結合地理國情數據的省級糧食生產功能區劃定方法研究

石曉春 葉嬌 王海云 吳洪憲

摘要 糧食生產功能區是國家為保障糧食安全和推進農業現代化而出臺的一項重大政策。利用GIS空間分析技術，以廣東省為例，結合地理國情數據，進行了省級糧食生產功能區劃定方法研究。結果表明，廣東省糧食生產功能區各分區面積占比分別為最適宜為77.92%、比較適宜為2.16%、基本適宜為18.89%、勉強適宜為1.03%;最適宜地類主要位于粵北的山地丘陵區、粵東和粵西沿海地區，基本適宜區主要位于珠江流域平原區;該方法可較科學地進行省級糧食生產功能區的劃定，對優化農業生產布局和保障糧食安全具有重要現實意義。

關鍵詞 GIS;糧食生產功能區;地理國情數據;廣東省

中圖分類號 P208? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）04-0237-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.04.063

Study on the Method of Delineating the Provincial Grain Production Special Zone Based on Geographical Conditions Data

SHI Xiao-chun，YE Jiao，WANG Hai-yun et al （Institute of Surveying and Mapping，Department of Natural Resources of Guangdong Province，Guangzhou，Guangdong 510500）

Abstract The grain production special zone is a major policy of China to ensure food security and to promote agricultural modernization.Using GIS spatial analysis technology，taking Guangdong Province as an example，we studied the provincial grain production special zone demarcation method by combining the geographical data. The results showed that the proportion of the area of each district in the grain production special zone of Guangdong Province was 77.92%，the more suitable was 2.16%，the basic suitable was 18.89%，and the ratio was 1.03% respectively. The most suitable categories were mainly located in the mountainous hilly areas of northern Guangdong，the eastern and western coastal areas of Guangdong;and the basic suitable areas were mainly located in the Pearl River Basin Plain Area. This method can be more scientifically demarcated at the provincial grain production special zone，which was of great practical significance to optimize the layout of agricultural production and ensure food security.

Key words GIS;Grain production special zone;Geographical conditions data;Guangdong Province

基金項目 廣東省省級科技計劃項目（2018B020207002）;廣東省自然資源廳科技項目（GDZRZYKJ2020004）。

作者簡介 石曉春（1976—），男，山西渾源人，高級工程師，碩士，從事自然資源調查監測應用研究。通信作者，工程師，從事攝影測量與遙感研究。

收稿日期 2020-07-03

糧食生產功能區是國家為保障糧食安全和推進農業現代化而出臺的一項重大政策。為優化農業生產布局、聚焦主要品種和優勢產區、實行精準化管理，黨中央、國務院作出建立糧食生產功能區和重要農產品生產保護區（以下簡稱為“兩區”）的重大決策部署。

近幾年來廣東省糧食產不足需，糧食市場對外依存度較高，工業化、城鎮化發展與農業生產用地矛盾突出，進一步影響了廣東省糧食自給水平和農業可持續發展。建立“兩區”、穩定糧食產能和保障重要農產品有效供給尤為迫切。科學劃定“兩區”邊界，對保障經濟社會發展具有重要意義。

國內外學者對糧食生產功能區進行了理論研究和技術方法探討。理論研究角度主要包括糧食安全角度[1]、管理維護角度[2-4]、土壤肥力角度[5]、地力評價角度[6]、糧食生產效率角度[7]、技術規范角度[8]等。技術方法角度主要包括數據庫角度[9-10]、信息系統建設角度[11]、工作技術流程角度[12]、遙感技術角度[13]、GIS角度[14]。

對糧食生產功能區的劃定方法，薛秀清[13]雖然提到遙感技術的應用，但僅簡單地介紹了糧食生產功能區劃定的流程，對劃定方法未深入研究。此外，司徒榮軾等[14]在劃定糧食生產功能區時，僅考慮基本農田和連片性因素，未全面考慮規范中“兩區”劃定的因素，具有一定局限性。目前，從省級層面，利用地理國情數據進行糧食生產功能區劃定方法的研究仍鮮見報道。如何在劃定糧食生產功能區時，根據國家相關規范要求，進行多因素綜合分析，并結合地理國情數據，進行糧食生產功能區邊界的科學界定，是目前擬解決的關鍵問題。鑒于此，筆者利用GIS空間分析技術，以廣東省為例，結合地理國情數據，進行了省級糧食生產功能區劃定方法研究。

