡江以东、三门坡以北的稀灌
木草原群落, 西部羊山地区的杂木林群落以及北部
沿海的热带滨海沙生群落、热带滨海草滩群落。人
工植被由热带区系植物的各种栽培种组成。植被对
调节区域小气候, 保护生物多样性, 改善生态环境
质量和优化景观格局有着重要作用, 尤其是研究区
内的滨海红树林群落、热带滨海沙生群落、热带滨
海草滩群落的易损性、脆弱性、敏感性和稳定性对
区域生态安全非常重要, 建设用地的不合理开发非
常容易造成原生植被的破坏和不可逆。
(2) 社会经济因子
城镇的发展规模和交通道路线对城镇建设活动
影响显著, 城镇吸引力因子和交通线因子作为重要
的社会经济因子用来评价研究区建设用地的生态适
宜性。
①城镇吸引力因子
随着城市发展的趋势和新的乡镇规划政策的出
台, 海口市城市建成区外围和乡镇将迎来建设用地
增加的另一个重要时期, 城镇的规模和布局因其聚
集效应是建设用地扩展的主要区域。
②交通线因子
交通线路的人类活动有很强的导向作用, 尤其
是建设用地扩展。道路网密度、交通可达性及便捷
程度造就的区位优势很易将其他用地转化为建设用
地。并且, 交通用地也是建设用地非常重要的组成
部分。
(3)限制因子
城镇扩展及建设用地生态适宜性的评价不仅要
考虑自然条件因子和社会经济因子, 限制因子也至
关重要。
①海岸带
根据《海南经济特区海岸带保护与开发管理规
定》第十条的规定, 沿海区域自平均大潮高潮线起
向陆地延伸最少 200 m 范围内、特殊岸段 100 m
范围内, 不得新建、扩建、改建建筑物, 具体界线
由省人民政府确定; 因重大建设项目需要新建、扩
建、改建建筑物的, 应当报省人民政府审批。因此,
在该研究中划定海岸线向陆 200 m 的缓冲带作为限
制因子。
②基本农田
根据《海口市土地利用总体规划(1997—2010)》, 确
定海口市基本农田保护地块 16 块, 面积 2350.71 hm2。
基本农田保护区内的耕地, 任何单位和个人不得擅
自改变用途或占用、撂荒; 禁止占用基本农田保护
1 期 李鹏山, 等. 海口市建设用地生态适宜性研究 175

表 1 生态适宜性评价因子等级划分标准
Tab. 1 Grade classification standards of evaluation factors on ecological suitability
一级指标 二级指标 三级指标 划分标准 分级 赋分
0-50 m 1 5
50m-100 m 2 4
100m-150 m 3 3
150m-200 m 4 2
高程
>200 m 5 1
0-5° 1 5
5°-10° 2 4
10°-15° 3 3
15°-20° 4 2
地形因子
坡度
>20° 5 1
0-200 m 1 1
200 m-500 m 2 2
500 m-1 km 3 3
1 km-2 km 4 4
河流
>2 km 缓冲区 5 5
0-1 km 1 1
1-1.5 km 2 2
1.5-2 km 3 3
2-3 km 4 4
水域因子
湖库
>3 km 缓冲区 5 5
荒地、植被覆盖较差区 1 5
荒山灌木林草丛区 2 4
果园、苗圃等经济林 3 2
自然条件因子
植被因子 植被
自然密林 4 1
建成区 1 5
建成区–1 km 2 4
1-2 km 3 3
2-5 km 4 2
城市建成区
大于 5 km 缓冲区 5 1
乡镇级建成区 1 5
建成区–0.5 km 2 4
0.5-1 km 3 3
1-2 km 4 2
城镇吸引力因子
乡镇建成区
大于 2 km 缓冲区 5 1
1 km 缓冲区 1 5
1-2 km 缓冲区 2 4
社会经济因子
交通线因子 道路网
>2 km 缓冲区 3 3
海岸带 200 m 缓冲区
基本农田 水田、旱地
自然保护区 自然保护区、人文景观
限制因子 (不参与加权叠加)
高速公路 300 m 缓冲区范围内
不可用地
176 生 态 科 学 34 卷

