基于GIS的耕地資源動態變化特征研究

羅政 黎星 周斯黎

摘 ?要 ?為深入研究耕地保護與土地利用的關系，本文基于衡陽縣2005年和2016年兩期土地利用現狀圖，運用GIS技術和統計分析方法，對2005年-2016年期間衡陽縣不同區域（山區、半山區和丘陵區）耕地的變化數量、變化速率、變化方向、空間差異等特征進行分析，并探討其形成原因，從而為衡陽縣及我省耕地利用管理和保護決策提供技術分析方法。

關鍵詞 ?衡陽縣;耕地資源;動態變化

中圖分類號：P208 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

Abstract： In order to deeply study the relationship between cultivated land protection and land use， based on the land use map of Hengyang County in 2005 and 2016， this paper analyzes changes in the number of cultivate land， rate changes， changes direction and space differences in different regions （mountains、semi-mountainous and hilly areas）in Hengyang County during 2005 -2016，through GIS technology and Statistical analysis methods， and discusses the reasons for its formation. Therefore， it provides technical analysis methods for the use management and protection decisions of cultivated land in Hengyang County and our province.

Keyword： Hengyang county， cultivated land resource， dynamic change

0 ?引言

耕地是土地資源的精華，是獲得糧食的基本物質基礎，與人們的農業生產活動關系密切[1]。耕地處于不斷的變化中，而且區域間由于自然條件和社會經濟條件的不同，耕地面積變化呈現不同的特征[1]。耕地保護是我國政府非常重視的一項土地管理工作，它直接關系到國家糧食安全戰略目標能否實現，對社會經濟發展具有極其重要的基礎保障作用。

重視區域耕地動態變化研究，及時了解和掌握耕地的數量變化動態及其空間特點，分析耕地面積變化的驅動機制，對合理利用耕地資源，保護、維護耕地總量動態平衡，協調好耕地保護與經濟發展之間的關系，進一步調整用地結構，促進農業優勢地區的持續發展以及區域經濟持續發展等具有十分重要的意義[2-6]。

1 ?研究區概況與資料來源

1.1研究區域概況

衡陽縣地處衡陽市西北部，湘江中游，東南至衡陽市區僅18公里，轄區總面積2558.61平方公里。衡陽縣地處五嶺上升和洞庭湖下陷的過渡地帶，即“衡陽盆地”北沿，區域內中部丘陵起伏，小塊平原星羅棋布。衡陽縣山區、半山區和丘陵區約各占轄區總面積的三分之一。

衡陽縣區位條件優越，交通便利。近年來，衡陽縣國民經濟發展迅速，城市化水平快速提高，近城區區域經濟水平較高，近山區區域經濟水平相對落后。由于經濟條件的不同，各區域的耕地保護形勢也各有特征。

1.2資料來源

本文研究對象為衡陽縣行政轄區內耕地。由于各時期土地利用分類系統的差異，為便于研究，按照同一土地分類標準對兩期土地利用現狀分類進行調整與統一，主要劃分為耕地、林地、園地、城鎮村及工礦用地、交通用地、水域和未利用地。相關耕地現狀的數據來源于2005年-2016年土地利用變更調查數據，圖件主要包括2005年和2016年兩期土地利用現狀圖。

2 ?研究方法

2.1轉移矩陣分析

借用土地利用/覆蓋變化研究中的轉移矩陣，轉移矩陣能夠直觀揭示每種景觀斑塊類型的減少面積及分別來自或轉變為哪些景觀斑塊類型。由于本研究以耕地資源為研究目標，故將2期土地利用現狀圖中的耕地景觀提取合并得到出現過耕地景觀的區域，以此區域為轉移矩陣的研究范圍。利用2期的土地利用現狀圖在地理信息系統軟件ArcGIS10.1空間分析功能的支持下生成轉移矩陣。

2.2耕地變化特征指標

2.2.1耕地轉移速率

式中：為耕地在監測時期至期間的轉移速率。為耕地在監測時期至期間轉變為非耕地的面積總和，為耕地在監測期初的面積，為耕地在監測期間未變化的面積[6-7]。

2.2.2耕地新增速率

式中：為耕地在監測時期至期間的新增速率。為非耕地在監測時期至期間轉變為耕地的面積，為耕地在監測期初的面積，為耕地在監測期間未變化的面積[2]。

2.2.3耕地變化速率

3 ?耕地動態變化分析

3.1耕地轉移速度分析

近年來，衡陽縣大量耕地轉為其他用地，衡陽縣2005年-2016年耕地空間變化情況見圖1。通過表1分析，2005年-2016年衡陽縣共有0.72%耕地轉為非耕地，衡陽縣耕地的轉移速率是平均每年轉移0.07%。從區域分布來看，耕地轉移速率的關系為丘陵區>半山區>山區。由表2可知，2005年-2016年間衡陽縣共新增耕地0.79%，耕地的年平均新增速率是0.08%。從區域分布來看，耕地新增速率的關系為丘陵區>山區>半山區。綜合耕地轉移和新增情況，可得衡陽縣耕地變化情況（表3），2005年-2016年全區共有1.51%的耕地發生了變化，其年平均變化速率為0.15%。以丘陵區耕地變化速率最快，年平均變化速率是0.23%，其次是山區，年平均變化速率是0.11%，丘陵區的耕地變化速率最小，為0.08%。

