结合地理国情数据的省级粮食生产功能区划定方法研究

石晓春 叶娇 王海云 吴洪宪

摘要 粮食生产功能区是国家为保障粮食安全和推进农业现代化而出台的一项重大政策。利用GIS空间分析技术，以广东省为例，结合地理国情数据，进行了省级粮食生产功能区划定方法研究。结果表明，广东省粮食生产功能区各分区面积占比分别为最适宜为77.92%、比较适宜为2.16%、基本适宜为18.89%、勉强适宜为1.03%;最适宜地类主要位于粤北的山地丘陵区、粤东和粤西沿海地区，基本适宜区主要位于珠江流域平原区;该方法可较科学地进行省级粮食生产功能区的划定，对優化农业生产布局和保障粮食安全具有重要现实意义。

关键词 GIS;粮食生产功能区;地理国情数据;广东省

中图分类号 P208  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）04-0237-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.04.063

Study on the Method of Delineating the Provincial Grain Production Special Zone Based on Geographical Conditions Data

SHI Xiao-chun，YE Jiao，WANG Hai-yun et al （Institute of Surveying and Mapping，Department of Natural Resources of Guangdong Province，Guangzhou，Guangdong 510500）

Abstract The grain production special zone is a major policy of China to ensure food security and to promote agricultural modernization.Using GIS spatial analysis technology，taking Guangdong Province as an example，we studied the provincial grain production special zone demarcation method by combining the geographical data. The results showed that the proportion of the area of each district in the grain production special zone of Guangdong Province was 77.92%，the more suitable was 2.16%，the basic suitable was 18.89%，and the ratio was 1.03% respectively. The most suitable categories were mainly located in the mountainous hilly areas of northern Guangdong，the eastern and western coastal areas of Guangdong;and the basic suitable areas were mainly located in the Pearl River Basin Plain Area. This method can be more scientifically demarcated at the provincial grain production special zone，which was of great practical significance to optimize the layout of agricultural production and ensure food security.

Key words GIS;Grain production special zone;Geographical conditions data;Guangdong Province

基金项目 广东省省级科技计划项目（2018B020207002）;广东省自然资源厅科技项目（GDZRZYKJ2020004）。

作者简介 石晓春（1976—），男，山西浑源人，高级工程师，硕士，从事自然资源调查监测应用研究。通信作者，工程师，从事摄影测量与遥感研究。

收稿日期 2020-07-03

粮食生产功能区是国家为保障粮食安全和推进农业现代化而出台的一项重大政策。为优化农业生产布局、聚焦主要品种和优势产区、实行精准化管理，党中央、国务院作出建立粮食生产功能区和重要农产品生产保护区（以下简称为“两区”）的重大决策部署。

近几年来广东省粮食产不足需，粮食市场对外依存度较高，工业化、城镇化发展与农业生产用地矛盾突出，进一步影响了广东省粮食自给水平和农业可持续发展。建立“两区”、稳定粮食产能和保障重要农产品有效供给尤为迫切。科学划定“两区”边界，对保障经济社会发展具有重要意义。

国内外学者对粮食生产功能区进行了理论研究和技术方法探讨。理论研究角度主要包括粮食安全角度[1]、管理维护角度[2-4]、土壤肥力角度[5]、地力评价角度[6]、粮食生产效率角度[7]、技术规范角度[8]等。技术方法角度主要包括数据库角度[9-10]、信息系统建设角度[11]、工作技术流程角度[12]、遥感技术角度[13]、GIS角度[14]。

对粮食生产功能区的划定方法，薛秀清[13]虽然提到遥感技术的应用，但仅简单地介绍了粮食生产功能区划定的流程，对划定方法未深入研究。此外，司徒荣轼等[14]在划定粮食生产功能区时，仅考虑基本农田和连片性因素，未全面考虑规范中“两区”划定的因素，具有一定局限性。目前，从省级层面，利用地理国情数据进行粮食生产功能区划定方法的研究仍鲜见报道。如何在划定粮食生产功能区时，根据国家相关规范要求，进行多因素综合分析，并结合地理国情数据，进行粮食生产功能区边界的科学界定，是目前拟解决的关键问题。鉴于此，笔者利用GIS空间分析技术，以广东省为例，结合地理国情数据，进行了省级粮食生产功能区划定方法研究。

