专利名称：区域主体功能区规划的方法及支持系统的制作方法
技术领域：
本发明属于区域规划技术领域，具体的，本发明涉及一种区域主体功能区规划的 方法及规划支持系统，能够实现把一个区域划分成四类不同性质的主体功能区，主要应用 于区域规划编制领域中。
背景技术：
《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》首次提出要推进 形成区域主体功能区。区域主体功能区规划即是要根据区域的资源环境承载能力、现有开 发密度和发展潜力，将国土空间划分为优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发四类主体 功能区。通过空间主体功能的划分来促使经济发展与人口、资源、环境相协调，从而保障区 域的可持续发展。如何把一个区域划分为四类主体功能区是区域主体功能区规划研究的核心内容， 其已成为我国当前急待解决的有关区域空间开发的热点课题之一。国家在提出主体功能区 规划任务时，明确了要从区域的资源环境承载能力、现有开发密度和发展潜力出发进行划 分，但这仅是一个宏观的指导性意见，并没有给出进一步的具体划分方法和技术步骤。目前 全国各地都纷纷开展了区域主体功能区规划工作，并取得了积极进展。已有的区域主体功 能区规划方法可归纳为首先，把区域的资源环境承载能力、现有开发密度和发展潜力作为 三大一级指标，再选取相应的二级和三级指标，构建一个规划指标体系；然后，用空间聚类 法、主导因素法等传统方法对指标数据进行分析处理；最后，根据分析处理的结果进行四类 主体功能区划分。但是，目前所采用的上述区域主体功能区规划方法存在以下问题1、考虑因素不够充分。影响区域空间开发的因素不仅包括上述资源环境承载能 力、现有开发密度和发展潜力，还包括区域自然环境对空间开发的适宜性程度，如区域的地 形地貌特点对区域空间开发和土地利用形式显然有着重要的影响。2、所考虑的因素之间存在一定的信息交叉和重叠，区分度不够。以因素“现有开 发密度”为例，开发密度越大则该区域的基础设施会越完善，相应的其环境承载能力也会越 大，二者之间存在一定的因果关系。这样在进一步选取指标时会存在信息交叉和重叠，使数 据分析处理结果的科学性、客观性有一定程度的损失。另一方面，基于地理信息系统(GIS)的规划支持系统作为一种先进的信息化决策 技术手段目前还没有应用于区域主体功能区规划中。已有的研究中虽部分利用了 GIS技 术，但仅作为一种规划结果的显示工具，GIS强大的空间分析、建模和决策功能没有得到充 分挖掘和利用。此外，常用的GIS商业软件结构复杂，难于掌握，这也限制了其在区域主体 功能区规划中的应用。如何为不熟悉GIS操作知识的规划决策者提供一个易学易用、灵活 高效的规划支持系统已成为区域主体功能区规划研究中的一个重要课题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种区域主体功能区规划的方法及利用该方法 的区域主体功能区规划支持系统。该方法和系统在全面分析区域资源环境、经济和社会发 展状态的基础上，把区域空间开发的各种影响因素归结为四种作用力，通过对四种作用力 求合力获得一个综合划分指数来进行四类主体功能区的规划。本发明的技术方法和系统克 服了上述现有技术中存在的缺点和不足，为解决区域主体功能区规划这一技术问题提供了 一种新的技术方案。为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的一种用于区域主体功能区规划的方法，通过计算区域空间开发过程中每一个空间 单元的综合划分指数而把每一个空间单元规划为相应的主体功能区类型，包括优化开发 区、重点开发区、限制开发区和禁止开发区。该方法包括以下步骤A、确定区域空间开发所受到的四种作用力为拉力、支撑力、阻力和压力，对每一个 作用力选取一组评价指标因子；B、计算区域中每一个空间单元所受到的四种作用力的大小；C、计算区域中每一个空间单元所受到的四种作用力的合力，得到每一个空间单元 的综合划分指数，并以此来把区域中每一个空间单元规划为相应的主体功能区类型。