基于GIS的丘陵山區可持續耕地整理潛力綜合評價

江一波，胡守庚，劉越巖，王占岐

（中國地質大學（武漢）資源學院，湖北武漢 430074）

基于GIS的丘陵山區可持續耕地整理潛力綜合評價

江一波，胡守庚，劉越巖，王占岐

（中國地質大學（武漢）資源學院，湖北武漢 430074）

研究目的：綜合運用現有土地利用基礎數據庫,建立丘陵山區可持續耕地整理潛力綜合評價體系，以期為新一輪土地整治規劃提供參考。研究方法：基于丘陵山區耕地整理的背景和特點,從資源、經濟、生態和社會4個方面選取7個指標，建立了丘陵山區可持續耕地整理潛力綜合評價體系,并以長陽土家族自治縣磨市鎮為典型研究區，運用農用地分等和第二次全國土地調查等當前現有的成果數據，在GIS平臺下,將農用地分等圖、“二調”土地利用現狀圖和坡度圖等綜合疊加分析，提取評價單元及其屬性信息進行潛力評價。研究結果：將研究區可持續耕地整理潛力綜合指數及其潛力分區圖與野外調查實際相比，結果能較好反應該區的實際情況。研究結論：該評價方法既立足于丘陵山區耕地整理可持續發展的需要，又具有充分利用現有成果數據的特點，能為區域耕地整理及其項目選擇提供有益借鑒，促進土地整理事業可持續發展。

土地整理；可持續耕地整理潛力；指標體系；丘陵山區；GIS

1 引言

耕地整理潛力評價是制定土地整理專項規劃、土地整理項目可行性研究、土地整理項目規劃設計以及國家投資決策的依據。綜觀國內外研究成果以及中國開展土地整理的目的和背景，土地整理的可持續發展已經逐步受到重視，如楊慶媛等從國內土地整理的發展趨勢和土地整理目標區域分工的角度，提出了丘陵山區土地整理的首要目標是確保區域生態安全，以實現區域可持續發展目標[1]。王洪躍則探索建立山地縣域土地可持續利用評價指標體系，探討了土地整理的迫切性[2]。然而，耕地整理作為土地整理的重要組成部分，其潛力評價可理解為在科學分析耕地利用現狀基礎上，結合經濟、生態、社會等外部條件，分析耕地整理在增加有效利用面積、提高耕地生產力、改善生態環境和節約生產投資方面的能力[3]。胡守庚等在這種理念的指導下，從資源、經濟、社會、環境等4個方面選取了15個指標評價了項目區的可持續耕地整理潛力[4]，鄭文武和郭洪泉等利用GIS技術建立評價模型和信息系統[5-6]，試圖將該項工作模型化、信息化。從已有研究成果可以發現，當前對于區域丘陵山區的可持續耕地整理潛力評價研究較少，尤其是利用農用地分等定級和第二次全國土地調查（以下簡稱“二調”）等最新的成果數據進行耕地整理潛力評價的尚未見到相關報道，本文基于這一點，利用GIS技術，對丘陵山區可持續耕地整理潛力進行綜合評價，以期為土地利用總體規劃和土地整治專項規劃提供參考。

2 研究方法

2.1 構建評價指標體系

隨著對耕地整理內涵理解的深入，學者們認為在不同的區域、不同的經濟社會發展階段耕地整理的目標將會有所不同，綜合化、生態化、動態化將是未來耕地整理的大趨勢[7]。根據中國目前開展耕地整理的背景和動因以及結合世界各國土地整理的發展趨勢，可把可持續耕地整理潛力定義為是指在一定的區域、一定社會經濟發展階段下，針對某種既定用途，通過采取在行政、經濟、法律和技術等方面一系列措施，使待整理土地資源達到科學合理、充分有效利用，并滿足經濟、社會、生態系統的可持續發展要求的能力[8-9]。所以，基于可持續發展的耕地整理潛力評價指標體系是一個資源—經濟—社會—生態的復合體系，也是多層次多角度的指標體系，既反映持續性現狀，也反映持續發展的變化趨勢[10]。而丘陵地區由于地質構造復雜，地貌類型多樣，地勢高差大，一個項目區往往存在3種以上的地貌形態，增加了土地整理的難度，同時生態環境比較脆弱，高差較大，耕地整理的重點是防止水土流失和解決山地灌溉的問題[8]。因此，本文從可持續的角度出發，充分借鑒現有國內外的研究成果，同時考慮丘陵山區的實際情況，根據指標體系的構建原則、方法和指標數據的可獲取性，選出由資源、經濟、社會、環境4個子系統組成的7個指標。可持續耕地整理潛力評價指標體系詳見表1。

