基于GIS的丘陵山区可持续耕地整理潜力综合评价

江一波，胡守庚，刘越岩，王占岐

（中国地质大学（武汉）资源学院，湖北武汉 430074）

基于GIS的丘陵山区可持续耕地整理潜力综合评价

江一波，胡守庚，刘越岩，王占岐

（中国地质大学（武汉）资源学院，湖北武汉 430074）

研究目的：综合运用现有土地利用基础数据库,建立丘陵山区可持续耕地整理潜力综合评价体系，以期为新一轮土地整治规划提供参考。研究方法：基于丘陵山区耕地整理的背景和特点,从资源、经济、生态和社会4个方面选取7个指标，建立了丘陵山区可持续耕地整理潜力综合评价体系,并以长阳土家族自治县磨市镇为典型研究区，运用农用地分等和第二次全国土地调查等当前现有的成果数据，在GIS平台下,将农用地分等图、“二调”土地利用现状图和坡度图等综合叠加分析，提取评价单元及其属性信息进行潜力评价。研究结果：将研究区可持续耕地整理潜力综合指数及其潜力分区图与野外调查实际相比，结果能较好反应该区的实际情况。研究结论：该评价方法既立足于丘陵山区耕地整理可持续发展的需要，又具有充分利用现有成果数据的特点，能为区域耕地整理及其项目选择提供有益借鉴，促进土地整理事业可持续发展。

土地整理；可持续耕地整理潜力；指标体系；丘陵山区；GIS

1 引言

耕地整理潜力评价是制定土地整理专项规划、土地整理项目可行性研究、土地整理项目规划设计以及国家投资决策的依据。综观国内外研究成果以及中国开展土地整理的目的和背景，土地整理的可持续发展已经逐步受到重视，如杨庆媛等从国内土地整理的发展趋势和土地整理目标区域分工的角度，提出了丘陵山区土地整理的首要目标是确保区域生态安全，以实现区域可持续发展目标[1]。王洪跃则探索建立山地县域土地可持续利用评价指标体系，探讨了土地整理的迫切性[2]。然而，耕地整理作为土地整理的重要组成部分，其潜力评价可理解为在科学分析耕地利用现状基础上，结合经济、生态、社会等外部条件，分析耕地整理在增加有效利用面积、提高耕地生产力、改善生态环境和节约生产投资方面的能力[3]。胡守庚等在这种理念的指导下，从资源、经济、社会、环境等4个方面选取了15个指标评价了项目区的可持续耕地整理潜力[4]，郑文武和郭洪泉等利用GIS技术建立评价模型和信息系统[5-6]，试图将该项工作模型化、信息化。从已有研究成果可以发现，当前对于区域丘陵山区的可持续耕地整理潜力评价研究较少，尤其是利用农用地分等定级和第二次全国土地调查（以下简称“二调”）等最新的成果数据进行耕地整理潜力评价的尚未见到相关报道，本文基于这一点，利用GIS技术，对丘陵山区可持续耕地整理潜力进行综合评价，以期为土地利用总体规划和土地整治专项规划提供参考。

2 研究方法

2.1 构建评价指标体系

随着对耕地整理内涵理解的深入，学者们认为在不同的区域、不同的经济社会发展阶段耕地整理的目标将会有所不同，综合化、生态化、动态化将是未来耕地整理的大趋势[7]。根据中国目前开展耕地整理的背景和动因以及结合世界各国土地整理的发展趋势，可把可持续耕地整理潜力定义为是指在一定的区域、一定社会经济发展阶段下，针对某种既定用途，通过采取在行政、经济、法律和技术等方面一系列措施，使待整理土地资源达到科学合理、充分有效利用，并满足经济、社会、生态系统的可持续发展要求的能力[8-9]。所以，基于可持续发展的耕地整理潜力评价指标体系是一个资源—经济—社会—生态的复合体系，也是多层次多角度的指标体系，既反映持续性现状，也反映持续发展的变化趋势[10]。而丘陵地区由于地质构造复杂，地貌类型多样，地势高差大，一个项目区往往存在3种以上的地貌形态，增加了土地整理的难度，同时生态环境比较脆弱，高差较大，耕地整理的重点是防止水土流失和解决山地灌溉的问题[8]。因此，本文从可持续的角度出发，充分借鉴现有国内外的研究成果，同时考虑丘陵山区的实际情况，根据指标体系的构建原则、方法和指标数据的可获取性，选出由资源、经济、社会、环境4个子系统组成的7个指标。可持续耕地整理潜力评价指标体系详见表1。

2.2 评价指标权重的确定

本文采用层次分析法对潜力评价指标权重值进行确定，对所列指标两两比较重要程度而逐层进行判断评分，构造判断矩阵：然后利用方根法求得最大特征根对应的特征向量，得到单项指标对总目标的重要性权值，并检验是否具有满意的一致性[12]。最终确定的权重为：耕地利用潜力占49%，经济可行性占13%，资源保护性占20%，社会可接受性占19%。用同样的方法得出其他各项指标的单排序权值，并经过检验证明判断矩阵具有满意的一致性。最后得出总排序权值如表2所示。

