基于MapGIS的農(nóng)用地分等研究

摘要 以江西省進(jìn)賢縣農(nóng)用地為研究對象，探討了基于MapGIS的農(nóng)用地分等方法和過程，并確定了農(nóng)用地等別及其空間分布。研究結(jié)果對農(nóng)用地利用和管理具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 農(nóng)用地分等；地理信息系統(tǒng)；進(jìn)賢縣

中圖分類號 S28 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）25-08771-02

Abstract Taking Jinxian County， Jiangxi Province farmland as study object， farmland grading method and process based on Map GIS was discussed， the grade and spatial distribution was determined. The results have guiding significance in farmland use and management.

Key words Farmland grading； GIS technology； Jinxian County

農(nóng)用地分等是根據(jù)農(nóng)用地的自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性，將其等級化的過程[1]。農(nóng)用地分等是科學(xué)管理、合理利用農(nóng)用地的基礎(chǔ)，并為政府部門制定國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃提供土地質(zhì)量依據(jù)[2-3]。

影響農(nóng)用地質(zhì)量的因素眾多，且各因素之間存在復(fù)雜的相互關(guān)系。而且，農(nóng)用地分布范圍廣，空間和屬性數(shù)據(jù)量大。采用傳統(tǒng)的人工計(jì)算方法確定農(nóng)用地的等級，將影響到農(nóng)用地分等結(jié)果的科學(xué)性、準(zhǔn)確性、可靠性、時(shí)效性，從而影響到農(nóng)用地分等成果的潛在應(yīng)用價(jià)值和前景[4-5]。然而，GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)具有數(shù)據(jù)存貯、空間分析、空間統(tǒng)計(jì)功能，可以準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)農(nóng)用地空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的鏈接，并進(jìn)行空間分析和處理。因此，相比于傳統(tǒng)的手工計(jì)算方法，GIS能夠更為客觀地表達(dá)農(nóng)用地的空間和屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為農(nóng)用地分等提供更為科學(xué)和高效的技術(shù)支持[6-7]。

進(jìn)賢縣地處江西省中部（116°01′15″～116°33′38″ E、28°09′41″～28°46′13″ N），地形微波起伏，低丘連綿，崗頂渾圓，淺谷開墾為水田，緩坡多為旱地。進(jìn)賢縣屬濕潤季風(fēng)氣候，水熱資源極為豐富。年平均氣溫為17.7 ℃，極端低溫-8.3 ℃，極端高溫40 ℃。筆者以江西省進(jìn)賢縣農(nóng)用地為研究對象，運(yùn)用MapGIS軟件對農(nóng)用地分等過程進(jìn)行研究。

1 研究綜述

國外農(nóng)用地評價(jià)是因土地稅收需要而開展的。從環(huán)境和土壤角度開展農(nóng)用地評價(jià)始于20世紀(jì)30年代。但是，第一個(gè)較為全面的土地評價(jià)系統(tǒng)是1961年美國農(nóng)業(yè)部頒布的土地潛力分類評價(jià)管理系統(tǒng)。1972年聯(lián)合國糧農(nóng)組織頒布了《土地評價(jià)綱要》，該綱要對土地評價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了統(tǒng)一，由此較為系統(tǒng)的農(nóng)用地評價(jià)才真正開始。受資源環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的影響，綜合化、精細(xì)化、定量化的農(nóng)用地分等研究開始于20世紀(jì)80年代。20世紀(jì)90年代，景觀生態(tài)學(xué)和可持續(xù)科學(xué)的發(fā)展進(jìn)一步推動(dòng)了農(nóng)用地評價(jià)研究。1993年聯(lián)合國糧農(nóng)組織頒布了《持續(xù)土地評價(jià)綱要》，該綱要提出從自然資源、土壤環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等方面進(jìn)行系統(tǒng)綜合的土地評價(jià)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，如何根據(jù)農(nóng)用地評價(jià)成果，對農(nóng)用地實(shí)行空間分區(qū)管理成為國際主流趨勢[6]。

由于稅收的需要，我國農(nóng)用地評價(jià)可追溯到夏商時(shí)代。但是長期以來，我國農(nóng)用地評價(jià)體系還沒有建立起來。新中國成立以后，農(nóng)用地系統(tǒng)評價(jià)才有所進(jìn)展。20世紀(jì)90年代以前，我國農(nóng)用地評價(jià)更多是考慮土壤質(zhì)量的影響，這種單純從地力方面考慮的土地評價(jià)無法反映土地利用的本質(zhì)，比如土地利用的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。國土資源部成立以后，土地的概念和含義進(jìn)一步拓展，提出了多角度、多目標(biāo)的農(nóng)用地評價(jià)體系。2003年國土資源部頒布的《農(nóng)用地分等規(guī)程》明確了農(nóng)用地分等評價(jià)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，完善了我國農(nóng)用地評價(jià)的技術(shù)方法體系[8]。