2.2 評價指標權重的確定

本文采用層次分析法對潛力評價指標權重值進行確定，對所列指標兩兩比較重要程度而逐層進行判斷評分，構造判斷矩陣：然后利用方根法求得最大特征根對應的特征向量，得到單項指標對總目標的重要性權值，并檢驗是否具有滿意的一致性[12]。最終確定的權重為：耕地利用潛力占49%，經濟可行性占13%，資源保護性占20%，社會可接受性占19%。用同樣的方法得出其他各項指標的單排序權值，并經過檢驗證明判斷矩陣具有滿意的一致性。最后得出總排序權值如表2所示。

表1 可持續耕地整理潛力評價指標體系Tab.1 Evaluation index system of sustainable potential of arable land consolidation

表2 可持續耕地整理潛力評價指標權重Tab.2 Evaluation index weighs of sustainable potential of arable land consolidation

3 實證研究

3.1 研究區概況

研究區位于湖北省宜昌市長陽土家族自治縣東南部磨市鎮，東經111°8′—111°20′，北緯30°19′—30°20′之間。長陽低山河谷地區，終年無雪無霜，熱量資源豐富；中山地區為典型的溫帶氣候；高山的地區為典型的寒帶氣候。全鎮轄12個村，鎮域面積約220 km2，地形以山地為主，2008年耕地總面積2850.2 hm2，占全鎮土地面積的12.9%，低于全縣14.06%的平均水平；人均耕地0.09 hm2，低于全縣0.15 hm2的平均水平，也低于全國人均水平[13]。磨市鎮耕地整體的生產力不高，部分區域水土流失和生態惡化現象嚴重，隨著城鎮化的推進，大量的非農建設勢必還將占用一定的耕地，耕地整理的形勢較為嚴峻。

3.2 綜合評價

3.2.1 評價目的 耕地整理潛力評價需將綜合考慮現實需求，就耕地整理的可能效果、耕地整理的社會需要以及開展耕地的基礎性保障條件進行綜合評價，具體如下：（1）在評價單元的基礎上反映研究區各村耕地整理的潛力大小；（2）體現增加有效耕地，提高耕地生產力水平的效果；（3）反映改善生態環境，遏制水土流失的能力；（4）為選擇重點投資方向，確定耕地整理的時序安排和重點區域提供依據。

3.2.2 評價單元劃分 本文基于行政村界線，同時考慮到耕地坡度和土地利用類型，在GIS平臺下，對土地利用現狀圖、行政村界線圖、坡度圖以及農用地自然等和利用等別圖疊加，形成評價單元圖斑。

表3 標準分值表Tab.3 Standardized scores table

3.2.3 基礎數據收集 利用GIS軟件，從研究區2009年“二調”土地利用現狀圖中提取出耕地圖斑和林地圖斑，得到磨市鎮耕地分布圖（圖1，封三）和林地分布圖（圖2，封三）。從磨市鎮農用地分等圖屬性庫中提取出農用地自然質量等指數和利用等指數，得到自然質量等圖（圖3，封三）和利用等圖（圖4，封三）。將土地利用現狀圖和磨市鎮坡度圖數字化疊加后得到磨市鎮耕地坡度級結構圖（圖5，封三）。勞動力人均耕地面積和待復墾地面積數據來自于長陽土家族自治縣土地利用總體規劃（2006—2020），并按照近幾年的變化進行更新，更新為2009年；未利用地面積、基礎設施所占面積和低丘崗地面積來源于2009年“二調”數據庫及其結合坡度圖分析獲得。新增耕地來源由未利用地、低丘崗地及待復墾地分別按相應的開發、整理、復墾的新增耕地率標準計算相加而來。新增耕地率的測算依據長陽土地利用總體規劃和低丘崗地整理規劃測算標準，未利用地開發的新增耕地率最低標準為60%，低丘崗地整理新增耕地率最低標準為30%，土地復墾新增耕地率最低標準為40%。圖3、圖4中不適宜整理區是坡度＞25°的林地。

3.2.4 評價指標值 利用GIS軟件作為空間數據處理工具，在Excel、Access數據統計分析應用軟件中處理屬性數據，得到耕地潛力評價各因子的值。對數據進行標準化處理，得到標準分值表（表3）。

