彭茂林，鐵柏清，劉 敏

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長沙 410128）

GIS在農(nóng)業(yè)生態(tài)功能分區(qū)中的應(yīng)用

彭茂林1，鐵柏清1，劉 敏1

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長沙 410128）

利用MapGIS軟件從永興縣土地利用現(xiàn)狀圖中提取出基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以5級（坡度＞25°）為界線，把農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境劃分為25°以下的農(nóng)業(yè)開發(fā)層和25°以上的農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)層，并運用MapGIS軟件的空間分析功能對人口密度、人均純收入、建設(shè)用地、耕地、森林覆蓋因素（自下而上）進(jìn)行疊加分析，將研究區(qū)域劃分為“一心、二層、三帶、四區(qū)”的功能分區(qū)格局。這種分區(qū)方式使農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境規(guī)劃更加合理，更好地兼顧了農(nóng)業(yè)發(fā)展和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，更加形象、客觀。

GIS；坡度級；空間分析；功能分區(qū)

1 研究區(qū)概況

永興縣地處羅霄山脈西麓，境內(nèi)河谷交錯，丘陵、山地、河流、平原有機(jī)組合，構(gòu)成以中山為主，山丘、平原、山崗兼具的山地地貌，其中丘陵864．28 km2，占全縣土地總面積的43．67%；山地566．01 km2，占全縣土地總面積的28．60%；平原296．80 km2，占全縣土地總面積的14．99%；崗地193．08 km2，占全縣土地總面積的9．70%；水面占2．99%。氣候為亞熱帶大陸季風(fēng)氣候，區(qū)域內(nèi)氣溫適中、四季分明，植物、礦產(chǎn)等資源繁多。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

根據(jù)永興2011年統(tǒng)計年鑒，2010年全縣總?cè)丝?6．20萬；農(nóng)業(yè)總收入25．1億元，國民生產(chǎn)總值（GDP）151．8億元，人均GDP為26 694元；全縣總面積1 979．40 km2，耕地面積351．4 km2。主要圖形數(shù)據(jù)包括永興縣土地利用現(xiàn)狀圖（2009年）、永興縣土地利用總體規(guī)劃圖（2010～2020年）、永興縣耕地與基本農(nóng)田保護(hù)規(guī)劃圖（2010～2020年），用Coord坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件對圖形進(jìn)行幾何校準(zhǔn)。

人口密度與人均純收入采取以下步驟提?。ㄒ匀丝诿芏葹槔孩購膶嵉卣{(diào)查數(shù)據(jù)中整理出每個鎮(zhèn)總?cè)丝?、總面積的數(shù)據(jù)；②在MapGIS的區(qū)編輯中編輯區(qū)屬性結(jié)構(gòu)，并對每一個鎮(zhèn)進(jìn)行區(qū)屬性賦值，包括人口和城鎮(zhèn)名稱；③將賦值完的區(qū)文件導(dǎo)入空間分析，運用屬性分析的雙屬性四則運算完成人口密度的計算；④以人口密度（單位：人/m2）＜100、100～200、200～300、300～400、400～500、500～1 000、＞1 000在行政區(qū)劃圖上進(jìn)行標(biāo)注，即可得人口密度分布圖（圖1）[1-4]。人均純收入的數(shù)據(jù)處理方法參照人口密度，結(jié)果如圖2。

圖1 永興縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口密度分布圖

圖2 永興縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人均純收入分布圖

2.2 研究方法

2.2.1 GIS空間數(shù)據(jù)分析

用MapGIS 6．7從2009年土地利用現(xiàn)狀圖中提取出耕地坡度圖（如圖3），其中耕地坡度1級為坡度≤2°、2級為2°～6°、3級為6°～15°、4級為15°～25°、5級為﹥25°[4]。其中，坡度1級、2級視作平耕地，3級、4級視作緩坡耕地，5級不能耕種，需要對其保護(hù)，以免造成水土流失[5,6]。所以，以坡度25°為界線，劃分為農(nóng)業(yè)開發(fā)層（耕地坡度＜25°）和農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)層（耕地坡度﹥25°）2個層次。根據(jù)永興2011年統(tǒng)計年鑒、2009年土地利用現(xiàn)狀圖，得出包含耕地、建設(shè)用地、林地的土地現(xiàn)狀圖，如圖4。

圖4 永興縣土地現(xiàn)狀圖

圖5 指標(biāo)數(shù)據(jù)立體疊羅圖

2.2.2 GIS空間疊加分析

基于研究區(qū)域的特性，選用視覺信息疊加，將人口密度、人均純收入、建設(shè)用地、耕地、森林覆蓋進(jìn)行自下而上的疊加分析，得出各要素在同一空間位置上的變化情況[7,8]，結(jié)果如圖5。

