基于ArcGIS的喀斯特山區土地適應性評價——以鴨池鎮為例

張 南 王華春 萬 佳

（江西理工大學，江西 贛州 341000）

鴨池鎮是喀斯特地貌比較典型的地區，分布著較廣的喀斯特地貌。喀斯特地貌的主要特點是在喀斯特地貌地區，巖石容易被侵蝕，土壤稀薄并且易被侵蝕，土壤肥力不足，生態脆弱，石漠化嚴重。因此，喀斯特地區特別是喀斯特山區的土壤的有效利用及生態恢復迫在眉睫。

鴨池鎮是喀斯特山區面積較小、空間差異小、生態環境脆弱的區域，對喀斯特山區土地適應性評價的研究具有典型性。

1 研究區概況

1.1 鴨池鎮基本概況

鴨池鎮地處貴州省畢節市城郊，境內屬于北亞熱帶季風性濕潤氣候，年平均氣溫13℃，氣候溫和，熱量充沛，雨水集中，無霜期長。鴨池鎮屬于中山淺切割丘陵地，典型的喀斯特地貌，地形起伏較大，最高海拔1 900m，最低海拔1 400m，相對高差500m，境內平均海拔1 500m。土地利用類型為林地、居民點及工礦用地、交通用地和耕地。轄26個村，224個村民組，12 688戶，54 546人。

1.2 影響鴨池鎮喀斯特山區土地適宜性的因素

根據喀斯特山區地貌的特性，類似于鴨池鎮的小范圍內，影響山區土地適宜性的因素主要有海拔、坡度、土層厚度、背風坡、迎風破、陽坡和陰坡等。在大范圍內，影響山區土地適宜性的因素除了以上小范圍的因素外，還有降水量和土壤養分等。由于鴨池鎮相對于整個喀斯特山區的面積非常小，所以只考慮小范圍內的土地適宜性因素。

2 評價方法

2.1 擬定評價單元

應根據國家土地適宜性評價分類和評價的目的來擬定評價單元，同時要保證土地適宜性評價工作效率好、準確度高。首先要選擇評價對象，選出一些有必要參與評價的土地利用現狀類型，根據鴨池鎮土地利用總體規劃，遵循評價對象的確定原則，確定宜耕地為評價對象[1-3]。

評價單元是進行適宜度分析的最小單位，需要通過ArcGIS軟件將鴨池鎮所有的土地劃分為單元大小、內部土地屬性、組成要素性質基本一致的虛擬個體。土地適宜性評價單元的劃分可根據評價的主、客觀條件，選擇地塊法、網格法、疊置法、多邊形法等方法[4-6]。評價單元的確定在土地適應性分析中占有重要的作用，評價單元過大，會將重要的信息過濾掉，評價單元過小，會將不必要的信息放大。根據區域土地利用的現狀特征及評價的空間精度的要求，在地理信息系統軟件ARCGIS的支持下，以固定網格來劃分單元，先將矢量數據轉化為柵格數據，并生成5m×5m大小的象元，每一個象元是一個土地評價單元[7]。

2.2 確定評價等級

參照聯合國糧農組織《土地評價綱要》的規定，根據土地對評價用途的適宜性、限制性強度和生產能力的高低，將參評土地分為適宜S1、中度適宜S2、勉強適宜S3以及不適宜N四個等級[8-9]。

2.3 建立評價指標體系

2.3.1 確定評價因子

評價因子選擇的合理性直接影響評價結果的好壞。本文選取的評價因子是影響鴨池鎮山區耕地的適宜性因素。

2.3.2 確定評價因子的權重值

評價因子權重值的賦予基于評價因子對評價對象的影響程度或貢獻程度，參評因子的權重直接關系到最終獲得評價結果的準確度。目前人們確定權重的方法主要是層次分析法。其基本思想：將所要分析的問題層次化，根據問題的性質以及要達到的總體目標，將問題分解成不同的組成要素。按照因素間的相互關系及隸屬關系，將因素按不同層次聚集組合，形成一個多層分析結果模型，最終歸結為最底層相對于最高層相對重要程度的權值或相對優劣次序的問題[10]。

2.3.3 分級指標的建立

分級指標的建立是根據不同評價因子值的范圍分成優、良、中、差四個等級，見表1。

表1 宜耕地評價因子表

2.4 評價模型與評價過程

2.4.1 建立評價模型

在建立評價模型之前，需要將以上建立的分級指標進行量化，在本文研究中，將各個等級賦予一定的分數值，見表2。

表2 賦分值表

需要根據給定的評價因子、各個評價因子的權重值以及分級指標進行建模[10]。每一個參評因子在每一種土地適宜類都有其不同的權重值，考慮到這些因素，本文建立的模型如下；

（1）式中，C為某種土地評價單元的綜合值，Wi為第i個評價因子的權重，Di為第i個評價因子的等級賦分值，n為評價因子個數，U為迎風坡和背風坡，V為陽坡和陰坡。從該模型中可以得知C的值越大，其土地適宜度越高，反之則越低。

2.4.2 評價過程

數據準備：本文研究所使用的數據中，海拔和坡度數據來源于畢節市二調數據，背風坡和迎風破、陽坡和陰坡、土壤養分、土壤厚度、交通條件以及地質條件均為實地調查并咨詢相關專家以及查詢畢節市統計年鑒獲得，具有可靠性和準確性。

數據處理：利用ArcGIS強大的功能，特別是空間分析功能對以上分析的各評價因子進行預處理，以便于下一步模型的求解。在處理過程中，利用ArcGIS緩沖區功能將交通網絡數據進行緩沖區擴展，然后將擴展后的數據重分為以上四個等級。同時，對迎風坡與陽坡賦予比背風坡與陰坡高的值（迎風坡與陽坡都賦予1，背風坡與陰坡賦予0.6），以方便模型的建立。

3 評價結果

根據以上建立的評價模型和評價指標體系，利用ArcGIS空間分析功能，最后得出宜耕地的高度適宜S1、中度適宜S2、勉強適宜S3、不適宜N的等級圖，如圖1所示。表3為各等級評價面積、分布以及限制因素。

圖1 鴨池鎮宜耕地圖

表3 宜耕地統計表

4 結論與討論

根據圖1以及表3可以看出，在宜耕地分類中，S1等級的面積最大，從S1等級到N等級依次遞減，原因主要是喀斯特地區土壤養分不足、海拔較高。首先，鴨池鎮位于典型的喀斯特山區，地貌的形成主要是因為水對可溶性巖石（碳酸鹽巖、石膏、巖鹽）進行以化學溶蝕為主的地質作用，土壤養分不高。其次，鴨池鎮最高海拔有1 900m，分布于云貴高原上，高海拔對農作物的影響也很大。最后，在高海拔地區，土壤較稀薄，不適合農作物的生長。

基于ArcGIS軟件對鴨池鎮進行土地適宜性評價研究，對鴨池鎮的海拔、坡度、土層厚度、背風坡、迎風破、陽坡和陰坡、土壤養分、交通條件以及地質條件等數據進行分析和處理，得出鴨池鎮宜耕地的適宜性等級圖。根據各種土地資源的適宜性要求，分析了宜耕地適宜性等級的分布情況和適宜程度，找出了各自的限制性因素，可為以后的規劃提供參考。

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