基于因素法的永濟市耕地定級研究

程麗佳

（太原師范學(xué)院，山西 太原 030619）

0.引言

農(nóng)用地級別是依據(jù)構(gòu)成土地質(zhì)量的自然因素和社會經(jīng)濟因素，在行政區(qū)內(nèi)進行的農(nóng)用地質(zhì)量綜合評定[1]。農(nóng)用地定級成果是土地管理工作中一項重要的基礎(chǔ)性成果，為因地制宜、合理利用土地、調(diào)整農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)提供依據(jù)，在修訂、完善土地利用總體規(guī)劃、耕地質(zhì)量的占補平衡、基本農(nóng)田劃定與調(diào)整、用地管制分區(qū)等多個領(lǐng)域發(fā)揮著指導(dǎo)性作用，使土地管理工作更為科學(xué)化、標準化和規(guī)范化[2-4]。

1.研究區(qū)概況

永濟地處山西省西南端，運城盆地西南角，位于晉、陜、豫“黃河金三角”區(qū)域中心，轄區(qū)總面積1221.06平方千米，市內(nèi)地形以平原為主，其中，平原區(qū)面積799平方千米，灘地水面面積81平方千米，山丘區(qū)面積263平方千米。海拔在334米～1993.9米之間。永濟屬溫帶大陸性氣候，氣候溫和，四季分明，年平均氣溫14.1℃，年平均降水量530毫米，河是流經(jīng)永濟的最大河流，黃河永濟段年平均流量為1014.4米/秒。永濟市是山西重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平較高。

2.定級技術(shù)方法與定級單元劃分

在參考原國土資源部頒布的《耕地質(zhì)量分等規(guī)程》（GB/T 28407-2012）、《農(nóng)用地定級規(guī)程》（GB/T 28405-2012）的基礎(chǔ)上，綜合考慮永濟市耕地自然特點、實際利用情況及區(qū)位、交通、社會經(jīng)濟等其他與耕地種植相關(guān)的因素，選取主導(dǎo)因素，并結(jié)合已收集資料的情況，采用因素法進行耕地定級。根據(jù)永濟市的實際情況，本次永濟市定級地塊法，直接采用土地利用現(xiàn)狀圖中的圖班作為定級單元，將全區(qū)劃分為14695個定級單元。

3.定級因素及權(quán)重的確定

按照永濟市自然環(huán)境和農(nóng)業(yè)耕作條件，該研究區(qū)的標準耕作制度為一年兩熟，基準作物為冬小麥、夏玉米。參照《農(nóng)用地定級規(guī)程》（GB/T 28405-2012），依據(jù)分等原則，在與專家進行多次研討論證之后，最終確定9個定級因素，分別為：農(nóng)貿(mào)市場、道路通達度2個區(qū)位因素，耕作距離、田間道路、田塊狀況3個社會經(jīng)濟因素，灌溉條件、地形坡度、有機質(zhì)含量、表層土壤質(zhì)地4個土壤條件。共計9個影響因素。

耕地分等因素權(quán)重的確定采用層次分析法計算，通過專家打分，確定因子間的影響相對影像作用，并構(gòu)建判斷矩陣，矩陣（如表1所示）：

表1 對象層的判斷矩陣

使用Matlab對矩陣進行層次分析法分析，導(dǎo)入上表判斷矩陣進行運算，得出一致性檢驗結(jié)果CI=0.0613<0.1，即通過一致性檢驗，判斷矩陣最大特征值為9.4905，得到各因子的權(quán)重（如表2所示）：

表2 永濟市各定級因素權(quán)重表

4.定級因素分值量化

定級因素分為點狀、線狀、面狀因素，點狀為同心圓擴散型因素，使用指數(shù)衰減法進行分值計算，線狀因素為平行擴散型因素，使用指數(shù)衰減法進行分值計算。點狀線狀因素在計算定級單元因素分值時，以定級單元所包含的因素等分線平均值代表定級單元分值，即圖斑所覆蓋的定級因素所建立的多級緩沖區(qū)的平均值為該因定級因素的圖斑分值。

指數(shù)衰減法公式（1）為：

fi為因素在某個相對距離上對土地的作用分值，Mi為某個因素個體第i級規(guī)模指數(shù)，di為實際距離，d為因素影響半徑，r為地塊相對距離。

4.1 點狀因素量化

4.1.1 農(nóng)貿(mào)市場

農(nóng)貿(mào)市場為鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地，為點狀要素，永濟下轄3個街道7個鎮(zhèn)，農(nóng)貿(mào)市場共有10個，本鎮(zhèn)農(nóng)貿(mào)市場只輻射影響本鎮(zhèn)范圍內(nèi)耕地。結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，依據(jù)農(nóng)貿(mào)市場的最大影響范圍來確定其影響半徑。經(jīng)檢驗，鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)貿(mào)市場因素影響半徑d=14500米，對農(nóng)貿(mào)市場建立多環(huán)緩沖區(qū)，每隔500米作Buffer分析，規(guī)模指數(shù)M取100。

4.1.2 耕作距離

永濟市下轄307個行政村，耕作距離為村莊至耕地圖斑距離，耕地圖斑只受本村影響。本文根據(jù)土地利用現(xiàn)狀庫確定各村莊所在地，并用點狀表示。將耕作距離分值圖疊置在定級工作底圖上，以定級單元所包含的因素等分區(qū)平均值代表單元分值，依據(jù)全市耕作距離的最大影響范圍來確定其影響半徑。經(jīng)檢驗，得出因素影響半徑d=9500米，每隔500米作Buffer（緩沖區(qū)）分析，每個村的規(guī)模指數(shù)M=100。

