潘玲玲,楊永國(guó),嚴(yán)大思

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院,江蘇徐州 221116)

1 引 言

城市居住環(huán)境是指人類(lèi)生活和居住的環(huán)境,城市發(fā)展的目標(biāo)就是構(gòu)建出一個(gè)社會(huì)、人文環(huán)境都和諧的居住環(huán)境,但是一個(gè)和諧的人居環(huán)境在選擇時(shí)要考慮多種因素。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)宜居城市研究時(shí),采用了不同的方法。前者對(duì)城市居住環(huán)境的研究涉及自然、社會(huì)、安全等多方面,如顧文選等提出從社會(huì)文明、經(jīng)濟(jì)富裕、環(huán)境優(yōu)美、資源承載、生活便利和公共安全等 6個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)城市是否宜居[1];后者一般是從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、交通以及可持續(xù)發(fā)展幾個(gè)方面考慮,如Patricia Annez認(rèn)為,21世紀(jì)的宜居城市應(yīng)該建立在經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的條件上,同時(shí)環(huán)境條件和人民生活條件都達(dá)到一定的要求[2];另外,城市人居環(huán)境的評(píng)價(jià)方法一般有主觀與客觀兩種方法,前者是通過(guò)專(zhuān)家或問(wèn)卷調(diào)查確定城市人居環(huán)境的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,后者是通過(guò)GIS軟件,對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算,確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[3]。為了避免兩種方法各自的缺陷,本論文采用主觀與客觀相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法。

2 研究方法與步驟

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

論文選擇安徽省滁州市作為研究對(duì)象。滁州市地處丘陵地帶,地勢(shì)起伏大;位于瑯琊山腳下,靠近瑯琊山風(fēng)景區(qū),人文環(huán)境較好。主要采用的數(shù)據(jù)是滁州市1∶10 000的 DEM數(shù)據(jù)、滁州市各行政要素分布的矢量數(shù)據(jù)以及滁州市道路交通網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)。

2.2 指標(biāo)體系建立

借鑒于國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者對(duì)城市居住適宜性的研究,通過(guò)對(duì)已有文獻(xiàn)的研究并結(jié)合滁州市的實(shí)際情況,得出本文的城市居住適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)包括以下幾個(gè)方面:地形地勢(shì)、自然環(huán)境、人文環(huán)境、生活設(shè)施、出行便捷度、安全性和健康性。在該指標(biāo)層次下分別選擇若干具有代表性的子指標(biāo)作為詳細(xì)的評(píng)價(jià)指標(biāo),如表 1所示。

滁州市居住適宜性的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 表 1

2.3 權(quán)重計(jì)算

目前主要的計(jì)算權(quán)重的方法有和積法、方根法、特征根法、最小二乘法和對(duì)數(shù)最小二乘法等幾種[4]。本論文采用的是特征根法計(jì)算權(quán)重,即 AHP決策分析法。根據(jù)AHP方法的原理,在進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算之前,首先需要建立一個(gè)判斷矩陣 B;其次,求出判斷矩陣B的最大特征值λmax;第三,利用BW=λmaxW,解出λmax所對(duì)應(yīng)的特征向量W;最后,將W標(biāo)準(zhǔn)化后即為同一層次中,相應(yīng)于上一層某個(gè)因素的相對(duì)重要性的排序權(quán)值[4]。

計(jì)算出的單層排序值是否合理,需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn),判斷矩陣一致性檢驗(yàn)使用公式:

其中,CR為一致性比例,RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo),如表2所示,CI為一致性指標(biāo)。

當(dāng)一致性比例CR≤0.10時(shí),就認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性;否則,就需要調(diào)整判斷矩陣,直到滿意為止。一般而言,一階或二階的判斷矩陣總是具有完全一致性的。對(duì)于二階以上的矩陣,就要對(duì)其進(jìn)行一致性檢驗(yàn)[5]。

一階 ～八階平均隨機(jī)一致性指標(biāo) 表 2

2.4 加權(quán)計(jì)算

在ArcGIS平臺(tái)下,對(duì)滁州市的DEM數(shù)據(jù)以及矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類(lèi)處理,等級(jí)越高表示居住適宜性越好,最后利用加權(quán)求和的方法,將AHP確定出的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重與各項(xiàng)指標(biāo)重分類(lèi)的等級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加,最后得出滁州市居住適宜性的等級(jí)分布圖。

3 應(yīng)用與分析

3.1 指標(biāo)權(quán)重的確定

根據(jù)走訪調(diào)查以及綜合專(zhuān)家打分得出滁州居住適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)準(zhǔn)則層的重要性判斷矩陣,如表 3所示。

準(zhǔn)則層指標(biāo)兩兩判斷矩陣 表 3

根據(jù)該矩陣計(jì)算出評(píng)價(jià)體系中準(zhǔn)則層各指標(biāo)權(quán)重值。

通過(guò)AHP分析方法,計(jì)算得出準(zhǔn)則層以及各項(xiàng)子指標(biāo)層的權(quán)重信息、一致性檢驗(yàn)結(jié)果,如表 4所示。