其中，步骤A中的拉力代表区域经济、社会的发展水平，支撑力代表区域资源能源 的供给能力，阻力代表区域自然生态环境对空间开发的适宜性程度，压力代表已有的区域 空间开发对区域环境带来的负荷状态。然后据此规定代表内容为每一个作用力选取一组η 个评价指标因子。步骤B计算区域中每一个空间单元所受到的四种作用力的大小包括Bi、对每一个作用力的每一个评价指标因子数据进行无量纲化的标准处理，对于 值越大越好的指标因子数据处理公式为下式(1)，对于值越小越好的指标因子数据处理公 式为下式⑵<formula>formula see original document page 5</formula>其中，xn是标准化结果值，χ是原始指标值，Xfflax是原始指标中的最大值，Xfflin是原 始指标中的最小值；B2、利用层次分析法计算每一个作用力的每一个评价指标因子的权重w ；B3、利用线性加权求和法分别计算每一个空间单元所受到的每一个作用力的大 小，公式为下式<formula>formula see original document page 5</formula>其中，F是每一个作用力的大小值，Xn是该作用力的评价指标因子数据标准化结果 值，Wn是该作用力的各个评价指标因子的权重。步骤C计算区域中每一个空间单元所受到的四种作用力的合力，得到每一个空间单 元的综合划分指数I，并以此来把区域中每一个空间单元规划为相应的主体功能区类型。包括Cl、利用层次分析法计算每一个作用力的权重w ；C2、计算每一个空间单元的综合划分指数I为
I = (waFa+wbFb)-(wcFc+wdFd)其中，Fa、Fb、F。、Fd分别为拉力、支撑力、阻力和压力，wa、wb, w。、wd分别是对应于各 个作用力的权重；C3、根据综合划分指数I的值实现四类主体功能区的划分1值从大到小排序依次 是优化开发区、重点开发区、限制开发区、禁止开发区，其中优化开发区和重点开发区的综 合划分指数I大于零，限制开发区和禁止开发区的综合划分指数I小于零，零是划分重点开 发区和限制开发区的分界点。一种区域主体功能区规划支持系统，采用Arcgis Engine技术，在VB. Net平台上 二次开发而成，系统包括以下模块规划数据导入及预处理模块，用于对基础数据进行导入和预处理，基础数据包括 Arcgis格式的矢量数据(SHP)和栅格数据(IMG)。预处理包括对SHP格式的矢量数据添加 规划边界构成一个完整的因子图层，把SHP格式的矢量数据转为IMG格式的栅格数据，以便 参与空间叠加分析；规划指标构建模块，用于执行上述区域主体功能区规划方法中的步骤A，设定用户 所需要的评价指标因子体系；规划编制模块，用于执行上述区域主体功能区规划方法中的步骤B和步骤C ；规划结果显示、输出及统计分析模块，用于显示、输出系统的规划结果，计算各个 主体功能区的规划面积并把计算结果以图像和EXCEL表格文件的形式输出，以便进一步的 编辑处理。其中，规划编制模块进一步包括生态零点区域提取功能，用于计算提取综合划分 指数I等于零的区域，以供用户在规划决策时参考。藉由上述技术方案，本发明具有以下优点1、区域主体功能区类型是区域资源环境、经济、社会多因素综合作用的结果，在进 行规划时要全面综合考虑这些影响因素。本发明从区域空间开发所受到的作用力出发，提 出了拉力、支撑力、阻力和压力的概念和模型，可以在规划时全面而定量的综合考虑各种影 响因素，并且在指标体系构建时避免了信息的交叉和重叠，具有更好的区分度。2、本发明针对区域主体功能区规划这一技术问题提出了计算四种作用力的合力 的方法，进而通过计算得到区域主体功能区的综合划分指数来规划区域空间单元所属的主 体功能区类型，方法直观而明确，具有广泛的通用性。3、本发明是基于Arcgis Engine技术，在VB. Net平台上二次开发而成，是能在 Windows操作系统上安装并独立运行的软件系统，易于掌握和推广。系统具有友好的操作界 面，实现了上述规划方法的综合集成，包括了从数据输入到规划结果输出的全部功能模块， 为不熟悉GIS操作知识的规划决策者提供了一个易学易用、灵活高效的规划支持系统。
