基于SPSS与ArcGIS的重点产茶区土地利用功能分区

李海燕，刘玉茹，李云辉,季 翔

(1.福建船政交通职业学院建筑工程系 福建福州 350007;2.福建农林大学资源与环境学院 福建福州 350007)

土地利用功能分区是基于行政区域内土地利用结构、土地利用社会经济属性和土地利用环境条件的分析，因地制宜开发利用区域土地资源，形成合理的土地利用结构[1]。土地利用功能分区是土地利用区域差异性的客观反映，也是实行土地用途管制的重要手段，对科学制定土地利用方向、合理确定土地利用结构、提高土地集约利用程度、促进区域协调发展具有重要意义[2]。近年来，我国茶叶产业快速发展，面积和产量位居世界第一。茶叶产业已成为主产区农村经济的重要支柱产业，在促进农业结构调整、增加农民收入、扩大就业和建设社会主义新农村等方面发挥着重要的作用。值得关注的是，新一轮茶园垦殖热潮下，新垦茶园缺乏合理规划，资源开发无序，也引发一系列土地利用问题。茶园无序扩张，挤占耕地,砍伐林木植被，不同程度造成生态环境破坏与土壤侵蚀。因此有必要通过划分土地利用功能区，引导并规范区域土地合理利用。

1 研究区域概况

感德镇位于福建省安溪县的西北部，北纬25°18′，东经117°51′，距安溪县城68km。属于亚热带气候，年均温为18℃～21℃，温和湿润，降水充沛。其境内峰峦重叠，环绕起伏，优越的环境非常适合茶叶的种植。感德镇享有“福建省产茶明星乡镇”和“中国茶叶第一镇”等称号[3-4],茶产业为当地的特色主导产业。近年来，以茶叶生产为主的农业综合开发工程不断发展，茶基地和大茶厂的建设大大提高了感德镇茶叶的知名度。茶园面积逐年增加，截至2014年茶园面积达5673 hm2，占全镇土地面积的24.62%。

2 研究内容与方法

本研究基于对感德镇的自然条件、社会经济状况、茶叶生产技术水平等方面的全面调研，结合不同区域的发展要求，充分考虑资源环境的承载能力，将该镇划分为若干个功能区，对各分区实行差别化的区域管理机制，促进各区资源优势有效发挥，以提高各区土地的利用效率。首先运用ArcGIS10.2空间分析方法，对感德镇2014年土地利用现状图(图1)进行分析，在此基础上结合研究区的自然条件与社会经济水平，选定分区指标。运用SPSS Statistics17.0聚类分析法，对数据进行标准化处理，归类相似性样本，通过样本数据之间的相似性程度划分功能区。

图1 2014年感德镇土地利用现状图

3 土地利用功能分区

3.1 指标的选取

土地利用功能分区应遵循土地利用结构和方式的主导性原则、土地利用地域相似性和差异性原则、行政区域完整性原则、土地利用的自然条件和社会经济相一致的原则等[5-7]。土地利用功能分区指标的选择还必须具有可操作性和指导性，应在定量和定性相结合的基础上进行。根据感德镇的自然条件和土地资源利用的特征和属性，以及数据的完整程度、可操作性，并结合以上选取原则，本次研究从土地利用结构、社会经济水平以及土地开发环境支撑条件等3个方面[8-10]选取了7个指标：林地面积占比、土地垦殖率、土壤侵蚀面积占比、茶园面积占比、人口密度、道路网密度和河流径流面积。

根据安溪县感德镇2014年土地利用现状图、2014年安溪县感德镇的经济统计年鉴以及2014年感德镇政府工作报告获取相应数据，借助ArcGIS10.2的空间叠加分析功能，进行各类别指标的数据筛选整理以及与村界图的叠加分析，遵循相应的计算原则和方法，分别进行各类指标的占比计算，具体指标明细如表1所示。

表1 2014年感德镇经济水平和各类用地表

3.2 数据的标准化处理

在进行SPSS Statistics17.0软件作聚类分析的时候，各指标的量纲不同或数量集相差很大。为了消除差距，更好地进行不同变量之间的比较，常常需要对数据进行标准化处理[9]。本文采用“Z-Scores”进行标准化处理。

y(i,j)=[x(i,j)-x(j)]/s(j).