對表3中標準化值按0—0.2、0.2—0.4、0.4—0.6、0.6—0.8、0.8—1的區間段劃分為1—5級，勞動力人均耕地面積和林地覆蓋率為逆指標，等級按5—1級劃分。從農用地分等成果中提取農用地自然質量等、利用等及坡度等數據完善評價指標體系，其中自然等和利用等均已劃分好指標等級，由于這兩項指標是逆指標，需要進一步處理，如原來自然等為5級的評價單元，現設定為1級。

3.2.5 評價單元總分值計算 在對評價單元指標原始數據處理的基礎上，根據之前確定的各指標的權重，將各指標的等級值進行加權求和得各評價單元的耕地整理潛力總分值。計算公式為：

式5中，Fi為第i個評價單元的耕地整理潛力評價分值；Ki（j）為第i個評價單元的第j個指標的等級值；W（j）為第j個指標的權重值。

3.2.6 潛力級別的劃分 本文采用數軸法確定磨市鎮耕地整理潛力級別。根據各評價單元整理潛力評價綜合總分值以及對應的圖斑數量繪制出綜合總分值分布圖（圖6）。

通過圖6可以看出0.3、0.37、0.52、和0.6這4個相對比較明顯的分段點。于是可將全部單元按綜合的評價總分值劃分出5個區段（級次）。即：0.6—0.7分的為第一潛力段；0.52—0.6分的為第二潛力段；0.37—0.52分的為第三潛力段；0.3—0.37分的為四級潛力區；0.24—0.3分的為五級潛力區。這樣的劃分，能體現全體樣本的分布特征，三級和四級潛力區耕地最多。磨市鎮耕地整理潛力級別分布如圖7（封三）所示。

3.3.7 評價結果分析 從磨市鎮耕地整理潛力評價分級結果來看，將本文研究結果與當地前期開展的低丘崗地開發規劃和土地整理專項規劃的成果相對比發現，評價級別圖與野外調查結果十分接近，比如耕地整理潛力區主要集中在花橋村、磨市村、蘆溪村和黃荊莊村，土地整理規劃將這些村確定為近期開展耕地整理的重點區域。但是本文評價結果比前期規劃成果更細化，融合了耕地質量、圖斑、地形等影響耕地整理的重要因素，有助于劃定土地整治項目區，更具可操作性和科學性。因此，在編制新一輪長陽土家族自治縣土地整治規劃等相關方案時，可考慮將其劃為重點耕地整理區，并分解較多的耕地整理指標和規劃較多的重點整理項目，而其他行政村的耕地整理潛力較小，可不納入規劃耕地整理重點區，并少規劃重點整理項目，整理的時序也應主要為規劃中遠期。

圖6 磨市鎮耕地整理潛力綜合分值數軸分布圖Fig.6 Distribution of the comprehensive scores on axes of the arable land consolidation potentiality in Moshi twon

4 結論與討論

（1）本文站在決策的角度，就耕地整理的目標和效益、以及社會需求進行的綜合評價。因此在建立綜合評價指標體系時，主要是考慮新增耕地系數、耕地生產潛力、基礎設施配套狀況、生態環境和開展耕地整理的積極性。

（2）本文充分考慮丘陵山區耕地整理的特點，構建了由4個評價因素、7個評價因子組成的綜合評價指標體系。本文選取的指標充分運用了農用地分等和“二調”的成果數據，可操做性強且評價數據易于獲取。

（3）本文利用GIS技術，不僅為整理數據節約了時間同時又提高了評價的科學性和準確性。通過GIS數據處理和空間分析，實現評價單元的劃分和批量數值計算，具有數據獲取相對容易、信息豐富、分析快速的優點。

（4）本文評價結果可以作為耕地整理項目選擇的依據，耕地整理潛力級別圖可以確定各整理區的潛力分布狀況，從而確定重大項目整理區及其各個整理區的時序安排，同時也為耕地整理規劃與設計提供依據。

丘陵山區耕地整理潛力評價是一項系統工作，本文主要是在充分利用現有土地利用成果數據庫的角度討論區域整理潛力問題，其評價結果的對比因為缺乏具體的定量參照無法實現信息化，且只探討了耕地整理潛力，土地整治的綜合潛力問題有待進一步研究。

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）：

［1］楊慶媛，周寶同，涂建軍，等.西南地區土地整理的目標及模式［M］.商務印書館，2006.

［2］王洪躍.巴東縣土地資源可持續利用評價研究［D］.華中農業大學，2010.