表1 可持续耕地整理潜力评价指标体系Tab.1 Evaluation index system of sustainable potential of arable land consolidation

表2 可持续耕地整理潜力评价指标权重Tab.2 Evaluation index weighs of sustainable potential of arable land consolidation

3 实证研究

3.1 研究区概况

研究区位于湖北省宜昌市长阳土家族自治县东南部磨市镇，东经111°8′—111°20′，北纬30°19′—30°20′之间。长阳低山河谷地区，终年无雪无霜，热量资源丰富；中山地区为典型的温带气候；高山的地区为典型的寒带气候。全镇辖12个村，镇域面积约220 km2，地形以山地为主，2008年耕地总面积2850.2 hm2，占全镇土地面积的12.9%，低于全县14.06%的平均水平；人均耕地0.09 hm2，低于全县0.15 hm2的平均水平，也低于全国人均水平[13]。磨市镇耕地整体的生产力不高，部分区域水土流失和生态恶化现象严重，随着城镇化的推进，大量的非农建设势必还将占用一定的耕地，耕地整理的形势较为严峻。

3.2 综合评价

3.2.1 评价目的 耕地整理潜力评价需将综合考虑现实需求，就耕地整理的可能效果、耕地整理的社会需要以及开展耕地的基础性保障条件进行综合评价，具体如下：（1）在评价单元的基础上反映研究区各村耕地整理的潜力大小；（2）体现增加有效耕地，提高耕地生产力水平的效果；（3）反映改善生态环境，遏制水土流失的能力；（4）为选择重点投资方向，确定耕地整理的时序安排和重点区域提供依据。

3.2.2 评价单元划分 本文基于行政村界线，同时考虑到耕地坡度和土地利用类型，在GIS平台下，对土地利用现状图、行政村界线图、坡度图以及农用地自然等和利用等别图叠加，形成评价单元图斑。

表3 标准分值表Tab.3 Standardized scores table

3.2.3 基础数据收集 利用GIS软件，从研究区2009年“二调”土地利用现状图中提取出耕地图斑和林地图斑，得到磨市镇耕地分布图（图1，封三）和林地分布图（图2，封三）。从磨市镇农用地分等图属性库中提取出农用地自然质量等指数和利用等指数，得到自然质量等图（图3，封三）和利用等图（图4，封三）。将土地利用现状图和磨市镇坡度图数字化叠加后得到磨市镇耕地坡度级结构图（图5，封三）。劳动力人均耕地面积和待复垦地面积数据来自于长阳土家族自治县土地利用总体规划（2006—2020），并按照近几年的变化进行更新，更新为2009年；未利用地面积、基础设施所占面积和低丘岗地面积来源于2009年“二调”数据库及其结合坡度图分析获得。新增耕地来源由未利用地、低丘岗地及待复垦地分别按相应的开发、整理、复垦的新增耕地率标准计算相加而来。新增耕地率的测算依据长阳土地利用总体规划和低丘岗地整理规划测算标准，未利用地开发的新增耕地率最低标准为60%，低丘岗地整理新增耕地率最低标准为30%，土地复垦新增耕地率最低标准为40%。图3、图4中不适宜整理区是坡度＞25°的林地。

3.2.4 评价指标值 利用GIS软件作为空间数据处理工具，在Excel、Access数据统计分析应用软件中处理属性数据，得到耕地潜力评价各因子的值。对数据进行标准化处理，得到标准分值表（表3）。

对表3中标准化值按0—0.2、0.2—0.4、0.4—0.6、0.6—0.8、0.8—1的区间段划分为1—5级，劳动力人均耕地面积和林地覆盖率为逆指标，等级按5—1级划分。从农用地分等成果中提取农用地自然质量等、利用等及坡度等数据完善评价指标体系，其中自然等和利用等均已划分好指标等级，由于这两项指标是逆指标，需要进一步处理，如原来自然等为5级的评价单元，现设定为1级。

3.2.5 评价单元总分值计算 在对评价单元指标原始数据处理的基础上，根据之前确定的各指标的权重，将各指标的等级值进行加权求和得各评价单元的耕地整理潜力总分值。计算公式为：

式5中，Fi为第i个评价单元的耕地整理潜力评价分值；Ki（j）为第i个评价单元的第j个指标的等级值；W（j）为第j个指标的权重值。

3.2.6 潜力级别的划分 本文采用数轴法确定磨市镇耕地整理潜力级别。根据各评价单元整理潜力评价综合总分值以及对应的图斑数量绘制出综合总分值分布图（图6）。

通过图6可以看出0.3、0.37、0.52、和0.6这4个相对比较明显的分段点。于是可将全部单元按综合的评价总分值划分出5个区段（级次）。即：0.6—0.7分的为第一潜力段；0.52—0.6分的为第二潜力段；0.37—0.52分的为第三潜力段；0.3—0.37分的为四级潜力区；0.24—0.3分的为五级潜力区。这样的划分，能体现全体样本的分布特征，三级和四级潜力区耕地最多。磨市镇耕地整理潜力级别分布如图7（封三）所示。

