基于SPSS與ArcGIS的重點產茶區土地利用功能分區

李海燕，劉玉茹，李云輝,季 翔

(1.福建船政交通職業學院建筑工程系 福建福州 350007;2.福建農林大學資源與環境學院 福建福州 350007)

土地利用功能分區是基于行政區域內土地利用結構、土地利用社會經濟屬性和土地利用環境條件的分析，因地制宜開發利用區域土地資源，形成合理的土地利用結構[1]。土地利用功能分區是土地利用區域差異性的客觀反映，也是實行土地用途管制的重要手段，對科學制定土地利用方向、合理確定土地利用結構、提高土地集約利用程度、促進區域協調發展具有重要意義[2]。近年來，我國茶葉產業快速發展，面積和產量位居世界第一。茶葉產業已成為主產區農村經濟的重要支柱產業，在促進農業結構調整、增加農民收入、擴大就業和建設社會主義新農村等方面發揮著重要的作用。值得關注的是，新一輪茶園墾殖熱潮下，新墾茶園缺乏合理規劃，資源開發無序，也引發一系列土地利用問題。茶園無序擴張，擠占耕地,砍伐林木植被，不同程度造成生態環境破壞與土壤侵蝕。因此有必要通過劃分土地利用功能區，引導并規范區域土地合理利用。

1 研究區域概況

感德鎮位于福建省安溪縣的西北部，北緯25°18′，東經117°51′，距安溪縣城68km。屬于亞熱帶氣候，年均溫為18℃～21℃，溫和濕潤，降水充沛。其境內峰巒重疊，環繞起伏，優越的環境非常適合茶葉的種植。感德鎮享有“福建省產茶明星鄉鎮”和“中國茶葉第一鎮”等稱號[3-4],茶產業為當地的特色主導產業。近年來，以茶葉生產為主的農業綜合開發工程不斷發展，茶基地和大茶廠的建設大大提高了感德鎮茶葉的知名度。茶園面積逐年增加，截至2014年茶園面積達5673 hm2，占全鎮土地面積的24.62%。

2 研究內容與方法

本研究基于對感德鎮的自然條件、社會經濟狀況、茶葉生產技術水平等方面的全面調研，結合不同區域的發展要求，充分考慮資源環境的承載能力，將該鎮劃分為若干個功能區，對各分區實行差別化的區域管理機制，促進各區資源優勢有效發揮，以提高各區土地的利用效率。首先運用ArcGIS10.2空間分析方法，對感德鎮2014年土地利用現狀圖(圖1)進行分析，在此基礎上結合研究區的自然條件與社會經濟水平，選定分區指標。運用SPSS Statistics17.0聚類分析法，對數據進行標準化處理，歸類相似性樣本，通過樣本數據之間的相似性程度劃分功能區。

圖1 2014年感德鎮土地利用現狀圖

3 土地利用功能分區

3.1 指標的選取

土地利用功能分區應遵循土地利用結構和方式的主導性原則、土地利用地域相似性和差異性原則、行政區域完整性原則、土地利用的自然條件和社會經濟相一致的原則等[5-7]。土地利用功能分區指標的選擇還必須具有可操作性和指導性，應在定量和定性相結合的基礎上進行。根據感德鎮的自然條件和土地資源利用的特征和屬性，以及數據的完整程度、可操作性，并結合以上選取原則，本次研究從土地利用結構、社會經濟水平以及土地開發環境支撐條件等3個方面[8-10]選取了7個指標：林地面積占比、土地墾殖率、土壤侵蝕面積占比、茶園面積占比、人口密度、道路網密度和河流徑流面積。

根據安溪縣感德鎮2014年土地利用現狀圖、2014年安溪縣感德鎮的經濟統計年鑒以及2014年感德鎮政府工作報告獲取相應數據，借助ArcGIS10.2的空間疊加分析功能，進行各類別指標的數據篩選整理以及與村界圖的疊加分析，遵循相應的計算原則和方法，分別進行各類指標的占比計算，具體指標明細如表1所示。

表1 2014年感德鎮經濟水平和各類用地表

3.2 數據的標準化處理

在進行SPSS Statistics17.0軟件作聚類分析的時候，各指標的量綱不同或數量集相差很大。為了消除差距，更好地進行不同變量之間的比較，常常需要對數據進行標準化處理[9]。本文采用“Z-Scores”進行標準化處理。

y(i,j)=[x(i,j)-x(j)]/s(j).

