秦夢蔚　丁逸

摘 要：學(xué)者們在基本農(nóng)田劃定方法創(chuàng)新、農(nóng)用地分等成果運(yùn)用等方面做了積極的探索。但是目前基本農(nóng)田的劃定仍然存在為湊足指標(biāo)而重?cái)?shù)量不重質(zhì)量、空間布局零散等問題，沒有達(dá)到基本農(nóng)田優(yōu)化布局、集中連片的要求。該研究以南寧市某縣為例，結(jié)合該縣農(nóng)用地分等定級成果資料，引入“耕地連片性”、交通可達(dá)性和居民點(diǎn)輻射度等概念，運(yùn)用ArcGIS的空間分析功能，對優(yōu)化該縣基本農(nóng)田的空間格局進(jìn)行了積極的探討。

關(guān)鍵詞：基本農(nóng)田 劃定 ArcGIS 空間分析

中圖分類號：F321 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（c）-0036-03

基本農(nóng)田是指“根據(jù)一定時(shí)期人口和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對農(nóng)產(chǎn)品的需求以及對建設(shè)用地預(yù)測，依據(jù)土地利用總體規(guī)劃確定的不得占用的和基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)規(guī)劃期內(nèi)不得占用的耕地”。前人著眼于耕地的質(zhì)量狀況、區(qū)位條件、生態(tài)適宜度、環(huán)境影響等，對基本農(nóng)田的研究形成了一套相對完善的指標(biāo)體系。新一輪的土地利用總體規(guī)劃首次要求將農(nóng)用地分等定級的成果運(yùn)用到基本農(nóng)田的空間布局中去，并要求調(diào)整后的基本農(nóng)田空間布局在質(zhì)量上不低于調(diào)整前的水平?；巨r(nóng)田規(guī)劃應(yīng)將優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、集中連片、區(qū)位交通便利的耕地優(yōu)先劃入基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)，這對基本農(nóng)田劃定提出了更高的質(zhì)量要求，為優(yōu)化基本農(nóng)田的空間布局提供了新的路徑。本研究以南寧市某縣為例，結(jié)合該縣農(nóng)用地分等定級成果資料，引入“耕地連片性”、交通可達(dá)性和居民點(diǎn)輻射度等概念，運(yùn)用ArcGIS的空間分析功能，對優(yōu)化該縣基本農(nóng)田的空間格局進(jìn)行了積極的探討。

1 研究方法

多因素加權(quán)法：將參與耕地質(zhì)量評價(jià)的因素賦予不同的權(quán)重和分值，通過多因素加權(quán)法得到耕地的等級，高等級耕地優(yōu)先劃入基本農(nóng)田?；贏rcGIS的空間分析法：利用ArcGIS強(qiáng)大的空間分析功能，使用鄰近分析、距離分析、緩沖區(qū)分析和柵格統(tǒng)計(jì)分析等方法得到基本農(nóng)田的最優(yōu)布局。特爾菲法：充分征求相關(guān)專家的意見，判斷各因素的重要程度，得到各指標(biāo)的權(quán)重。

2 技術(shù)路線

2.1 耕地初始等級劃定

基本農(nóng)田規(guī)劃首先要考慮將質(zhì)量好、連片性高的耕地優(yōu)先劃入保護(hù)區(qū)，滿足其“優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、集中連片”的要求；另一方面也要兼顧耕地距離居民點(diǎn)和交通干線的遠(yuǎn)近，便于耕作。

2.1.1 耕地質(zhì)量評價(jià)

（1）農(nóng)用地分等定級。

農(nóng)用地分等采用因素分等法，以光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力為基礎(chǔ)，采用模塊化的體系結(jié)構(gòu)，具體分解為農(nóng)用地自然質(zhì)量系數(shù)、土地利用系數(shù)、土地經(jīng)濟(jì)系數(shù)3個(gè)模塊。應(yīng)用該體系進(jìn)行農(nóng)用地分等，可以得到3個(gè)分等指數(shù)：農(nóng)用地自然質(zhì)量等、農(nóng)用地利用等、農(nóng)用地經(jīng)濟(jì)等。

（2）評價(jià)指標(biāo)的選取和權(quán)重確定。

該研究選取8個(gè)指標(biāo)評價(jià)耕地的質(zhì)量，指標(biāo)的分值和權(quán)重參照《農(nóng)用地分等規(guī)程》（TD/T 1004-2003）和研究區(qū)域所在的指標(biāo)區(qū)綜合確定。該縣地處《農(nóng)用地分等規(guī)程》一級區(qū)，二級區(qū)屬于低中山區(qū)，因此該研究參照低中山區(qū)確定該縣各指標(biāo)的權(quán)重。

