基于极限条件法与指数和法的耕地后备资源评价研究——以江西省安义县为例

刘　亚，邹自力，张晓平

(1.东华理工大学 测绘工程学院，江西 南昌 330013；2.流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室，江西 南昌 330013；3.江西省数字国土重点实验室，江西 南昌 330013)



基于极限条件法与指数和法的耕地后备资源评价研究
——以江西省安义县为例

刘亚1,2,3，邹自力1*，张晓平1

(1.东华理工大学 测绘工程学院，江西 南昌 330013；2.流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室，江西 南昌 330013；3.江西省数字国土重点实验室，江西 南昌 330013)

摘要：摸清区域耕地后备资源的数量与质量，是科学、合理、有序开展区域土地开发的重要依据.在分析评述耕地后备资源评价主要方法的基础上，构建了极限条件法与指数和法相结合的耕地后备资源评价方法，以安义县为研究区域，确立了安义县耕地后备资源开发适宜性评价体系，进行了安义县耕地后备资源宜耕性及适宜程度评价.结果表明：安义县耕地后备资源中宜耕面积1 035.87 hm2，总体分布零散，在黄洲镇、东阳镇和石鼻镇相对较集中，类型以其他草地为主；宜耕土地中高度适宜、中度适宜、低度适宜面积分别为493.41、303.43、239.03 hm2，质量总体较高.极限条件法与指数和法相结合的耕地后备资源评价方法既综合考虑了多因素的影响，又兼顾了限制性因素的作用，用于评价耕地后备资源的数量及质量时简单且适用.

关键词：极限条件法；指数和法；耕地后备资源；安义县

近年来，国内对不同地域内的耕地后备资源空间分布，开发时序等方面进行研究，王亚坤等[1]在江苏省农用地分等研究的成果上对江苏省耕地后备资源进行质量潜力分析，同时运用聚类分析方法对各类耕地后备资源进行了开发组合序列分析.关小克等[3]通过综合考虑自然、生态、经济等方面的因素后，对北京市耕地后备资源开发做了适宜性评价.刘康[4]等从自然、生态和经济视角构建了沿海滩涂耕地的开发适宜性评价体系.潘元庆等[5]运用层次分析法对河南省黄河滩区耕地后备资源进行了评价研究等.但是我国地域广阔，自然条件复杂，各地区社会经济与生态条件存在差异，评价方法与评价指标的选择存在一定差异性，因此现有的评价方法与指标模型体系固然可供借鉴，但还应根据区域特点的多样性、复杂性和特殊性，因地制宜地选择与之相匹配的耕地后备资源评价方法与指标体系.本文以江西省安义县为例，充分考虑当地的自然、生态和社会经济条件，通过对各种评价方法的分析比较，采用极限条件法与指数和法相结合的方法，运用层次分析法确定评价因子权重，借助GIS技术对该区域耕地后备资源进行宜耕性和适宜程度评价，充分掌握区域耕地后备资源的数量与质量，为区域在时序上，科学合理制定差别化的土地开发规划提供科学的参考依据.

1耕地后备资源评价方法

1.1主要评价方法评述

1.1.1模糊综合评价法模糊综合评价法是指用模糊数学的方法对带有精确值、区间值和语言值的评价因子统一进行处理，来进行土地适宜性评价[7-9].在评价土地适宜性时，需要考虑以下两个论域：

1)适宜性等级论域V.将土地适宜性程度分为高度适宜A、中度适宜B、勉强适宜C和不适宜D四个等级，V={A，B，C，D}.

2)适宜性评价因子论域U.U={E，F，G，H，I，J}，其中E～J表示选取的评价因子.

进行土地适宜性评价，实际上就是研究论域U和V这两个模糊子集A1和B1之间的关系.该方法充分考虑到各种评价因子指标的模糊性极其对土地质量影响的模糊性，同时土地质量本身的“好”与“较好”也并没有截然界限.其缺点是仍然需要事先确定评价因子指标体系，对于评价结果人为主观影响性较大，而且计算复杂.

1.1.2极限条件法极限条件法是基于系统工程中的“木桶原理”强调主导限制因子的作用，评价单元的最终结果取决于条件最差的因子的质量[7]，即：Yi=min(Yi j),其中：Yi为第i个评价单元的最终分值；Yi j为第i个评价单元中第j个参评因子的分值.这种方法的缺点是在耕地后备资源评价中，只能通过某些主要的限制条件来判定评价单元是否具有适宜性，只能确定耕地后备资源的数量，并不能很好的表现后备资源的适宜程度，难以反映耕地后备资源的质量.

