基于ArcGIS的耕地质量等别更新评价研究

李萍 李金亮 李夕明

摘 要：耕地质量等别评价为核定农用地生产潜力提供了科学依据和技术标准，不仅有利于进一步规范农用地流转行为，而且实现了耕地保护由单纯依据数量向质、量、生态三方并重的转变。该文以埇桥区耕地分等和土地利用变更调查数据库为基础，在分析了2018年间埇桥区引起耕地质量等别变化的耕地增加、减少以及耕地质量建设信息的提取方法的基础上，确定了耕地质量等别更新的技术路线和方法;运用ArcGIS软件对各类耕地质量变化情况汇总分析后进行了耕地质量等别的更新和评价，并上图入库，形成了年度更新评价成果。

关键词：ArcGIS;耕地质量;等别更新;评价

中图分类号 P208文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）20-0088-04

Abstract：The evaluation of cultivated land quality provides scientific basis and technical standards for the verification of agricultural land productivity potential. It is not only conducive to further standardizing the transfer behavior of agricultural land， but also realizes the transformation of cultivated land protection from a simple basis of quantity to a combination of quality， quantity and ecology. Based on the database of cultivated land classification and land use change investigation in Yongqiao District，the ArcGIS software is used to analyze the changes of various types of cultivated land quality and then update and evaluate the quality of cultivated land， and above map is put into the warehouse to form the annual update evaluation results.

Key words：ArcGIS;Agricultural land quality;GradeUpdating;Evaluating

开展耕地质量等别年度更新评价是制定实施耕地保护政策的有力抓手。了解并掌握年度内耕地质量等别变化情况，实现耕地质量等别的动态更新，保证耕地质量等别地图数据的现势性和准确性[1]，可以为制定相关的耕地保护政策提供理论依据和数据支持，同时也是土地资源基础性数据库的重要内容，服务于土地资源日常管工作。当前，我国学者已对农用地分等理论技术以及其指标和方法领域开展了很多的研究[2-5]。耕地利用现状改变和耕地质量建设是引起耕地质量等别变化的重要因素。

本文以《农用地分等数据库标准》为依据，以宿州市埇桥区原有耕地分等和土地利用变更数据库为基础，建立科学的、符合实际的耕地质量评价方法，探索在ArcGIS软件环境下，2018年度宿州市埇桥区因耕地增减变化和耕地提质改造建设而引起的耕地質量等别变化情况，并进行了更新评价[6]。

1 技术路线

分析年度内引起耕地质量变化的原因，搜集2017—2018年耕地增减变化和质量建设相关资料，以2017年度耕地质量等别补充完善成果为基础，在ArcGIS软件平台上制作更新评价底图，以《农用地质量分等规程》（GB/T28407-2012）[[7]]（以下简称《规程》）为依据，进行分等计算。计算耕地质量等别中选取9个重要的影响因子作为分等因素，分别计算获取自然质量等别、利用等别和经济等别，得出年度更新数据包，并实现耕地质量等别数据库的更新[6]（见图1）。

2 资料收集

引起耕地质量增减变化的原因，主要有城镇建设占地、灾害破坏、耕地提质改造项目、新增耕地项目等。因此，2017年度耕地质量等别更新评价工作，需要收集埇桥区2017—2018年度内验收的各类土地整治项目资料，详见表1。

3 技术方法

3.1 制作年度更新评价工作底图 根据各类耕地质量增减变化时原因，将其分为以下3类：耕地新增图斑、耕地减少图斑、耕地提质改造图斑。采用增量数据包提取法制作年度更新评价工作底图，具体步骤如下：

3.1.1 搜集并提取耕地新增类图斑 从2017年度埇桥区土地变更调查成果中获取增量数据包，从中提取耕地面积增加图斑。宿州市新增耕地来源主要为以下3类：耕地净面积增加、土地开发复垦、农民自主开发。

3.1.2 搜集并提取耕地减少类图斑 从2017年土地变更调查增量数据包中提取耕地面积减少的图斑。宿州市耕地面积减少主要原因为以下3类：耕地净面积减少、灾害损毁、建设占用。

