基于3S的喀斯特山区猕猴桃产业适宜性评价<br/>——以贵州省六盘水市为例

基于3S的喀斯特山区猕猴桃产业适宜性评价
——以贵州省六盘水市为例

2014-03-27陈玉龙付虎艳

云南地理环境研究 2014年2期

陈玉龙，付虎艳，张军*

(1.云南大学资源环境与地球科学学院，云南昆明650091；2.西南林业大学，云南昆明 650224)

0 前言

猕猴桃是中华猕猴桃栽培种水果的称谓，其维生素C含量极高，有“水果之王”的美誉。猕猴桃属于古老的野生物种，中国是猕猴桃的原产地，在中国种植的范围较广，包括大别山区、陕西秦岭北麓、贵州高原及湖南省西部、四川西北地区及湖北省西南地区、浙江江山在内的大部分地区都有种植。猕猴桃一般适合生长在砂质土壤，砂质土壤的排水性好、土层较深、土壤通气性好、PH值也比较适合其生长[1]。猕猴桃适应性强，栽培种植容易，成本低，效益高，可作为发展山区经济的水果之一，贵州六盘水市(六枝、水城、盘县)是典型的底纬高海拔山区，适宜猕猴桃的生长，猕猴桃成为六盘水市特色产业之一。

由于猕猴桃对海拔高度、坡度、坡向、土壤类型等自然条件的要求较高，为了提高六盘水市猕猴桃在市场上的竞争力，增加猕猴桃产业的经济效益，实现猕猴桃高产、优质高效的目的，本文以现有耕地为基础，综合考虑海拔、坡度、坡向因素因子对猕猴桃种植进行适宜性评价，为当地政府对猕猴桃产业的规划与农民增收提供依据。

1 研究区概况

六盘水市(25°19′44″N～26°55′33″N和104°18′20″E～105°42′5″E)位于贵州省西部、云贵高原一、二级台地斜坡上，全市整体地势大概呈现西北高、东南低的趋势，在中部由于受到北盘江的强烈切割侵蚀作用，地形起伏较大，中部海拔处于1 400～1 900m，属于底纬高海拔山区。从地质地貌来看，六盘水属于典型的喀斯特山区，由于境内有大面积的石灰岩，因此成土艰难、土层较薄、水土流失严重，石漠化严重，这也严重影响了六盘水市整体经济的发展，全市群众贫困面较大。其土壤类型主要包括黄壤土类、山地黄棕壤土类、山地灌木丛草甸土类、石灰土土类、紫色土土类、水稻土土类、潮土土类、沼泽土土类8种，其中以黄壤和石灰土土类所占面积较大。

2 数据来源及处理

在进行适宜性评价过程中主要用到的数据包括六盘水市DEM、坡度、坡向、土壤类型分布以及土地利用类型(耕地)栅格数据。其中DEM、坡度、坡向数据是通过1：5万地形图数据获得；耕地栅格数据是利用ALOS遥感影像进行信息提取所得；土壤类型图栅格数据来自贵州省科学院。

为了减少遥感数据的云层覆盖度，获取高分辨率陆地观测数据，研究选取2009年2月、2010年2月、2010年12月日本ALOS卫星数据作为遥感源，数据通过向中科院卫星地面站购买获得。

该数据已经过辐射校正，需要在配准和校正的基础上对影像进行分辨率融合，用融合结果和1：5万地形图进行几何精校正，本研究中纠正所采用的标准空间为1：50 000的高斯坐标矢量化地图，由于本项目区范围较大，所以选用了87个控制点，即采用了二次多项式变换，纠正误差控制在1.5个象元左右。然后利用矢量化的行政界线对精校正后的影像进行裁剪，经过预处理的影像，再经过进一步的影像增强处理，最终得到研究区的遥感影像数据。

3 基于遥感影像的信息提取

在耕地的基础上进行猕猴桃产业适宜性评价，采用监督分类方法进行分类提取，选取耕地样本，建立样本库，进行监督分类，提取耕地[2]。以ALOS遥感数据为主要数据源，辅助以GPS地面样地调查数据，如地形、水系、居民点等数据，建立土地利用类型与诸因子相关关系模型，将诸因子转化为遥感定量指标，研究遥感专题信息快速提取，以形成3S一体化集成的土地利用现状信息提取技术，从而提取出六盘水市耕地信息。

遥感影像信息提取的具体流程包括：建立以遥感指标为主体，辅助以地形、人为因子等多因子评价体系，实现土地利用现状信息快速评价；建立以上各因子的基础数据库，包括地形(坡度、坡向、海拔)、居民点、河流等数据库；利用遥感快速信息提取技术，建立植被指数信息(植被覆盖度)数据库；对整个区域进行RS、GIS集成的坡度、海拨等级划分。具体技术路线如下图1所示。

