基于GIS的耕地后備資源調查與數據庫建設關鍵技術研究

羅芃芃

（福建省地質測繪院遙感中心，福州 350000）

城鎮化進程下，工業用地、商業用地、建設用地與農業用地相互擠占的問題日益突出，這使得耕地總量日趨減少，嚴重威脅我國糧食安全。調查耕地后備資源的數量和質量，明確其分布和歸屬情況，可以為耕地的科學開發與利用奠定堅實基礎，為耕地保護的相關決策提供科學依據，進而實現耕地的協調發展和動態平衡[1-2]。

GIS 具有強大的數據分析能力，可以對耕地后備資源的遙感影像、土壤基礎數據等進行歸納處理，建立相應的數據庫，并可根據區域內不同類型土地變化情況及時更新數據，從而科學地掌握耕地后備資源的實際情況，為全面客觀評價耕地后備資源、做出正確的土地利用決策提供科學依據[3-4]。本研究以第三次全國國土調查為基礎，聚焦耕地后備資源，分析耕地后備資源調查的技術流程和技術要點，探究基于GIS技術的數據庫建設，并結合實際工作，分析常見難題及解決路徑，旨在為相關工作的更好開展提供有益依據。

1 耕地后備資源調查技術要點

1.1 調查評價對象

以第三次全國國土調查結果為依托，4 類耕地后備資源主要包括其他草地、沙地、鹽堿地和裸土地。地方可以進行補充調查和評價，但必須經過省級統籌認定，具體包括不在國家下發地圖范圍內、但是局部小氣候和灌溉條件適宜、可以作為耕地的其他草地、沙地、裸土地和鹽堿地資源。

1.2 技術流程和技術要點

耕地后備資源調查的主要技術流程如圖1所示。具體包括10 個方面，分別為國家統一制作調查評價地圖、建立評價指標體系、收集整理資料與指標矢量化、開展宜耕性評價、縣級成果匯總與上報、省級核查與匯總、國家級核查、數據庫質量檢查、國家級數據庫建設、數據匯總分析。

圖1 耕地后備資源調查的技術流程

建立評價指標方面，共設生態條件、年積溫、年降水量和灌水量、地形、坡度、土壤重金屬污染狀況、土壤質地、鹽漬化程度、pH、耕作便利度和土層厚度11 項指標。其中，部分指標有定量分級要求：地形坡度以25°為分界線，設定兩個級別；年有效積溫以1 800 ℃為分界線，設定兩個級別；年降水量（p）以400 mm 為分界線，設p≥400 mm、p＜400 mm 且有灌溉條件、p＜400 mm且無灌溉條件三個不同級別；pH 以4.0 和9.5 作為主要閾值，分為pH=4.0～9.5、pH ＜4.0、pH ＞9.5 三個級別；土層厚度（h）以60 cm 為分界線，分為h≥60 cm、h＜60 cm且有客土源、h＜60 cm 且無客土源三個不同級別。

收集整理資料與指標矢量化方面，需要經歷收集整理資料、評價指標矢量化以及外業補充三個過程。外業補充調查的對象主要包括資料不足、不實、不詳、陳舊以及不能滿足地方調查評價要求的數據資料。調查完成后，要進行補充調查數據的矢量化工作。

宜耕性評價包括國家下發圖斑評價和地方補充評價兩個方面。其中，國家下發的耕地后備資源底圖圖斑屬性內容應當完整，地方補充內容需要經過省級統籌后方可增加，補充依據為后備資源評價指標體系和不宜耕評價指標表的相關要求。所有指標數據均達到宜耕性條件的圖斑才能評價為耕地后備資源，并根據圖層建立相應的補充框架。補充圖斑屬性信息應當全面完整，包含評價數據和評價結果，每項指標均應當賦值，不能留空。

縣級成果匯總和上報應當綜合當地農業農村、水利、林草、環境等部門的意見。省級核查內容應當包括齊全性檢查、規范性檢查、地類一致性檢查等。國家級核查一般采用內業核查形式，對地方提交的耕地后備資源調查評價數據成果進行檢查，必要時組織專業技術力量進行實地核驗，核驗內容包括成果是否齊全、范圍是否按照國家下發圖斑一一響應、地類是否一致、后備資源圖斑評價指標的屬性和最終的評價結果是否一致等。

