土地用途分区实验：以海南省昌江县海尾镇为例

1.实验结果

采用本书4.4节提出的模型进行土地用途分区实验。该实验采用Microsoft Visual.NET 2008作为开发平台，在Arc Engine组件基础上二次开发订制GIS功能；采用编写代码实现提出的土地用途分区模型。以海南省昌江县海尾镇1∶10000土地利用现状图(彩图5-21)为实验数据，根据4.4节中提出的土地用途分区策略和模型，对实验区进行实例研究。

将海南省昌江县海尾镇4412个土地利用现状图斑进行图斑转换为土地规划用途分类中的类型。根据不同类型的最小上图面积要求，需要对1345个小图斑进行合并，然后根据构建的模型对其进行分区，共形成441个土地用途区，实验结果如彩图5-22和表5-15所示。根据公式(4-46)在实验过程中记录了土地用途分区的最优化控制目标，其结果为10.632，平均语义相似度差值为0.00791。由于每次合并的小图斑的语义相似度较高、面积较小，因此其变化趋势呈线性增加。

2.实验结果分析

《海尾镇土地利用总体规划(2005—2020年)》中的土地利用分区是在GIS环境下使用叠置分析并通过局部调整完成的土地用途分区(彩图5-23)。将两种方案进行对比分析，实验中获得的方案中各类用地类型的面积变化不大，用地类型间的面积比例基本保持平衡，图斑数量大幅减少，分区结果较好地概括了土地利用特征，较好地反映了人类的认知特性，符合相关标准的要求，是较为理想的土地用途分区方案。

表5-14　各土地利用类型之间的语义相似度

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表5-15　土地用途区数量与面积表

本节的土地用途分区模型主要通过枚举法计算最优解，因此运算时间仅与小图斑的个数有关。从实验过程来看，在县乡级的土地用途分区中合并的图斑是有限的，因此本书4.4节中提出的算法设计能够保证较高的运算效率。从实验过程来看，在保证得到理想的土地用途分区的前提下，该模型避免了部分智能优化算法存在过拟、容易陷入局部最优等方面的问题。

在实验结果中，城镇建设用地区、村镇建设用地区、独立建设用地区和风景旅游用地区比土地利用总体规划中的土地用途区面积大，主要原因是实验结果的方案中包含了有条件建设区，符合《中华人民共和国国土资源部乡(镇)土地利用总体规划编制规程》(TD/T 1205—2010)中关于有条件建设区布局的要求。通过对分区后的评价，本实验的结果是较为理想的土地用途分区方案。

3.结论与讨论

土地用途分区需要同时兼顾空间邻接、几何形状与语义相似度等因素，其核心是综合距离的判别。提出了地理实体语义相似度测度模型，并在图斑的模式进行划分的基础上，构建了顾及语义相似度的土地用途分区模型。从实例研究来看，将语义相似度应用于土地用途分区，通过科学设定参数，可以在一定程度上考虑空间邻近、几何形状等因素对次要图斑进行合并，获得土地用途分区方案，实验表明该模型所获得的土地用途分区方案较好地反映了人类的认知特性，概括了土地利用的特征，可以满足土地利用规划中的需求，并且分区效率有所提升。本模型主要考虑地理实体语义相似度，仅给出了空间邻接和集合形状等方面的一些限定条件，未来的研究还可以通过结合图斑的空间邻接和分区后的几何形状等问题进一步对土地用途分区模型进行研究。