4.2 線狀因素量化

4.2.1 道路通達度

本文主要選取了高速公路、國道、省道、縣道和鄉(xiāng)道作為本次定級交通便利條件的影響因子。由于道路的等級、長度、寬度對農(nóng)產(chǎn)品的運輸影響不同，經(jīng)與專家多次咨詢和協(xié)商，高速公路、國道、省道的規(guī)模指數(shù)確定為100（即M=100），縣道、鄉(xiāng)道的規(guī)模指數(shù)確定為80（即M=80），并且通過圖上量算，因素影響半徑分別為d=10000米和d=7000米。分別針對線狀的高速、國道和省道每隔500米作Buffer（緩沖區(qū)）分析，縣道和鄉(xiāng)道也是每隔500米作Buffer（緩沖區(qū)）分析，高速、國道和省道定權(quán)重0.6，縣道和鄉(xiāng)道定權(quán)重0.4，兩者進行加權(quán)計算。

4.2.2 田間道路

田間道路狀況是影響耕地種植方式、利用效益的重要因素，利用距離不同等級田間道路的遠近來反映田間道路狀況的影響度。永濟市田間道路狀況的評價主要依據(jù)土地利用變更庫中的地類圖斑圖層中的農(nóng)村道路（DLBM：104），并把農(nóng)村道路分為三級：4米以下，4-8米，8米以上，因素影響半徑分別為d=1000米、d=2000米、d=3000米，規(guī)模指數(shù)分別賦分為60分、80分和100分。4米以下田間道路權(quán)重為0.2，4-8米田間道路權(quán)重0.3，8米以上田間道路權(quán)重0.5，三者進行加權(quán)計算。

4.3 面狀因素量化

面狀因素為無擴散性因素，分值量化采用專家打分制進行，并編制定級因素分值計算（如表3所示）：

表3 農(nóng)用地定級因素計分規(guī)則

田塊狀況：田塊狀況的量化采用斑塊形狀指數(shù)公式（2）進行測算：

這個指數(shù)是實現(xiàn)斑塊周長與等面積的圓周長之比，代表斑塊形狀與圓形相差的程度。該指數(shù)的最小值為1，其值越接近1，表示斑塊形狀與圓形越接近；其值越大，則斑塊形狀與圓形相差越大，形狀越不規(guī)則。

5.計算定級指數(shù)

因素法采用加權(quán)法計算耕地定級指數(shù)，將定級因子綜合成定級因素分值后再計算定級指數(shù)，計算方法采用加權(quán)求和法，計算公式（3）為：

式中：Hi為第i個定級單元的定級指數(shù)，i為定級單元編號，j為定級因素因子編號，Wj為第j個定級因素因子的權(quán)重，fij為第i個定級單元內(nèi)第j個定級因素因子的分值。

永濟市定級指數(shù)最大為96.76，最小值為38.51。

6.級別的劃分

本文采用總分頻率曲線法進行定級級別的劃分，采用該法進行農(nóng)用地定級，其關(guān)鍵是對組數(shù)n的選擇。永濟市的定級指數(shù)區(qū)間為［max{x}= 96.76，min{x}= 38.51］，分別對各種n值進行樣本劃分，由統(tǒng)計得到的單元數(shù)量計算出各樣本的頻率，并繪制出頻率曲線圖，n 分別取值 16，30，60，120，進行對比分析。

通過頻率曲線圖發(fā)現(xiàn)，n=120時，所得到的頻率曲線變得凌亂，已沒有明顯的級別界線，因此，n值必須小于120；n=16與n=30時，由于劃分得不夠精細，也不能合理地劃分出級別。故本文選擇n=60，并根據(jù)n=60時頻率曲線的突變點，確定耕地級別的劃分閾值，縣域范圍內(nèi)確定土地級別間界線值的土地級別總數(shù)為6級，從1級到6級，耕地質(zhì)量依次下降，1級地為最優(yōu)級別，6級地為最劣級別，分級突變點（如圖1所示）：

圖1 n=60時定級指數(shù)頻率曲線與突變點圖

耕地級別劃分與定級指數(shù)劃分（如表4所示）:

表4 永濟市耕地級別劃分表

圖2 永濟市耕地級別分布圖

7.定級成果分析

在本次永濟市耕地定級成果中，大多數(shù)耕地集中于1級到3級地，其中3級地面積最大，達到17429.09公頃，占本次定級單元面積的28.46%。面積最小的為6級地為4301.42公頃，占全區(qū)定級單元面積的7.02%，農(nóng)用地級別數(shù)量分布呈現(xiàn)出“兩頭小中間大”的正態(tài)分布規(guī)律。

表5 永濟市耕地定級級別面積統(tǒng)計表單位：公頃

從永濟市耕地級別圖和表5可以看出，永濟市耕地主要以2、3級為主，共30835.5公頃，占本次定級單元面積的50.34%，全區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布都較為廣泛，以卿頭鎮(zhèn)、開張鎮(zhèn)、栲栳鎮(zhèn)分布較為廣泛。此外，耕地質(zhì)量最好的1級地為9552.72公頃，主要分布在卿頭鎮(zhèn)、開張鎮(zhèn)、蒲州鎮(zhèn)及虞鄉(xiāng)鎮(zhèn)，少部分分布在城西、城東、城北街道附近。4級地在全區(qū)分布也較為廣泛，其中卿頭鎮(zhèn)、栲栳鎮(zhèn)分布面積較多。而對于耕地質(zhì)量較差的5、6級地，11044.33公頃，占本次定級范圍的18.03%，多位于中條山附近，分布于永濟市西南與東南部。總體來講，定級成果符合實際。