图1 遥感影像信息提取技术路线

将ALOS遥感数据、DEM数据均在GRID模块下转换为栅格数据，并将得到的坡度、坡向、海拔数据与ALOS数据得到的植被指数数据通过COMBINE命令做数据融合。在此基础上完成以下三方面工作：将坡度、海拔数据作为土地利用分类指标，直接参与ALOS遥感分类结果的专家判断；利用GIS空间查询技术，统计各个类别的数据库、表，其中对耕地数据的统计结果，做了去田埂系数处理；通过GIS空间分析技术，与坡度、海拔数据叠加，得到需要统计的海拔分级、坡度分级数据，并把栅格数据转化为矢量图斑数据，计算出每个矢量图斑的坡度、坡向、高程平均值及面积，并依据土壤类型分布图添加土壤类型属性。通过以上技术处理，最终得到的六盘水市土地利用现状统计表(表1)。

表1 六盘水市土地利用现状统计表

4 适宜性评价

4.1 评价系统的选择

参照FAO《土地评价纲要》和《土地利用总体规划编制规程》及土地的适宜性、限制性、生产能力的高低及评价指标打分机制[3-4]，以及专家经验指导对六盘水市五大特色农业做出适宜性评价，并将评价结果分为高度适宜、适宜、和不适宜三个等级。

4.2 评价单元划分

目前，土地评价单元划分类型有土壤类型单元，土地资源类型单元，土地利用现状图斑单元，行政单元，网格单元和多因素叠置形成的同质单元[5]。这几种划分方法都有各自的合理性，没有优劣之分，根据不同的用途、目的及实际条件选择对应的方法。结合实际条件，在本研究中以土地利用现状图斑为评价单元(耕地、林地、草地矢量图斑)，在农用地的评价中一般都采用此方法。

4.3 建立评价体系

4.3.1 影响因子选取

根据参评因子选择的原则，结合研究区域的实际情况，六盘水市农委专家经过分析比较选择海拔、坡度、坡向、土壤类型4个主要因子构建猕猴桃的适宜性评价体系。

4.3.2 确定评价因子权重

根据研究区实际情况，采用专家打分法和层次分析法相结合的方法求取各评价因子的权重，具体见表2。

4.3.3 评价因子的量化分级

通过上述分析所选取的评价因子，各个因子对农作物的适宜性都有一定的范围，适宜程度随着各评价因子强度的变化而变化。因此可把每个因子的适宜性进行分级，在本研究中我们把某一因子对应猕猴桃种植的适宜度进行[0，100]区间的赋值分级即最适宜和不适宜可理解为100和0两种特殊情况，其余处于连续过渡的中间状态。

4.3.4 评价等级确定

本研究所采用的土地适宜性评价方法是最经典、最常用的评价方法—加权指数和法。加权指数合法是在确定各参评因子权重的基础上，将每单元的各参评因子分级值乘以各自的权重值，然后进行累加，得到各评价单元的总分值，最后根据总分高低确定各评价单元对各种土地适宜类的适宜性等级[6]。评价模型如下：

式中：S为综合评分的数值；Fi为第i个因子；Ci为第i个因子的权重分值。其中S可划分为三个等级：最适宜、适宜、不适宜。最适宜是指该地完全满足各项评价因子，可以发展或者继续种植该种特色农业；适宜是指基本满足农作物要求的指标值，可以尝试种植该种作物；不适宜是指完全不符合农作物生长条件，根本不用考虑该区域。

表2 六盘水市猕猴桃适宜性评价体系和等级划分

猕猴桃适宜性评价的具体参数，是在与六盘水市农委系统长期从事猕猴桃研究的相关专家座谈后总结提炼的，在此基础上结合前人研究成果和实际情况建立了猕猴桃特色产业的适宜性评价体系(表2)。

4.4 评价结果

根据猕猴桃的适宜性评价体系得到适宜性评价结果空间分布图(图2)，并统计出各县区适宜性评价结果表(表3)。

表3 六盘水市各县区猕猴桃适宜性评价面积统计表

5 结论与讨论

本研究通过ALOS遥感影像对六盘水市进行信息提取，在所获得耕地信息基础上，选取高程、坡度、坡向、土壤类型作为评价因子，计算各因子相应的权重作为信度值，并建立适宜性评价模型，最终得到六盘水市猕猴桃适宜性评价图和评价结果统计表，为当地政府对猕猴桃产业的规划与农民增收提供依据。评价结果表明：六盘水市适宜种植猕猴桃耕地面积占耕地总面积的18.49%；最适宜种植猕猴桃的耕地面积占耕地总面积的2.97%；对比四个县区六枝特区的适宜区域面积最大，水城县的最适宜区域面积最大，适宜性区域面积最小的是钟山区。