一种国土空间规划中县域村庄布局优化的模型方法

摘要

本发明公开了一种国土空间规划中县域村庄布局优化的模型方法，属于国土空间规划技术领域。本发明通过构建空间采样数据集、确定国土空间分区指标、确定国土空间分区数这三个步骤予以实现。本发明中农业生产空间的垦殖率为60.35％～62.45％，城建建设空间的城乡建设强度为34.17％～35.42％，生态保育空间的生态覆盖率为90.07％～91.52％。本发明在高程区间2000～2200m，农村居民的面积较大，占比47.48％，在坡度区间0～8°，农村居民的面积较大，占比71.63％，水源缓冲区间0～800m，农村居民的面积较大，占比58.86％，集镇中心缓冲区间2000～4000m，农村居民的面积较大，占比40.37％，效果显著。

说明书

技术领域

本发明属于国土空间规划技术领域，具体涉及一种国土空间规划中县域村庄布局优化的模型方法。

背景技术

国土空间规划是国家空间发展的指南、可持续发展的空间蓝图，是各类开发保护建设活动的基本依据。建立国土空间规划体系并监督实施，将主体功能区规划、土地利用规划、城乡规划等空间规划融合为统一的国土空间规划，实现“多规合一”，强化国土空间规划对各专项规划的指导约束作用。

县域尺度作为行政管理的基本单元，地域空间完整、稳定，在自然资源、经济社会发展和公共政策等方面具有地域一致性。以县为基本监测单位，构建起县域尺度国土空间监测网络体系，是对现有土地利用宏观监测体系的有益补充。目前微动技术的应用研究主要集中在区域地质的探查、地铁勘察、尾矿坝勘察、地质灾害的判别、城市地面沉降等方面，对于县域村庄的布局则没有相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用微动技术进行国土空间规划中县域村庄布局优化的模型方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种国土空间规划中县域村庄布局优化的模型方法，包括如下步骤：

1)构建空间采样数据集：选择国土空间系统的自然因素如水、土、气、生，采集年平均降水量、干燥度、土壤有机质、大于等于10℃积温、年平均气温、光温生产潜力、植被指数、高程和坡度数据；

2)确定国土空间分区指标：以垦殖率、城乡建设强度、生态覆盖度三个指标将国土空间指标分为农业生产空间、城乡建设空间和生态保育空间；

3)确定国土空间分区数：将分区结果作为因变量，将农业生产空间、城乡建设空间、生态保育空间分别作为结果变量，采用微动探测器的空间分区分异性。

进一步地，所述农业生产空间采用垦殖率、户籍人口、第一产业增加值、农业机械总动力、粮食总产量、年平均降水量、土壤有机质含量、光温生产潜力、高程、坡度共10个变量进行分区。

进一步地，所述城乡建设空间采用城乡建设强度、户籍人口、GDP、第二产业增加值、公共财政收入、公共财政支出、居民储蓄存款余额、年末金融机构各项贷款余额、规模以上工业总产值、固定资产投资、普通中学在校学生数、小学在校学生数、医疗卫生机构床位数、高程、坡度共15个变量进行分区。

进一步地，所述生态保育空间采用生态覆盖度、年平均降雨量、年平均温度、NDVI、土壤有机质含量、光温生产潜力、高程、坡度、≥10℃积温、干燥度共10个变量进行分区。

进一步地，所述步骤3)中利用微动探测器测定时距离钻孔1m，采样间隔：4ms；最大边长：20m；采集时间：大于15min；采集道数：7道；台阵类型：嵌套式等边三角形。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明中②-③界面的相对误差在0.4％-1.7％之间，平均值0.9％；③-④界面的相对误差在0.0％-4.0％之间，平均值1.5％。土-岩界面相对于强-中界面的误差较小，且误差值分布较均匀稳定，说明针对土岩界面的微动探测可操作性较强、精度较高。

2)本发明中农业生产空间的垦殖率为60.35％～62.45％，城建建设空间的城乡建设强度为34.17％～35.42％，生态保育空间的生态覆盖率为90.07％～91.52％。

3)本发明在高程区间2000～2200m，农村居民的面积较大，占比47.48％，在坡度区间0～8°，农村居民的面积较大，占比71.63％，水源缓冲区间0～800m，农村居民的面积较大，占比58.86％，集镇中心缓冲区间2000～4000m，农村居民的面积较大，占比40.37％。

附图说明

图1为本发明一种国土空间规划中县域村庄布局优化的模型方法台阵的布置结构示意图。

图2为本发明中钻孔频散曲线图。

图3为本发明面波速度剖面图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。本领域的技术人员可以在不偏离本发明精神和保护范围的基础上从下述描述得到替代技术方案。

实施例

一种国土空间规划中县域村庄布局优化的模型方法，包括如下步骤：

1)构建空间采样数据集：选择国土空间系统的自然因素如水、土、气、生，采集年平均降水量、干燥度、土壤有机质、大于等于10℃积温、年平均气温、光温生产潜力、植被指数、高程和坡度数据；

2)确定国土空间分区指标：以垦殖率、城乡建设强度、生态覆盖度三个指标将国土空间指标分为农业生产空间、城乡建设空间和生态保育空间；其中农业生产空间采用垦殖率、户籍人口、第一产业增加值、农业机械总动力、粮食总产量、年平均降水量、土壤有机质含量、光温生产潜力、高程、坡度共10个变量进行分区。

城乡建设空间采用城乡建设强度、户籍人口、GDP、第二产业增加值、公共财政收入、公共财政支出、居民储蓄存款余额、年末金融机构各项贷款余额、规模以上工业总产值、固定资产投资、普通中学在校学生数、小学在校学生数、医疗卫生机构床位数、高程、坡度共15个变量进行分区。

