基于ARCGIS耕地質(zhì)量評價的永久基本農(nóng)田空間規(guī)劃布局
——以荊州市公安縣為例

文／孔露平 武漢眾鑫谷土地規(guī)劃設(shè)計有限公司 湖北武漢 430000

王 敏 中部自然資源工程技術(shù)(湖北)有限公司 湖北武漢 430000

引言：

近些年，占用基本農(nóng)田的現(xiàn)象愈演愈烈，這一方面與經(jīng)濟迅速發(fā)展侵占耕地息息相關(guān)，另一方面頻繁的規(guī)劃調(diào)整也反映出基本農(nóng)田保護區(qū)的劃定存在諸多的不合理之處。本文以荊州市公安縣為例，利用農(nóng)用地分等理論，從自然質(zhì)量、利用條件、空間形態(tài)等三方面建立耕地質(zhì)量評價指標體系[1]，測算公安縣耕地綜合質(zhì)量，依據(jù)指數(shù)水平確定耕地類型，為基本農(nóng)田劃定提供一定的科學依據(jù)。

1、研究區(qū)域概況

公安縣位于湖北省中南部，總面積522.75平方公里，屬長江中下游沖積平原湖濱地區(qū)。縣域內(nèi)水資源充足，屬亞熱帶季風氣候，日照長，雨量充沛等特點。全區(qū)森林資源總面積15.35萬畝，活立木蓄積量82.39立方米，森林覆蓋率24.37%。公安縣面臨耕地保護和經(jīng)濟發(fā)展的雙重壓力，社會經(jīng)濟發(fā)展階段和基本農(nóng)田保護劃定具有較強的典型性，因此選擇該區(qū)作為本文研究區(qū)域。

2、數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

文章涉及的數(shù)據(jù)主要來源于：公安縣農(nóng)用地分等定級成果2012、2018年耕地質(zhì)量等別更新評價成果、2018年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)等相關(guān)基礎(chǔ)地理資料、統(tǒng)計年鑒等。

2.2 研究方法

（1）多因子加權(quán)分析法。建立影響因子指標體系，對不同因子賦予不同的權(quán)重和分值，通過加權(quán)計算耕地的等級，分值高的耕地等級好，予以優(yōu)先劃入基本農(nóng)田〔2〕。

（2）空間分析法。利用ArcGIS軟件，使用鄰近分析、距離分析、緩沖區(qū)分析和柵格統(tǒng)計分析等工具對耕地分布進行空間分析，優(yōu)化基本農(nóng)田布局〔2〕。

3、耕地質(zhì)量等級分析

3.1 耕地質(zhì)量評價

（1）農(nóng)用地分等定級

耕地質(zhì)量是評價土地生產(chǎn)力的依據(jù)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的重要因素。由于同一縣級單位內(nèi)由于氣候條件、種植制度等自然因素差異較小，因此自然質(zhì)量分高低一般體現(xiàn)在地形條件、土壤質(zhì)地、土肥狀況、排灌設(shè)施等多重因素上[1]。本研究采用因素法，以光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力為基礎(chǔ)，從自然、經(jīng)濟、利用三個模塊計算得到耕地的三個分等指數(shù)：自然等指數(shù)、利用等指數(shù)和經(jīng)濟等指數(shù)。

（2）因素的選取和權(quán)重確定[4]

公安縣農(nóng)用地分等定級成果評價耕地質(zhì)量選取9個因素（表1）。利用多元回歸方程來確定農(nóng)用地分等因素的初始權(quán)重。

表1 公安縣分等因素及權(quán)重

第i個分等單元第j種指定作物的利用等指數(shù)為Yij=RijKLj

式中，Rij為第i個分等單元第j種指定作物的標準糧產(chǎn)量，即自然質(zhì)量等指數(shù)）

第i個分等單元耕地利用等指數(shù)為Yi=∑Yij

第j種作物土地利用系數(shù)KLj按下式計算：

KLj=Yj/Yj,max

式中， Yj為等值區(qū)內(nèi)第j種指定作物樣點調(diào)查平均單產(chǎn)；Yj,max為第j種指定作物二級區(qū)的最高單產(chǎn)。

