趙冬玲 林尚緯 張 瑛 周振旭 杜振博 楊建宇,3

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院， 北京 100083； 2.臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院汽車(chē)與信息工程學(xué)院， 臺(tái)州 318020； 3.國(guó)土資源部農(nóng)用地質(zhì)量與監(jiān)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100035)

0 引言

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)對(duì)發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、確保糧食安全和促進(jìn)農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，是保障國(guó)家糧食安全的必然要求，是推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要內(nèi)容[1]，科學(xué)合理地劃定優(yōu)先區(qū)時(shí)序是高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的重要前提。2009—2013年連續(xù)5個(gè)中央1號(hào)文件都強(qiáng)調(diào)要加快推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，《全國(guó)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)總體規(guī)劃》指出：到2020年，全國(guó)建成集中連片、旱澇保收的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田5 000萬(wàn)hm2，每公頃糧食綜合生產(chǎn)能力提高1 500 kg以上，其中，“十二五”期間建成2 600萬(wàn)hm2。但是，在我國(guó)人口數(shù)量持續(xù)增多、耕地壓力不斷加大趨勢(shì)下，“十三五”期間，我國(guó)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，《國(guó)土綱要十三五規(guī)劃》明確指出：大力推進(jìn)土地整治和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，到2020年經(jīng)整治的基本農(nóng)田質(zhì)量平均提高1個(gè)等級(jí)，2017年2月8日，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議強(qiáng)調(diào)：要健全規(guī)劃、資金等統(tǒng)籌機(jī)制，按照集中連片、整體推進(jìn)的要求，協(xié)調(diào)開(kāi)展土地平整、灌排溝渠、田間道路、生態(tài)保護(hù)等建設(shè)?！吨泄仓醒腙P(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃的建議》中提出全面劃定永久基本農(nóng)田，大規(guī)模推進(jìn)農(nóng)田水利、土地整治、中低產(chǎn)田改造和高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)。由此可見(jiàn)，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)在“十三五”時(shí)期仍然受到國(guó)家的高度重視，而如何科學(xué)合理的對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)優(yōu)先區(qū)進(jìn)行劃定是其研究的重要基礎(chǔ)。

國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者已經(jīng)從土地整治潛力分析[2-6]、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)潛力及區(qū)域分布[7-10]、基本農(nóng)田劃定及建設(shè)分區(qū)研究[11-15]、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)規(guī)范體系[16-17]等多方面對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)進(jìn)行了研究。綜合分析已有成果可以發(fā)現(xiàn)大多數(shù)研究主要是通過(guò)從耕地自然質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益等方面選取多個(gè)影響指標(biāo)，建立一套評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，根據(jù)熵權(quán)法[18-19]等進(jìn)行賦權(quán)，采用不同的評(píng)價(jià)方法計(jì)算得到耕地綜合質(zhì)量，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行分級(jí)和分區(qū)。然而，這些研究都將重心集中在指標(biāo)體系計(jì)算的綜合得分，而忽略了結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，缺乏對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)限制程度的分析，例如在生產(chǎn)實(shí)踐中，地方政府和耕地管理部門(mén)在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)優(yōu)先區(qū)劃定過(guò)程中，為了達(dá)到預(yù)期數(shù)量目標(biāo)，忽略耕地質(zhì)量的本質(zhì)和農(nóng)田建設(shè)的限制條件，從而導(dǎo)致劃定的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田出現(xiàn)了部分區(qū)域地形破碎、整治難度大、質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等情況。

本文以河北省涿州市為例，通過(guò)構(gòu)建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)條件評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并依此劃分建設(shè)條件等級(jí)，同時(shí)通過(guò)物元模型等對(duì)影響高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的限制因子條件進(jìn)行關(guān)聯(lián)度綜合計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果劃分隸屬度和統(tǒng)計(jì)限制因素等級(jí)及個(gè)數(shù)，并與建設(shè)條件等級(jí)進(jìn)行疊加對(duì)比分析，從而得到最終優(yōu)先區(qū)劃分結(jié)果。