图1为本发明的用于区域主体功能区规划方法的流程示意图。图2为本发明的按照综合划分指数大小排列的四类主体功能区划分顺序示意图。图3为本发明的用于区域主体功能区规划支持系统的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案作进一步解释说明。本发明的主要思想是不同的主体功能区类型是区域资源环境、经济、社会多因素综合作用的结果。首先把这些因素归为四种作用力，其次计算每一种作用力的大小，进而通 过计算其合力得到区域主体功能区的综合划分指数，最后根据区域中每一个空间单元的综 合划分指数的大小来把每一个空间单元规划为相应的主体功能区类型。图1为本发明的区域主体功能区规划方法的流程示意图。参见图1，该方法包括以 下步骤步骤A 确定四种作用力为拉力、支撑力、阻力和压力。其中拉力代表区域经济、社 会的发展水平，支撑力代表区域资源能源的供给能力，阻力代表区域自然生态环境对空间 开发的适宜性程度，压力代表已有的区域空间开发对区域环境带来的负荷状态。据此规定 代表内容为每一个作用力选取一组η个评价指标因子，如拉力可选取人均GDP、城市化率、 人口密度指标，支撑力可选取水资源、土地资源、矿产资源指标，阻力可选取高程、坡度指 标，压力可选取废水排放量、废气排放量、固体废物排放量指标。当然此仅为一个例子，规划 者可根据需要对每一个作用力更改、增加或减少相应的指标因子。步骤B 计算区域中每一个空间单元所受到的四种作用力的大小。设规划区域有 m个空间单元，空间单元可以是一个独立的行政区，如一个县或一个区，也可是规划者自行 划定的规划空间单元。每一个空间单元所属的主体功能类型都是四种作用力综合作用的结 果。首先，对每一个评价指标因子数据进行无量纲化的标准处理，对于值越大越好的指标因 子数据处理公式为下式(1)，对于值越小越好的指标因子数据处理公式为下式(2)<formula>formula see original document page 7</formula>其中，Xn是标准化结果值，X是原始指标值，Xfflax是原始指标中的最大值，Xfflin是原 始指标中的最小值。经过该步骤处理后，所有指标因子数据消除了量纲差异，而且都具有了 同向化的特点，即都是值越大越好。其次利用层次分析法计算每一个评价指标因子的权重W，层次分析法把规划者的 定性判断和定量计算有机结合，是一种被广泛应用的计算指标因子权重的方法。最后利用线性加权求和法分别计算每一个空间单元所受到的每一个作用力的大 小，公式为下式<formula>formula see original document page 7</formula>
其中，F是每一个作用力的大小值，Xn是该作用力的评价指标因子数据标准化结果 值，Wn是该作用力的各个评价指标因子的权重。步骤C:计算区域每一个空间单元所受到的四种作用力的合力，得到每一个空间 单元的综合划分指数I，并以此来把区域中每一个空间单元规划为相应的主体功能区类型， 包括首先利用层次分析法计算每一个作用力的权重W。其次计算每一个空间单元的综合划分指数I，公式为I = (waFa+wbFb)-(wcFc+wdFd)
其中，Fa、Fb、F。、Fd分别为拉力、支撑力、阻力和压力，wa、wb, w。、wd分别是对应于各 个作用力的权重。最后根据综合划分指数I的值实现四类主体功能区的划分1值从大到小排序依 次是优化开发区、重点开发区、限制开发区、禁止开发区。图2为本发明的按照综合划分指数大小排列的四类主体功能区划分顺序示意图。 其中优化开发区和重点开发区的I值大于零，限制开发区和禁止开发区的I值小于零，零是 划分重点开发区和限制开发区的分界点。
综合划分指数I大于零，表明区域空间单元既适合开发，已有的开发又在其资源 环境承载力的范围内，因此可以为优化开发区或重点开发区。优化开发区要改变大量消耗 资源和大量排放污染的空间开发模式，把提高空间开发的质量和效率放在首位，从而成为 带动区域经济社会发展的主体区域；重点开发区则能够进行大规模的空间开发。图2中的 a点为优化开发区和重点开发区的分界点，规划者可以根据规划目的而灵活设定其值。综合划分指数I小于零，表明规划单元的自然生态环境不适宜开发，已有的开发 超出了其资源环境承载力的范围，因此应为限制开发区或禁止开发区。限制开发区要在保 护生态环境的基础上进行适度开发；禁止开发区则不能进行空间开发而应作为生态保护用 地。