土地是人类生存活动和社会经济发展的物质基础，土地资源压力越来越大，人类活动、生态环境与自然资源之间的矛盾越来越激烈。国土资源的安全监测与开发规划对社会发展起着至关重要的作用，因此，对于土地所承受的压力阈值即土地资源承载力的研究受到越来多的关注。

在国外，对于土地资源承载力的研究可以追溯到Bernhardus Varenius在1650年出版的《一般地理学》中正式提出的人地关系。承载力的概念于1921年第一次被提出，提出者为帕克和伯吉斯，之后相关的研究主要以区域范围内食物储备资源所能满足的人口数量来对土地资源承载力进行评价，最有影响的是由沃戈特撰写的《生存之路》和廉艾伦通过数学模型建立的以谷物为代表的土地资源承载力公式。20世纪70年代以后，人口急剧增加，土地需求日益紧张，土地承载力研究重新出现，并开始由各国学者作为一个单独的概念进行研究和计算。从以“土地-粮食-人口”关系为主的研究，扩展到整个人类社会领域和自然资源领域。20世纪80年代初，Szechen教授在联合国教科文组织赞助下提出的新模式———ECCO模型，该方法模拟了在不同的社会发展模式下，人口规模与土地资源承载力之间的动态关系，具有深远的影响。

在总结和汲取国外经验的基础上，20世纪我国也开始对土地资源承载力进行研究。任美锷院士是中国第一位从事承载力相关研究的重要学者。自20世纪50年代以来，我国对土地资源承载力的研究一直局限于农业地理和综合自然地理领域，探索和分析自然土地的农业生产的潜力。20世纪80年代之后，我国对土地承载力的研究迅速发展，其中，《中国土地资源生产能力及人口承载力研究》是当时最具有影响力的研究之一，到目前为止，它仍然是我国土地承载力研究中内容最全的项目。该项目的研究由中国农业科学院委托，中国科学院主办，多家科研机构共同开展，耗时5年完成(1986—1990年)。该项目的研究内容主要分为5个基本层次，采用的方法主要是农业生态区域法[1]。21世纪以来，越来越多的学者开始关注土地的综合承载力，例如2007年余万军等人通过研究采用生态足迹法来计算区域内的人口承载能力，并将研究结果与使用农业生态系统所计算出的人口承载力相比较[2];2015年陈芳淼等人通过基于Costanza的生态系统服务价值计算方法，建立了供给生态服务价值的土地资源承载力评估参数[3]。大家都意识到，土地资源是一个复杂的综合体，既具有自然属性，又具有社会和经济属性[4]。而一些现代科学技术的引入，比如计算机科学、GIS、遥感技术等与数学模型的结合为定量分析区域土地资源承载力提供了必要手段。本文以哈尔滨为研究区，尝试引入距离因子、土地利用方式、坡度等因素，以GIS和RS为技术手段，结合自然因素和人文因素，分析和评价哈尔滨市土地资源承载力，预测未来城市所能承受的最大人口数量，为城市发展扩张带来量化依据。

1、研究区概况

哈尔滨作为老工业基地，有多种土地利用类型，不同地域之间的自然环境、经济发展与城市化程度差异很大，这使得该地区的土地利用表现得相当复杂。哈尔滨西部位于松嫩平原东部。哈尔滨市区及周边县(市、区)土地开发程度较高，第二、三产业单位面积产值高，产生巨大的土地经济效益。市区东部是张广才山区，林业资源丰富，蚂蚁般的河流分布，地形相对平坦。自然环境优美，空气质量极高，耕地分布集中，形成大片农用地地域，其中水田面积占总农用地面积的三分之一，农业林业相互依存，生态和谐稳定。市域北部地处小兴安岭山区南麓，耕地面积相对较小，蕴含丰富的林业资源，具备明显的林地土地利用特征。哈尔滨耕地主要分布在呼兰区南部、南岗区、阿城区西部、五常、宾县、双城等县区。土壤质优肥沃，地势平坦，范围大且连续，有利于大规模生产和机械化作业。畜牧业使用的草原大部分是天然牧场，主要分布在呼兰区、依兰县和宾县的河流沿岸低地。哈尔滨市建筑用地比重也相对较大，第二和第三产业的单位土地面积所占比例较大，其单位产值相对较高。哈尔滨市作为东北老工业基地之一，道路交通条件便利但大多集中在市区范围内，城乡结合情况较差，人口分布密集、不均匀，大部分集中在松花江南岸。哈尔滨是全省经济发展最为发达的地区，但相比较于南方城市比重仍略显不足。

哈尔滨土地平衡利用水平低，有一些废弃的荒地，对建设用地的需求非常大。哈尔滨是黑龙江省最重要的老工业区之一。冰雪特色旅游开发区位于市区北部，高新技术产业集中于开发区，东北亚经济贸易区和俄罗斯加工出口贸易区位于市区核心区。城市人口逐年增加，各类建设项目急剧增加，建设用地需求紧张，土地资源与人力供求矛盾加剧。因此，对于哈尔滨市土地资源承载力进行定量评价成为城市建设规划中一项迫在眉睫的任务，对城市扩张预测与合理化规划管理城市空间有着深远意义。