3.2 耕地利用條件評價

耕地利用條件是指農(nóng)戶對耕地資源利用的便捷程度和可行性。區(qū)位條件、耕作條件等都將影響農(nóng)戶對耕地作用行為[1]。依據(jù)《基本農(nóng)田保護條例》，鐵路、公路等交通干線附近，居民點周邊的，交通便捷，可達性高，機械化耕作條件好的區(qū)域耕地應優(yōu)先納入基本農(nóng)田進行保護。因此，與道路和居民點的距離遠近是衡量耕地是否適宜劃為基本農(nóng)田的重要因素。綜合前人學者的研究，距離交通干線≤1km的耕地，交通便利可達性高，很適合劃入基本農(nóng)田；距離＞5km，不宜劃入基本農(nóng)田[2]。通過下列表達式，計算耕地交通可達性分值：

式中，D1為地塊交通可達性指標分值；X為地塊與主干線的距離。

距離居民點＜0.5km的耕地，很適合劃入基本農(nóng)田；距離＞1km，不適宜劃入基本農(nóng)田。因此，通過下列表達式，計算耕地的居民點輻射范圍分值：

式中，D2為居民點輻射分值；X為居民點輻射半徑。

3.3 空間形態(tài)評價

本文通過耕地連片性分析耕地空間形態(tài)，圖斑之間空間距離越小，說明圖斑集中連片度越高。利用ArcGIS的面緩沖區(qū)分析（Buffer），將地塊緩沖20m后，無論相鄰地塊邊是否相連，都可以視為連片地塊。耕地連片性的計算主要是計算每個定級單元在連片地塊中的權(quán)重。權(quán)重計算方法如下：

式中，Wi—定級單元i的權(quán)重；Si—定級單元i的面積；S—集中連片地塊的面積。

通過一下表達式計算耕地地塊初始等級，反映耕地自然質(zhì)量和連片性。計算方法如下：

式中，Rj—第j個集中連片地塊的初始等級；Ri—集中連片地塊中第i個定級單元的質(zhì)量等級；Wi—集中連片地塊中第i個定級單元的權(quán)重；n—集中連片地塊中定級單元個數(shù)。

初始級別較高的、集中連片的地塊優(yōu)先入選基本農(nóng)田保護范圍。

4、結(jié)果與分析

4.1 耕地質(zhì)量綜合評價結(jié)果

根據(jù)公安縣2018年變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫，公安縣現(xiàn)有耕地圖斑54757個，規(guī)模141433.31公頃，從0.0254-131.5269公頃不等。通過計算得到公安縣耕地質(zhì)量自然分值，中稻：0.723-0.99，油菜：0.76-0.99，通過面積加權(quán)得到綜合自然評分為0.74-0.99。初始等級為2-7六個級別。

根據(jù)表2、表3可知， 公安縣耕地質(zhì)量以3、4、5等為主，占比71.08%。地類以水田為主，主要分布在縣域中南部。這一地區(qū)距離中心城區(qū)較遠，受建設(shè)開發(fā)影響小，地勢平坦，土壤有機質(zhì)含量高、土層厚。2級耕地質(zhì)量等最高，占總量的11.78%，以水田為主，主要集中分布在中部各村。5、6、7三個級別耕地規(guī)模小，累計占比9.45%。地類以旱地為主。主要分布于山坡和丘陵之間，分布較零散，土層較薄，有機質(zhì)含量較少。

