基于ArcGIS的喀斯特山區(qū)土地適應(yīng)性評價(jià)——以鴨池鎮(zhèn)為例

張 南 王華春 萬 佳

（江西理工大學(xué)，江西 贛州 341000）

鴨池鎮(zhèn)是喀斯特地貌比較典型的地區(qū)，分布著較廣的喀斯特地貌。喀斯特地貌的主要特點(diǎn)是在喀斯特地貌地區(qū)，巖石容易被侵蝕，土壤稀薄并且易被侵蝕，土壤肥力不足，生態(tài)脆弱，石漠化嚴(yán)重。因此，喀斯特地區(qū)特別是喀斯特山區(qū)的土壤的有效利用及生態(tài)恢復(fù)迫在眉睫。

鴨池鎮(zhèn)是喀斯特山區(qū)面積較小、空間差異小、生態(tài)環(huán)境脆弱的區(qū)域，對喀斯特山區(qū)土地適應(yīng)性評價(jià)的研究具有典型性。

1 研究區(qū)概況

1.1 鴨池鎮(zhèn)基本概況

鴨池鎮(zhèn)地處貴州省畢節(jié)市城郊，境內(nèi)屬于北亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，年平均氣溫13℃，氣候溫和，熱量充沛，雨水集中，無霜期長。鴨池鎮(zhèn)屬于中山淺切割丘陵地，典型的喀斯特地貌，地形起伏較大，最高海拔1 900m，最低海拔1 400m，相對高差500m，境內(nèi)平均海拔1 500m。土地利用類型為林地、居民點(diǎn)及工礦用地、交通用地和耕地。轄26個(gè)村，224個(gè)村民組，12 688戶，54 546人。

1.2 影響鴨池鎮(zhèn)喀斯特山區(qū)土地適宜性的因素

根據(jù)喀斯特山區(qū)地貌的特性，類似于鴨池鎮(zhèn)的小范圍內(nèi)，影響山區(qū)土地適宜性的因素主要有海拔、坡度、土層厚度、背風(fēng)坡、迎風(fēng)破、陽坡和陰坡等。在大范圍內(nèi)，影響山區(qū)土地適宜性的因素除了以上小范圍的因素外，還有降水量和土壤養(yǎng)分等。由于鴨池鎮(zhèn)相對于整個(gè)喀斯特山區(qū)的面積非常小，所以只考慮小范圍內(nèi)的土地適宜性因素。

2 評價(jià)方法

2.1 擬定評價(jià)單元

應(yīng)根據(jù)國家土地適宜性評價(jià)分類和評價(jià)的目的來擬定評價(jià)單元，同時(shí)要保證土地適宜性評價(jià)工作效率好、準(zhǔn)確度高。首先要選擇評價(jià)對象，選出一些有必要參與評價(jià)的土地利用現(xiàn)狀類型，根據(jù)鴨池鎮(zhèn)土地利用總體規(guī)劃，遵循評價(jià)對象的確定原則，確定宜耕地為評價(jià)對象[1-3]。

評價(jià)單元是進(jìn)行適宜度分析的最小單位，需要通過ArcGIS軟件將鴨池鎮(zhèn)所有的土地劃分為單元大小、內(nèi)部土地屬性、組成要素性質(zhì)基本一致的虛擬個(gè)體。土地適宜性評價(jià)單元的劃分可根據(jù)評價(jià)的主、客觀條件，選擇地塊法、網(wǎng)格法、疊置法、多邊形法等方法[4-6]。評價(jià)單元的確定在土地適應(yīng)性分析中占有重要的作用，評價(jià)單元過大，會將重要的信息過濾掉，評價(jià)單元過小，會將不必要的信息放大。根據(jù)區(qū)域土地利用的現(xiàn)狀特征及評價(jià)的空間精度的要求，在地理信息系統(tǒng)軟件ARCGIS的支持下，以固定網(wǎng)格來劃分單元，先將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為柵格數(shù)據(jù)，并生成5m×5m大小的象元，每一個(gè)象元是一個(gè)土地評價(jià)單元[7]。

2.2 確定評價(jià)等級

參照聯(lián)合國糧農(nóng)組織《土地評價(jià)綱要》的規(guī)定，根據(jù)土地對評價(jià)用途的適宜性、限制性強(qiáng)度和生產(chǎn)能力的高低，將參評土地分為適宜S1、中度適宜S2、勉強(qiáng)適宜S3以及不適宜N四個(gè)等級[8-9]。

2.3 建立評價(jià)指標(biāo)體系

2.3.1 確定評價(jià)因子

評價(jià)因子選擇的合理性直接影響評價(jià)結(jié)果的好壞。本文選取的評價(jià)因子是影響鴨池鎮(zhèn)山區(qū)耕地的適宜性因素。

2.3.2 確定評價(jià)因子的權(quán)重值

評價(jià)因子權(quán)重值的賦予基于評價(jià)因子對評價(jià)對象的影響程度或貢獻(xiàn)程度，參評因子的權(quán)重直接關(guān)系到最終獲得評價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確度。目前人們確定權(quán)重的方法主要是層次分析法。其基本思想：將所要分析的問題層次化，根據(jù)問題的性質(zhì)以及要達(dá)到的總體目標(biāo)，將問題分解成不同的組成要素。按照因素間的相互關(guān)系及隸屬關(guān)系，將因素按不同層次聚集組合，形成一個(gè)多層分析結(jié)果模型，最終歸結(jié)為最底層相對于最高層相對重要程度的權(quán)值或相對優(yōu)劣次序的問題[10]。