2、评价体系的建立

2.1评价因子选择

道路距离:由于土地开发对于交通便捷性的需求较高，因此，距离道路越近的区域其土地生态适宜性越强，即土地资源承载力越高。

水域距离:由于土地开发对于水域的生态污染相当严重，因此，距离水域越远的区域其土地生态适宜性越强，即土地资源承载力越高。

土地利用类型:哈尔滨市土地利用情况复杂，不同的土地利用类型可承受不同的土地开发程度，即不同的土地资源承载力。根据开发适宜程度可分为耕地、林地、未利用土地、草地、居民地以及水域、保护区等特殊禁止区域。可以根据不同的开发适宜性水平来计算评估土地资源承载能力。

坡度:由于不同坡度其土地开发困难程度不同，因此坡度平缓、地物简单的区域其土地生态适宜性越强，即土地资源承载力越高。

2.2评价因子分析

首先对各个评价因子进行图形化处理，分别将各因子数据带入ArcGIS中按照相同的地图投影和区域边界在专题地图上直观地表达出来;然后，根据相应的评估公式，计算每个评估因子对应的土地资源承载能力值;最后，确定各评价因子在综合适宜性评价中所占的权重，并根据评价模型计算每个区域的综合土地资源承载力数值。

2.3评价模型构建

为准确评估研究区域内每一块土地的土地资源承载力，将每个评价因子在ArcGIS中进行网格化处理，便可对每一个网格进行综合土地生态适宜性分析，得出每个网格相应的综合土地资源承载力数值。计算土地资源综合承载力值的数学模型公式如式(1)所示:

式中:Wij为第i行第j列网格的综合土地资源承载力值;N为评价因子总数;n为第n个评价因子;C(n)为第n个评价因子所占的权重;wij(n)为第n个评价因子在第i行第j列网格上所得的土地资源承载力值。

为在评价体系中直观显示每个评价因子的评价情况，各个评价因子的适宜性评价方式以及表示土地资源承载力具体数值的计算公式见表1，并对土地资源承载力综合评价和分析中的各评价因素进行了权重分析。

表1土地资源承载力值综合评价体系表

土地资源承载力值(w)>10区域为非常适宜区，土地资源承载力值(w)<0区域为极不适宜区，此外对于水域、保护区等特殊禁止用地区域的土地资源承载力值直接赋值为0，最终得到该区域评价结果。

3、数据来源与预处理

3.1数据下载

一般土地利用数据来源于LandsatTM遥感影像，本文从地理空间数据云中下载Landsat-8OLI遥感影像，条带号118，行编号28，云量2.32%。由于哈尔滨市全年一半时间被冰雪覆盖，因此，选取夏季月份的影像，数据编号LC81180282018127LGN00。坡度斜率数据也是从地理空间数据云下载的SRTMSLOPE90M分辨率等级数据产品，条带号26，行编号3。哈尔滨市市辖区矢量边界、道路图、水域矢量数据均来源于全国第二次土地调查。

3.2进行影像的预处理

在ENVI遥感图像处理平台中，根据哈尔滨市区的矢量边界对遥感图像进行裁剪，得到哈尔滨市区Landsat-8图像。OLI数据与TM数据接近，其遥感数据产品级别为L1T级，无须再进行几何校正，因此，裁剪的Landsat-8图像可以在ENVI中直接缩放，用于辐射校准、大气校正和多波段图像合成。本文选取753波段进行融合，更加接近移除大气影响的自然表面，易于地物识别与分类，融合后影像的空间分辨率为30m。

3.3影像的自动分类

本文结合实地考察，在目视解译、地物分析的基础上对一级分类6种地物分别选取了分离性较好的ROI训练样本。然后，使用监督分类中的最大似然法，通过计算机自动对图像进行分类，以生成初步粗分类结果图像。再对结果进行分类后处理，对于小区域漏分、错分的像元利用交互式分类工具进行手动修改。最后，将小图斑影像合并到相邻的大图斑影像中，以确保图像美观和简化，易于观察。最终获得土地利用的一级监管分类图。

4、评价过程

4.1基于道路距离、水域距离的评价

在ArcGIS软件平台中添加哈尔滨市辖区矢量边界线、哈尔滨市道路矢量图、哈尔滨水域矢量图，分别对两层负载和水进行多环缓冲分析。分级基于对应于1—9整数土地资源承载能力值的距离(参见表1)。在缓冲层的属性表中添加土地资源承载能力值(w)、土地开发适宜性两个字段，再利用字段计算器根据缓冲区新字段Distance对另外两个新字段进行赋值，并计算适合土地开发和不适宜土地开发的土地面积，根据层元素属性值设置地图符号，并对道路距离和水距离的评估进行分析然后输出。成果如图1所示。

图1哈尔滨市辖区基于距离因子的评价分析图

4.2基于坡度的评价

在ArcGIS软件平台中根据哈尔滨市市辖区的矢量边界对坡度栅格数据进行裁剪，得到哈尔滨市市辖区的坡度数据图，再利用3DAnalyst中栅格重分类根据坡度因子适宜性评价表对坡度数据进行重分类得到评价分析结果。成果如图2所示。