3.1.3 搜集并整理耕地提质改造类图斑 2017年宿州市耕地质量建设项目来源为以下3类：农田水利建设项目、土地整治项目、农业综合开发等项目。搜集获取耕地提质改造项目资料，如项目红线范围、面积大小、质量等别等信息，并赋值到相应图层;将耕地提质改造层与地类图斑层叠加相交，从耕地图斑层中提取耕地质量建设项目区所对应的图斑。

3.1.4 图斑合并，制作工作底图 将以上经整理后得到的耕地新增图斑、耕地减少图斑和耕地提质改造图斑在ArcGIS软件平台上整合合并，作为更新评价工作底图。选择减少耕地图斑进行平差，首选已破的图斑。平差时注意：对于单个图斑而言，平差后要保证TBDLMJ≤TBMJ，避免出现TBDLMJ>TBMJ的现象。

3.2 等别信息的继承和计算 （1）面积减少类和提质改造类建设前耕地图斑，继承往年等别信息。根据继承性原则，充分利用已验收的2017年耕地质量补充完善成果，与以上得出的工作底图叠加，读取继承面积减少类耕地图斑和质量建设前耕地的往年等别信息。（2）面积增加类和提质改造建设后耕地图斑，计算等别信息。新增耕地面积增加项目和质量建设项目已验收并开展耕地质量等别评定的，从验收资料中直接获取等别信息;未进行耕地质量评定的，根据《农用地质量分等规程》（GB/T28407-2012），按照以下方法进行等别计算[[8]]。

3.3 分等计算 根据《规程》附录中农用地分等推荐的分等因素因子指标体系，参照安徽省国土资源厅下发的农用地分等实施方案以及埇桥区农业生产的实际情况，确定埇桥区耕地分等的指标体系和分级标准。主要指标有以下9个分等因素，分别为：地形坡度、灌溉条件、排水条件、土壤有机质含量、pH值、剖面构型、障碍层深度、表层土壤质地以及有效土层厚度。

3.3.1 自然质量分值及自然质量等别 以评价单元图导出的单元数据库为基础，根据分等因素分值，对照大豆、玉米和小麦的记分规则库，将9个不同的分等因素分值转换成一个综合分等因素质量分，采用多因素加权平均的计算方法，得出各个评价单元指定作物的自然质量分值。计算公式为：

在数据处理的过程中要将省级等指数转换为国家等指数，安徽省指定参数如下：

国家级自然质量等指数=省级自然质量等指数×1.0796+52.8080

经计算，埇桥区耕地自然质量等为5个等别，即7～11等。

3.3.2 土地利用系数及利用等指数 按照各个行政村的利用系数进行排序，最大和最小系数作为区间的极大和极小值，利用系数区间划分为30个左右的小区间，在Excel中使用公式COUNTIF（）（例如采用函数公式：=COUNTIF（C3：C224，“<=0.5071”）-COUNTIF（C3：C224，“<=0.4971”），即可计算在区间（0.4971，0.5071）的系数出现频率）来计算各个小区间内各利用系数出现的频率。依据这些频率绘制出各个系数的总分频率直方图，根据直方图的波谷位置初步确定等值区间的划分，然后在Excel中对初步划分好的区间使用函数（geomean）计算其几何平均值X，函数（stdev）计算标准偏差S。最后要求等值区间满足区间的值都在（X-2S，X+2S）中，如不在区间（X-2S，X+2S）中，则往两边的区间里扩，检验两边区间中的几何平均值X和标准偏差S。依照上面同样的方法进行等值区的检验，往两边继续延伸区间，直到满足区间的值都在（X-2S，X+2S）中为止，而区间中所使用的利用系数都是这个区间的几何平均值，即前面计算的（geomean）值，计算结果如表2所示[[9]]。最后把各个作物的利用系数整理成表，导入到村界图中去，绘制各作物利用系数等值区图，参加分等计算。