2.6 指纹图谱相似系数分析 采用夹角余弦法，将每个滇黄精样品红外光谱与共有模式指纹图谱比较，分别计算12批滇黄精药材与共有模式指纹图谱的相似系数。见表2。12批滇黄精药材与共有模式比较，相似系数均大于0.987；各样品间相互比较相似系数亦高于0.900，表明滇黄精药材质量稳定，均一性好。

1.1.3指数和法指数和法是通过计算评价因子的综合分值，对宜耕的耕地后备资源进行适宜程度评价，评定各评价单元的适宜程度.设每一评价单元有n个单因子加权评价指数，则加权指数和可表示为[5]：

其中：Ri为第i个评价单元的耕地适宜性评价的综合指标值；Wj为第j个参评因素的权重；Fij为第i个评价单元、第j个参评因子的分值；n为参评因子的总个数.

这种方法充分考虑了各参评因子的影响程度并以量化，思路清晰，逻辑性强，评价结果能够很好的反应各评价单元的适宜程度，但是在划分宜耕与不宜耕的过程中，没有很好的标准参考，容易忽略某一因素或多个因素对于评价单元的限制性.

1.2极限条件法与指数和法相结合的耕地后备资源评价方法

在分析了以上几种方法的优劣性之后，为了使得评价结果更加真实准确，具有现实指导意义，本文采用极限条件法与指数和法相结合的方法，对于耕地后备资源分两个方面进行评价，一是运用极限条件法耕地后备资源宜耕性评价，充分发挥极限条件法的优势最大限度的考虑耕地后备资源中不同地类宜耕的限制因子，以确定耕地后备资源数量；二是在宜耕性评价结果基础之上，对于那些宜耕的土地，运用指数和法充分考虑各影响因子的重要性，并将各参评因子进行量化，综合考虑评价单元的指数进行适宜程度评价，以确定耕地后备资源的质量.这样既能够发挥这两种方法的优势，同时两种方法又相互补充，弥补各自存在不足的地方.具体思路如图1.

图1　评价思路图Fig.1　Evaluation method

2安义县耕地后备资源评价

2.1研究区概况

安义县是江西省会南昌市所属郊县，地处赣西北，介于115°27′～115°45′E，28°26′～29°01′N之间，东邻湾里区，南接高安市，西南与奉新县相连，西北与靖安县接壤，东北与永修县毗邻.安义县总面积为666 km2，全县可分为低山、高丘、低丘、平原四部分，其中低山占8%，高丘占9.3%，低丘占32.24%，平原占43.71%，水域占6.75%.安义县总的概况是：“五山、一水、三分田、一分道路和庄园”.

2.2宜耕性评价

根据安义县2012年度土地变更调查数据库结合最新遥感影像资料，从DLTB图层中提取其他草地(043)2 633.68 hm2，裸地(127)110.83 hm2，内陆滩涂(116)621.46 hm2，共2 032个图斑作为评价单元.

通过对影响安义县耕地后备资源是否宜耕的土壤、生态和地貌水文等因素的分析，同时结合有关研究[10-12]，选取了土层厚度、土壤pH值、土壤质地、地形坡度、生态条件、排水灌溉条件和耕作便利度作为影响耕地后备资源是否宜耕的主导限制因素(表1).根据安义县土壤图和土壤志，利用arcgis进行矢量化、坐标转换和空间属性链接制作了安义县土壤指标图；利用安义县县域的高程点和高程线在arcgis平台中建立了TIN模型，从而制作生成安义县地形坡度指标图；通过实地调查结合安义县生态林分布图制作了安义县生态条件指标图，同时根据农田水利分布图及相关资料，在arcgis中制作了安义县排水条件指标图和灌溉条件指标图；通过实地调查确定了每个评价单元的耕作便利情况.采用极限条件法评价后，结果显示安义县耕地后备资源评价对象中宜耕面积为1 035.87 hm2，不宜耕面积为2 330.10 hm2.在宜耕的土地中，可开垦其他草地面积为969.17 hm2，可开垦裸地面积为17.31 hm2，可开垦内陆滩涂面积为49.39 hm2.

表1　各类耕地后备资源不宜耕评价指标表

2.3适宜程度评价

1)评价单元的确定.通过耕地后备资源的宜耕性评价，已经确定了安义县耕地后备资源的数量，适宜程度评价是为了进一步掌握耕地后备资源的质量.因此，其评价单元为耕地后备资源中宜耕的831个图斑.

2)参评因素的选择.结合研究区域的具体情况和已有的资料，采用野外实地考察、座谈访问与专家咨询的方法，建立了安义县耕地后备资源适宜程度评价因子指标体系，包括土壤和地貌水文的6个因子(表2).