采用加權(quán)求和的方法，計(jì)算各分等單元的定級指數(shù)，表達(dá)式為：

式中：為分等單元指定作物的農(nóng)用地自然質(zhì)量分；i為分等單元編號；j為指定作物編號；k為分等因素編號；m為分等因素的數(shù)目；為分等因素的權(quán)重；為第i個(gè)分等單元內(nèi)第j種指定作物第k個(gè)分等因素的分值。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，該縣農(nóng)用地分等單元的定級指數(shù)介于52.24～90.09之間。

（3）耕地質(zhì)量狀況分級。

根據(jù)耕地的定級指數(shù)做頻率分析，選擇頻率突變值作為耕地質(zhì)量狀況分級的界線，將耕地質(zhì)量劃分為4個(gè)級別，即。

2.1.2 耕地連片性及分析方法

基本農(nóng)田規(guī)劃不能片面追求耕地的數(shù)量、質(zhì)量要求，只做到“保優(yōu)不保劣，保近不保遠(yuǎn)”，忽略“優(yōu)質(zhì)集中”的要求，使基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)中的耕地地塊分布零散，不便于規(guī)模作業(yè)。為實(shí)現(xiàn)基本農(nóng)田的集中管理和規(guī)模化作業(yè)，該研究將耕地連片性概念引入基本農(nóng)田規(guī)劃。

（1）耕地連片性的判斷。

耕地連片性是指一定質(zhì)量或等級范圍內(nèi)地塊的相連程度，兩地塊空間距離越小，其連片性越高，當(dāng)兩地塊的距離小于一定閾值的時(shí)候即可被認(rèn)為是連片的，閾值可以根據(jù)實(shí)際情況來定。耕地連片性可細(xì)分為絕對相連和相對相連。一個(gè)地塊與其他地塊有一條以上共同邊界或有一個(gè)以上公共點(diǎn)時(shí)，稱為絕對相連；而一個(gè)地塊與另一地塊不是絕對相連，但是距離小于某一閾值時(shí)稱為相對相連。該研究利用ArcGIS的緩沖區(qū)分析（Buffer）和疊置分析（Spatial Join）功能，設(shè)定一定的緩沖距離D，如果地塊緩沖D/2距離之后空間上是絕對相連的，則認(rèn)定它們是連片的。GIS空間疊置分析法是將有關(guān)主題圖層組成的各個(gè)數(shù)據(jù)層面進(jìn)行疊置產(chǎn)生一個(gè)新的數(shù)據(jù)層面，其結(jié)果綜合了原來兩個(gè)或多個(gè)層面要素所有的屬性。

（2）耕地連片性分析在ArcGIS中的實(shí)現(xiàn)。

①基本參數(shù)設(shè)定。分析中涉及兩個(gè)基本參數(shù)，即基本農(nóng)田保護(hù)目標(biāo)和地塊緩沖閾值D。基本農(nóng)田保護(hù)目標(biāo)的確定有利于在總量的控制下對全縣耕地展開空間分析，實(shí)現(xiàn)入選耕地質(zhì)量最優(yōu)、空間布局最合理。緩沖閾值則為判斷地塊的連片性提供依據(jù)?；巨r(nóng)田保護(hù)目標(biāo)的確定以上級下達(dá)的指標(biāo)為依據(jù)。以該縣為例，重慶市國土房管局下達(dá)的指標(biāo)為46 500 hm2，因此該研究確定基本農(nóng)田保護(hù)面積不少于46 500 hm2，即該縣基本農(nóng)田保護(hù)率在85.69%以上。緩沖閾值的確定與研究區(qū)域地形地貌、路網(wǎng)疏密、地塊破碎度以及基本農(nóng)田保護(hù)目標(biāo)等因素息息相關(guān)，需根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際情況決定。該研究根據(jù)該縣實(shí)際情況需要，在平壩區(qū)、中山區(qū)和低山區(qū)各選取兩處典型基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)，測定地塊之間的距離，選定連片地塊中距離最大的值為緩沖距離，最終確定該縣耕地連片性測度的距離為20 m，即D/2=20m。

②耕地連片性的計(jì)算耕地連片性計(jì)算方法很多，該研究采用面積大小作為衡量耕地連片性的主要指標(biāo)，認(rèn)為定級單元在集中連片地塊中的面積比重越大，其連片性越好，表達(dá)方法如下：

