基于“双评价”的市县土地资源评价<br/>——以大冶市为例

基于“双评价”的市县土地资源评价
——以大冶市为例

2020-03-24严圣华黄跃飞刘和涛

国土与自然资源研究 2020年1期

严圣华，黄跃飞，熊娟，何灿，刘和涛，刘海*

（1.湖北省城市规划设计研究院有限责任公司，武汉430071；2.湖北大学资源环境学院，武汉430062）

引言

土地资源是由地球表面一定范围立体空间的气候、地貌、地质、土壤、水文、生物等自然要素组成，同时又时刻受到社会经济条件影响的一个复杂的自然、经济综合体，是人类赖以生存的最基本的资源[1]。土地资源评价是土地用于规划时对土地性能的评定[2，3]，也是土地在一定用途条件下评定土地质量高低的过程[4]。科学进行土地资源评价，有利于了解区域土地资源分布的特点，为更好地保护和利用土地资源提供科学依据和策略[5，6]。

国外最早的土地资源评价开始于19世纪30年代，1834年英国成立土地测量师协会进行土地评价和土地测量。随后土地资源评价开展快速的发展，其发展历程大致可分为：土地分类定级阶段、土地潜力评价阶段、土地适宜性评价阶段、土地资源可持续利用评价阶段等[7]。

我国在土地资源评价方面起步较晚，在20世纪70年代，开始借鉴学习国外土地适应性评价理论和方法，主要包括参照联合国粮农组织（FAO）制定的《土地评价纲要》进行我国的土地评价工作[8]。如张友焱等对黄土丘陵沟壑区典型小流域进行了土地资源适宜性评价[9]。之后，随着科学技术的发展，信息技术逐步应用到了土地资源评价中，既综合了土地适宜性与土地潜力评价等，又提高了评价的精度以及评价结果的推广。

资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价，简称“双评价”，是国土空间规划的基础，而土地资源评价是资源环境承载能力评价众多指标中的核心指标。资源环境承载力评价重点突出了资源环境承载力可利用空间，其结合经济社会活动对资源的需求，形成资源环境对重点活动的允许度[10-12]。目前我国资源环境承载力研究大多集中于省级等大尺度范围[13，14]。市县级等中小尺度土地资源评价作为资源环境承载力评价体系的重要组成部分的研究较少。市县尺度土地资源评价可以为区县的科学规划与资源环境保护等提供支持，逐渐受到广大学者的关注[15-17]，以市县为单位的土地资源评价具有重要的意义。

大冶市是全国百强县市之一，常年排名湖北省县域经济第一，此外，大冶市位于平原与丘陵地区交错带，对其土地资源进行评价具有重要的理论探索与应用实践价值。

故本研究基于“双评价”技术指南，构建了市县尺度土地资源评价方法，并以大冶市为研究区，借助空间信息技术，结合大冶市地形、土壤与土地利用等数据，从农业生产与城镇建设的可利用程度两方面对大冶的土地资源进行了评价，以期为科学合理的国土空间开发提供参考。

1 研究区概况与数据

1.1 研究区概况

大冶市位于湖北省东南部，长江中下游南岸，地跨东经 114°31′～115°20′，北纬 29°40′～30°15′。武九铁路、武黄城际铁路、106国道、314和315省道贯穿境内，大广高速、黄咸高速在境内交汇，与沪蓉、京珠、杭瑞等高速公路互联互通。地处幕阜山脉北侧的边缘丘陵地带，地形分布为南山北丘东西湖，南高北低东西平，海拔高度为120～200米，主要湖泊有大冶湖、保安湖和三山湖（图1）。历史上素以矿藏丰富、采冶发达而驰名中外。

1.2 基础数据

地形数据采用中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台（http://www.gscloud.cn）的GDEM DEM数字高程产品，空间分辨率是30m，通过GIS获取高程、坡度以及地形起伏度信息。土壤质地数据从耕地质量等级评价成果中获取，主要包括：土壤类型、土壤表层有机质含量、表层土壤质地、有效土层厚度和地表岩石露头度等。土地利用数据采用土地利用变更数据。