2.3 指標(biāo)體系構(gòu)建與賦值

綜合考慮研究區(qū)域的自然屬性、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)屬性[9]，建立永興縣農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境規(guī)劃功能分區(qū)的指標(biāo)體系，選用熵權(quán)法對指標(biāo)進(jìn)行賦值[10,11]，見表1。

表1 永興縣農(nóng)業(yè)功能分區(qū)指標(biāo)體系及權(quán)重

3 結(jié)果與分析

選取經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)、人口較密集的鎮(zhèn)及永興縣城作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展中心，根據(jù)坡度分級結(jié)果，把農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境分為2層，結(jié)合圖4、圖5，以指標(biāo)空間分析的結(jié)果為基準(zhǔn)，結(jié)合調(diào)研結(jié)果和文檔材料，按照各區(qū)域的交通條件、地形地貌、自然資源、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀等，分為三帶、四區(qū)[12-14]，最終形成“一心、二層、三帶、四區(qū)”的分區(qū)格局，如圖6。

3.1 功能分區(qū)

1）一心。包括永興縣城、鯉魚塘鎮(zhèn)、馬田鎮(zhèn)、金龜鎮(zhèn)。生態(tài)服務(wù)功能：農(nóng)產(chǎn)品加工中心和加工次中心。

圖6 永興縣農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境規(guī)劃功能分區(qū)圖

2）二層。坡度25°以下的農(nóng)業(yè)開發(fā)層和坡度25°以上的農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)層。

3）三帶。①高效農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)帶，包括城關(guān)、城郊、湘陰渡、碧塘、鯉魚塘、油市、馬田、高亭、柏林、洞口、太和、三塘、悅來、洋塘、黃泥、千沖、大布江、龍形市、七甲。生態(tài)服務(wù)功能：全縣農(nóng)業(yè)發(fā)展的科技示范區(qū)，全縣重要的旅游觀光農(nóng)業(yè)基地，湘南優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)與加工基地。②特色高效產(chǎn)業(yè)帶，包括永興縣中部、國道107、省道212和213兩旁及以北區(qū)域。生態(tài)服務(wù)功能：永興縣的冰糖橙種植區(qū)域、中藥材種植基地、特色林業(yè)種植基地，又可分為冰糖橙產(chǎn)業(yè)帶、北部中藥材產(chǎn)業(yè)帶、西北部特色林業(yè)產(chǎn)業(yè)帶。③休閑農(nóng)業(yè)及生態(tài)漁業(yè)產(chǎn)業(yè)帶，包括便江、注江、板梁古村、悅來溫泉、黃克誠故居、青山垅水庫、龍?zhí)端畮?、石壁垅水庫和黃口堰水庫等區(qū)域。生態(tài)服務(wù)功能：全縣的休閑農(nóng)業(yè)和生態(tài)漁業(yè)發(fā)展基地。

4）四區(qū)。①現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)，包括湘陰渡、碧塘、城關(guān)和城郊。生態(tài)服務(wù)功能：水產(chǎn)養(yǎng)殖基地、出口蔬菜基地、糧油生產(chǎn)基地、畜禽養(yǎng)殖基地等優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地，湘南農(nóng)產(chǎn)品加工與物流中心。②高效農(nóng)業(yè)示范區(qū)，包括鯉魚塘、油市、馬田和高亭。生態(tài)服務(wù)功能：無公害和綠色的優(yōu)質(zhì)糧油、蔬菜，優(yōu)質(zhì)水果、蠶桑等特色優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地及優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)品、生豬和禽蛋養(yǎng)殖基地。③現(xiàn)代烤煙種植示范區(qū)，包括便江左片（西部現(xiàn)代烤煙種植老區(qū)，包括三塘、油麻、悅來、高亭、洋塘等），便江右片（東部現(xiàn)代烤煙種植新區(qū)，包括柏林、太和、洞口、黃泥、塘門口、樟樹等）。生態(tài)服務(wù)功能：永興縣烤煙種植區(qū)。④東部生態(tài)農(nóng)業(yè)示范區(qū)，包括黃泥、千沖、大布江、龍形市、七甲。生態(tài)服務(wù)功能：特色農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)與旅游農(nóng)業(yè)結(jié)合，森林旅游、草地旅游、休閑旅游和觀光旅游特色產(chǎn)業(yè)。