式中：為定級單元i的連片性得分；為定級單元i的面積；為集中連片地塊的面積。

2.1.3 耕地初始等級

耕地初始等級是耕地自然質(zhì)量和連片性的綜合反映。該研究采用以下方法來表達(dá)：

式中：為第j個(gè)集中連片地塊的初始等級；為集中連片地塊中第i個(gè)定級單元的質(zhì)量等級；為集中連片地塊中第i個(gè)定級單元的連片性得分；n為集中連片地塊中定級單元個(gè)數(shù)。在ArcGIS中確定耕地地塊的初始等級，首先需要按照上文確定的閾值對地塊進(jìn)行緩沖區(qū)分析；其次應(yīng)該對緩沖后的地塊進(jìn)行圖斑融合，生成集中連片地塊并標(biāo)記具有唯一性的標(biāo)識碼；最后使用ArcGIS的空間鏈接功能和不同圖層地塊之間的邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)圖層間屬性的傳遞。

2.2 耕地的交通可達(dá)性和居民點(diǎn)輻射度分析

耕地入選基本農(nóng)田不僅要考慮其質(zhì)量和集中連片狀況，還要分析耕地的區(qū)位條件。不同的區(qū)位條件，意味著耕地投入成本和耕作便利程度的差異，在其它條件相同的情況下，距離交通干線和居民點(diǎn)較近的耕地所需投入的勞動和時(shí)間成本也較小?！痘巨r(nóng)田保護(hù)條例》中明確規(guī)定，鐵路、公路等交通干線附近，居民點(diǎn)周邊的耕地應(yīng)優(yōu)先劃入基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)。因此，耕地圖斑與交通干線和居民點(diǎn)的距離是耕地是否適宜劃為基本農(nóng)田的衡量因素。相關(guān)調(diào)查表明，當(dāng)耕地距離交通干線在1 km以下，被認(rèn)為非常適合劃入基本農(nóng)田；而距離大于5 km則很不適合劃入基本農(nóng)田。

因此，耕地交通可達(dá)性可以按以下公式計(jì)算：

式中：為地塊交通可達(dá)性指標(biāo)分值；X為地塊與主干線的距離。與居民點(diǎn)距離小于0.5 km的耕地，很適合劃入基本農(nóng)田；距離大于1 km則不適宜劃入基本農(nóng)田。因此，耕地的居民點(diǎn)輻射度分值可以按以下公式計(jì)算：

式中：為耕地的居民點(diǎn)輻射度指標(biāo)分值；X為地塊與居民點(diǎn)的距離。

2.3 基本農(nóng)田空間格局劃定

基本農(nóng)田空間布局的好壞直接關(guān)系到其耕作效益的高低，因此要以“優(yōu)質(zhì)集中，方便耕作”為劃定基本農(nóng)田的基本要求。耕地的初始等級是耕地自然質(zhì)量和連片程度的綜合反映，而耕地的交通可達(dá)性和居民點(diǎn)的輻射程度很好地反應(yīng)了耕地入選基本農(nóng)田的區(qū)位條件。因此，該研究結(jié)合上文得出的耕地初始等級、交通可達(dá)性、居民點(diǎn)輻射度，綜合確定基本農(nóng)田的空間格局，使用Spatial Analysist Tools下的Weighted Overlay和Weighted Sum可以對多個(gè)柵格圖層進(jìn)行疊加分析，對耕地的適宜性進(jìn)行分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 研究區(qū)概況

該縣農(nóng)用地分等數(shù)據(jù)顯示，該縣土地總面積約244 920 hm2，其中耕地面積54 263.13 hm2，約占土地總面積的22.16%。根據(jù)該縣的DEM數(shù)據(jù)，將全縣分為平壩區(qū)、低山區(qū)、中山區(qū)3類區(qū)域。

3.2 數(shù)據(jù)來源與處理

3.2.1 數(shù)據(jù)來源

該研究涉及的數(shù)據(jù)主要來源于農(nóng)用地分等定級資料及成果圖、新一輪土地利用總體規(guī)劃中的耕地?cái)?shù)據(jù)及基本農(nóng)田保護(hù)圖、第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)及其變更數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)資料、該縣基礎(chǔ)地理資料、該縣統(tǒng)計(jì)年鑒等。