1 研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)域概況

河北省涿州市位于河北省中部，保定市北部，太行山東麓平原，經(jīng)緯坐標(biāo)范圍分別是：115°44′～116°15′E、39°21′～39°36′N(xiāo)，東西相距36.5 km，南北相距25.5 km，總面積742.5 km2，人口59.4萬(wàn)；境內(nèi)地形總體特征是西高東低，全境地處太行山前傾斜區(qū)，由西北向東南傾斜，全市地勢(shì)平坦，起伏較??；大陸性季風(fēng)氣候特點(diǎn)顯著，屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)區(qū)，四季分明，年平均降水量547.3 mm。市內(nèi)河流較多，有永定河、白溝河、小清河等，屬海河流域，大清河水系；2014年全市耕地共分為8個(gè)國(guó)家級(jí)自然質(zhì)量等別，為8～15等，其中水田469.45 hm2、水澆地36 991.36 hm2、旱地8 106.53 hm2?！逗颖笔⊥恋卣我?guī)劃(2011—2020年)》指出：涿州市是土地整治重點(diǎn)區(qū)和示范縣，選擇該區(qū)域進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)優(yōu)先區(qū)劃定研究具有較強(qiáng)的代表性和象征性。涿州市地理位置如圖1所示。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

圖1 涿州市位置圖Fig.1 Position map of Zhuozhou City

研究數(shù)據(jù)主要包括：2014年涿州市1∶10 000耕地質(zhì)量等別數(shù)據(jù)；涿州市土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和部分行政區(qū)邊界數(shù)據(jù)，主要用來(lái)計(jì)算道路、溝渠等距離耕地圖斑的通達(dá)度；《涿州市土地利用總體規(guī)劃(2010—2020年)》、《河北省涿州市2014年度耕地質(zhì)量等別年度更新評(píng)價(jià)分析報(bào)告》、GB/T 28407—2012《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)程》)[20]、林業(yè)部門(mén)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等輔助分析資料；涿州市2014年統(tǒng)計(jì)年鑒。

為確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性、有效性和一致性，首先檢查數(shù)據(jù)來(lái)源及格式，以及數(shù)據(jù)屬性表是否完整；其次進(jìn)行計(jì)量單位的統(tǒng)一和規(guī)范，并進(jìn)行地圖投影和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等操作；分類(lèi)提取線狀地類(lèi)數(shù)據(jù)中的道路以及溝渠等作為后續(xù)指標(biāo)計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 研究思路與方法

2.1 研究思路

以網(wǎng)格為評(píng)價(jià)單元具有打破行政單元約束、易于空間定位、提高信息檢索與更新效率、切實(shí)反映耕地綜合質(zhì)量狀況，相對(duì)更加準(zhǔn)確，指標(biāo)獲取和衡量相對(duì)容易等優(yōu)點(diǎn)[21]，因此本文利用ArcGIS 10.2中的生成漁網(wǎng)功能，選擇1 km×1 km尺度進(jìn)行網(wǎng)格單元?jiǎng)澐郑瑢⒏貓D斑和線狀地類(lèi)進(jìn)行相關(guān)疊加分析，最后涿州市共劃分為838個(gè)網(wǎng)格單元。TD/T 1033—2012《高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》中提到：高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)是以建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田為目標(biāo)，在本區(qū)域開(kāi)展的土地整治活動(dòng)，建設(shè)內(nèi)容主要包括土地平整工程、灌溉與排水工程、田間道路工程、農(nóng)田防護(hù)與生態(tài)環(huán)境保持工程以及其他工程等[1]。因此本文嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)中提到的建設(shè)要求與內(nèi)容，以評(píng)價(jià)分析研究區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)條件和按照建設(shè)內(nèi)容選取評(píng)價(jià)指標(biāo)、查找限制因素兩方面為出發(fā)點(diǎn)，首先選取平均自然等指數(shù)、灌溉保證率、排水條件、道路通達(dá)度、耕地面積比、分維數(shù)、景觀破碎度、防護(hù)林比例8個(gè)指標(biāo)構(gòu)建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)條件評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用AHP法[22]對(duì)各指標(biāo)賦權(quán)，通過(guò)計(jì)算綜合評(píng)價(jià)得分分析涿州市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)條件情況，并進(jìn)行等級(jí)劃分；其次，利用物元分析[23-25]法，對(duì)耕地立地條件、基礎(chǔ)設(shè)施條件、空間布局條件、生態(tài)保護(hù)條件4個(gè)限制因素進(jìn)行物元分析計(jì)算，評(píng)價(jià)各單元的隸屬度，根據(jù)隸屬度高低劃分等級(jí)，通過(guò)因素組合法統(tǒng)計(jì)所有單元的限制因素等級(jí)個(gè)數(shù)組合，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果與高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)條件等級(jí)進(jìn)行疊加對(duì)比分析，進(jìn)而確定最終的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)優(yōu)先區(qū)。具體研究流程見(jiàn)圖2。

