基于ArcGIS的耕地質量等別更新評價研究

李萍 李金亮 李夕明

摘 要：耕地質量等別評價為核定農用地生產潛力提供了科學依據和技術標準，不僅有利于進一步規范農用地流轉行為，而且實現了耕地保護由單純依據數量向質、量、生態三方并重的轉變。該文以埇橋區耕地分等和土地利用變更調查數據庫為基礎，在分析了2018年間埇橋區引起耕地質量等別變化的耕地增加、減少以及耕地質量建設信息的提取方法的基礎上，確定了耕地質量等別更新的技術路線和方法;運用ArcGIS軟件對各類耕地質量變化情況匯總分析后進行了耕地質量等別的更新和評價，并上圖入庫，形成了年度更新評價成果。

關鍵詞：ArcGIS;耕地質量;等別更新;評價

中圖分類號 P208文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）20-0088-04

Abstract：The evaluation of cultivated land quality provides scientific basis and technical standards for the verification of agricultural land productivity potential. It is not only conducive to further standardizing the transfer behavior of agricultural land， but also realizes the transformation of cultivated land protection from a simple basis of quantity to a combination of quality， quantity and ecology. Based on the database of cultivated land classification and land use change investigation in Yongqiao District，the ArcGIS software is used to analyze the changes of various types of cultivated land quality and then update and evaluate the quality of cultivated land， and above map is put into the warehouse to form the annual update evaluation results.

Key words：ArcGIS;Agricultural land quality;GradeUpdating;Evaluating

開展耕地質量等別年度更新評價是制定實施耕地保護政策的有力抓手。了解并掌握年度內耕地質量等別變化情況，實現耕地質量等別的動態更新，保證耕地質量等別地圖數據的現勢性和準確性[1]，可以為制定相關的耕地保護政策提供理論依據和數據支持，同時也是土地資源基礎性數據庫的重要內容，服務于土地資源日常管工作。當前，我國學者已對農用地分等理論技術以及其指標和方法領域開展了很多的研究[2-5]。耕地利用現狀改變和耕地質量建設是引起耕地質量等別變化的重要因素。

本文以《農用地分等數據庫標準》為依據，以宿州市埇橋區原有耕地分等和土地利用變更數據庫為基礎，建立科學的、符合實際的耕地質量評價方法，探索在ArcGIS軟件環境下，2018年度宿州市埇橋區因耕地增減變化和耕地提質改造建設而引起的耕地質量等別變化情況，并進行了更新評價[6]。

1 技術路線

分析年度內引起耕地質量變化的原因，搜集2017—2018年耕地增減變化和質量建設相關資料，以2017年度耕地質量等別補充完善成果為基礎，在ArcGIS軟件平臺上制作更新評價底圖，以《農用地質量分等規程》（GB/T28407-2012）[[7]]（以下簡稱《規程》）為依據，進行分等計算。計算耕地質量等別中選取9個重要的影響因子作為分等因素，分別計算獲取自然質量等別、利用等別和經濟等別，得出年度更新數據包，并實現耕地質量等別數據庫的更新[6]（見圖1）。

2 資料收集

引起耕地質量增減變化的原因，主要有城鎮建設占地、災害破壞、耕地提質改造項目、新增耕地項目等。因此，2017年度耕地質量等別更新評價工作，需要收集埇橋區2017—2018年度內驗收的各類土地整治項目資料，詳見表1。

3 技術方法

3.1 制作年度更新評價工作底圖 根據各類耕地質量增減變化時原因，將其分為以下3類：耕地新增圖斑、耕地減少圖斑、耕地提質改造圖斑。采用增量數據包提取法制作年度更新評價工作底圖，具體步驟如下：

3.1.1 搜集并提取耕地新增類圖斑 從2017年度埇橋區土地變更調查成果中獲取增量數據包，從中提取耕地面積增加圖斑。宿州市新增耕地來源主要為以下3類：耕地凈面積增加、土地開發復墾、農民自主開發。

3.1.2 搜集并提取耕地減少類圖斑 從2017年土地變更調查增量數據包中提取耕地面積減少的圖斑。宿州市耕地面積減少主要原因為以下3類：耕地凈面積減少、災害損毀、建設占用。