1 研究区域与研究方法

1.1 研究区与数据源 广东省地处中国大陆最南部（109°45′～117°20′E，20°09′～25°31′N）。东邻福建，北接江西、湖南，西连广西，南临南海，珠江口东西两侧分别与香港、澳门特别行政区接壤，西南部雷州半岛隔琼州海峡与海南省相望。全省陆地面积17.98万km2。

广东省地貌类型复杂多样，有山地、丘陵、台地和平原，其面积分别占全省土地总面积的33.7%、24.9%、14.2%和21.7%，河流和湖泊等只占全省土地总面积的5.5%。地势总体北高南低，北部多为山地和高丘陵，最高峰石坑崆海拔1 902 m，位于阳山、乳源与湖南省的交界处;南部则为平原和台地。

数据源包括2017 年度优于 1 m分辨率卫星遥感影像、广东省2017年基础性地理国情监测影像、广东省永久基本农田图斑数据、2017年基础性地理国情监测地表覆盖数据、广东省耕地地力等级评价单元图斑数据，以及广东省第一次全国地理国情普查项目界线数据、2014年广东省地名地址数据和2017年广东省地名数据。

1.2 研究方法

根据广东省区位特点，粮食生产功能区的划定以永久基本农田图斑数据、广东省耕地地力等级评价单元图斑数据与2017年全省基础性地理国情监测成果做矢量叠加，然后通过卫星遥感影像判读，形成全省符合粮食生产功能区划定条件的地块范围地图数据。最后经外业举证核查后，形成全省粮食生产功能区布局“一张图”。技术路线如图1所示。

2 基于GIS的省级粮食生产功能区划定方法

2.1 数据预处理

将基础数据进行坐标转换，统一转成2000国家大地坐标系。采用布尔莎模型，广东省范围内均匀选取高等级控制点，并分别提供1980西安坐标和2000国家大地坐标，作为坐标转换参数计算的数据源;然后利用按布尔莎模型计算的七参数将基础数据坐标转换为2000国家大地坐标数据。

2.2 粮食生产功能区划的适宜性分区

2.2.1 基本农田因素适宜性分区。根据《国务院关于建立粮食生产功能区和重要农产品生产保护区的指导意见》（国发〔2017〕24号），结合广东省实际情况，确定基本农田因素适宜性评价表。由表1可知，土地利用类型分值：水田为100分，水田、水浇地为50分;坡地等级分值：小于等于3级（即坡度15°以内）标注为100分，大于等于4级（即坡度大于15°）标注为50分。基本农田因素适宜性分为3类：适宜、基本适宜和不适宜。其中，适宜类的土地利用类型分值和坡地等级分值均为100分;基本适宜包括2种情况，即土地利用类型分值为100分且坡地等级分值为50分，或土地利用类型分值为50分且坡地等级分值为100分;不适宜类的土地利用类型分值和坡地等级分值均为50分。

2.2.2 耕地地力因素适宜性分区。原则上选择广东省耕地地力等级评价单元图斑数据中地力等级在五等以上的地块作为粮食生产功能区块备选条件。由于每个地区要求划定的粮食生产功能区面积都有具体规定，而内业划定的地块数据只参照影像拍摄当时的情况，可能与实地存在不符情况，因此在内业划定地块的时候需要适当预留一部分面积用作外业核减。综上考虑，将广东省耕地地力等级评价单元图斑数据中地力等级为五等及以上的地块定义为适宜类型，六、七、八等定义为基本适宜类型。

由表2可知，耕地地力因素适宜性分2类，即适宜和基本适宜。其中，适宜类为100分，其地力等级为五等及以上;基本适宜类为50分，其地力等级为六等、七等、八等。

2.3 基于GIS的适宜性综合分区

利用GIS的空间分析方法，以基本农田因素适宜性分区图为源图层，以耕地地力因素适宜性分区图为判别图层，进行GIS判别分析，并进行粮食生产功能区划适宜性综合评价，评价结果见图2。表3为宜性综合评价分析，其中百分制得分为100分定为最适宜、87.5分定为比较适宜、75分定为基本适宜、62.5分定为勉强适宜、50分及以下的定为不适宜。