圖2 研究流程圖Fig.2 Flow chart of study

2.2 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

首先嚴(yán)格按照高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求中提到的地面坡度大于25°的區(qū)域?yàn)榻箙^(qū)域，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行坡度分析，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，涿州市耕地起伏較小，因此忽略地形坡度方面的因素。其次，綜合考慮影響高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)條件的各類(lèi)影響因素，盡量彌補(bǔ)前人研究中評(píng)價(jià)指標(biāo)體系遺漏以及剔除冗余的指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)中提到：全國(guó)農(nóng)用地質(zhì)量分等成果中的優(yōu)等、高等、中等級(jí)耕地是高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的重要組成部分，因此本文的耕地立地條件通過(guò)選取平均自然等指數(shù)這一指標(biāo)進(jìn)行評(píng)判；空間布局條件通過(guò)選取耕地面積比、分維數(shù)兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行表征，依次反映建設(shè)區(qū)的土地利用結(jié)構(gòu)與地塊形狀復(fù)雜度；高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田須具備建設(shè)必需的水利、交通等骨干工程設(shè)施，同時(shí)還需耕作條件便利，耕作距離適中，本文選取灌溉保證率、排水條件、道路通達(dá)度3個(gè)指標(biāo)反映田間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)條件；農(nóng)田防護(hù)與生態(tài)環(huán)境保持工程也是高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)內(nèi)容之一，本文的生態(tài)保護(hù)條件包括景觀破碎度和防護(hù)林比率，綜合反映生態(tài)環(huán)境和抗災(zāi)能力大?。蝗缓罄肁HP法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，結(jié)果如表1所示。

表1 涿州市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)條件評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重Tab.1 Evaluation index system and weight of high standard farmland construction conditions in Zhuozhou City

2.3 指標(biāo)計(jì)算及優(yōu)先區(qū)等級(jí)劃定

2.3.1耕地立地條件

由于耕地立地條件代表了耕地的自然稟賦屬性，耕地整體質(zhì)量越高，越有利于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，已有的耕地自然等別數(shù)據(jù)能很好地反映每個(gè)地區(qū)的耕地自然質(zhì)量，因此本研究選取涿州市耕地自然等別數(shù)據(jù)，采用面積加權(quán)法計(jì)算每個(gè)評(píng)價(jià)單元內(nèi)的平均自然等指數(shù)，以此反映耕地自然條件的高低。計(jì)算公式為

(1)

式中Ti——地塊i的平均自然等指數(shù)

n——評(píng)價(jià)單元內(nèi)的地塊數(shù)量

Si——地塊i的面積，m2

Ri——地塊i的自然等指數(shù)

2.3.2基礎(chǔ)設(shè)施條件

灌溉保證率T2：參照涿州市農(nóng)用地分等數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)年鑒及灌區(qū)分布圖、水井有效控制灌溉面積等，依據(jù)充分滿(mǎn)足、基本滿(mǎn)足、一般滿(mǎn)足、無(wú)灌溉條件，對(duì)每個(gè)地塊進(jìn)行相應(yīng)的指標(biāo)分值打分，并進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，采用面積加權(quán)法計(jì)算每個(gè)評(píng)價(jià)單元的平均得分。

排水條件T3：根據(jù)線狀溝渠數(shù)據(jù)，通過(guò)ArcMap10.2中ArcToolBox工具的近鄰分析功能，計(jì)算每一地塊和周?chē)鷾锨淖罱嚯x，以此表征農(nóng)田的排水條件高低，距離越近，排水條件越好，計(jì)算公式為

(2)

式中Di——地塊i到最近溝渠的距離，m

道路通達(dá)度T4：此指標(biāo)是影響田間基礎(chǔ)設(shè)施的重要影響因素，本文根據(jù)每一地塊到農(nóng)村道路的最近距離表達(dá)，借助上述近鄰分析功能計(jì)算，距離越近，道路通達(dá)度越高，以此表征農(nóng)田的道路通達(dá)情況。