1 研究區域與研究方法

1.1 研究區與數據源 廣東省地處中國大陸最南部（109°45′～117°20′E，20°09′～25°31′N）。東鄰福建，北接江西、湖南，西連廣西，南臨南海，珠江口東西兩側分別與香港、澳門特別行政區接壤，西南部雷州半島隔瓊州海峽與海南省相望。全省陸地面積17.98萬km2。

廣東省地貌類型復雜多樣，有山地、丘陵、臺地和平原，其面積分別占全省土地總面積的33.7%、24.9%、14.2%和21.7%，河流和湖泊等只占全省土地總面積的5.5%。地勢總體北高南低，北部多為山地和高丘陵，最高峰石坑崆海拔1 902 m，位于陽山、乳源與湖南省的交界處;南部則為平原和臺地。

數據源包括2017 年度優于 1 m分辨率衛星遙感影像、廣東省2017年基礎性地理國情監測影像、廣東省永久基本農田圖斑數據、2017年基礎性地理國情監測地表覆蓋數據、廣東省耕地地力等級評價單元圖斑數據，以及廣東省第一次全國地理國情普查項目界線數據、2014年廣東省地名地址數據和2017年廣東省地名數據。

1.2 研究方法

根據廣東省區位特點，糧食生產功能區的劃定以永久基本農田圖斑數據、廣東省耕地地力等級評價單元圖斑數據與2017年全省基礎性地理國情監測成果做矢量疊加，然后通過衛星遙感影像判讀，形成全省符合糧食生產功能區劃定條件的地塊范圍地圖數據。最后經外業舉證核查后，形成全省糧食生產功能區布局“一張圖”。技術路線如圖1所示。

2 基于GIS的省級糧食生產功能區劃定方法

2.1 數據預處理

將基礎數據進行坐標轉換，統一轉成2000國家大地坐標系。采用布爾莎模型，廣東省范圍內均勻選取高等級控制點，并分別提供1980西安坐標和2000國家大地坐標，作為坐標轉換參數計算的數據源;然后利用按布爾莎模型計算的七參數將基礎數據坐標轉換為2000國家大地坐標數據。

2.2 糧食生產功能區劃的適宜性分區

2.2.1 基本農田因素適宜性分區。根據《國務院關于建立糧食生產功能區和重要農產品生產保護區的指導意見》（國發〔2017〕24號），結合廣東省實際情況，確定基本農田因素適宜性評價表。由表1可知，土地利用類型分值：水田為100分，水田、水澆地為50分;坡地等級分值：小于等于3級（即坡度15°以內）標注為100分，大于等于4級（即坡度大于15°）標注為50分。基本農田因素適宜性分為3類：適宜、基本適宜和不適宜。其中，適宜類的土地利用類型分值和坡地等級分值均為100分;基本適宜包括2種情況，即土地利用類型分值為100分且坡地等級分值為50分，或土地利用類型分值為50分且坡地等級分值為100分;不適宜類的土地利用類型分值和坡地等級分值均為50分。

2.2.2 耕地地力因素適宜性分區。原則上選擇廣東省耕地地力等級評價單元圖斑數據中地力等級在五等以上的地塊作為糧食生產功能區塊備選條件。由于每個地區要求劃定的糧食生產功能區面積都有具體規定，而內業劃定的地塊數據只參照影像拍攝當時的情況，可能與實地存在不符情況，因此在內業劃定地塊的時候需要適當預留一部分面積用作外業核減。綜上考慮，將廣東省耕地地力等級評價單元圖斑數據中地力等級為五等及以上的地塊定義為適宜類型，六、七、八等定義為基本適宜類型。

由表2可知，耕地地力因素適宜性分2類，即適宜和基本適宜。其中，適宜類為100分，其地力等級為五等及以上;基本適宜類為50分，其地力等級為六等、七等、八等。

2.3 基于GIS的適宜性綜合分區

利用GIS的空間分析方法，以基本農田因素適宜性分區圖為源圖層，以耕地地力因素適宜性分區圖為判別圖層，進行GIS判別分析，并進行糧食生產功能區劃適宜性綜合評價，評價結果見圖2。表3為宜性綜合評價分析，其中百分制得分為100分定為最適宜、87.5分定為比較適宜、75分定為基本適宜、62.5分定為勉強適宜、50分及以下的定為不適宜。