由图2可知，基于GIS的粮食生产功能区适宜性综合分区结果显示，广东省粮食生产功能区各分区面积占比分别为最适宜为50.83%、比较适宜为16.59%、基本适宜为15.98%、勉强适宜为15.27%、不适宜为1.34%。从空间分布看，最适宜地类主要位于粤北的山地丘陵区、粤东和粤西沿海地区;比较适宜区主要位于雷州半岛和珠江流域平原区;基本适宜区主要位于珠江流域平原区。

2.4 基于地理國情数据的粮食生产功能区划人工判读

计算上步骤综合分区图属性表中“适宜分类”=“最适宜”的地块面积（S1）与判别前基本农田地块面积（S）的比值，并将比值大于等于50%的“最适宜”地块原基本农田地块代码导出。然后利用ARCGIS的属性连接工具，将导出的原基本农田地块代码进行关联。最后将关联后的原基本农田地块图斑导出，作为人工判读的底图。

地理国情数据具有覆盖面广的优点，科学地涵盖了自然环境、社会经济环境、资源等众多要素[15]，有效地解决了社会发展中出现的矛盾[16]。利用地理国情数据进行粮食生产功能区划人工判读。具体方法为：对上述步骤得到的符合条件的永久基本农田水田地块，叠加2017年广东省基础性地理国情监测的矢量成果（该矢量成果是基于最新高分辨率卫星遥感影像进行地表覆盖和地理国情要素矢量数据提取的，在本次工作中可作为土地实际现状的参考数据使用）和与其对应的2017年卫星遥感影像，逐个地块核对影像上的地表覆盖情况，当从影像上判定当前地块已经没有用作耕作时，需要从粮食生产功能区地块范围内剔除该地块（图3）。通过此步骤初步确定粮食生产功能区地块的边界，并对地块赋予预编码，得到符合划定条件的内业成果数据，以此作为外业核查举证的依据。

结合地理国情数据，对基于GIS的粮食生产功能区适宜性综合分区结果，进行人工判读，初步得到广东省粮食生产功能区划图（图4）。从图4可以看出，广东省粮食生产功能区各分区面积占比分别为最适宜为77.92%、比较适宜为2.16%、基本适宜为18.89%、勉强适宜为1.03%。从空间分布看，最适宜地类主要位于粤北的山地丘陵区、粤东和粤西沿海地区;基本适宜区主要位于珠江流域平原区。

3 讨论

该研究在划定粮食生产功能区时，根据国家相关规范要求，综合考虑了基本农田的土地利用类型、坡度、耕地地力等因素，利用GIS技术进行空间叠加分析，结合地理国情数据

进行逐个地块核查，初步确定了广东省粮食生产功能区边界。与司徒荣轼等[14]的研究相比，该方法创新地方一方面

从省级层面研究;另一方面考虑的因素更全面，最后采用地理国情数据进行人工判别，其结果更客观准确。与薛秀清[13]的研究相比，该方法创新地方包括综合了GIS和遥感技术，另外考虑因素全面、可操作性强。此外，该研究结果需要外业进一步核查，根据各级部门实际情况，划定粮食生产功能区范围，以指导相关政府部门科学决策。

4 结论

利用GIS空间分析技术，以广东省为例，结合地理国情数据，进行了省级粮食生产功能区划定方法研究。结果表明，广东省粮食生产功能区最适宜区面积占比为77.92%，主要位于粤北的山地丘陵区、粤东和粤西沿海地区;基本适宜区面积占比为18.89%，主要位于珠三角平原区。研究结果显示，珠三角平原划入粮食生成功能区的面积比较少，主要原因是随着城市化进程加快，为了经济社会发展需要，许多耕地用于养殖或者种植其他经济作物。综上分析，利用GIS的多要素空间分析方法，结合地理国情数据进行人工判读，可以科学地进行省级粮食生产功能区的划定，对优化农业生产布局和保障粮食安全具有重要现实意义。

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