2 研究方法

2.1 影响因子确定

根据“双评价”技术指南，评价时先扣除水域的影响，然后针对农业功能和城镇功能指向，分别采用农业耕作条件、城镇建设条件作为评价指标，农业耕作条件是指农业生产的土地资源可利用程度，需具备一定的坡度与土壤质地等条件；城镇建设条件是指城镇建设的土地资源可利用程度，需具备一定的坡度、高程条件，对于地形起伏剧烈的地区，同时考虑地形起伏度。

2.2 评价方法

2.2.1 农业功能指向的土地资源评价方法。农业功能指向的土地资源评价在“双评价”技术指南中，在全国与省域尺度上，考虑数据的获取性与操作的方便性等因素，主要考虑了地形坡度与土壤质地两个因子，且土壤质地仅考虑了土壤的粉砂含量；但影响农业生产的因素，地形方面的高程因素，土壤质地方面的有效土层厚度与土壤有机质含量等因素，也均对农业生产有直接或间接的影响，故在市县尺度评价农业耕作条件，仅考虑地形坡度与土壤质地，评价结果的精确性就显得相对有限，故本研究基于“双评价”技术指南，在参考《农用地质量分等规程》（GBT 28407-2012）与《土地复垦质量控制标准》（TD/T 1036-2013）的基础上，制定了适合市县尺度的农业功能指向的土地资源评价方法如下：

[农业耕作条件]＝f([坡度],[高程],[有效土层厚度]，[表层土壤质地],[土壤有机质含量],[土壤酸碱度],[地表岩石露头度]) （1）

对表1中的各影响因子，进行加权叠加，得到农业耕作条件评估值，然后基于均分法对土地资源进行等级划分。

图1 大冶市土地利用图

表1 各参评因子权重

2.2.2 城镇建设的土地资源评价方法。城镇建设的土地资源评价参照“双评价”技术指南，评价方法如下：

根据评价方法可知，坡度、高程、地形起伏度是城镇建设条件的影响因子，根据表2对高程和坡度进行叠加运算，得到城镇建设的土地资源分级情况，再将地形起伏度＞200m的区域，将评价结果降2级作为城镇土地资源等级，地形起伏度在100～200m之间的，将评价结果降1级作为城镇土地资源等级，得到最终的城镇建设的土地资源分级图。

2.3 评价过程

2.3.1 坡度、高程以及地形起伏度的提取与分级。坡度：对大冶市DEM数据进行坡度提取，并基于“双评价”技术指南，依照＜3°、3°～8°、8°～15°、15°～25°、≥25°生成坡度分级图。高程：根据大冶市DEM地形特点，结合垂直地带性林草界线、农牧界线、种植业熟制等确定地形高程分级阈值，按＜200m、200 m ～500m、500m～1000m、1000m～1500m、≥1500m生成海拔高度分级图。地形起伏度：基于栅格精度为30m×30m的格网，通过栅格与邻域栅格的高程差计算地形起伏度。按照＜100m、100m～200m、≥200m生成地形起伏度分级图（如图 2）。

表2 城镇建设的土地资源基础参考判别矩阵

图2 地形地势影响因子分级图

2.3.2 土壤质地数据的分级。有效土层厚度：有效土层厚度是指土壤层和松散的母质层之和，共分为5个等级。1级，有效土层厚度≥150cm；2级，有效土层厚度100cm～150cm；3级，有效土层厚度60cm～100cm；4级，有效土层厚度30cm～60cm；5级，有效土层厚度＜30cm。

表层土壤质地：以表层30厘米的平均质地为标准，将土壤质地按照粘质土（重壤、粘土）、壤土（轻壤、中壤）、砂壤土、沙土和砾质土生成5级土壤质地分类图。

土壤有机质含量：土壤有机质含量分为6个级别：1级，土壤有机质含量≥40g/kg；2级，土壤有机质含量40g/kg～30g/kg；3 级，土壤有机质含量 30g/kg～20g/kg；4级，土壤有机质含量20g/kg～10g/kg；5级，土壤有机质含量 10g/kg～6g/kg；6 级，土壤有机质含量＜6g/kg。