由圖2可知，基于GIS的糧食生產功能區適宜性綜合分區結果顯示，廣東省糧食生產功能區各分區面積占比分別為最適宜為50.83%、比較適宜為16.59%、基本適宜為15.98%、勉強適宜為15.27%、不適宜為1.34%。從空間分布看，最適宜地類主要位于粵北的山地丘陵區、粵東和粵西沿海地區;比較適宜區主要位于雷州半島和珠江流域平原區;基本適宜區主要位于珠江流域平原區。

2.4 基于地理國情數據的糧食生產功能區劃人工判讀

計算上步驟綜合分區圖屬性表中“適宜分類”=“最適宜”的地塊面積（S1）與判別前基本農田地塊面積（S）的比值，并將比值大于等于50%的“最適宜”地塊原基本農田地塊代碼導出。然后利用ARCGIS的屬性連接工具，將導出的原基本農田地塊代碼進行關聯。最后將關聯后的原基本農田地塊圖斑導出，作為人工判讀的底圖。

地理國情數據具有覆蓋面廣的優點，科學地涵蓋了自然環境、社會經濟環境、資源等眾多要素[15]，有效地解決了社會發展中出現的矛盾[16]。利用地理國情數據進行糧食生產功能區劃人工判讀。具體方法為：對上述步驟得到的符合條件的永久基本農田水田地塊，疊加2017年廣東省基礎性地理國情監測的矢量成果（該矢量成果是基于最新高分辨率衛星遙感影像進行地表覆蓋和地理國情要素矢量數據提取的，在本次工作中可作為土地實際現狀的參考數據使用）和與其對應的2017年衛星遙感影像，逐個地塊核對影像上的地表覆蓋情況，當從影像上判定當前地塊已經沒有用作耕作時，需要從糧食生產功能區地塊范圍內剔除該地塊（圖3）。通過此步驟初步確定糧食生產功能區地塊的邊界，并對地塊賦予預編碼，得到符合劃定條件的內業成果數據，以此作為外業核查舉證的依據。

結合地理國情數據，對基于GIS的糧食生產功能區適宜性綜合分區結果，進行人工判讀，初步得到廣東省糧食生產功能區劃圖（圖4）。從圖4可以看出，廣東省糧食生產功能區各分區面積占比分別為最適宜為77.92%、比較適宜為2.16%、基本適宜為18.89%、勉強適宜為1.03%。從空間分布看，最適宜地類主要位于粵北的山地丘陵區、粵東和粵西沿海地區;基本適宜區主要位于珠江流域平原區。

3 討論

該研究在劃定糧食生產功能區時，根據國家相關規范要求，綜合考慮了基本農田的土地利用類型、坡度、耕地地力等因素，利用GIS技術進行空間疊加分析，結合地理國情數據

進行逐個地塊核查，初步確定了廣東省糧食生產功能區邊界。與司徒榮軾等[14]的研究相比，該方法創新地方一方面

從省級層面研究;另一方面考慮的因素更全面，最后采用地理國情數據進行人工判別，其結果更客觀準確。與薛秀清[13]的研究相比，該方法創新地方包括綜合了GIS和遙感技術，另外考慮因素全面、可操作性強。此外，該研究結果需要外業進一步核查，根據各級部門實際情況，劃定糧食生產功能區范圍，以指導相關政府部門科學決策。

4 結論

利用GIS空間分析技術，以廣東省為例，結合地理國情數據，進行了省級糧食生產功能區劃定方法研究。結果表明，廣東省糧食生產功能區最適宜區面積占比為77.92%，主要位于粵北的山地丘陵區、粵東和粵西沿海地區;基本適宜區面積占比為18.89%，主要位于珠三角平原區。研究結果顯示，珠三角平原劃入糧食生成功能區的面積比較少，主要原因是隨著城市化進程加快，為了經濟社會發展需要，許多耕地用于養殖或者種植其他經濟作物。綜上分析，利用GIS的多要素空間分析方法，結合地理國情數據進行人工判讀，可以科學地進行省級糧食生產功能區的劃定，對優化農業生產布局和保障糧食安全具有重要現實意義。

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