2.3.3空間布局條件

耕地面積比T5：耕地面積直接影響高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的資金投入以及建設(shè)方式選擇，本文通過(guò)統(tǒng)計(jì)每一評(píng)價(jià)單元內(nèi)耕地面積占比來(lái)綜合反映耕地面積比。

(3)

式中A——評(píng)價(jià)單元的面積，m2

分維數(shù)T6：分維數(shù)描述耕地田塊形狀的復(fù)雜程度，其值越大，說(shuō)明形狀越復(fù)雜，T6越小，代表越有規(guī)律、幾何形狀趨于簡(jiǎn)單，形狀越簡(jiǎn)單的田塊對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)越有利。

(4)

式中Ai——田塊i的面積，m2

Li——田塊i的周長(zhǎng)，m

2.3.4生態(tài)保護(hù)條件

景觀破碎度T7：景觀破碎程度高低不僅反映地塊破碎化程度，而且破碎度高的地塊生態(tài)性脆弱，直接影響了農(nóng)田的抗災(zāi)能力。

T7=n/A

(5)

防護(hù)林比率T8:防護(hù)林密度高的地區(qū)能明顯增強(qiáng)農(nóng)田抵御自然災(zāi)害的能力，改善生態(tài)景觀，提高糧食生產(chǎn)保障能力。

T8=F/A

(6)

式中F——評(píng)價(jià)單元內(nèi)的防護(hù)林面積，m2

2.4 物元模型

物元的概念是將事物的質(zhì)和量完美的結(jié)合在一起，當(dāng)可拓集合的元素是物元時(shí)，構(gòu)成的可拓集合就是可拓物元集，在可拓物元集上建立的模型就是物元模型。本文利用物元模型對(duì)影響高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的4個(gè)條件進(jìn)行分析，通過(guò)計(jì)算關(guān)聯(lián)函數(shù)確定各評(píng)價(jià)單元的隸屬度，根據(jù)隸屬度高低劃分各評(píng)價(jià)單元等級(jí)。具體計(jì)算過(guò)程如下：

(1)建立待判物元矩陣

給定事物的名稱(chēng)M、特征C及特征向量X，以有序三元組R=(M，C，X)作為描述該事物的基本物元。如果該事物有多個(gè)特征，M以n個(gè)特征C1，C2，…，Cn和相應(yīng)的向量X1，X2，…，Xn來(lái)描述，則可表示為

(7)

式中R——待判物元矩陣

(2)確定經(jīng)典域矩陣和節(jié)域矩陣為

(8)

(9)

式中Rp——經(jīng)典域矩陣MP——評(píng)價(jià)等級(jí)

RB——節(jié)域矩陣B——全體評(píng)價(jià)等級(jí)

apn——特征Cn對(duì)應(yīng)經(jīng)典域矩陣的最小值

bpn——特征Cn對(duì)應(yīng)經(jīng)典域矩陣的最大值

aBn——特征Cn對(duì)應(yīng)節(jié)域矩陣的最小值

bBn——特征Cn對(duì)應(yīng)節(jié)域矩陣的最大值

(3)確定關(guān)聯(lián)函數(shù)，計(jì)算關(guān)聯(lián)度為

(10)

其中

(11)

(12)

式中ρ(X,X0)——點(diǎn)X與待判物元R的經(jīng)典域區(qū)間距離

ρ(X,X1)——點(diǎn)X與待判物元R的節(jié)域區(qū)間距離

Kj(Xi)——待判物元R各指標(biāo)關(guān)于各評(píng)價(jià)等級(jí)的歸屬程度，并以此數(shù)值的大小來(lái)確定該物元的等級(jí)，關(guān)聯(lián)函數(shù)的值域?yàn)?-∞，+∞)

若Kj(Xi)=maxKj(Xi)(j=1，2，…，m)，則待判物元第i個(gè)指標(biāo)隸屬于等級(jí)j。

(4)計(jì)算綜合關(guān)聯(lián)度并確定等級(jí)

(13)