2 基于MapGIS的農(nóng)用地分等過程

2.1 技術(shù)方法及總體思路

農(nóng)用地分等評價(jià)的理論基礎(chǔ)來源于地租理論、區(qū)位理論和土地經(jīng)濟(jì)學(xué)理論。國土資源部頒布的《農(nóng)用地分等規(guī)程》明確了不僅考慮農(nóng)用地的自然屬性，同時(shí)考慮土地利用的適宜性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的農(nóng)用地分等技術(shù)方法體系。以《農(nóng)用地分等規(guī)程》為指導(dǎo)，該研究的技術(shù)思路為：首先以全國統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)耕作制度為基礎(chǔ)，明確指定作物的光溫生產(chǎn)潛力；然后，以農(nóng)用地的自然質(zhì)量、土地利用水平、土地利用經(jīng)濟(jì)水平進(jìn)行逐級的修正；最后，綜合農(nóng)用地的自然屬性、利用水平、和經(jīng)濟(jì)狀況確定農(nóng)用地的等級[1，9-10]。

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集及處理

2.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集。

農(nóng)用地分等基礎(chǔ)資料廣泛，具體包括：土地利用現(xiàn)狀圖；行政區(qū)劃圖；土壤圖；有機(jī)質(zhì)含量分布圖；土壤pH分布圖；早稻、晚稻、油菜、棉花產(chǎn)量資料；早稻、晚稻、油菜、棉花的投入產(chǎn)出資料；地形圖；土壤侵蝕資料；土地利用和土地經(jīng)濟(jì)實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)。

2.2.2 GIS數(shù)據(jù)處理。

GIS具備完善的數(shù)據(jù)采集、處理、輸出、建庫、檢索、分析等功能。目前，GIS已廣泛應(yīng)用于測繪、土地管理、城市規(guī)劃等領(lǐng)域。進(jìn)賢縣農(nóng)用地分等是基于地理信息系統(tǒng)軟件MapGIS完成的。數(shù)據(jù)處理主要是將獲取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化和編制屬性數(shù)據(jù)庫，而后建立空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，形成農(nóng)用地分等的空間數(shù)據(jù)庫。在進(jìn)賢縣農(nóng)用地分等過程中，以土地利用現(xiàn)狀圖為底圖進(jìn)行了矢量化建庫，同時(shí)以野外收集的資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對矢量化的土地利用斑塊進(jìn)行了更新與補(bǔ)充。為了確保分等單元的準(zhǔn)確性，運(yùn)用MapGIS制圖功能將劃分的農(nóng)用地分等單元圖輸出，由進(jìn)賢縣國土部門工作人員進(jìn)行核實(shí)。將農(nóng)用地分等單元圖與數(shù)字化的土壤、地形圖進(jìn)行GIS空間疊加，確定各分等單元的土壤和地形屬性數(shù)據(jù)。最后，采用MapGIS對數(shù)據(jù)資料的正確性進(jìn)行判斷與分析、剔出異常數(shù)據(jù)、并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

2.3 分等因素體系及其權(quán)重的確定

進(jìn)賢縣屬于沿江平原區(qū)，水田的分等因素包括：土壤質(zhì)地、剖面構(gòu)型、有機(jī)質(zhì)含量、土壤pH、排水條件和灌溉保證率，權(quán)重分別為0.156、0.177、0.133、0.066、0.234、0.234。旱地的分等因素包括：地形坡度、有效土層厚度、土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、土壤pH、灌溉保證率，權(quán)重分別為0.268、0.302、0.098、0.109、0.064、0.159。

2.4 分等單元的確定

分等單元是農(nóng)用地分等評價(jià)的最小空間單元。該研究采用地塊法確定進(jìn)賢縣農(nóng)用地分等單元，即將進(jìn)賢縣土地利用現(xiàn)狀圖中的耕地板塊作為農(nóng)用地分等單元。

2.5 農(nóng)用地分等指數(shù)的計(jì)算

2.5.1 農(nóng)用地自然質(zhì)量分計(jì)算。

首先整理進(jìn)賢縣農(nóng)用地分等因素空間分布圖。其次，以分等因素圖及 “指定作物—分等因素—農(nóng)用地質(zhì)量分”為依據(jù)在MapGIS的支持下，獲得各分等單元、各指定作物的分等因素指標(biāo)分值。再次，將分等單元圖與指定作物分等因素作用分值圖套合（MapGIS空間疊加分析），即可采集指定作物單元因素分值，進(jìn)而計(jì)算單元指定作物因素質(zhì)量分。分等單元單因素分值采用面積加權(quán)法確定。最后，為了體現(xiàn)主導(dǎo)因素原則，分等單元質(zhì)量分的計(jì)算采用加權(quán)平均法確定。