图2中的b点为限制开发区和禁止开发区的分界点，规划者可以根据规划目的而灵活 设定其值。特别的，当综合划分指数I等于零时，表明该类区域的空间开发处在一种特殊的 临界状态，其主体功能类型需要规划者根据规划目的进行定性分析，再确定其所属的主体 功能区类型。至此，完成本发明的区域主体功能区规划的方法。图3为本发明的区域主体功能区规划支持系统的结构示意图。系统基于Arcgis Engine技术，在VB. Net平台上二次开发而成，是能在Windows操作系统上安装并独立运行 的软件系统。参见图3，该规划支持系统包括规划数据导入及预处理模块、规划指标构建模 块、规划编制模块、规划结果显示、输出及统计分析模块。其中，规划数据导入及预处理模块，用于对基础数据进行导入和预处理，基础数据 包括Arcgis格式的矢量数据(SHP)和栅格数据(IMG)；预处理包括对SHP格式的矢量数据 添加规划边界构成一个完整的因子图层，把SHP格式的矢量数据转为IMG格式的栅格数据， 以便参与空间叠加分析。规划指标构建模块，用于执行上述区域主体功能区规划方法中的步骤A，设定用户 所需要的评价指标因子体系。系统设计了灵活的指标体系构建模块，可以根据规划需要构 建具有不同层级的指标体系，如常用的三级指标体系，可以保存建立的指标体系为XML格 式的文件，打开、修改已建立的XML格式的指标文件。规划编制模块，用于执行上述区域主体功能区规划方法中的步骤B和步骤C。具 体的，每一个指标因子数据是系统中的一个IMG格式的图层。系统首先对数据图层进行无 量纲化处理，用层次分析法计算各个作用力的指标因子的权重，再用线性加权求和法完成 因子图层的叠加分析得到各个作用力的值，从而得到四个反映作用力大小的IMG格式的数 据图层，由此完成方法中的步骤B ；其次系统用层次分析法计算四个作用力的权重，再选择 四个作用力的IMG格式的数据图层执行空间叠加操作，即可完成综合划分指数的计算，然后用户设定优化开发区和重点开发区的分界点a的值，限制开发区和禁止开发区的分界点 b的值，从而得到各个空间单元所属的主体功能区类型，由此完成方法中的步骤C。特别的， 规划编制模块进一步包括生态零点区域提取功能，用于计算提取综合划分指数I等于零的 区域，以供用户在规划决策时参考。这类区域的空间开发处在一种特殊的临界状态，其主体 功能区类型需要规划者根据规划需要进行定性分析，由此确定其所属的主体功能区类型。规划结果显示、输出及统计分析模块，用于显示、输出系统的规划结果，计算各个 主体功能区的规划面积并把计算结果以图像和EXCEL表格文件的形式输出，以便进一步的 编辑处理。由上述具体实施方式
可见，本发明中的区域主体功能区规划的方法可以在区域主 体功能区规划过程中考虑更多的影响因素，指标体系构建具有更高的区分度，对于区域这 一复杂系统的分析更为彻底，从而提高规划的合理性和科学性，使得规划结果具有更高的 指导意义。而本发明中的区域主体功能区规划支持系统则以区域主体功能区规划的方法为 核心，综合集成了其他功能模块够成了一个完整的区域主体功能区规划支持系统，可以完 成从规划数据输入到规划结果输出的全部操作，使复杂的规划操作变得简单方便，为规划 者提供了一个灵活高效的规划支持系统。以上所述仅为本发明的具体实施方式
，本领域的技术人员应当理解，在不偏离本 发明的精神和主旨的前提下，可以对具体的实施方式进行各种修改和变通，这些修改和变 通都应属于本发明的保护范围之内。
权利要求
一种用于区域主体功能区规划的方法，其特征在于，通过计算区域空间开发过程中每一个空间单元的综合划分指数而把每一个空间单元规划为相应的主体功能区类型，包括优化开发区、重点开发区、限制开发区和禁止开发区。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤A、确定区域空间开发所受到的四种作用力为拉力、支撑力、阻力和压力，对每一个作用 力选取一组评价指标因子；B、计算区域中每一个空间单元所受到的四种作用力的大小；C、计算区域中每一个空间单元所受到的四种作用力的合力，得到每一个空间单元的综 合划分指数，并以此来把区域中每一个空间单元规划为相应的主体功能区类型。