式中wi——對(duì)應(yīng)指標(biāo)Ci的權(quán)重

Kj(Mi)——土地利用系數(shù)指標(biāo)單元關(guān)于等級(jí)j的綜合關(guān)聯(lián)度

若Kj(Mi)=maxKj(Mi)(j=1，2，…，m)，則Mi屬于等級(jí)j。

2.5 限制因素等級(jí)修正

通過(guò)建立高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)條件評(píng)價(jià)指標(biāo)體系計(jì)算綜合得分并劃分等級(jí)的方法存在一定的誤差和局限性，比如等級(jí)劃分依據(jù)不合理、缺乏對(duì)限制因素的考慮等情況，因此本研究從限制條件的限制程度角度對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)條件評(píng)價(jià)等級(jí)結(jié)果進(jìn)行二次修正。即以2.4節(jié)中物元分析結(jié)果為基礎(chǔ)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析每一評(píng)價(jià)單元4個(gè)準(zhǔn)則層建設(shè)條件中1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)的個(gè)數(shù)，其中1級(jí)代表建設(shè)條件為高限制性，2級(jí)代表建設(shè)條件為中等限制水平，3級(jí)代表低限制性水平，采用限制因素組合法，按照順序?qū)€(gè)數(shù)進(jìn)行組合，如表2所示，“004”表示評(píng)價(jià)單元4個(gè)建設(shè)條件中包含0個(gè)高限制條件，0個(gè)中限制條件，4個(gè)低限制條件，從而依據(jù)評(píng)價(jià)單元內(nèi)各限制因素占高、中、低限制條件的個(gè)數(shù)并結(jié)合建設(shè)條件評(píng)價(jià)等級(jí)進(jìn)行涿州市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)優(yōu)先區(qū)最終劃定，具體劃分規(guī)則如表2所示。

表2 優(yōu)先區(qū)劃定規(guī)則Tab.2 Rule of priority area delimit

3 結(jié)果與分析

3.1 建設(shè)條件等級(jí)劃分

通過(guò)ArcGIS 10.2中的FishNet工具創(chuàng)建網(wǎng)格，并經(jīng)網(wǎng)格和耕地?cái)?shù)據(jù)的空間連接、空間疊加，依據(jù)表3所示的指標(biāo)賦分規(guī)則進(jìn)行打分，根據(jù)建設(shè)條件綜合得分，采用自然間斷點(diǎn)法將涿州市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)條件等級(jí)由低到高依次劃分為1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)3個(gè)等級(jí)，等級(jí)分值區(qū)間分別為[48，64)，[64，80)，[80，92)，空間可視化結(jié)果如圖3所示。

表3 評(píng)價(jià)單元賦分規(guī)則Tab.3 Rule of evaluation unit value

3.2 物元分析計(jì)算

通過(guò)對(duì)耕地立地條件、基礎(chǔ)設(shè)施條件、空間布局條件、生態(tài)保護(hù)條件這4類(lèi)綜合指標(biāo)進(jìn)行物元分析計(jì)算，經(jīng)典域矩陣和節(jié)域矩陣設(shè)置為

圖3 建設(shè)條件等級(jí)分布Fig.3 Grade distribution map of construction conditions

然后按照式(10)～(12)進(jìn)行綜合關(guān)聯(lián)度計(jì)算，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行等級(jí)劃分，結(jié)果如表4所示。

3.3 限制因素等級(jí)修正

根據(jù)3.2節(jié)計(jì)算結(jié)果，對(duì)涿州市838個(gè)評(píng)價(jià)單元的立地條件、空間布局、基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)保護(hù)4個(gè)限制因素進(jìn)行分析，分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)單元隸屬于1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)不同限制程度等級(jí)的因素個(gè)數(shù)，例如表4中的評(píng)價(jià)單元1：生態(tài)保護(hù)條件等級(jí)為1，空間布局條件為2，耕地立地條件和基礎(chǔ)設(shè)施條件均為3，則1、2、3級(jí)(高、中、低)個(gè)數(shù)分別為1、1、2。

表4 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)條件限制等級(jí)組合Tab.4 Restricted level combination of high standard farmland construction conditions

