基于GIS的基本农田布局优化研究

刘彦文 周霞 郑彦龙

摘要 土地利用布局优化强调数量上的占补平衡，易忽视土地利用空间布局上的优化。本文以嘉鱼县为例，研究区域基本农田布局优化方法。结合全县耕地和规划基本农田分布特点、土地分等定级等资料，以2009年、2012年遥感解译土地利用现状为基础数据，构建优化指标，并应用GIS空间分析功能，开展区域基本农田空间布局优化研究。结果表明，调整后簰洲湾镇、新街镇基本农田数量较原来增多，而其余6个镇数量相对减少；确保把自然属性良好的耕地优先划为基本农田、剔除零星片块使基本农田连片程度有所提高。基本农田划定结果可为区域土地利用结构调整提供有益参考。

关键词 基本农田；优化布局；GIS；湖北嘉鱼

中图分类号 S28 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）12-0176-03

Abstract The optimization of land use layout emphasizes the balance of quantity，and tends to ignore the optimization of land use spatial layout. This paper takes Jiayu County as an example to study the optimal approaches of primary farmland layout. Combined with the information of cultivated land layout，primary farmland distribution，soil quality and land types，taking the land use status interpretation of remote sensing images of 2009 and 2012 as basic data，the spatial layout optimization of regional primary farmland was studied by constructing optimization index and applying GIS spatial analysis function. The result showed that the quantity of primary farmland in Paizhouwan Town and Xinjie Town increased compared with the past，whereas the other 6 towns relatively decreased. Cultivated land with good natural properties was taken priority as primary farmland，scattered pieces of original primary farmland were removed and the degree of connecting into big area increased. The results can provide useful reference for structure adjustment of regional land use.

Key words primary farmland；optimized layout；GIS；Jiayu Hubei

对耕地的保护是一种社会行为，耕地保护研究的最终目的是为了保障粮食安全[1-2]。耕地保护建立在农田保护的基础上，国外基本农田保护研究几乎都是针对优质耕地的保护，如英国将高潜力的农田划定为严格保护的基本农田[3]，法国采用规划方式保障重要的农业土地[4]。国内研究注重如何提高农田质量和保护农田数量方面，近年来，有关基本农田理论和技术的研究也成为国内土地科学研究的关注点之一，如构建基本农田信息系统[5-6]、创新基本农田划定方法[7]、基本农田布局调整[8-9]、基本农田制度与政策分析[10-12]等多个方面。随着GIS和RS等技术广泛应用，大多数研究人员在土地利用数量结构优化研究的基础上，进行了土地利用空間布局优化的研究。本文在2009—2012年区域基本农田划定实践的基础上，对嘉鱼县基本农田优化布局进行研究，以期为实现土地资源合理利用、有效保障区域耕地红线提供良好参考。

1 研究方法

1.1 目标与方法

以咸宁市嘉鱼县为研究区域，结合土地空间优化配置理论与ArcGIS等研究工具，进行区域基本农田空间优化配置。利用嘉鱼县土地利用规划数据，结合土地利用调查数据和耕地数量、耕地面积、劳动力、人均纯收入等社会经济指数以及其他基础数据，运用优化配置理论与GIS工具，进行基本农田空间布局优化。首先依据调整意见中基本农田的调入、调出来分析基本农田数量上的动态变化，然后通过嘉鱼县各个乡镇基本农田数量的变化，落实保留及变动基本农田空间布局现状，最后综合考虑各个乡镇基本农田数量指标和空间特点，以一般农田现状和基本农田任务量为基础，在空间上对其进行优化调整，在符合自然条件最优的同时使嘉鱼县基本农田在数量上调入、调出保持平衡，在空间上最大程度均匀连片分布。

1.2 研究区概况

嘉鱼县位于湖北省东南部、长江中游南岸、咸宁市西北部，东邻咸安区、南接赤壁市、西面与洪湖市接壤、北面与武汉市隔江相望，地跨东经113°40′～114°12′，北纬29°48′～30°17′，县域内整体地势西南部以丘陵为主，东北部以平地为主。嘉鱼县境内地势低平、地貌差异小，海拔最低18 m、最高243 m，大部分高程在海拔19～50 m，平原丘岗的自然区界轮廓分明，明显形成由西南的高亢缓坡，渐至东北的低平地势，平原、丘岗兼有，大体构成“一山、三水、四分田，两分道路和庄园”的自然格局。境内有无公害蔬菜基地1.33万hm2、优质螃蟹基地1.13万hm2和全国最大的美国叉尾鱼回种苗繁育基地，常年蔬菜种植面积达3万hm2，水产养殖面积达1.67万hm2。

1.3 数据来源

数据来源渠道主要包括已有基本农田资料整理、遥感数据平台下载和国土部门、图书馆提供等；收集的资料主要包括研究区社会经济数据、自然环境数据、土地利用数据、卫星遥感数据以及Google Earth影像合成加工数据。获取方式包括向有关部门搜集和购买、通过文献综合研究等手段收集和整理，以及通过实地考察与调研进行资料分析判断与综合取舍。通过与已有相关数据、互联网收集资料等进行交叉验证，以检验数据来源的真实可靠。