3.1.3 搜集并整理耕地提質改造類圖斑 2017年宿州市耕地質量建設項目來源為以下3類：農田水利建設項目、土地整治項目、農業綜合開發等項目。搜集獲取耕地提質改造項目資料，如項目紅線范圍、面積大小、質量等別等信息，并賦值到相應圖層;將耕地提質改造層與地類圖斑層疊加相交，從耕地圖斑層中提取耕地質量建設項目區所對應的圖斑。

3.1.4 圖斑合并，制作工作底圖 將以上經整理后得到的耕地新增圖斑、耕地減少圖斑和耕地提質改造圖斑在ArcGIS軟件平臺上整合合并，作為更新評價工作底圖。選擇減少耕地圖斑進行平差，首選已破的圖斑。平差時注意：對于單個圖斑而言，平差后要保證TBDLMJ≤TBMJ，避免出現TBDLMJ>TBMJ的現象。

3.2 等別信息的繼承和計算 （1）面積減少類和提質改造類建設前耕地圖斑，繼承往年等別信息。根據繼承性原則，充分利用已驗收的2017年耕地質量補充完善成果，與以上得出的工作底圖疊加，讀取繼承面積減少類耕地圖斑和質量建設前耕地的往年等別信息。（2）面積增加類和提質改造建設后耕地圖斑，計算等別信息。新增耕地面積增加項目和質量建設項目已驗收并開展耕地質量等別評定的，從驗收資料中直接獲取等別信息;未進行耕地質量評定的，根據《農用地質量分等規程》（GB/T28407-2012），按照以下方法進行等別計算[[8]]。

3.3 分等計算 根據《規程》附錄中農用地分等推薦的分等因素因子指標體系，參照安徽省國土資源廳下發的農用地分等實施方案以及埇橋區農業生產的實際情況，確定埇橋區耕地分等的指標體系和分級標準。主要指標有以下9個分等因素，分別為：地形坡度、灌溉條件、排水條件、土壤有機質含量、pH值、剖面構型、障礙層深度、表層土壤質地以及有效土層厚度。

3.3.1 自然質量分值及自然質量等別 以評價單元圖導出的單元數據庫為基礎，根據分等因素分值，對照大豆、玉米和小麥的記分規則庫，將9個不同的分等因素分值轉換成一個綜合分等因素質量分，采用多因素加權平均的計算方法，得出各個評價單元指定作物的自然質量分值。計算公式為：

在數據處理的過程中要將省級等指數轉換為國家等指數，安徽省指定參數如下：

國家級自然質量等指數=省級自然質量等指數×1.0796+52.8080

經計算，埇橋區耕地自然質量等為5個等別，即7～11等。

3.3.2 土地利用系數及利用等指數 按照各個行政村的利用系數進行排序，最大和最小系數作為區間的極大和極小值，利用系數區間劃分為30個左右的小區間，在Excel中使用公式COUNTIF（）（例如采用函數公式：=COUNTIF（C3：C224，“<=0.5071”）-COUNTIF（C3：C224，“<=0.4971”），即可計算在區間（0.4971，0.5071）的系數出現頻率）來計算各個小區間內各利用系數出現的頻率。依據這些頻率繪制出各個系數的總分頻率直方圖，根據直方圖的波谷位置初步確定等值區間的劃分，然后在Excel中對初步劃分好的區間使用函數（geomean）計算其幾何平均值X，函數（stdev）計算標準偏差S。最后要求等值區間滿足區間的值都在（X-2S，X+2S）中，如不在區間（X-2S，X+2S）中，則往兩邊的區間里擴，檢驗兩邊區間中的幾何平均值X和標準偏差S。依照上面同樣的方法進行等值區的檢驗，往兩邊繼續延伸區間，直到滿足區間的值都在（X-2S，X+2S）中為止，而區間中所使用的利用系數都是這個區間的幾何平均值，即前面計算的（geomean）值，計算結果如表2所示[[9]]。最后把各個作物的利用系數整理成表，導入到村界圖中去，繪制各作物利用系數等值區圖，參加分等計算。