從區域分布來看，衡陽縣丘陵區、半山區的耕地轉移速率均高于新增速率，耕地資源的變化態勢不容樂觀。從表3中可以看出，不同區域耕地相對變化率的關系為：丘陵區>山區>半山區。衡陽縣丘陵區是耕地分布最廣泛的地區，也是耕地質量優良且集中連片區，但同時該區域也是經濟條件最好、人文社會活動最為頻繁的區域，因此，耕地的變化相對其他區域變化幅度較大。

3.2耕地變化的來源去向分析

3.2.1耕地減少去向的區域特征分析

由耕地減少的去向（表4）可以看出，衡陽縣耕地減少的主要原因是非農建設占用耕地（去向為城鎮村及工礦用地、交通用地），其導致耕地減少面積占耕地減少去向總量的94.16%，其次是農業結構調整（去向為園地、其他農用地等），所占比例為5.22%。另外，地質災害等原因造成耕地減少的數量占耕地去向數量的約0.62%。

衡陽縣耕地減少去向具有明顯的區域特征（表5）。耕地減少過程中，丘陵區減少耕地面積最多，山區耕地減少的面積最少。

綜合比較不同區域的耕地去向，不難發現，三個區域的共同特點是在耕地減少的去向中，建設占用所占的比重最大。隨著衡陽縣城市化進程的加快，特別是城市化重點區域，城市經濟的快速發展和非農業人口的大量增加使城市建設用地需求越來越大，這些區域的耕地為城市的擴展提供了先天的便利條件，大量的耕地向建設用地流轉。

其次是農業結構調整。由于不同農用地經濟效益的差異，農民也會做出理性的選擇，其表現形式為農業內部結構調整，變化方向以耕地向果園、花卉、經濟林等精細農業和園藝農業轉變為主。

在山區，由于受自然條件的限制，建設占用造成耕地減少的比重相對較小，而變為未利用地的比重逐漸增大，這是由于一方面位于山區的耕地坡度大、土層薄、耕地破碎等，導致種糧的經濟效益差，隨著城市化的推進，山區的農民受經濟利益的驅動，紛紛棄農進城打工，造成部分土地無人耕種，引起耕地的拋荒。另一方面是因泥石流、崩滑塌、滑坡等自然災害損毀了少量耕地。

由此可以看出，衡陽縣不同區域耕地變化的特征不完全相同，各區域的耕地減少去向與各區域的社會經濟發展水平和土地利用需求有關。應立足于各區域的社會經濟和自然條件，分析各區域耕地變化的內在演變特征，因地制宜地、針對性地實行有效的保護措施。

3.2.2耕地增加來源區域特征分析

由新增加耕地的來源（表6）可以看出，衡陽縣新增耕地主要來自農業結構調整（來源為園地、林地），增加的耕地面積占全區耕地增加來源的85.96%，來自土地開發（來源為未利用地、水域中的灘涂）增加的耕地面積約占12.54%。來自土地復墾（來源為城鎮村及工礦用地）增加的耕地面積約占全區耕地增加來源的0.49%。

衡陽縣耕地增加來源具有明顯的區域特征（表7）。丘陵區補充耕地面積最多，新補充耕地面積占全縣新增耕地面積的56.57%，山區補充的耕地面積為全縣新增耕地面積的37.55%，半山區面積最小，僅占5.88%。此外，丘陵區、半山區和山區新增耕地主要來源均為農業結構調整（增加來源為園地、林地），占耕地增加總量的分別為90.50%、96.64%、77.46%，其次為土地開發（增加來源為未利用地、水域中的灘涂），其中丘陵區和山區的比例分別為8.07%、21.25%。來自土地復墾的（增加來源為城鎮村及工礦用地）新增耕地占耕地增加總量的比例分別為0.32%、3.34%、0.09%。

綜上所述，在今后的土地利用過程中，應立足于本縣實際，因地制宜的分區域制定相應的補充耕地途徑：丘陵區應積極盤活存量建設用地，盡量避免非農建設占用耕地;山區和半山區，應加大土地開發的力度，加強對廢棄農村居民點和獨立工礦的復墾。另一方面應在對未利用地宜耕適宜性科學評價的基礎上，加強對未利用地進行開發，但也不能片面強調未利用地的開發，以免造成嚴峻的生態環境問題。

4 ?結論

（1）采用耕地轉移速率、耕地新增速率和耕地的變化速率等指標可以較好地體現衡陽縣耕地資源的變化態勢，為耕地保護研究提供技術分析手段。

（2）2005年-2016年12年間全縣共有0.72%的耕地轉移為非耕地，衡陽縣耕地的轉移速率是平均每年轉移0.07%，同期衡陽縣共新增耕地0.79%，耕地年平均的新增速率是0.08%，綜合耕地轉移和新增的結果，全區共1.51%耕地發生了變化，年平均變化速率是0.15%。

（3）耕地轉移速率、新增速率及相對變化率在山區、半山區和丘陵區存在明顯的差異。具體表現如下：耕地轉移速率的關系為丘陵區>半山區>山區;耕地新增速率的關系為丘陵區>山區>半山區;耕地相對變化率的關系，丘陵區>山區>半山區。

（4）研究表明，衡陽縣耕地減少的主要原因是建設占用和農業結構調整，耕地增加主要是由于農業結構調整和土地開發。耕地流向變化具有明顯的區域特征，各區域今后因深入分析各自耕地來源去向內在機理的基礎上，因地制宜的制定區域性的耕地利用管理和保護決策。

（5）耕地保護是我國的一項基本國策，在土地利用過程中應充分發揮耕地作為“綠心”、“綠帶”等生態保護的作用，這樣既能高效地保護耕地，也能限制城鎮建設的無序擴張。

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