土壤酸碱度（土壤pH值）：土壤pH值按照其对作物生长的影响程度分为6个等级：1级，土壤pH值6.0～7.9；2 级，土壤 pH 值 5.5～6.0，7.9～8.5；3 级，土壤pH 值 5.0～5.5，8.5～9.0；4 级，土壤 pH 值 4.5～5.0；5级，土壤 pH 值＜4.5，9.0～9.5；6 级，pH≥9.5。

障碍层距地表深度（cm）：土壤障碍层指在耕层以下出现白姜层、石灰浆石层、砾石层、粘土磬和铁磬等阻碍耕系伸展或影响水分渗透的层次。根据其距地表的距离分为 3 个级别，1 级，60cm～90cm；2 级，30cm～60cm；3级，≤30cm。大冶市障碍层距地表深度均小于30cm，故等级均为3级。大冶市各土壤质地数据的分级如图3。

2.3.3 叠加分析。首先对坡度、高程以及地形起伏度分级数据、土壤质地分级数据进行投影转换，统一至国家2000平面坐标系统。再扣除不适宜开发的水域等区域，保留剩下部分，然后对各个因子进行标准化处理，通过对各个因子的叠加分析，将农业功能指向和城镇建设的土地资源分为5个等级。

图3 土壤质地影响因子分级图

3 结果与分析

3.1 农业功能指向的土地资源分析

根据提取的高程、坡度分级数据，以及土壤质地分级数据，利用公式（1）和表1中各因子的权重因子参数，计算得到大冶市农业功能指向的土地资源等级图（图 4）。

通过图4可以看出大冶市农业功能指向的较高等级土地资源分布在大冶市的大部分地区，占大冶市土地资源的58.37%；其次分布较多的是中等级、较低等级土地资源，分别占大冶市土地资源的15.73%、11.71%；然后是低等级、高等级土地资源分布较少，分别占大冶市土地资源的5.30%、8.90%。

农业功能指向的较高等级土地资源主要分布在大冶市的北部、西部、东部大部分地区；较高等级的土地资源主要分布在大冶市西部的金牛镇、北部的保安镇、金山店镇以及东部的汪仁镇；中等级、较低等级、低等级土地资源均主要分布在大冶市的南部大部分地区。

图4 大冶市农业功能指向的土地资源等级图

3.2 城镇建设的土地资源分析

根据提取的高程、坡度和地形起伏度分级数据，利用公式（2）和表2中基础参考判别矩阵，计算得到大冶市城镇建设的土地资源等级图（图5）。

图5 大冶市城镇建设的土地资源等级图

通过图5可知，大冶市城镇建设的高等级土地资源分布在大冶市的大部分地区，占大冶市土地资源的67.02%；其次分布较多的是低等级土地资源，占大冶市土地资源的13.91%；然后较低等级、中等级以及较高等级土地资源均分布较少，分别占大冶市土地资源的4.90%、6.29%、8.88%。

从图中也可以看出，城镇建设的高等级土地资源主要分布在大冶市的北部、西部、东部大部分地区；较高等级土地资源就零星分布在高等级土地资源区域附近。中等级、较低等级和低等级的土地资源均主要分布在南部大部分地区，如灵乡镇、刘仁八镇、殷祖镇、大箕铺镇以及金湖街道等地区。

3.3 农业功能指向、城镇建设的土地资源对比分析

通过图4与图5对比可以看出，大冶市农业功能指向土地资源等级和城镇建设的土地资源等级在空间分布上呈现较高的一致性，农业功能指向的较高等级土地资源以及城镇建设的高等级土地资源均主要分布在大冶市的北部、西部、东部大部分地区；农业功能指向的较低等级土地资源以及城镇建设指向的低等级土地资源则均主要分布在大冶市的南部大部分地区。原因在于，农业耕作条件以及城镇建设条件均需要具备一定的坡度高程条件，从图2中地形地势影响因子分级图可以看出大冶市南部大部分地区坡度和高程均较高，不适宜发展农业以及城镇建设，故影响了农业耕地条件和城镇建设条件。