3.2 優(yōu)、劣勢分析

3.2.1 優(yōu)勢分析

摒棄了傳統(tǒng)功能分區(qū)單純的從農(nóng)業(yè)功能的角度或者是生態(tài)功能的角度進(jìn)行分區(qū)，采用了GIS技術(shù)，從生態(tài)服務(wù)功能的角度出發(fā)，聯(lián)合農(nóng)業(yè)的產(chǎn)品供給、休閑等功能和生態(tài)的水源涵養(yǎng)、生態(tài)保護(hù)等，使農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境規(guī)劃更加合理，更好地兼顧農(nóng)業(yè)發(fā)展和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

3.2.2 劣勢分析

在運用GIS技術(shù)進(jìn)行輔助功能分區(qū)的過程中，仍然需要根據(jù)當(dāng)?shù)貙嵉卣{(diào)查結(jié)果以及收集的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析，因此，功能分區(qū)的結(jié)果仍然存在一定的主觀性。不能運用GIS進(jìn)行實時監(jiān)控，應(yīng)根據(jù)氣候變化、人口增長或者遷移等作出相應(yīng)調(diào)整。

[1] 何凱．GIS技術(shù)在規(guī)劃環(huán)境影響評價應(yīng)用中的個例研究[D]．蘭州:蘭州大學(xué),2009

[2] 周瑛,劉衍君．環(huán)境規(guī)劃GIS的應(yīng)用設(shè)計與實施[J]．中山大學(xué)學(xué)報,2004(增刊):241-243

[3] 楊存健,張洋,程曦冉,等．基于遙感和GIS的20世紀(jì)90年代后半期四川林地動態(tài)變化[J]．生態(tài)學(xué)報,2006,26(12):4 113-4 119

[4] 梁寒冬．基于GIS的城市環(huán)保信息系統(tǒng)研制與應(yīng)用[D]．北京:中國科學(xué)院研究生院,2005

[5] 宋建華,盧英君,祝秋麗．GIS的應(yīng)用與發(fā)展的探討[J]．測繪與空間地理信息,2007,24(4):18-19

[6] 魏翔,陳俊侃．淺談GIS的應(yīng)用與發(fā)展[J]．北京測繪, 2011(2):33-35

[7] 吳桂平,曾永年,鄒濱,等．基于GIS的區(qū)域人口密度空間分布模擬——以張家界市永定區(qū)為例[J]．測繪科學(xué),2009, 34(2):237-240

[8] 周淑紅．寧夏耕地坡度分級圖的制作方法探討[J]．現(xiàn)代測繪,2009,32(3):34-35

[9] 葉小嬌．坡耕地的坡度信息獲取方法研究[D]．北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué),2006

[10] 王成,袁敏,魏朝富,等．淺丘帶壩區(qū)不同坡度下耕地景觀格局分析[J]．生態(tài)學(xué)雜志,2007,26(9):1 424-1 431

[11] 郭芳芳,楊農(nóng),張岳橋,等．基于GIS的滑坡地質(zhì)災(zāi)害地貌因素分析[J]．地質(zhì)力學(xué)學(xué)報,2008,14(1):87-95

[12] 趙鳳琴,湯潔,周德春．GIS的空間分析技術(shù)在長春市大氣環(huán)境功能分區(qū)中的應(yīng)用[J]．吉林大學(xué)學(xué)報,2002,32(3):265-267

[13] 陳麗,梁建娥,郭青霞,等．基于GIS的忻州市土地利用分區(qū)研究[J]．山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2011,31(2):161-165

[14] 文勝歡,師學(xué)義,和文超,等．基于GIS空間分析法的土地利用功能分區(qū)研究[J]．資源與產(chǎn)業(yè),2012,14(2):66-70

[15] 李曉倩,劉學(xué)錄．土地評價指標(biāo)權(quán)重賦值方法的比較分析[J]．甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報．2012,10(5):129-133

[16] 田穎．湖北省農(nóng)業(yè)功能的地域分異與功能分區(qū)[D]．武漢:湖北大學(xué),2009

[17] 尹樂,王永明．基于GIS的滁州市旅游資源功能分區(qū)及旅游線路設(shè)計[J]．測繪與空間地理信息,2010,33(1):31-33

[18] 曹小娟,曾光明,張碩輔,等．基于RS和GIS的長沙市生態(tài)功能分區(qū)[J]．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2006,17(7):1 269-1 273

P208

B

1672-4623（2015）02-0117-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.02.042

彭茂林，碩士，主要研究方向為環(huán)境規(guī)劃與管理。

2014-02-27。