然后統(tǒng)計(jì)得到所有單元的限制因素等級(jí)個(gè)數(shù)組合，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，涿州市限制因素等級(jí)個(gè)數(shù)組合一共有14種類(lèi)型，如表2所示，其中004、013、022、031、040高限制因素均為0個(gè)，說(shuō)明開(kāi)展高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)難度不高，應(yīng)優(yōu)先考慮進(jìn)行劃定，301、310高限制因素均為3個(gè)，代表建設(shè)難度較大，應(yīng)最后考慮。最后，結(jié)合限制因素等級(jí)個(gè)數(shù)情況和建設(shè)條件評(píng)價(jià)等級(jí)兩方面考慮，經(jīng)修正后的涿州市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)優(yōu)先區(qū)劃定結(jié)果如圖4所示。

圖4 涿州市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)優(yōu)先區(qū)分布圖Fig.4 Distribution map of high standard farmland construction priority area in Zhuozhou City

為了將最終劃分結(jié)果落實(shí)到耕地圖斑上，本文通過(guò)ArcGIS 10.2中的分類(lèi)導(dǎo)出數(shù)據(jù)、疊加分析等操作，通過(guò)一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，將評(píng)價(jià)網(wǎng)格單元內(nèi)的耕地圖斑按照面積占優(yōu)法、堅(jiān)持保留圖斑原始邊界的原則分別賦以相應(yīng)的等級(jí)，最后顯示結(jié)果如圖5所示。

圖5 優(yōu)先區(qū)圖斑等級(jí)分布圖Fig.5 Grade distribution plaque map of priority area

3.4 優(yōu)先區(qū)結(jié)果分析

優(yōu)先劃入?yún)^(qū)是涿州市整體建設(shè)條件最佳區(qū)域，建設(shè)條件綜合得分在80以上，總面積8 008.72 hm2，占涿州市耕地總面積的17.58%。主要分布在涿州市自東北向西南一帶，涉及碼頭鎮(zhèn)、刁窩鄉(xiāng)、豆莊鄉(xiāng)北部、松林店鎮(zhèn)地區(qū)，這些地區(qū)耕地自然質(zhì)量等別高、田塊連片性好、耕地產(chǎn)能優(yōu)良，圍繞在涿州市中心城鎮(zhèn)周邊，交通便利，經(jīng)濟(jì)條件優(yōu)越，建設(shè)條件均為最高級(jí)別(3級(jí))，且限制因素以低限制水平為主，無(wú)高限制性因素，相對(duì)于其他地區(qū)來(lái)說(shuō)進(jìn)行土地整治工程所需投入少且難度低，收益持續(xù)穩(wěn)定升高。因此該地區(qū)應(yīng)優(yōu)先劃定為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)區(qū)，嚴(yán)禁非農(nóng)建設(shè)，加大對(duì)其保護(hù)力度以確保糧食安全。

適宜調(diào)入?yún)^(qū)分布范圍較為廣泛，主要分布在百尺竿鎮(zhèn)東部、東城坊鎮(zhèn)、義和莊鄉(xiāng)西部、刁窩鄉(xiāng)以及涿州市南部大部分地區(qū)。該地區(qū)耕地自然本底質(zhì)量較高，且灌溉排水、道路通達(dá)度等田間基礎(chǔ)設(shè)施完善，建設(shè)條件得分在64～92之間，具有理想的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)條件基礎(chǔ)，且限制因素以中低限制水平為主，部分地區(qū)有1個(gè)高限制因素，稍加整治就可達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田標(biāo)準(zhǔn)，該地區(qū)總面積22 145.34 hm2，占涿州市耕地總面積的48.60%，不僅占地面積多而且分布較為集中，利于大規(guī)模機(jī)械化和規(guī)?；a(chǎn)，同時(shí)在空間分布上與優(yōu)先劃入?yún)^(qū)緊密相鄰，具備連片開(kāi)發(fā)建設(shè)的基礎(chǔ)，可通過(guò)自上而下全方位的開(kāi)展高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)條件改進(jìn)工程，主要開(kāi)展集中連片工程、修復(fù)老舊設(shè)施、增加防護(hù)林提高耕地生態(tài)環(huán)境和抗災(zāi)能力等為主，與已劃定的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田區(qū)形成設(shè)施配套一體化、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的建設(shè)格局。