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A中的拉力代表区域经济、社会的发展 水平，支撑力代表区域资源能源的供给能力，阻力代表区域自然生态环境对空间开发的适 宜性程度，压力代表已有的区域空间开发对区域环境带来的负荷状态，据此规定代表内容 为每一个作用力选取一组n个评价指标因子。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤B进一步包括B1、对每一个作用力的每一个评价指标因子数据进行无量纲化的标准处理，对于值越 大越好的指标因子数据处理公式为下式(1)，对于值越小越好的指标因子数据处理公式为 下式⑵<formula>formula see original document page 2</formula>其中，Xn是标准化结果值，X是原始指标值，xfflax是原始指标中的最大值，xfflin是原始指 标中的最小值；B2、利用层次分析法计算每一个作用力的每一个评价指标因子的权重w;B3、利用线性加权求和法分别计算每一个空间单元所受到的每一个作用力的大小，公 式为下式<formula>formula see original document page 2</formula>其中，F是每一个作用力的大小值，xn是该作用力的评价指标因子数据标准化结果值， wn是该作用力的各个评价指标因子的权重。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤C进一步包括C1、利用层次分析法计算每一个作用力的权重w ；C2、计算每一个空间单元的综合划分指数I为 I = (waFa+WbFb) “ (wcFc+WdFd)其中，Fa、Fb、F。、Fd分别为拉力、支撑力、阻力和压力，wa、wb、w。、wd分别是对应于各个作 用力的权重；C3、根据综合划分指数I的值实现四类主体功能区的划分1值从大到小排序依次是优 化开发区、重点开发区、限制开发区、禁止开发区，其中优化开发区和重点开发区的综合划 分指数I大于零，限制开发区和禁止开发区的综合划分指数I小于零，零是划分重点开发区 和限制开发区的分界点。
6.一种区域主体功能区规划支持系统，采用Arcgis Engine技术，在VB. Net平台上二 次开发而成，其特征在于，该系统包括以下模块规划数据导入及预处理模块，用于对基础数据进行导入和预处理，基础数据包括 Arcgis格式的矢量数据(SHP)和栅格数据(IMG)。预处理包括对SHP格式的矢量数据添加 规划边界构成一个完整的因子图层，把SHP格式的矢量数据转为IMG格式的栅格数据，以便 参与空间叠加分析；规划指标构建模块，用于执行权力要求2所述的区域主体功能区规划方法中的步骤A， 设定用户所需要的评价指标因子体系；规划编制模块，用于执行权力要求2所述的区域主体功能区规划方法中的步骤B和步 骤C;规划结果显示、输出及统计分析模块，用于显示、输出系统的规划结果，计算各个主体 功能区的规划面积并把计算结果以图像和EXCEL表格文件的形式输出，以便进一步的编辑处理。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，规划编制模块进一步包括生态零点区域提 取功能，用于计算提取综合划分指数I等于零的区域，以供用户在规划决策时参考。
全文摘要
本发明提供了一种用于区域主体功能区规划的方法及支持系统。该方法包括以下步骤A、确定区域空间开发所受到的四种作用力为拉力、支撑力、阻力和压力；B、计算区域每一个空间单元所受到的四种作用力的大小；C、计算区域中每一个空间单元所受到的四种作用力的合力，得到每一个空间单元的综合划分指数，并以此来把区域中每一个空间单元规划为相应的主体功能区类型。该支持系统包括规划数据导入及预处理模块，规划指标构建模块，规划编制模块，规划结果显示、输出及统计分析模块。采用该方法和系统能够实现把规划区域划分为优化开发区、重点开发区、限制开发区和禁止开发区四类主体功能区，提高了规划的合理性和科学性。
文档编号G06Q10/00GK101833701SQ20101001727
公开日2010年9月15日 申请日期2010年1月8日 优先权日2010年1月8日
发明者吴立群, 宗跃光, 张晓瑞, 王蓉, 胡道生 申请人:南京大学