3.2.2 數(shù)據(jù)處理

結(jié)合該縣耕地質(zhì)量分級和連片性計(jì)算，按照公式（5）確定耕地的初始等級。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，該縣耕地圖斑融合后集中連片地塊共605個(gè)，地塊的面積介于1.03～2 055.80 hm2之間；初始等級介于1～4之間，即=[1，4]。使用ArcGIS的Near工具條分別測量耕地地塊至交通干線和居民點(diǎn)的距離。

繪制耕地初始等級、交通可達(dá)性和居民點(diǎn)輻射度柵格圖（圖1），為基本農(nóng)田空間格局劃定奠定基礎(chǔ)。

3.3 該縣基本農(nóng)田空間格局劃定

對耕地圖斑按照初始等級分值、交通可達(dá)性分值、居民點(diǎn)輻射度分值進(jìn)行柵格化，得到對應(yīng)的柵格圖（圖1），將3種柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析即可得到每個(gè)地塊的綜合等級。按照綜合等級從高到低篩選耕地，直至滿足基本農(nóng)田保護(hù)目標(biāo)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，該縣耕地的綜合等級介于1.20～5.96之間，結(jié)合該縣基本農(nóng)田保護(hù)目標(biāo)，將綜合等級為3.30～5.96的耕地劃入基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)，共劃定基本農(nóng)田面積46 799.18 hm2。

3.4 該縣基本農(nóng)田劃定合理性分析

入選基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的耕地必須滿足質(zhì)量高、布局優(yōu)、耕作方便的要求。對比分析劃定前的一般農(nóng)田和本次劃定的基本農(nóng)田在自然質(zhì)量、連片度以及區(qū)位條件方面的差異，可以得知入選基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的耕地在質(zhì)量、布局、區(qū)位等方面是否明顯優(yōu)于劃定前的一般農(nóng)田，以此來判斷基本農(nóng)田空間格局的合理性。對比分析一般農(nóng)田和基本農(nóng)田發(fā)現(xiàn)，耕地質(zhì)量方面，入選基本農(nóng)田的耕地中1級和2級地比例明顯上升，而3級和4級地所占比重顯著下降，說明該次規(guī)劃基本農(nóng)田滿足“優(yōu)質(zhì)”的要求；耕地連片性方面基本農(nóng)田中分布于平壩區(qū)和低山區(qū)耕地比例比一般農(nóng)田有顯著增加，分布于中山區(qū)耕地的比例則大幅下降，而平壩區(qū)和低山區(qū)耕地連片性優(yōu)于中山區(qū)，因此入選基本農(nóng)田耕地較好地滿足了“集中連片”的要求；耕地的區(qū)位條件上，基本農(nóng)田與交通干線和居民點(diǎn)的距離都比一般農(nóng)田有所縮短，說明該次入選基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的耕地利于耕種?？梢姳敬蝿澏ɑ巨r(nóng)田在質(zhì)量、布局和區(qū)位條件方面明顯優(yōu)于劃定前一般農(nóng)田，基本農(nóng)田空間格局合理。

4 結(jié)論

（1）基于地理信息系統(tǒng)和農(nóng)用地分等理論，該研究設(shè)計(jì)了耕地入選基本農(nóng)田的定量評價(jià)體系。引入“耕地連片性”、“交通可達(dá)性”和“居民點(diǎn)輻射度”等概念，力求在滿足耕地?cái)?shù)量質(zhì)量要求的同時(shí)，使基本農(nóng)田的空間布局更加合理，耕作效益有所提升。（2）該縣本輪劃定基本農(nóng)田面積46 799.18 hm2，占全縣耕地面積的86.24%，滿足國家規(guī)定的基本農(nóng)田占耕地總面積85%以上的要求。對比分析劃定前一般農(nóng)田和本次劃定基本農(nóng)田發(fā)現(xiàn)，入選此次基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的耕地中1級和2級耕地比例上升，連片性更好的平壩區(qū)和低山區(qū)耕地?cái)?shù)量更多，耕地與交通干線和居民點(diǎn)距離更近。（3）基本農(nóng)田保護(hù)目標(biāo)具有時(shí)效性，與建設(shè)用地增加和人口增長具有緊密聯(lián)系。該研究直接采用省國土局下達(dá)給該縣的基本農(nóng)田保護(hù)目標(biāo)，尋求在這一既定目標(biāo)下基本農(nóng)田的合理布局，如結(jié)合對未來建設(shè)用地增加和人口增長的預(yù)測，優(yōu)化基本農(nóng)田空間格局，還有待深入研究。

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