土地整治重點(diǎn)地區(qū)總面積為14 907.20 hm2，占涿州市耕地總面積的32.70%，分布相對(duì)集中，主要以百尺竿鎮(zhèn)、東城坊鎮(zhèn)為主，此外義和莊鄉(xiāng)以及其它鄉(xiāng)鎮(zhèn)少有分布，這些地區(qū)耕地自然等別較低，與東部具有明顯的差距，且基礎(chǔ)設(shè)施老舊、損毀嚴(yán)重，地勢(shì)較高，水資源短缺，生態(tài)環(huán)境脆弱，抗災(zāi)能力不足，建設(shè)基礎(chǔ)條件較差，且大部分有1或2個(gè)高限制性水平因素，土地整治難度相對(duì)較大，但面積相對(duì)較多，是土地整治高難度地區(qū)，可以在建設(shè)完適宜調(diào)入?yún)^(qū)之后，進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施、資金、人力、物力等基礎(chǔ)投入，充分調(diào)動(dòng)農(nóng)村集體經(jīng)濟(jì)及組織和農(nóng)民的積極性，整治和保護(hù)協(xié)同并進(jìn)。

后備調(diào)控區(qū)耕地面積共506.10 hm2，占涿州市耕地面積的1.12%，主要分布在東城坊鎮(zhèn)北部以及其它涿州市邊緣地區(qū)，這些地區(qū)不僅建設(shè)條件綜合得分較低，平均在60分以下，而且限制因素條件大于等于3個(gè)，土地整治投入大，不適宜進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)。隨著城市未來(lái)發(fā)展建設(shè)速度的加快，該地區(qū)耕地穩(wěn)定性持續(xù)下降，極易被占用。因此該區(qū)域可作為后備開(kāi)發(fā)區(qū)，可考慮作為其他建設(shè)用地開(kāi)發(fā)對(duì)象。

4 結(jié)論

(1)以網(wǎng)格為評(píng)價(jià)單元對(duì)涿州市進(jìn)行了高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)條件評(píng)價(jià)，打破了行政邊界的限制，通過(guò)網(wǎng)格計(jì)算影響高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)條件的評(píng)價(jià)指標(biāo)使計(jì)算結(jié)果更加客觀合理，并且將最后優(yōu)先區(qū)劃定結(jié)果落實(shí)到耕地圖斑上，可視化效果更為直觀、逼真。通過(guò)引用物元模型對(duì)影響建設(shè)條件的因素進(jìn)行限制因素等級(jí)個(gè)數(shù)組合分析，并將分析結(jié)果應(yīng)用到優(yōu)先區(qū)時(shí)序劃分上，建設(shè)條件綜合得分結(jié)合限制性因素難度個(gè)數(shù)組合的劃分優(yōu)先區(qū)方法，使耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)以及整治難度4個(gè)特性結(jié)合在一起，使劃分結(jié)果更加科學(xué)合理。

(2)涿州市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)條件整體較高，其中適宜劃定為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)區(qū)(優(yōu)先劃入?yún)^(qū)和適宜調(diào)入?yún)^(qū))的面積之和占了涿州市耕地總面積的66.18%，耕地自然質(zhì)量以及田間基礎(chǔ)設(shè)施、空間布局、生態(tài)保護(hù)等條件均處于中上水平，優(yōu)先區(qū)等級(jí)呈現(xiàn)中部高、四周偏低，東部南部高、西部低的規(guī)律。其中優(yōu)先劃入?yún)^(qū)以中等生態(tài)條件限制因素為主，今后應(yīng)在現(xiàn)有優(yōu)越農(nóng)田質(zhì)量的基礎(chǔ)上加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)工程為主，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展；適宜調(diào)入?yún)^(qū)以高限制生態(tài)保護(hù)條件和中高限制空間形態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施條件為主，該區(qū)域應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)防護(hù)林等生態(tài)保護(hù)工程，同時(shí)翻新破舊基礎(chǔ)設(shè)施，進(jìn)行復(fù)雜地塊的外形規(guī)整、連片建設(shè)工程等；重點(diǎn)整治區(qū)空間形態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)保護(hù)條件均為高限制性，可進(jìn)行土地綜合整治，力爭(zhēng)提高整體建設(shè)條件和質(zhì)量；后備調(diào)控區(qū)均為高限制因素，可結(jié)合土地利用規(guī)劃進(jìn)行適宜開(kāi)發(fā)和建設(shè)，為其它地區(qū)提供資源后備存儲(chǔ)。

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