省级等指数向国家等指数转换需要进行数据处理，具体转换参数如下：

国家级利用等指数=省级自然质量等指数×0.8140+293.580

经计算，埇桥区耕地利用等为4个等别，即8～11等。

3.3.3 土地经济系数及经济等指数 将各个行政村以经济系数为指标进行大小排序，取1个区间，将最大系数和最小系数分别作为此区间的极大值和极小值，将此经济系数区间细分为30个小区间，在Excel中使用公式COUNTIF（）（例如采用函數公式：=COUNTIF（C3：C224，“<=0.5071”）-COUNTIF（C3：C224，"<=0.4971）即可计算在区间（0.4971，0.5071）的系数出现频率）来计算各个小区间内经济系数出现的频率。依据这些频率绘制出各个系数的总分频率直方图（根据直方图的波谷位置初步确定等值区间的划分，然后在Excel中对初步划分好的区间使用函数（geomean）计算其几何平均值X，函数（stdev）计算标准偏差S，最后要求等值区间满足区间的值都在（X-2S，X+2S）中，如不在区间（X-2S，X+2S）中，则往两边的区间里扩，然后检验两边区间中的几何平均值X和标准偏差S。依照上面同样的方法进行等值区的检验，然后往两边继续延伸区间，直到满足区间的值都在（X-2S，X+2S）中为止，而区间中所使用的利用系数和经济系数都是这个区间的几何平均值，即前面计算的（geomean）值，计算结果见表3。最后把各个作物的利用系数和经济系数整理成表，导入到村界图中去，绘制各作物经济系数等值区图，参加分等计算[[10]]。

将省级自然质量等指数转换为国家级经济等指数，安徽省指定转换参数如下：

国家级经济等指数=省级自然质量等指数×1.4262+575.500

经计算，埇桥区耕地经济等为4个等别，即9～12等。

3.4 年度更新数据包及数据库

3.4.1 年度更新数据包的生成 按照更新数据包结构定义中图层及属性要求，将以上年度更新评价成果汇总整理，得出年度更新数据包（见图2）。

3.4.2 埇桥区耕地质量等别图的更新 从土地利用数据库中提取耕地图层，与年度更新评价耕地图斑层和分等单元层分别进行叠加分析，得出评定图斑的质量等别信息[11]，更新埇桥区耕地质量等别图（见图3）。

3.4.3 埇桥区质量等别数据库的更新 根据《农用地质量分等数据库标准》中对“数据库标准”的要求，整理耕地质量评价相关成果，利用ArcGIS软件更新埇桥区耕地质量等别数据库，形成2018年度埇桥区耕地质量等别评价的最终成果（见图4）。

4 结果与分析

在ArcGIS软件平台上利用符号系统，以不同颜色区分显示不同等别，能够得到农用地等别结果及分布情况[[2]]，并根据自然质量等、利用等、经济等结果制作专题图。

（1）自然质量等别。经过更新评价，全区2017年耕地等别分布在7～11等，其中8等、9等地分布较为普遍，约占92.75%;地类中，旱地所占比重最大，比重为97.80%，其余为少量的水田、水浇地。

（2）利用等别。经过更新评价，全区2016年耕地等别分布在8～11等，其中9等、10等地分布较为普遍，约占87.61%;地类中，旱地所占比重最大，比重为97.80%，其余为少量的水田、水浇地。

（3）经济等别。经过更新评价，全区2016年耕地等别分布在9～12等，其中10等、11等地分布较为普遍，约占99.20%;地类中，旱地所占比重最大，比重为97.80%，其余为少量的水田、水浇地。

5 结论

耕地质量等别更新评价工作可以借助多种软件实现。本文利用ArcGIS软件平台强大的空间分析功能、处理海量数据功能和优秀的制图功能，快速而准确地生成耕地质量等别年度更新数据包并更新了耕地质量等别数据库，实现了图数结合和定向分析计算[12]，提高了农用地分等定级工作的准确性、科学性和工作效率。

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（责编：张宏民）