基于ARCGIS耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)的永久基本農(nóng)田空間規(guī)劃布局

孔露平 王敏

【摘要】為維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，努力保存和提升基本農(nóng)田的生產(chǎn)力。本文借助GIS平臺(tái)，以湖北省公安縣耕地為樣本，從耕地的自然質(zhì)量、利用條件、空間形態(tài)3個(gè)層面綜合評(píng)價(jià)公安縣耕地質(zhì)量，進(jìn)一步完善縣域基本農(nóng)田空間規(guī)劃布局。

【關(guān)鍵詞】基本農(nóng)田;ArcGIS;土地利用;空間分析;耕地質(zhì)量

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.07.061

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(jì)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(hù)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(píng)價(jià)指標(biāo)體系，測(cè)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(xué)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(zhǎng)江中下游沖積平原湖濱地區(qū)?？h域內(nèi)水資源充足，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，日照長(zhǎng)，雨量充沛等特點(diǎn)。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(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙重壓力，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段和基本農(nóng)田保護(hù)劃定具有較強(qiáng)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(jí)成果2012、2018年耕地質(zhì)量等別更新評(píng)價(jià)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(jì)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(biāo)體系，對(duì)不同因子賦予不同的權(quán)重和分值，通過加權(quán)計(jì)算耕地的等級(jí)，分值高的耕地等級(jí)好，予以優(yōu)先劃入基本農(nóng)田。

（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(jì)分析等工具對(duì)耕地分布進(jìn)行空間分析，優(yōu)化基本農(nóng)田布局。

3、耕地質(zhì)量等級(jí)分析

3.1 耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)

（1）農(nóng)用地分等定級(jí)

耕地質(zhì)量是評(píng)價(jià)土地生產(chǎn)力的依據(jù)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的重要因素。由于同一縣級(jí)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。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(jì)、利用三個(gè)模塊計(jì)算得到耕地的三個(gè)分等指數(shù)：自然等指數(shù)、利用等指數(shù)和經(jīng)濟(jì)等指數(shù)。

（2）因素的選取和權(quán)重確定

公安縣農(nóng)用地分等定級(jí)成果評(píng)價(jià)耕地質(zhì)量選取9個(gè)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。

第i個(gè)分等單元第j種指定作物的利用等指數(shù)為Y=RK

式中，R為第i個(gè)分等單元第j種指定作物的標(biāo)準(zhǔn)糧產(chǎn)量，即自然質(zhì)量等指數(shù)）

第i個(gè)分等單元耕地利用等指數(shù)為Y=∑Y

第j種作物土地利用系數(shù)KLj按下式計(jì)算：

K=Y/Y

式中， Y為等值區(qū)內(nèi)第j種指定作物樣點(diǎn)調(diào)查平均單產(chǎn);Y為第j種指定作物二級(jí)區(qū)的最高單產(chǎn)。

3.2 耕地利用條件評(píng)價(jià)

耕地利用條件是指農(nóng)戶對(duì)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(duì)耕地作用行為。依據(jù)《基本農(nóng)田保護(hù)條例》，鐵路、公路等交通干線附近，居民點(diǎn)周邊的，交通便捷，可達(dá)性高，機(jī)械化耕作條件好的區(qū)域耕地應(yīng)優(yōu)先納入基本農(nóng)田進(jìn)行保護(hù)。因此，與道路和居民點(diǎn)的距離遠(yuǎn)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(xué)者的研究，距離交通干線≤1km的耕地，交通便利可達(dá)性高，很適合劃入基本農(nóng)田;距離>5km，不宜劃入基本農(nóng)田。通過下列表達(dá)式，計(jì)算耕地交通可達(dá)性分值：

式中，D2為居民點(diǎn)輻射分值;X為居民點(diǎn)輻射半徑。

3.3 空間形態(tài)評(píng)價(jià)

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(jì)算主要是計(jì)算每個(gè)定級(jí)單元在連片地塊中的權(quán)重。權(quán)重計(jì)算方法如下：

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

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

4、結(jié)果與分析

4.1 耕地質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)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(gè)，規(guī)模141433.31公頃，從0.0254-131.5269公頃不等。通過計(jì)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(píng)分為0.74-0.99。初始等級(jí)為2-7六個(gè)級(jí)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(yuǎn)，受建設(shè)開發(fā)影響小，地勢(shì)平坦，土壤有機(jī)質(zhì)含量高、土層厚。2級(jí)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(gè)級(jí)別耕地規(guī)模小，累計(jì)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(jī)質(zhì)含量較少。

4. 2耕地利用條件和可達(dá)性評(píng)價(jià)分析

通過統(tǒng)計(jì)，利用arcgis進(jìn)行耕地圖斑融合，得到公安縣集中連片地塊共788個(gè)，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(cè)算耕地地塊距離交通干線和居民點(diǎn)的遠(yuǎn)近，得到耕地的交通可達(dá)性以及居民點(diǎn)的輻射度，以此分析耕地的利用條件和可達(dá)性條件。

4. 3基本農(nóng)田空間格局劃定

通過上文計(jì)算，得到耕地圖斑初始等級(jí)分值、交通可達(dá)性分值以及居民點(diǎn)輻射度分值，根據(jù)計(jì)算三個(gè)分值對(duì)耕地進(jìn)行柵格化處理，疊加后形成柵格運(yùn)算圖（圖1），計(jì)算得出耕地的綜合等級(jí)。根據(jù)綜合等級(jí)的高低，從高到低進(jìn)行篩選，依次納入基本農(nóng)田，直至滿足基本農(nóng)田保護(hù)目標(biāo)。經(jīng)計(jì)算，公安縣耕地的綜合等級(jí)為1-8等。按照等級(jí)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(hù)區(qū)，共計(jì)劃定基本農(nóng)田面積98750.3281hm，滿足公安縣上級(jí)分解下發(fā)的基本農(nóng)田保護(hù)目標(biāo)。

4. 4 基本農(nóng)田空間格局劃定合理性分析

對(duì)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(hù)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）。

通過表4、表5對(duì)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(jí)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(jí)別為1，即坡度小于等于2°的區(qū)域，而地勢(shì)平坦區(qū)域耕地連片性優(yōu)于坡度2、3級(jí)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(diǎn)的距離按照由近及遠(yuǎn)順序依次劃入，充分確保本次入選基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的耕地在機(jī)械化、交通運(yùn)輸?shù)确矫姹憬菪?，?shí)現(xiàn)耕地經(jīng)濟(jì)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(shí)際，本研究采用“耕地連片性”、“交通可達(dá)性”和“居民點(diǎn)輻射度”等概念，在滿足耕地?cái)?shù)量質(zhì)量要求的同時(shí)，使基本農(nóng)田的劃定更加科學(xué)。

（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(biāo)要求。從質(zhì)量上來看，劃入基本農(nóng)田保護(hù)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(diǎn)距離更近。

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