(1)

其中，y(i,j)為標準化后i地區j類指標數據；x(i,j)為i地區j類指標原始數據；x(j)為j類指標平均值；s(j)為j類指標標準差。

3.3 相似性計算

相似性計算是指根據相似程度來劃分土地利用區域。本次研究采用歐氏距離法計算各變量間的相似性系數，將兩個距離最近的樣本合并為一類，然后系統自動找出合并而成的這一類和其它存在的樣本之間的最短距離，再次進行合并，這樣層層相套，最后生成聚類分析樹形圖[12-13]。

(2)

其中，R(i,k)為i區域與k區域土地利用相似性系數；x(i,j)為i區域的j指標標準化值；x(k,j)為k區域j指標標準化值；n為研究區指標總數。

3.4 分析結果

感德鎮是安溪縣的主力城鎮。在保證該鎮22個行政村面積完整的情況下，借助ArcGIS10.2的空間疊加分析功能，進行各類別指標的數據篩選以及與村界圖的疊加分析，并進行各類指標的占比計算，據此構建分區指標體系，通過數據標準化、相似性計算等得出聚類分析樹狀圖(圖2)。

圖2 聚類分析樹狀圖

3.5 土地利用功能區的劃分

根據圖2，結合感德鎮的社會經濟發展實際需要，將感德鎮的22個行政村劃分為5個土地利用功能區。分區結果及其空間分布如圖3所示。

圖3 安溪縣感德鎮土地利用功能分區圖

3.5.1 城鎮建設發展區

城鎮建設發展區主要包括10個行政村，分別為槐東村、霞庭村、霞春村、潘田村、槐川村、五甲村、霞云村、華地村、洋山村、槐楊村，集中分布在感德鎮的中部和東南部地區。該區域人口總量多，林地面積小，土壤侵蝕率低，資源環境的承載能力強，生態環境破壞小，發展潛力大。相對于其他幾個功能區而言，該地區資源條件優越，適合發展現代農業。

3.5.2 茶葉適宜種植區

茶葉適宜種植區的自然和社會經濟條件與茶葉生產所需要條件相一致，在該區域種植茶葉能獲得最高的產出效益。該區主要包括5個行政村，分別為槐植村、石門村、岐陽村、霞中村、洪佑村，主要分布在感德鎮的東南部區域。區域內茶園面積占土地總面積的40.12%，其中以洪佑村和槐植村的茶園為主，其余村落茶園零星分布。區內河流水面占土地總面積的比重相比其它區占據顯著的優勢，這也使得當地政府和茶農更加重視整個區內的山、林、水、路的規劃布局。

3.5.3 茶廠加工區

茶廠加工區選址最重要的一個條件就是交通通達，再者是距離茶葉種植區近。龍通村位于感德鎮的東北方向，屬于鎮與鎮的交界處，土地面積3.22萬畝，其交通通達度較高，道路面積占土地總面積的0.36%，居該鎮22個行政村之首。南部為茶園密集種植區，原料運輸路程較短，村內交通網發達，十分適合大型茶廠的選址。區內目前已有溯茗源茶廠、源珍茶廠等多家大型茶廠。

3.5.4 林木適宜種植區

林木種植區是林地面積在各行政村中占較大的區域，該區域不適合其它的土地利用方式，區內地形以山地丘陵為主，地勢較高，土壤侵蝕嚴重，土地墾殖率低，容易發生地質災害[9]。該區主要包括5個行政村，分別為大坂村、大格村、福德村、嶺西村、爐地村，分布于該鎮的西部和北部地勢較高的區域。林地面積約占土地總面積的70.51%，區域森林覆蓋率高，應強化林木資源的保護，預防地質災害的發生。

3.5.5 自然風景生態旅游區

該區域只包括尾厝村，位于該鎮的西北方向，該區域河流面積為全鎮之首，水源涵養度高，生物種類多。目前，感德鎮在大力推進旅游產業的建設，充分利用現有的水資源、茶園資源和生態環境優勢，著力打造精品小市鎮，大力發展養生旅游，以茶文化帶動當地旅游業的協調發展。

4 結論與建議

土地利用功能區的劃分為制定科學合理的土地利用規劃體系提供了依據，保證重點產茶區在有限的區域范圍內實現自然資源和社會經濟的協調發展，促進土地利用方式規范化、合理化，引導茶產業合理布局，對土地集約利用具有重要意義。本研究以感德鎮為例，在土地利用現狀和社會經濟發展等有關數據的基礎上，通過相關土地利用圖的疊加分析選出指標形成體系，最終劃分出城鎮建設發展區、茶葉適宜種植區、茶廠加工區、林木適宜種植區、自然風景生態旅游區等5個土地利用功能區。各功能區內因地制宜，制定嚴格的管制措施控制土地的利用方式。

基于感德鎮的實際，本文對各功能區的土地利用情況提出以下建議：城鎮建設發展區應當在遵循土地可持續發展的基礎上，提高現有空地和建設用地的利用率，真正做到集約利用土地；茶葉適宜種植區應當及時改造低產、低效、較為零星分散的茶園，優化茶葉品種結構，提高茶農環保意識，減少農藥的使用，增施有機肥，提高茶葉品質，擴大感德茶的市場占有率；茶廠加工區應當創新理念，引進國內外先進的加工技術，加快產業升級，以工業化推動城鎮化，支撐感德鎮經濟增長；林木適宜種植區應當從源頭上控制區域內建設用地占用林地的現象，禁止毀林開墾，改革管理體制和經營創新，發展綠色經濟；自然風景生態旅游區應當充分考慮生態環境的承載力，完善旅游地區的規劃設計方案，因地制宜，防止過度開發旅游資源造成的生態環境破壞，同時借助當地特色茶產業的優勢，開發與茶相關的旅游產品。

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