數據庫質量檢查內容包括數據的完整性、規范性和邏輯一致性檢查。

1.3 預期成果

預期通過耕地資源調查形成國家級、省級、縣級成果[5-7]。其中，國家級成果包括國家級耕地后備資源調查評價潛力數據庫、耕地后備資源調查評價技術方案和數據規范、全國耕地后備資源調查評價分析報告。省級成果包括省級耕地后備資源調查評價分析報告和分類型統計表。縣級成果則包括縣級耕地后備資源調查評價分析報告和數據成果。

2 數據庫建設

2.1 建庫標準

建庫應當采用統一的技術標準。例如，福建省應當參照福建?。h級）耕地后備資源調查評價數據庫標準。其中，基礎數據采用第三次全國國土調查統一時點數據；數據庫坐標系統采用2000 國家大地坐標系，即CGCS2000 坐標系；投影方式采用高斯克格投影；高程基準采用1985 國家高程基準。

2.2 數據源內容和數據分層

耕地后備資源調查評價數據庫的主要建設內容包括耕地后備資源調查數據、新增耕地數據、不穩定耕地數據等[8]。為更好地對空間要素進行組織管理，應采用分層的方法對主要空間要素進行數據分層，空間要素圖層具體包括基礎地理、土地規劃、土地利用、土地權屬、耕地后備資源、不穩定耕地、新增耕地和柵格數據。

2.3 建庫步驟

建庫步驟包括建庫準備、數據采集處理、數據檢查入戶和成果匯總統計。建庫準備主要包括人員準備、軟硬件準備、工作制度的確立、技術準備、業務培訓和建庫方案的制定。數據采集處理主要依據提取的不同維度數據開展耕地后備資源、不穩定耕地和新增耕地質量的等級評價。數據檢查入庫則包括矢量數據的數學基礎拓撲關系檢查、屬性數據完整性和正確性檢查、圖屬一致性檢查，合格后進行矢量數據和元數據整理入庫，若質量檢查不合格，則需要重新整理入庫，若質量檢查合格，則可結合其他資料、外業補充資料、表格成果、文字成果和數據庫成果進行成果匯總統計。在建庫過程中，應當充分注意成果完整性、矢量數據的正確性和矢量數據拓撲的正確性。

3 技術難點與解決路徑

耕地后備資源調查與數據庫建設存在一些需要解決的技術難點，筆者結合個人工作，闡述解決路徑，以期為類似工作的順利開展提供有益參考。

福建省級指標體系數據和國家版本存在差異，主要體現在省級指標數據系統包含原始指標值，因此沒有原始指標數據庫和優化指標數據庫之分。全部11個指標入庫之前，應當先進行檢查。檢查內容包括：數據的坐標圖形是否正確完整、初始篩查圖斑和耕地后備資源圖斑的圖層最大范圍、矢量數據是否存在拓撲問題。收集數據時，土壤方面的數據常出現缺失，數據的完整性受到限制。遇到該問題時，應當收集最新的土壤檢測資料，或參考上一輪耕地后備資源調查數據，當沒有土壤檢測最新資料且相關調查數據無法滿足數據收集需求時，應當進行外業調查，或聘請有檢測資質的單位進行數據測定。

土壤厚度等資料往往不能覆蓋全行政區域的指標圖層，其與指標圖層的重疊比例達不到50%時，常出現取指標圖層中重疊面積最大的圖斑值作為指標值的錯誤操作，該操作不符合調查要求。評價指標圖層應當至少覆蓋評價底圖圖斑，當確實缺少相關資料且無法進行收集時，應當開展外業調查，補充資料。

土壤pH、土層厚度等與評價指標沒有完全重疊時，部分工作人員為了取值方便，往往采用就近的方法，以附近圖斑的指標值作為評價圖斑指標值，該方法是錯誤的。即便距離相近，不同圖斑指標值也可能出現極大的差異。應當參考上一輪耕地后備資源調查數據，多渠道采集數據，實在缺乏時應當進行實地調查。實際測繪過程中，圖斑有可能出現在建設用地范圍內。在該情況下，若有合法建設用地手續，則相應圖斑可以直接評價為不宜耕土地，備注說明批文號，評價指標處可留空。

4 結語

耕地后備資源調查評價與數據庫建設是保障國家糧食安全的基礎工作，GIS 是實現耕地后備資源數據處理、圖件制作、建庫的重要工具。本研究重點闡明耕地后備資源調查評價流程、技術要點和數據庫建設標準、內容和步驟，同時結合實際工作，介紹難點和解決路徑，可為相關工作順利開展提供科學依據。