图2哈尔滨市辖区基于坡度的评价分析图

4.3基于土地利用的评价

在Envi中利用ClassificationtoVector工具将分类结果矢量化为．evf文件，再将每个类的．evf文件输出为．shp文件，加载到ArcGIS软件平台中，对每个分类图层中的元素进行合并，最终再合并为一个拥有6个元素的图层，6个要素是土地利用一级分类的6个区域，最后增加了土地资源承载力(w)。根据土地利用因子适宜性评价表，给出相应的属性值，以获得评价和分析结果。成果如图3所示。

图3哈尔滨市辖区基于土地利用类型的评价分析图

4.4土地资源承载力的综合评价

使用ArcGIS软件平台中的栅格转多边形工具将坡度数据转换为矢量数据，再利用联合工具将道路距离缓冲区、水域距离缓冲区、土地利用一级分类、坡度矢量数据四个矢量图层进行合并得到新的图层，将新字段“综合土地资源承载力值”“土地开发适宜性”添加到获取新图层的属性表中，根据每个因素的权重使用字段计算器对“综合土地资源承载力值”进行赋值并将综合土地资源承载力值大于等于5的区域赋值为适宜，小于5的区域赋值为不适宜，得到最终的土地资源承载力综合评价结果。成果如图4所示。

图4哈尔滨市辖区土地资源承载力综合评价分析图

5、土地资源承载力综合评价结果

5.1土地开发适宜性评价

根据上述评价成果可得知，哈尔滨市辖区土地资源承载力值平均为5.89，表明哈尔滨市土地资源还存在很高的挖掘潜力。由图4可以直观地看出，除去主城区的大片绿色适宜开发区域，哈尔滨北部仍有大量线条状绿色区域，以及东侧林地区域有大量破碎区域适宜开发。从量化分析的角度上看，土地资源承载力值大于等于5的区域即适宜土地开发的土地面积为5265.014759580349km2，其中，大部分位于道里区、道外区、南岗区、平房区和香坊区。部分集中在呼兰区和松北区中部主干道周边以及阿城区东部地区，总占比为69.6%;土地资源承载力值小于5即不适宜土地开发的土地面积为2300.357240475499km2，包括松北区和呼兰区的大部分地区以及阿城区的中部破碎农田区，总占比为30.4%。在未来的哈尔滨市区规划中，要加大松北区、呼兰区和阿城区的土地开发建设力度，逐步推进农村建设用地的改造。完善城乡一体化结构体系，以中心城区经济优势带动周边县区经济发展。加快促成“一江、两城、九大组团”形式的可持续发展的城市空间结构体系，以松花江(一江)为连接线，联系江两岸的自然景观、人文建筑与生态环境，城市组团布局合理，各区建设功能明确，基础设施完善，人民居住环境优美，交通生活快捷便利，自然生态稳定和谐。

5.2人口发展容量评价

截至2017年哈尔滨市市辖区总人口数为559.01万。其中，松北区为19.7万人、道里区为69万人、南岗区为105万人、道外区为68.6万人、香坊区为72.41万人、平房区为16万人、呼兰区为62.3万人、阿城区为65万人，由此可见松北区与平房区人口极少，可容下大量外来人口居住。目前人口大多集中江南城区，尤其南岗区人口近乎饱和，人地关系矛盾突出，应在未来规划中平衡人口分布问题。

根据《哈尔滨市城市总体规划(2011—2020)》，人均城市建设用地为99.6m2，由上述土地资源承载力综合评价分析结果可得知，哈尔滨市辖区适宜开发土地面积为5265.014759580349km2，则哈尔滨市辖区可承载最高人口数量越约为5286.16万，近乎当今人口数量的十倍，充分体现了哈尔滨市作为东北标志性城市地广人稀的特点，未来可容纳大量的人口迁徙，发展潜力巨大。

6、结束语

本文研究区域为哈尔滨市市辖区，根据土地开发所需要满足的生态自然环境因素，选择道路距离、水距、坡度、土地利用类型作为分析计算土地资源承载力的评价因子，运用Envi遥感软件平台处理来自地理空间数据云的影像数据，在ArcGIS软件平台中处理各种因子矢量数据以及分析各因子的影响作用，对哈尔滨市市辖区土地资源承载力进行计算、分析和评价。在分析过程中，本文仅从道路距离、水域距离、土地利用类型、坡度4个方面对土地资源承载力进行评价，对于植被情况、商业分布、黑龙江省经济发展综合情况等关乎开发后居民生活质量的因素并未考虑，未来可以在这些方面对评价内容进行丰富。最终得到结果:哈尔滨市市辖区土地资源承载力均值为5.89，均值大于5，表明哈尔滨市市辖适宜土地开发的区域所占比重大，具有一定的土地开发潜力;人口发展容量数约为5286.16万，可以承受大量外来人口，城市整体还可以进行大规模的经济发展建设，适宜更多的人来哈尔滨市居住生活。

参考文献：

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