2.5.2 土地利用系數(shù)、土地經(jīng)濟(jì)系數(shù)計(jì)算。

該研究通過整理農(nóng)用地投入、產(chǎn)出數(shù)據(jù)，以行政村為單元計(jì)算土地利用和經(jīng)濟(jì)系數(shù)。在實(shí)際操作中，首先采用MapGIS的屬性數(shù)據(jù)查詢功能，以行政區(qū)信息為基礎(chǔ)提取并合并同一行政村內(nèi)的圖斑；然后，將計(jì)算得到的土地利用和經(jīng)濟(jì)系數(shù)按照相應(yīng)的行政村和指定作物輸入到MapGIS屬性數(shù)據(jù)庫；最后，劃分農(nóng)用地的土地利用和經(jīng)濟(jì)系數(shù)等值區(qū)，并確定各等值區(qū)的農(nóng)用地利用、經(jīng)濟(jì)系數(shù)[6，11]。采用MapGIS空間制圖功能，編制土地利用系數(shù)、經(jīng)濟(jì)系數(shù)圖。

2.5.3 農(nóng)用地等指數(shù)計(jì)算。

農(nóng)用地等別指數(shù)計(jì)算是在MapGIS軟件支持下，通過空間運(yùn)算實(shí)現(xiàn)。具體是將每個(gè)分等單元自然等指數(shù)、土地利用等指數(shù)、土地經(jīng)濟(jì)等指數(shù)相乘得到農(nóng)用地等指數(shù)。

2.6 研究結(jié)果的整理與校驗(yàn)

分等成果的檢驗(yàn)包括實(shí)地調(diào)查與統(tǒng)計(jì)分析論證兩方面。比如，對于指定作物單產(chǎn)、產(chǎn)量比系數(shù)等，隨機(jī)抽取約5%的分等單元進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，如差異控制在5%以內(nèi)則認(rèn)為計(jì)算結(jié)果是合理的，對于不合理的結(jié)果則重新計(jì)算和調(diào)整。農(nóng)用地等別劃分不合理的單元，則需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整參數(shù)并重新計(jì)算，直至得到合理的結(jié)果，最后將按照程序校驗(yàn)合格的農(nóng)用地等別確定為農(nóng)用地分等成果。

3 結(jié)論與討論

（1）進(jìn)賢縣農(nóng)用地的自然等別較高，為7～21等，但利用等別和等別則較低，分別為2～13等和1～10等。這說明進(jìn)賢縣耕地利用水平比較低，以粗放經(jīng)營為主，同時(shí)也說明耕地生產(chǎn)潛力還有很大部分沒有發(fā)揮出來。另一方面，利用等別與等別差別不大，說明進(jìn)賢縣農(nóng)作物生產(chǎn)的成本基本一致。進(jìn)賢縣水田的自然等別、利用等別和等別均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于旱地等其他耕地，這與進(jìn)賢縣耕作制度有很大關(guān)系。但在進(jìn)賢縣的實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要受人為因素影響，水田實(shí)行一年二熟的比例較少，冬閑普遍，所以水田比旱地有更大的生產(chǎn)潛力可以發(fā)揮，也相對容易見效。

（2）農(nóng)用地分等結(jié)果表明，進(jìn)賢縣農(nóng)用地分等指數(shù)與樣點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)糧產(chǎn)量也有較高的相關(guān)性，二者之間的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.76，這表明該研究基于MapGIS的農(nóng)用地分等結(jié)果較為合理，能反映進(jìn)賢縣農(nóng)用地等級狀況。

（3）GIS在農(nóng)用地分等中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在空間、屬性數(shù)據(jù)的處理、分析和制圖上。GIS能夠自動(dòng)、快速處理大量的數(shù)據(jù)，減少了農(nóng)用地分等工作量，減輕了工作強(qiáng)度。相反，采用人工作業(yè)的方法工作量非常大，非常耗時(shí)。與此同時(shí)，GIS能夠提高農(nóng)用地分等工作的質(zhì)量，取保圖件及數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性，避免人為操作帶來的誤差甚至錯(cuò)誤[12-13]。

（4）空間和屬性數(shù)據(jù)庫是農(nóng)用地分等的基礎(chǔ)。較為完整、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫（如土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫建設(shè)、土壤、地形、氣候及社會(huì)經(jīng)濟(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)資料）的建設(shè)，是保證農(nóng)用土地等級評價(jià)結(jié)果精確性的必要前提，其成果的完備度也可直接決定農(nóng)用地分等工作全面開展的順利與否[14]。進(jìn)賢縣農(nóng)用地分等的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫缺乏是影響到此次工作進(jìn)度的重要原因。

（5）此次農(nóng)用地分等成果基本反映了進(jìn)賢縣農(nóng)用地的自然質(zhì)量和社會(huì)經(jīng)濟(jì)質(zhì)量。研究成果對該縣的耕地占補(bǔ)平衡分析、土地利用總體規(guī)劃、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)規(guī)劃等方面都有應(yīng)用價(jià)值[15-17]。

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