3)确定参评因素权重及对应分值.本文利用层次分析法[13-14]来确定各因素的权重，本次分析保持了各参评因素之间的一致性，对层次总排序的计算结果进行一致性检验后发现，CR=CI/RI=0.067<0.1，层次总排序的结果具有满意的一致性.同时，根据安义县实际情况和已有研究成果，采用经验法[3]确定评价因素的对应分值.参评因素权重及对应分值见表3.

表2　安义县耕地后备资源适宜程度评价因子指标体系

表3　安义县耕地后备资源适宜性评价因子分级指标、分值及权重

图2　安义县耕地后备资源适宜程度评价结果分布图Fig.2　The distribution of cultivated land resourses suitability evalution results in Anyi

4)耕地后备资源适宜程度综合分值计算.运用指数和法，计算出安义县耕地后备资源各评价单元的适宜程度评价综合分值.

5)适宜性等级临界值的确定.将计算出的每个评价单元的适宜程度综合总分值作为评价单元适宜程度等级划分的依据，对各单元得分的分布情况进行统计分析，通过各评价单元总分的频率直方图划分各适宜程度级别区间，其划分标准是：高度适宜(>85)、中度适宜(78～85)、低度适宜(≤78).通过以上分析，可以得出安义县耕地后备资源适宜程度评价结果，各个不同适宜等级的面积和分布见表4，图2.

表4安义县耕地后备资源适宜程度评价结果汇总表单位：hm2

Tab.4Cultivated land resources suitability evaluation results summary in Anyihm2

乡镇名高度适宜中度适宜低度适宜总计龙津镇10.3217.5526.1053.97鼎湖镇12.8016.4414.6643.90黄洲镇72.5661.62157.96292.14东阳镇78.0571.930.00149.98石鼻镇88.2620.6737.06145.99长埠镇68.9125.983.2598.14万埠镇57.227.150.0064.37长均乡48.5126.270.0074.78新民乡10.9915.670.0026.66乔乐乡39.8540.150.0080.00万埠垦殖场5.940.000.005.94总计493.41303.43239.031035.87

2.4评价结果分析

1)在安义县耕地后备资源宜耕性评价中，在GIS空间分析功能支持下，运用极限条件法得到安义县耕地后备资源中宜耕面积为1 035.87 hm2，不宜耕面积为2 330.10 hm2，宜耕面积占总评价面积的30.77%，宜耕土地在各乡镇均有分布，其中主要分布在黄洲镇、东阳镇和石鼻镇.在耕地后备资源宜耕土地中，主要以其他草地为主，宜耕的其他草地为969.17 hm2，占总宜耕面积的93.56%.

2)在安义县耕地后备资源适宜程度评价中，充分考虑了当地实际情况，选取了相应的评价因子，构建耕地后备资源适宜性评价指标体系，采用层次分析法确定各评价因子的权重.最终评价结果显示在1 035.87 hm2的宜耕面积中，高度适宜面积为493.41 hm2，中度适宜面积为303.43 hm2，低度适宜面积为239.03 hm2.高度适宜土地主要分布在石鼻镇、东阳镇、黄洲镇、长埠镇等，其他乡镇均有零星分布.

3结语

本文采用极限条件法和指数和法相结合的方法，充分考虑了评价区域的自然、生态、社会经济等多方面的因素，对安义县耕地后备资源进行了宜耕性评价和适宜程度评价.在评价过程中，首先利用极限条件法，通过不同地类的不同主要限制性因素，得出了耕地后备资源的数量，为了进一步掌握耕地后备的质量，接着运用指数和法，建立了适宜程度评价指标体系，采用层次分析法确定了各评价因子的权重，最终评价得出了高度适宜、中度适宜和低度适宜的面积.极限条件法与指数和法相结合的耕地后备资源评价方法既综合考虑了多因素的影响，又兼顾了限制性因素的作用，用于评价耕地后备资源的数量及质量时简单且适用.

当前我国城市化和工业化进程日益加快，耕地被大量占用，保护耕地和确保粮食安全任务十分艰巨，有序合理开发耕地后备资源是缓解这一任务的有效途径.从总体上来看，安义县耕地后备资源数量较少，只在中南部和北部中集中连片、宽阔平坦，其余很多后备资源都是在县域内零散分布，土地开发行为的选择应该慎重。在今后耕地后备资源的开发过程中结合不同地区后备资源的组合情况应该注意以下几点：①统筹规划，合理选择开发利用模式；②开发与保护相结合，促进土地资源可持续利用；③加强基础设施建设，发展节水型农业；④改良土壤，提高地力，加强后期管理.