1.4 技术路线

遥感影像有快速获取有效信息的优势，GIS具有强大的空间数据分析处理能力。本文采用2009年和2012年遥感影像解译的土地利用数据作为耕地变化研究的客观基础数据，从地表人文数据、自然属性数据提取相关优化配置指标，应用GIS工具对土地利用时空变化特征进行分析，在针对性分析嘉鱼县耕地的数量变化、空间变化、一般农田自然质量特点等基础上，进行基本农田空间布局优化，本文的研究思路如图1所示。

2 结果与分析

2.1 耕地质量分析和空间布局优化

2.1.1 嘉鱼县土壤质量分析。基本农田布局优化研究的主要目的是利用GIS和RS技术，对所统计的土地利用变化数据进行对比和核查，将嘉鱼县耕地和非农用地进行客观、科学、准确合理的配置。土壤是耕地生产力的基础保证，土壤中各种养分进行着一系列生物、化学和物理的转化，为作物生长储存和供应养分。土壤质量评价参照全国耕地类型、耕地地力等级划分标准，基于社会经济指标体系将耕地质量（SQ）划分为5个等级（表1）。

对嘉鱼县土壤质量分析表明，陆溪镇、鱼岳镇的部分土壤质量均较低，在0.39～0.58之间，处于Ⅳ、Ⅴ级；新街镇、渡普镇等地的部分土壤质量在0.58～0.68之间，处于Ⅲ级；官桥镇的土壤质量较高，处于Ⅱ级；簰洲湾镇、潘家湾镇等土壤质量最高。

2.1.2 指标体系的建立。耕地质量的优劣源于自然、社会、环境以及人为等诸多因素，是集自然-经济-社会-环境的典型复合系统。本研究参照“压力-状态-响应（Press-State-Response，PSR）”模型，结合土地质量指标体系和样区内劳动力、耕地面积、农业产值、农业总产值、农民人均纯收入、农作物面积等实际情况，构建并确定嘉鱼县耕地风险评价指标（表2）。

2.1.3 指标权重的确定。依据前面所建立的指标体系，参照土地质量指标体系以及样区内劳动力、耕地面积、农业产值、农业总产值、农民人均纯收入、农作物面积、产量等实际情况，对耕地和基本农田确定有关指标权重，如表3所示。

2.1.4 规划基本农田分析。嘉鱼县基本农田保护专项规划涉及基本农田保护区、耕地、园地、牧草地、基本农田整备区、精养鱼塘、建设用地以及其他水域等土地利用类型，如图2所示。

从嘉鱼县基本农田保护专项规划来看，基本农田和耕地相间分布，大部分地势较低且土壤质量较好地段的耕地已划为基本农田，空间布局基本连片，优质土地资源占比逐渐增多。从社会效益角度分析，这意味着伴随农业产值的不断提高，农民纯收入也会不断增加。

2.2 基本农田优化布局

基本农田是指高产优质的耕地，国家十分重视基本农田的保护，基本农田保护和规划是乡镇土地利用总体规划的重要内容。要保障土地规划的合理实施，基本农田布局要科学合理。基本农田保护区的界定主要依据耕地质量状况、区域发展规划等，原则上要求空间分布连片和耕地质量稳定。运用已建立的指标体系，在坚持面积底线的前提条件下，对耕地现状进行相关分析，对比已有基本农田数据，在空间上对其进行布局优化，优化结果如图3所示。

嘉鱼县基本农田优化布局结果表明，各镇由其他用地类型转化为基本农田的数量整体差异不大，严格完成了规划任务，空间上部分区域变动明显，但调入的全部是质量较优耕地。渡普镇原有基本农田转化为非农用地比例最大，主要由发展政策干预而导致。布局调整后簰洲湾镇、新街镇基本农田数量较原来增多，而潘家湾镇、渡普镇、鱼岳镇、官桥镇、高铁岭镇、陆溪镇等基本农田数量相对减少，用地类型由原来的基本农田属性转化为一般耕地或非农用地，调整详细情况如表4所示。

3 结論

耕地是人类最基本的自然资源和基本的生存条件[13]，基本农田是保障红线。在考虑自然因素与人文社会因素的基础上，优化布局后既保证各镇完成了基本农田数量指标，为后续发展预留了空间（如村庄、道路等周边预留缓冲发展距离），也保证了将自然属性良好的耕地优先划为基本农田、剔除零星片块，使基本农田连片程度有所提高。嘉鱼县基本农田调整总面积为35 519.14 hm2，数量方面，优先保证区域调入调出动态平衡，结合各乡镇劳动力、耕地面积指数等，使优质耕地划入率呈缓慢增长态势。空间布局方面，结合各个乡镇人口和经济发展水平、土地自然状况等指标，提高划入基本农田连片分布程度，便于规模化作业与提高总生产量。优化后的基本农田布局较此前更为合理，为土地利用结构调整与合理规划提供了参考依据，有助于人均耕地纯收入的提高和推动嘉鱼县社会经济指数稳步上升。

4 参考文献

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