［3］張正峰，陳百明，郭戰勝.耕地整理潛力評價指標體系研究［J］.中國土地科學，2004，18（5）：38-43.

［4］胡守庚，朱勝國，王占岐.丘陵山區可持續耕地整理項目潛力評價——以湖北省房縣紅塔鄉土地整理項目為例［J］.國土資源科技管理，2009，26（6）：18-22.

［5］鄭文武，田亞平，鄧運員，等.基于GIS的南方丘陵生態脆弱區土地利用適宜性研究［J］.地理與地理信息科學，2010，（6）：79-83.

［6］郭洪泉，胡振琪，張亞龍，等.基于GIS的耕地整理潛力評價系統研究——以北京市延慶鎮為例［J］.中國土地科學，2006，20（3）：50-54.

［7］王萬茂，張穎.土地整理與可持續發展［J］.中國人口·資源與環境，2004，（1）：13-17.

［8］葉艷妹，吳次芳.可持續農地整理理論和方法研究［M］.北京：大地出版社，2002.

［9］胡守庚，詹發友，吳新群.可持續耕地整理潛力評價方法研究——以鄂西北山區為例［J］.國土資源科技管理，2008，25（6）：72-77.

［10］朱蕾，黃敬峰，王秀珍.基于GIS的縣級耕地開發整理潛力分析及評價——以浙江省仙居縣為例［J］.地理與地理信息科學，2003，19（5）：55-60.

［11］姜開勤.區域性耕地整理潛力評價研究——以重慶市為例［D］.西南農業大學碩士學位論文，2005.

［12］劉勇，劉秀華，周佳松.土地利用規劃環境影響層次分析和熵技術評價——以重慶市北碚區為例［J］.中國土地科學，2005，19（2）：9-14.

［13］宜昌市統計局.宜昌統計年鑒［M］.2009.

［14］王萬茂.土地整理與可持續發展［J］.國土資源，2003，（3）：19-23.

［15］劉永為，吳克寧，黃勤，等.基于農用地分等的土地整理潛力分析——以吉林省為例［J］.安徽農業科學，2009，37（19）：4147-4150.

［16］方燦華.基于GIS的江淮丘陵崗地地區耕地地力評價研究［D］.安徽：安徽農業大學，2009.

［17］徐秋明.土地整理后土地質量評價方法研究［D］.山東農業大學，2009.

［18］黃海.基于 GIS的耕地整理潛力評價研究［J］.重慶交通大學學報（自然科學版），2008，27（5）：822-825.

Com prehensive Evaluation on the Sustainable Potential of Arable Land Consolidation in M ountainous Area via GIS

JIANG Yi-bo,HU Shou-geng,LIU Yue-yan,WANG Zhan-qi
（Faculty of Earth Resource,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China）

The purpose of this paper is to set up an evaluating system for the sustainable potential of arable land consolidation in mountainous area based on current land use databases,which is expected to provide some references for the coming land consolidation planning.The methods are as follows.Seven indicators are chosen firstly from four aspects of production stability,economic feasibility,resource protection and social acceptability.Secondly the evaluation index system was established based on the background and characteristics of arable land consolidation in mountainous area.Thirdly taking Moshi Town as an example and using the databases of farmland gradation and land usemap of the second national land survey,we overlay them with digital topographic and others maps based on GIS,generate the evaluating unitand its related properties for evaluating the potential.The results show that the arable land consolidation potential index and potential gradingmap arematched wellwith the realities from the field work results.It is concluded that the result indicates that themethod could provide useful references for regional land consolidation and its project selection,which also promotes the sustainable development of land consolidation.It is because that themethod is based on the demand of arable land consolidation inmountainous area and also the advantages of current land use databases.

land consolidation;sustainable arable land consolidation;comprehensive evaluation;mountainous area;GIS

F301.21

A

1001-8158（2012）06-0042-06

2011-12-07

2012-05-25

湖北省國土科技計劃項目“可持續耕地整理潛力評價技術方法研究”（ETZ2008B08）；湖北省國土科技項目“可持續耕地整理潛力評價技術方法研究”（ETZ2008B08)；中國地質大學（武漢）中央高校基本科研業務費搖籃計劃專項資金資助項目（CUD120414）。

江一波（1988-），女，湖北潛江人，碩士。主要研究方向為土地資源管理研究。E-mail:403261696@qq.com

胡守庚（1978-），男，浙江慶元人，博士。主要研究方向為土地資源調查評價、土地信息學。E-mail:husg2009@gmail.com