省級等指數向國家等指數轉換需要進行數據處理，具體轉換參數如下：

國家級利用等指數=省級自然質量等指數×0.8140+293.580

經計算，埇橋區耕地利用等為4個等別，即8～11等。

3.3.3 土地經濟系數及經濟等指數 將各個行政村以經濟系數為指標進行大小排序，取1個區間，將最大系數和最小系數分別作為此區間的極大值和極小值，將此經濟系數區間細分為30個小區間，在Excel中使用公式COUNTIF（）（例如采用函數公式：=COUNTIF（C3：C224，“<=0.5071”）-COUNTIF（C3：C224，"<=0.4971）即可計算在區間（0.4971，0.5071）的系數出現頻率）來計算各個小區間內經濟系數出現的頻率。依據這些頻率繪制出各個系數的總分頻率直方圖（根據直方圖的波谷位置初步確定等值區間的劃分，然后在Excel中對初步劃分好的區間使用函數（geomean）計算其幾何平均值X，函數（stdev）計算標準偏差S，最后要求等值區間滿足區間的值都在（X-2S，X+2S）中，如不在區間（X-2S，X+2S）中，則往兩邊的區間里擴，然后檢驗兩邊區間中的幾何平均值X和標準偏差S。依照上面同樣的方法進行等值區的檢驗，然后往兩邊繼續延伸區間，直到滿足區間的值都在（X-2S，X+2S）中為止，而區間中所使用的利用系數和經濟系數都是這個區間的幾何平均值，即前面計算的（geomean）值，計算結果見表3。最后把各個作物的利用系數和經濟系數整理成表，導入到村界圖中去，繪制各作物經濟系數等值區圖，參加分等計算[[10]]。

將省級自然質量等指數轉換為國家級經濟等指數，安徽省指定轉換參數如下：

國家級經濟等指數=省級自然質量等指數×1.4262+575.500

經計算，埇橋區耕地經濟等為4個等別，即9～12等。

3.4 年度更新數據包及數據庫

3.4.1 年度更新數據包的生成 按照更新數據包結構定義中圖層及屬性要求，將以上年度更新評價成果匯總整理，得出年度更新數據包（見圖2）。

3.4.2 埇橋區耕地質量等別圖的更新 從土地利用數據庫中提取耕地圖層，與年度更新評價耕地圖斑層和分等單元層分別進行疊加分析，得出評定圖斑的質量等別信息[11]，更新埇橋區耕地質量等別圖（見圖3）。

3.4.3 埇橋區質量等別數據庫的更新 根據《農用地質量分等數據庫標準》中對“數據庫標準”的要求，整理耕地質量評價相關成果，利用ArcGIS軟件更新埇橋區耕地質量等別數據庫，形成2018年度埇橋區耕地質量等別評價的最終成果（見圖4）。

4 結果與分析

在ArcGIS軟件平臺上利用符號系統，以不同顏色區分顯示不同等別，能夠得到農用地等別結果及分布情況[[2]]，并根據自然質量等、利用等、經濟等結果制作專題圖。

（1）自然質量等別。經過更新評價，全區2017年耕地等別分布在7～11等，其中8等、9等地分布較為普遍，約占92.75%;地類中，旱地所占比重最大，比重為97.80%，其余為少量的水田、水澆地。

（2）利用等別。經過更新評價，全區2016年耕地等別分布在8～11等，其中9等、10等地分布較為普遍，約占87.61%;地類中，旱地所占比重最大，比重為97.80%，其余為少量的水田、水澆地。

（3）經濟等別。經過更新評價，全區2016年耕地等別分布在9～12等，其中10等、11等地分布較為普遍，約占99.20%;地類中，旱地所占比重最大，比重為97.80%，其余為少量的水田、水澆地。

5 結論

耕地質量等別更新評價工作可以借助多種軟件實現。本文利用ArcGIS軟件平臺強大的空間分析功能、處理海量數據功能和優秀的制圖功能，快速而準確地生成耕地質量等別年度更新數據包并更新了耕地質量等別數據庫，實現了圖數結合和定向分析計算[12]，提高了農用地分等定級工作的準確性、科學性和工作效率。

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（責編：張宏民）