(1)

其中，y(i,j)为标准化后i地区j类指标数据；x(i,j)为i地区j类指标原始数据；x(j)为j类指标平均值；s(j)为j类指标标准差。

3.3 相似性计算

相似性计算是指根据相似程度来划分土地利用区域。本次研究采用欧氏距离法计算各变量间的相似性系数，将两个距离最近的样本合并为一类，然后系统自动找出合并而成的这一类和其它存在的样本之间的最短距离，再次进行合并，这样层层相套，最后生成聚类分析树形图[12-13]。

(2)

其中，R(i,k)为i区域与k区域土地利用相似性系数；x(i,j)为i区域的j指标标准化值；x(k,j)为k区域j指标标准化值；n为研究区指标总数。

3.4 分析结果

感德镇是安溪县的主力城镇。在保证该镇22个行政村面积完整的情况下，借助ArcGIS10.2的空间叠加分析功能，进行各类别指标的数据筛选以及与村界图的叠加分析，并进行各类指标的占比计算，据此构建分区指标体系，通过数据标准化、相似性计算等得出聚类分析树状图(图2)。

图2 聚类分析树状图

3.5 土地利用功能区的划分

根据图2，结合感德镇的社会经济发展实际需要，将感德镇的22个行政村划分为5个土地利用功能区。分区结果及其空间分布如图3所示。

图3 安溪县感德镇土地利用功能分区图

3.5.1 城镇建设发展区

城镇建设发展区主要包括10个行政村，分别为槐东村、霞庭村、霞春村、潘田村、槐川村、五甲村、霞云村、华地村、洋山村、槐杨村，集中分布在感德镇的中部和东南部地区。该区域人口总量多，林地面积小，土壤侵蚀率低，资源环境的承载能力强，生态环境破坏小，发展潜力大。相对于其他几个功能区而言，该地区资源条件优越，适合发展现代农业。

3.5.2 茶叶适宜种植区

茶叶适宜种植区的自然和社会经济条件与茶叶生产所需要条件相一致，在该区域种植茶叶能获得最高的产出效益。该区主要包括5个行政村，分别为槐植村、石门村、岐阳村、霞中村、洪佑村，主要分布在感德镇的东南部区域。区域内茶园面积占土地总面积的40.12%，其中以洪佑村和槐植村的茶园为主，其余村落茶园零星分布。区内河流水面占土地总面积的比重相比其它区占据显著的优势，这也使得当地政府和茶农更加重视整个区内的山、林、水、路的规划布局。

3.5.3 茶厂加工区

茶厂加工区选址最重要的一个条件就是交通通达，再者是距离茶叶种植区近。龙通村位于感德镇的东北方向，属于镇与镇的交界处，土地面积3.22万亩，其交通通达度较高，道路面积占土地总面积的0.36%，居该镇22个行政村之首。南部为茶园密集种植区，原料运输路程较短，村内交通网发达，十分适合大型茶厂的选址。区内目前已有溯茗源茶厂、源珍茶厂等多家大型茶厂。

3.5.4 林木适宜种植区

林木种植区是林地面积在各行政村中占较大的区域，该区域不适合其它的土地利用方式，区内地形以山地丘陵为主，地势较高，土壤侵蚀严重，土地垦殖率低，容易发生地质灾害[9]。该区主要包括5个行政村，分别为大坂村、大格村、福德村、岭西村、炉地村，分布于该镇的西部和北部地势较高的区域。林地面积约占土地总面积的70.51%，区域森林覆盖率高，应强化林木资源的保护，预防地质灾害的发生。

3.5.5 自然风景生态旅游区

该区域只包括尾厝村，位于该镇的西北方向，该区域河流面积为全镇之首，水源涵养度高，生物种类多。目前，感德镇在大力推进旅游产业的建设，充分利用现有的水资源、茶园资源和生态环境优势，着力打造精品小市镇，大力发展养生旅游，以茶文化带动当地旅游业的协调发展。

4 结论与建议

土地利用功能区的划分为制定科学合理的土地利用规划体系提供了依据，保证重点产茶区在有限的区域范围内实现自然资源和社会经济的协调发展，促进土地利用方式规范化、合理化，引导茶产业合理布局，对土地集约利用具有重要意义。本研究以感德镇为例，在土地利用现状和社会经济发展等有关数据的基础上，通过相关土地利用图的叠加分析选出指标形成体系，最终划分出城镇建设发展区、茶叶适宜种植区、茶厂加工区、林木适宜种植区、自然风景生态旅游区等5个土地利用功能区。各功能区内因地制宜，制定严格的管制措施控制土地的利用方式。

基于感德镇的实际，本文对各功能区的土地利用情况提出以下建议：城镇建设发展区应当在遵循土地可持续发展的基础上，提高现有空地和建设用地的利用率，真正做到集约利用土地；茶叶适宜种植区应当及时改造低产、低效、较为零星分散的茶园，优化茶叶品种结构，提高茶农环保意识，减少农药的使用，增施有机肥，提高茶叶品质，扩大感德茶的市场占有率；茶厂加工区应当创新理念，引进国内外先进的加工技术，加快产业升级，以工业化推动城镇化，支撑感德镇经济增长；林木适宜种植区应当从源头上控制区域内建设用地占用林地的现象，禁止毁林开垦，改革管理体制和经营创新，发展绿色经济；自然风景生态旅游区应当充分考虑生态环境的承载力，完善旅游地区的规划设计方案，因地制宜，防止过度开发旅游资源造成的生态环境破坏，同时借助当地特色茶产业的优势，开发与茶相关的旅游产品。

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