区进行城镇、农村居民点建设以及发展林果业和挖
塘养鱼等管制措施。因此, 在该研究中选取基本农
田保护区作为限制因子。
③自然保护区
根据《海南省自然保护区管理条例》规定, 严
格控制保护区的土地利用方式, 在自然保护区范围
内, 未经批准, 禁止在保护区内修建设施, 禁止除
保护设施之外的非农建设项目进入。因此, 在该研
究中选择自然保护区作为限制因子。
④高速公路
根据《海口市三边防护林造林绿化规划》, 东
线高速和海文高速等主要道路在海口市范围路段道
路两侧 50 m 内以混交方式种植生态林, 50—300 m
内种植商品林。因此, 将研究区高速公路两侧 300 m
缓冲区作为该研究的限制因子。
2.2.4 确定指标权重
各级指标和各评价因子的权重采用层次分析法结
合成对明智比较来确定。对三个级别的指标进行定性
和定量相结合的层次分析[13,19–20], 并采取成对明智比
较对一级指标的 2 个因子, 二级指标的 5 个因子和三
级指标的 8 个因子逐级赋予权重, 最终获得各指标所
占权重值见表 2。为了进一步的空间叠加提供科学权
重, 故对所赋权重值进行一致性检验, 其检验结果为
各级指标的一致性比率 CR 均小于 0.1, 该权重成立。
3 结果
在文中运用空间叠加分析法, 在 ArcGIS9.3 平台
下利用其空间分析模块对各层指标因子进行空间叠
加分析, 其生态适宜性指数 S 的范围为 1.98—5.00。
采用自然断点法将研究区建设用地生态适宜性分为
“最适宜”、“适宜”、“基本适宜”、“不适宜”和“很不
表 2 海口市建设用地生态适宜性评价因子权重
Tab. 2 Weights of evaluation factors on ecological suita-
bility in construction land of Haikou City
一级指标权重值 二级指标权重值 三级指标权重值
高程(0.40) 地形因子(0.40)
坡度(0.60)
河流(0.67)
水域因子(0.30)
湖库(0.33)
自然条件因子(0.50)
植被因子(0.30) 植被(1.00)
城市建成区(0.60)
城镇吸引力因子(0.75)
乡镇建成区(0.40) 社会经济因子(0.50)
交通线因子(0.25) 道路网(1.00)
适宜)”五个等级, 最终得到海口市建设用地生态适宜
性评价结果(见图 1)。各等级面积及所占比例见表 3。
图 1 显示, 海口市建设用地生态适宜性整体比
较低, 总的分布规律呈现为南低北高。全市范围内,
建设用地生态适宜性为“最适宜”等级的区域主要是
城市建成区, 分布比较集中, 其主要分布在临近海
口湾的区域, 如海口老城区, 西海岸, 海甸岛和新
埠岛; 等级为“适宜”的区域, 集中分布在城市建成
区的周边区域和乡镇建成区, 如海口的城乡交接部
和各个乡镇周围; 等级为“基本适宜”的区域, 分布
不集中并且分布范围较广泛, 集中分布于城市建成
区以外的郊野地区和主要交通干线的缓冲区范围,
如在荒地和植被覆盖率较低的区域; 等级为“不适
宜”和“很不适宜”的区域主要分布在偏远郊区以及
植被茂密的区域, 如海口市的南部和西南部以及南
渡江沿岸; “不可用地”主要分布在研究区的中部地
区、西南部地区和东北部地区。
由表 3 可见, 研究区总面积为 228265.3538 hm2,
根据生态适宜性分析的结果, 将研究区划分为“已建
区”、“适建区”、“限建区”和“禁建区”。其中, 建设
用地生态适宜性评价等级为“最适宜”的生态适宜性
指数范围是 4.04—5.00, 区域面积为 16047.0247 hm2,
占全区总面积的 7.03%; “适宜”等级的生态适宜性指
数范围是 3.58—4.04, 区域面积为 16038.8905 hm2,
占研究区总面积的 7.03%; 这两者用地约占研究区
的七分之一, 主体为“已建区”, 还包括部分交通便
利和城乡结合部的适宜建设区域。“基本适宜”等级
的生态适宜性指数范围是 3.25—3.58, 区域面积为
45118.3240 hm2, 占全区总面积的 19.77%, 划作“适
建区”, 分散分布在主要交通干线两侧及人口密度较
大的村镇区域。“不适宜”等级的生态适宜性指数范
围是 2.97—3.25, 区域面积为 66424.1842 hm2, 占
研究区总面积的 29.10%; “很不适宜”等级的生态
适宜性指数范围是 1.98—2.975, 区域面积为
35468.1189 hm2, 约占总面积的 15.54%; 这两个等
级用地分布范围很广且比较分散, 划作“限建区”,
主要由郁闭度较低的有林地和园地以及坡度较平
缓、海拔高度相对较低的耕地等构成。此外, “不可
用地”区域面积为 49168.8115 hm2, 约占总面积的
21.54%, 划为“禁建区”; “禁建区”主要包括红树林自
然保护区、基本农田保护区、高速公路沿线、海岸
带、特殊用地及风景名胜区。其中, 位于海口市东北
1 期 李鹏山, 等. 海口市建设用地生态适宜性研究 177