表2 公安縣耕地自然質(zhì)量等別分級統(tǒng)計面積表 單位：公頃、%

表3 公安縣耕地自然質(zhì)量等別分地類統(tǒng)計面積表

4. 2耕地利用條件和可達性評價分析

通過統(tǒng)計，利用arcgis進行耕地圖斑融合，得到公安縣集中連片地塊共788個，地塊的面積介于0.154～1003.2661公頃之間；初始自然質(zhì)量等2-7等。利用 near工具測算耕地地塊距離交通干線和居民點的遠近，得到耕地的交通可達性以及居民點的輻射度，以此分析耕地的利用條件和可達性條件。

4. 3基本農(nóng)田空間格局劃定

通過上文計算，得到耕地圖斑初始等級分值、交通可達性分值以及居民點輻射度分值，根據(jù)計算三個分值對耕地進行柵格化處理，疊加后形成柵格運算圖（圖1），計算得出耕地的綜合等級。根據(jù)綜合等級的高低，從高到低進行篩選，依次納入基本農(nóng)田，直至滿足基本農(nóng)田保護目標。經(jīng)計算，公安縣耕地的綜合等級為1-8等。按照等級從高到低的篩選順序，優(yōu)先將1-5等的耕地劃入基本農(nóng)田保護區(qū)，共計劃定基本農(nóng)田面積98750.3281hm2，滿足公安縣上級分解下發(fā)的基本農(nóng)田保護目標。

圖1 公安縣基本農(nóng)田空間格局柵格疊加運算圖

4. 4 基本農(nóng)田空間格局劃定合理性分析

對比全縣耕地與劃定的基本農(nóng)田的綜合質(zhì)量水平、區(qū)位條件等方面的差異，分析公安縣入選基本農(nóng)田保護區(qū)的耕地在質(zhì)量、區(qū)位等方面是否優(yōu)于其他一般農(nóng)田，以此來判斷基本農(nóng)田空間格局的合理性（表4、表5）。

表4 基本農(nóng)田各等級統(tǒng)計表

通過表4、表5對比分析發(fā)現(xiàn)，耕地質(zhì)量方面，入選基本農(nóng)田的耕地中3、4、5等為主，劃入基本農(nóng)田比例均在50%以上，1等、8等耕地基數(shù)小，綜合質(zhì)量等級為4.07，高于全縣耕地平均水平4.17。做到優(yōu)先將優(yōu)質(zhì)耕地劃入基本農(nóng)田的要求。耕地連片性方面基本農(nóng)田中97.35%分布于坡度級別為1，即坡度小于等于2°的區(qū)域，而地勢平坦區(qū)域耕地連片性優(yōu)于坡度2、3級別區(qū)域。符合基本農(nóng)田集中連片的劃定要求；耕地的區(qū)位條件上，基本農(nóng)田在篩選過程中，將到交通干線和居民點的距離按照由近及遠順序依次劃入，充分確保本次入選基本農(nóng)田保護區(qū)的耕地在機械化、交通運輸?shù)确矫姹憬菪裕瑢崿F(xiàn)耕地經(jīng)濟效益的最大化，為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供便捷條件。因此本次劃定基本農(nóng)田在質(zhì)量、布局和區(qū)位條件方面明顯優(yōu)于劃定前一般農(nóng)田，基本農(nóng)田空間格局基本合理。

結(jié)語：

（1）借助ARCGIS空間分析工具，結(jié)合公安縣實際，本研究采用“耕地連片性”、“交通可達性”和“居民點輻射度”等概念，在滿足耕地數(shù)量質(zhì)量要求的同時，使基本農(nóng)田的劃定更加科學。

（2）公安縣劃定基本農(nóng)田面積98750.3281公頃，占縣域耕地71.38%，滿足國家下發(fā)基本農(nóng)田指標要求。從質(zhì)量上來看，劃入基本農(nóng)田保護區(qū)的耕地質(zhì)量等別為3-5等，面積加權(quán)為4.07等，高于公安縣全部耕地質(zhì)量綜合等別4.17等。耕地連片性更好、與交通干線和居民點距離更近。