2.3.3 分級指標(biāo)的建立

分級指標(biāo)的建立是根據(jù)不同評價(jià)因子值的范圍分成優(yōu)、良、中、差四個(gè)等級，見表1。

表1 宜耕地評價(jià)因子表

2.4 評價(jià)模型與評價(jià)過程

2.4.1 建立評價(jià)模型

在建立評價(jià)模型之前，需要將以上建立的分級指標(biāo)進(jìn)行量化，在本文研究中，將各個(gè)等級賦予一定的分?jǐn)?shù)值，見表2。

表2 賦分值表

需要根據(jù)給定的評價(jià)因子、各個(gè)評價(jià)因子的權(quán)重值以及分級指標(biāo)進(jìn)行建模[10]。每一個(gè)參評因子在每一種土地適宜類都有其不同的權(quán)重值，考慮到這些因素，本文建立的模型如下；

（1）式中，C為某種土地評價(jià)單元的綜合值，Wi為第i個(gè)評價(jià)因子的權(quán)重，Di為第i個(gè)評價(jià)因子的等級賦分值，n為評價(jià)因子個(gè)數(shù)，U為迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡，V為陽坡和陰坡。從該模型中可以得知C的值越大，其土地適宜度越高，反之則越低。

2.4.2 評價(jià)過程

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：本文研究所使用的數(shù)據(jù)中，海拔和坡度數(shù)據(jù)來源于畢節(jié)市二調(diào)數(shù)據(jù)，背風(fēng)坡和迎風(fēng)破、陽坡和陰坡、土壤養(yǎng)分、土壤厚度、交通條件以及地質(zhì)條件均為實(shí)地調(diào)查并咨詢相關(guān)專家以及查詢畢節(jié)市統(tǒng)計(jì)年鑒獲得，具有可靠性和準(zhǔn)確性。

數(shù)據(jù)處理：利用ArcGIS強(qiáng)大的功能，特別是空間分析功能對以上分析的各評價(jià)因子進(jìn)行預(yù)處理，以便于下一步模型的求解。在處理過程中，利用ArcGIS緩沖區(qū)功能將交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖區(qū)擴(kuò)展，然后將擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)重分為以上四個(gè)等級。同時(shí)，對迎風(fēng)坡與陽坡賦予比背風(fēng)坡與陰坡高的值（迎風(fēng)坡與陽坡都賦予1，背風(fēng)坡與陰坡賦予0.6），以方便模型的建立。

3 評價(jià)結(jié)果

根據(jù)以上建立的評價(jià)模型和評價(jià)指標(biāo)體系，利用ArcGIS空間分析功能，最后得出宜耕地的高度適宜S1、中度適宜S2、勉強(qiáng)適宜S3、不適宜N的等級圖，如圖1所示。表3為各等級評價(jià)面積、分布以及限制因素。

圖1 鴨池鎮(zhèn)宜耕地圖

表3 宜耕地統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)論與討論

根據(jù)圖1以及表3可以看出，在宜耕地分類中，S1等級的面積最大，從S1等級到N等級依次遞減，原因主要是喀斯特地區(qū)土壤養(yǎng)分不足、海拔較高。首先，鴨池鎮(zhèn)位于典型的喀斯特山區(qū)，地貌的形成主要是因?yàn)樗畬扇苄詭r石（碳酸鹽巖、石膏、巖鹽）進(jìn)行以化學(xué)溶蝕為主的地質(zhì)作用，土壤養(yǎng)分不高。其次，鴨池鎮(zhèn)最高海拔有1 900m，分布于云貴高原上，高海拔對農(nóng)作物的影響也很大。最后，在高海拔地區(qū)，土壤較稀薄，不適合農(nóng)作物的生長。

基于ArcGIS軟件對鴨池鎮(zhèn)進(jìn)行土地適宜性評價(jià)研究，對鴨池鎮(zhèn)的海拔、坡度、土層厚度、背風(fēng)坡、迎風(fēng)破、陽坡和陰坡、土壤養(yǎng)分、交通條件以及地質(zhì)條件等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，得出鴨池鎮(zhèn)宜耕地的適宜性等級圖。根據(jù)各種土地資源的適宜性要求，分析了宜耕地適宜性等級的分布情況和適宜程度，找出了各自的限制性因素，可為以后的規(guī)劃提供參考。

[1]凌云川.土地適宜性評價(jià)理論與方法研究[J]．現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2007（18）：191-194．

[2]師學(xué)義，武雪萍．土地利用規(guī)劃原理與方法[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)出版社，2003.

[3]土地適宜性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，[EB/OL].http：//baike.baidu.com/view/1658085.htm.

[4]安國輝．土地利用規(guī)劃[M]．北京：科學(xué)出版社，2008.

[5]潘紅飛，趙翠薇.基于GIS的喀斯特山區(qū)土地適宜性評價(jià)——以安順鎮(zhèn)寧縣丁旗鎮(zhèn)為例[J].貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，30（1）：6-12.

[6]吳燕輝，周勇．土地利用規(guī)劃中的土地適宜性評價(jià)[J]．農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)，2008，24（2）：232－235．

[7]楊邦柱，王衛(wèi)東，鄭合英.土石山區(qū)小流域土地適宜性評價(jià)研究[J].中國水土保持 SWCC，2003，（6）：28-29.

[8]農(nóng)肖肖，何政偉，吳柏清．ARCGIS空間分析建模在耕地質(zhì)量評價(jià)中的應(yīng)用[J]．水土保持研究，2008，27（8）：234－236．

[9]劉耀林，何建華．土地信息學(xué)[M]．北京：科學(xué)出版社，2007.

[10]陳穎，吳柏清，鄒卓陽，等.基于 GIS的土地適宜性評價(jià)——以四川省馬爾康縣為例[J].水土保持研究，2010，17（4）：100-103.