图 1 海口市建设用地生态适宜性评价等级图
Fig. 1 Evaluation grades on ecological suitability of construction land in Haikou City
表 3 生态适宜性综合评价结果
Tab. 3 Overall evaluation outcome of ecological suitability
适宜性程度 适宜性指数 面积⁄hm2 比例 “四区”划分 面积⁄hm2 比例
最适宜 4.04-5.00 16047.0247 7.03%
适宜 3.58-4.04 16038.8905 7.03% 已建、适建区 32085.9152 14.06%
基本适宜 3.25-3.58 45118.3240 19.77% 适建区 45118.3240 19.77%
不适宜 2.97-3.25 66424.1842 29.10%
很不适宜 1.98-2.97 35468.1189 15.54% 限建区 101892.3031 44.64%
不可用地 49168.8115 21.54% 禁建区 49168.8115 21.54%

部的海南东寨港国家级自然保护区是以保护红树林
生态系统和鸟类为主的自然保护区, 保护区面积
3337.6 hm2; 明确划定的基本农田保护区面积为
2350.71 hm2, 除新埠镇、白龙乡和新海乡外, 其它乡镇
均有分布; 海口市境内高速公路沿线道路两侧 300 m
范围的绿化廊道面积为 6049.58 hm2, 主要分布在海
文高速、东线高速和绕城高速路段沿线; 位于海口市
北部的海岸线长 131 km, 海岸带面积为 2620.00 hm2,
是研究区生态环境最为脆弱也是违章建筑最频繁的
地带; 位于海口市西部火山口国家地质公园占地约
10800 hm2, 虽未列入自然保护区的名录, 但因其重
要的地质条件和独特的景观生态系统, 应严格控制
建设活动; 其余为水域部分, 禁止开发建设用地。
由此可见, 最适宜等级和适宜等级的“适建区”
178 生 态 科 学 34 卷

所占的比例最小, 不适宜和很不适宜等级的 “限建
区”占全区总面积的比例最大, “禁建区”也占到了全
区五分之一的区域。在今后的城市发展过程中, 优
先考虑在“适建区”进行开发建设, 该区域交通便利,
基础设施完善, 土地利用开发的环境补偿代价低, 对
生态景观和生态环境造成的影响较小; “限建区”由于
生态环境脆弱 , 景观质量受人为干扰影响明显 ,
从而易影响生态系统的平衡及对生态系统造成扰
动。因此, 该区不适宜进行大规模开发建设, 应严格
限制土地开发利用方式和利用性质, 应严格控制污
染物的排放, 应严格保护生态环境; 在“禁建区”应
恢复与保护原生植被, 提高生态系统的多样性和稳
定性, 建立生态保育区, 恢复红树林生态系统, 加强
海岸防护林的建设, 严格限制土地的使用和管理。
4 结论
文中采用层次分析法和叠加分析法对海口市建
设用地生态适宜性进行评价, 主要结论如下:
(1) 研究区建设用地生态适宜性整体比较低,
总体分布规律呈现为南低北高;
(2) 研究区生态适宜性评价等级为“最适宜”和“适
宜”区域主要分布在城镇建成区及周边临近区域; “基
本适宜”区域分布不集中且范围较广; “不适宜”和“很
不适宜”区域主要分布在偏远郊区及植被茂密的区域;
“不可用地”主要分布在红树林自然保护区、基本农田保
护区、主要公路沿线、海岸带、特殊用地及风景名胜区;
(3) 最适宜等级和适宜等级的“适建区”所占的
比例最小, 不适宜和很不适宜等级的 “限建区”占全
区总面积的比例最大, “禁建区”也占到了全区五分
之一以上的区域。
根据研究区生态适宜性分析的结果, 应在不同
的区域进行合理的土地政策, 优化开发土地资源配
置, 保护生态环境并维持生态系统平衡, 实现新型
城镇化的可持续发展。建议加强对红树林自然保护
区和基本农田保护区的监管力度, 限制在海岸带的
建设开发并恢复防风林带。此外, 影响建设用地的
因素是十分广泛的, 并且各因子之间存在着直接或
者间接的联系, 在今后的研究中选取更加科学的评
价方法和更具代表性的指标因子, 得出的结果更能
全面的反映出研究区建设用地生态适宜性特征。
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