各指標(biāo)權(quán)重向量和一致性檢驗(yàn) 表 4

3.2 相關(guān)數(shù)據(jù)處理

(1)DEM數(shù)據(jù)的處理

在ARCGIS平臺(tái)里,對(duì)滁州市DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行坡度以及地面曲率的提取,并進(jìn)行重分類(lèi)。等級(jí)越高表示地勢(shì)越平坦,居住的適宜性越高,圖 1為提取的地形坡度數(shù)據(jù)的重分類(lèi),等級(jí)較低的地區(qū)是瑯琊山所在地,地勢(shì)起伏較大,地勢(shì)最平坦區(qū)域分布在滁州市中心區(qū)域以及滁河流域,其余地區(qū)呈一定規(guī)律分布。

同理,對(duì)DEM進(jìn)行地面曲率的提取,并進(jìn)行重分類(lèi)。

圖1 滁州市坡度數(shù)據(jù)的重分類(lèi)

圖2 污染工廠數(shù)據(jù)的重分類(lèi)

(2)行政分布數(shù)據(jù)的處理

論文采用的數(shù)據(jù)還有滁州市的行政分布矢量點(diǎn)數(shù)據(jù)以及滁州市道路網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)。根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,將所有的矢量數(shù)據(jù)分別進(jìn)行歐基里得距離制圖,并對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類(lèi),統(tǒng)一分為 10級(jí),等級(jí)越高的表示居住適宜性越高。圖 2為污染工廠的數(shù)據(jù)重分類(lèi)的結(jié)果,距離污染工廠越遠(yuǎn)的區(qū)域評(píng)價(jià)等級(jí)越高,居住適宜性越好。

同理,對(duì)所有的矢量數(shù)據(jù)根據(jù)要求分別進(jìn)行距離制圖,然后進(jìn)行數(shù)據(jù)重分類(lèi),最后得到的都是重分類(lèi)后并且統(tǒng)一分布在 10級(jí)體系中的數(shù)據(jù)。

3.3 最終數(shù)據(jù)的處理

重分類(lèi)后,各個(gè)數(shù)據(jù)集都統(tǒng)一到相同的等級(jí)體系(10級(jí))內(nèi),且每個(gè)數(shù)據(jù)集中按照適宜性的大小進(jìn)行賦值。對(duì)重分類(lèi)后生成的各指標(biāo)數(shù)據(jù)集進(jìn)行柵格計(jì)算,即對(duì)各數(shù)據(jù)集加權(quán)求和,城市居住適宜性數(shù)據(jù)集的計(jì)算公式為:

其中suit代表適宜等級(jí),Wi代表指標(biāo)權(quán)重值,Pi代表所對(duì)應(yīng)的重分類(lèi)數(shù)據(jù)圖層。將滁州市人居環(huán)境的等級(jí)劃分為 5個(gè)等級(jí),即最適宜居住、比較適宜、一般適宜、較不適宜、適宜性差 5個(gè)等級(jí),并加載上滁州市的道路交通網(wǎng),結(jié)果如圖 3所示。

圖3 滁州市人居環(huán)境等級(jí)分布圖

4 結(jié) 論

論文首先運(yùn)用層次分析法建立城市居住適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并確定各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重因子,然后在ARCGIS平臺(tái)下,通過(guò)空間分析生成符合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的數(shù)據(jù)集,對(duì)該數(shù)據(jù)集重新分類(lèi)后消除量綱的影響,使得各數(shù)據(jù)之間具有量可比性,最后按照評(píng)價(jià)模型中的權(quán)重對(duì)各成本數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加,生成城市居住適宜性評(píng)價(jià)專(zhuān)題圖。

分析滁州市人居環(huán)境等級(jí)分布圖,得出:

(1)適宜居住的區(qū)域分布在滁州市市中心部分區(qū)域以及滁州高新開(kāi)發(fā)區(qū)的某些區(qū)域。

(2)滁州市其他區(qū)域的居住適宜性等級(jí)呈一定規(guī)律分布。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明利用主觀與客觀相結(jié)合的方法提高了工作效率和評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性,為滁州市總體規(guī)劃,房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)、居民購(gòu)房以及商業(yè)分析提供理論依據(jù)和決策支持,城市居民可采用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行具體條件的設(shè)置,分析出符合自己購(gòu)房需求的最佳區(qū)域。

[1] 顧文選,羅亞蒙.宜居城市科學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[J].北京規(guī)劃建設(shè),2007(1):7～10

[2] Patricia Annez.Livab le Cities for the 21stCentury[J].Society,1998:45～50

[3] 任學(xué)慧,林霞,張海靜等.大連城市居住適宜性的空間評(píng)價(jià)[J].地理研究,2008,27(3):683～691

[4] 楊永國(guó),秦勇,張冬明.層次分析法及其在煤層氣項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].煤田地質(zhì)與勘探,2001,29(4):19～21

[5] 徐建華.計(jì)量地理學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2006