生态保育空间采用生态覆盖度、年平均降雨量、年平均温度、NDVI、土壤有机质含量、光温生产潜力、高程、坡度、≥10℃积温、干燥度共10个变量进行分区。

3)确定国土空间分区数：将分区结果作为因变量，将农业生产空间、城乡建设空间、生态保育空间分别作为结果变量，采用微动探测器的空间分区分异性。利用微动探测器测定时距离钻孔1m，采样间隔：4ms；最大边长：20m；采集时间：大于15min；采集道数：7道；台阵类型：嵌套式等边三角形。

本发明中的试验场地为兰州市黄河以北的大厚度黄土场地，原始场地为黄土梁峁，现场勘察及微动测试时场地已经整平，场地最大开挖厚度约70.0m。通过岩土勘察揭露范围内场地主要地层为中更新世的离石黄土和第三系的泥质砂岩，离石黄土厚度50.80m-63.10m，下部为1.90-2.40m厚的强风化泥质砂岩，其下为中风化泥质砂岩。

根据与钻孔资料对比分析的目的，针对现场地层的分布情况，为了保证测试数据的精度和质量，经过现场研究本次试验的测试方法如下：测点位置：距离钻孔1m(既要保证所测土体的一致性还要避免钻孔对微动数据的影响)；采样间隔：4ms；最大边长：20m；采集时间：大于15min；采集道数：7道；台阵类型：嵌套式等边三角形。

为了验证微动探测成果的可靠度和精度，对160#、166#、174#、180#四个钻孔进行了微动探测试验。四个钻孔揭露的地层厚度分布均匀，层面起伏较小，从上往下依次为：①马兰黄土，Q3eol，褐黄色，土质均匀，孔隙较发育，无光泽、干强度低、韧性低、摇震反应中等，稍湿，中密-密实；②离石黄土，Q2eol，褐黄色-褐红色，土质均匀，孔隙发育较少，干强度中等、不具层理，粉砂含量较大，下部含有大量钙质结核，稍湿，密实；③强风化泥质砂岩，E，砖红色或棕红色，呈强风化状态，细粒结构，薄层状构造，泥钙质半胶结。矿物成分以石英、长石等为主，成岩作用差，干时坚硬，遇水扰动或暴露地表极易软化或风化崩解，钻探岩心呈半散砂状或片状；④中风化泥质砂岩，E，砖红色或棕红色，呈中风化状态，细粒结构，薄层状构造，泥钙质半胶结。矿物成分以石英、长石等为主，成岩作用较差，干时坚硬，遇水扰动或暴露地表易软化或风化崩解，钻探岩心呈块状或短柱状。具体如表1所示：

由表1可知，②-③界面的相对误差在0.4％-1.7％之间，平均值0.9％；③-④界面的相对误差在0.0％-4.0％之间，平均值1.5％。土-岩界面相对于强-中界面的误差较小，且误差值分布较均匀稳定，说明针对土岩界面的微动探测可操作性较强、精度较高。

单个探测点的数据可形成频散曲线，以160#孔为例，如图2所示。方块数据点为面波数值、十字数据点为变化趋势点、阶梯状的实线为人为分层线。

离石黄土的频散波速值Vc在表层区域分布比较紊乱，25m以下规律性较强。总体随深度的增大而增加，与深度呈线性关系，这一特征与离石黄土的物理力学特性基本吻合，与离石黄土随深度越来越密实的分布规律相一致。通过数据分析发现，数据多重采集向有序采集的转变基本与强风化向中风化转变相对应，这种现象在所有的微动探测试验孔均存在，可作为强-中界面判断的依据。

根据钻孔资料推测的地层线分布如图3所示，除①马兰黄土以外，其他各层分布连续且厚度较为均匀，成层性较好，各地层的描述见上一节。微动剖面法通常采用扩展空间自相关法从台阵微动数据中提取频散曲线，获得面波速度Vr的剖面。将微动数据形成的剖面与工程地质剖面线对比分析，如图3所示。

②离石黄土层：由面波速度的剖面数据可知，离石黄土的横向均匀性较好，同一深度处的波速值几乎没有变化。从时代成因的角度出发，离石黄土属于一个大的地质层，但是以微动探测数据作为分层依据时，可对其进行精细化分层，且水平方向成层性较好；

③、④强风化泥质砂岩层：由图可知，泥质砂岩的Vr等值线相较于离石黄土层起伏较大，说明泥质砂岩均匀性较差，局部区域存在一定程度的差异风化。②-③地层界面与Vr等值线的分布趋势基本吻合，分界线比较明显，基本与525m/s的等值线重合；③-④地层界面与Vr等值线的分布趋势几近相同，基本与575m/s的等值线重合。

本发明中国土空间不同分区的目标变量均值表如表2所示：

由表2可知，本发明中农业生产空间的垦殖率为60.35％～62.45％，城建建设空间的城乡建设强度为34.17％～35.42％，生态保育空间的生态覆盖率为90.07％～91.52％。

兰州市县域不同区间居民点分布表如表3所示：

由表3可知，在高程区间2000～2200m，农村居民的面积较大，占比47.48％，在坡度区间0～8°，农村居民的面积较大，占比71.63％，水源缓冲区间0～800m，农村居民的面积较大，占比58.86％，集镇中心缓冲区间2000～4000m，农村居民的面积较大，占比40.37％。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开实施例揭露的技术范围内或者在本公开实施例揭露的思想下，可轻易想到变化、替换或组合，都应涵盖在本公开实施例的保护范围之内。