3.3.7 评价结果分析 从磨市镇耕地整理潜力评价分级结果来看，将本文研究结果与当地前期开展的低丘岗地开发规划和土地整理专项规划的成果相对比发现，评价级别图与野外调查结果十分接近，比如耕地整理潜力区主要集中在花桥村、磨市村、芦溪村和黄荆庄村，土地整理规划将这些村确定为近期开展耕地整理的重点区域。但是本文评价结果比前期规划成果更细化，融合了耕地质量、图斑、地形等影响耕地整理的重要因素，有助于划定土地整治项目区，更具可操作性和科学性。因此，在编制新一轮长阳土家族自治县土地整治规划等相关方案时，可考虑将其划为重点耕地整理区，并分解较多的耕地整理指标和规划较多的重点整理项目，而其他行政村的耕地整理潜力较小，可不纳入规划耕地整理重点区，并少规划重点整理项目，整理的时序也应主要为规划中远期。

图6 磨市镇耕地整理潜力综合分值数轴分布图Fig.6 Distribution of the comprehensive scores on axes of the arable land consolidation potentiality in Moshi twon

4 结论与讨论

（1）本文站在决策的角度，就耕地整理的目标和效益、以及社会需求进行的综合评价。因此在建立综合评价指标体系时，主要是考虑新增耕地系数、耕地生产潜力、基础设施配套状况、生态环境和开展耕地整理的积极性。

（2）本文充分考虑丘陵山区耕地整理的特点，构建了由4个评价因素、7个评价因子组成的综合评价指标体系。本文选取的指标充分运用了农用地分等和“二调”的成果数据，可操做性强且评价数据易于获取。

（3）本文利用GIS技术，不仅为整理数据节约了时间同时又提高了评价的科学性和准确性。通过GIS数据处理和空间分析，实现评价单元的划分和批量数值计算，具有数据获取相对容易、信息丰富、分析快速的优点。

（4）本文评价结果可以作为耕地整理项目选择的依据，耕地整理潜力级别图可以确定各整理区的潜力分布状况，从而确定重大项目整理区及其各个整理区的时序安排，同时也为耕地整理规划与设计提供依据。

丘陵山区耕地整理潜力评价是一项系统工作，本文主要是在充分利用现有土地利用成果数据库的角度讨论区域整理潜力问题，其评价结果的对比因为缺乏具体的定量参照无法实现信息化，且只探讨了耕地整理潜力，土地整治的综合潜力问题有待进一步研究。

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）：

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Com prehensive Evaluation on the Sustainable Potential of Arable Land Consolidation in M ountainous Area via GIS

JIANG Yi-bo,HU Shou-geng,LIU Yue-yan,WANG Zhan-qi
（Faculty of Earth Resource,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China）

The purpose of this paper is to set up an evaluating system for the sustainable potential of arable land consolidation in mountainous area based on current land use databases,which is expected to provide some references for the coming land consolidation planning.The methods are as follows.Seven indicators are chosen firstly from four aspects of production stability,economic feasibility,resource protection and social acceptability.Secondly the evaluation index system was established based on the background and characteristics of arable land consolidation in mountainous area.Thirdly taking Moshi Town as an example and using the databases of farmland gradation and land usemap of the second national land survey,we overlay them with digital topographic and others maps based on GIS,generate the evaluating unitand its related properties for evaluating the potential.The results show that the arable land consolidation potential index and potential gradingmap arematched wellwith the realities from the field work results.It is concluded that the result indicates that themethod could provide useful references for regional land consolidation and its project selection,which also promotes the sustainable development of land consolidation.It is because that themethod is based on the demand of arable land consolidation inmountainous area and also the advantages of current land use databases.

land consolidation;sustainable arable land consolidation;comprehensive evaluation;mountainous area;GIS

F301.21

A

1001-8158（2012）06-0042-06

2011-12-07

2012-05-25

湖北省国土科技计划项目“可持续耕地整理潜力评价技术方法研究”（ETZ2008B08）；湖北省国土科技项目“可持续耕地整理潜力评价技术方法研究”（ETZ2008B08)；中国地质大学（武汉）中央高校基本科研业务费摇篮计划专项资金资助项目（CUD120414）。

江一波（1988-），女，湖北潜江人，硕士。主要研究方向为土地资源管理研究。E-mail:403261696@qq.com

胡守庚（1978-），男，浙江庆元人，博士。主要研究方向为土地资源调查评价、土地信息学。E-mail:husg2009@gmail.com