参考文献:

[1]王亚坤,周生路,张红富,等.江苏省域耕地后备资源潜力空间分布与开发组合研究[J].土壤,2010,42(3):492-496.

[2]朱健宁,吴群.耕地资源数量变化及其驱动力分析——以无锡市为例[J].土壤,2008,40(2):193-199.

[3]关小克,张凤荣,李乐,等.北京市耕地后备资源开发适宜性评价[J].农业工程学报,2010,26(12):304-310,431.

[4]刘康,陈伟,吴群.沿海滩涂耕地后备资源开发适宜性评价——以江苏省盐城市为例[J].农业现代化研究,2014,35(4):430-436.

[5]潘元庆,王争艳,刘晓丽,等.河南省黄河滩区耕地后备资源评价研究[J].中国土地科学,2009,23(6):61-65,76.

[6]严长清,袁林旺,李满春. 江苏省耕地后备资源的空间分异及开发时序模型研究[J]. 地理与地理信息科学,2005,21(2):58-61,73.

[7]王欢,王平,谢立祥,等.土地复垦适宜性评价方法[J].中南林业科技大学学报,2010,30(4):154-158.

[8]王世东,郭徵,陈秋计,等. 基于极限综合评价法的土地复垦适宜性评价研究与实践[J].测绘科学,2012,37(1):67-70.

[9]梁叶萍,毕如田.基于指数和法和极限条件法的矿区土地适宜性评价——以孟家窑煤矿为例[J].山西农业大学学报(自然科学版),2014,34(5):436-441.

[10]全国耕地后备资源调查评价技术方案[Z].2014.

[11]陶黎新.县级耕地后备资源调查评价的研究——以开封县为例[J].国土与自然资源研究,2004(4):46-47.

[12]刘连胜,陈乐书,李小非,等.基于GIS、RS的阳山县耕地后备资源调查评价[J].广东农业科学,2009(8):110-112,119.

[13]魏华.土地适宜性评价的物元可拓方法与实证研究[D].南宁:广西大学,2006.

[14]陈超,曹磊.中部五省低丘缓坡区耕地后备资源开发利用对策分析[J].中国农业资源与区划,2013,34(2):38-43.

责任编辑：时凌

Study on the Investigation and Evaluation of Reserve Resources of Cultivated Land Based on the Limit Conditions Method and Index Method ——A case study in Anyi County,Jiangxi Province

LIU Ya1,2,3,ZOU Zili1*,ZHANG Xiaoping1

(1.Faculty of Geomatics，East China Institute of Technology，Nanchang 330013，China;2.Key Laboratory of Watershed Ecology and Geographical Environment Monitoring，NASG，Nanchang 330013，China;3.Jiangxi Province Key Lab for Digital Land，Nanchang 330013，China)

Abstract：The purpose of this paper is to find out the area of reserve resources of cultivated land quantity and quality which is a scientific,rational and orderly conduct of regional land development.This paper structures the limit conditions and index method，takes Anyi as an example，established Anyi cultivated land resources suitability assessment system，conducting suitability evaluation，based on the analysis of the main method of cultivated land resourses evaluation.The results showed that the area of reserve resourses of cultivated land that could be developed is 1 035.87hm2，mainly distributing in Huangzhou，Dongyang and Shibi town.The main type of the reserve resourses is grassland.The paper classifies the reserved resourses of cultivated land that could be developed into 3 categories，which are the first ranked feasible area (493.41 hm2),the second ranked feasible area (303.43 hm2)，the third ranked feasible area (239.03 hm2),higher quality overall.The combination of limit conditions and index method of the reserve resources of cultivated land，not only considers the effect of multiple factors，but also takes into account the effect of the limiting factor，which is simple and suitable for evaluating the quantity and quality of reserve resources of cultivated land.

Key words：limit conditions method;index method;reserve resources of cultivated land;Anyi County

收稿日期：2015-11-18.

基金项目：江西省高等学校教学改革研究省级立项课题(JXJG-14-6-25);测绘地理信息江西省研究生创新教育基地项目资助.

作者简介：刘亚(1990- )，男，硕士生，主要从事土地利用规划与评价的研究；*通信作者：邹自力(1963- )，男，硕士，教授，主要从事土地利用规划与评价、变形监测分析与预测、3S技术与应用的研究.

文章编号：1008-8423(2016)01-0099-05

DOI:10.13501/j.cnki.42-1569/n.2016.03.025

中图分类号：F323.21

文献标志码：A