黎 昕

（湖北國土資源職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430090）

農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是人類生活不可或缺的食物和生活資料的主要來源，支撐著國民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)與發(fā)展[1]。農(nóng)業(yè)土地資源是開展各類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的重要基礎(chǔ)，是支撐農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要條件[2]?！顿Y源環(huán)境承載能力和國土空間開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)技術(shù)指南（試行）》（以下簡稱“雙評(píng)價(jià)”）是打開國土空間開發(fā)保護(hù)格局、完善區(qū)域主體功能定位，劃定生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界，確定用地用海等規(guī)劃指標(biāo)的參考依據(jù)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能指向的土地資源評(píng)價(jià)提供了依據(jù)。農(nóng)業(yè)耕作條件指土地資源用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的適宜開發(fā)利用程度，需滿足一定的坡度、土壤質(zhì)地等條件，評(píng)價(jià)時(shí)需扣除河流、湖泊及水庫水面區(qū)域[3]。基于此，本研究以武漢市為例，基于農(nóng)業(yè)耕作條件評(píng)價(jià)技術(shù)要求，使用ArcGIS 軟件分析處理數(shù)據(jù)，理清武漢市各區(qū)域農(nóng)業(yè)土地資源等級(jí)，為武漢市農(nóng)業(yè)資源的開發(fā)利用提供依據(jù)。

1 區(qū)域概況

武漢市地處江漢平原東部，地勢(shì)總體較平坦，氣候溫暖濕潤，適宜于農(nóng)業(yè)耕作，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值高，農(nóng)產(chǎn)品豐富。

2 數(shù)據(jù)分析與處理

2.1 數(shù)據(jù)來源

“雙評(píng)價(jià)”規(guī)范遵循簡便實(shí)用的原則，在保證科學(xué)性的基礎(chǔ)上，精選最有代表性的指標(biāo)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能指向的土地資源評(píng)價(jià)使用農(nóng)業(yè)耕作條件作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，強(qiáng)化目標(biāo)導(dǎo)向、問題導(dǎo)向和操作導(dǎo)向。評(píng)價(jià)所需數(shù)據(jù)為坡度、土壤粉砂含量數(shù)據(jù)與水系分布數(shù)據(jù)。其中，坡度數(shù)據(jù)可使用表面分析下的坡度工具對(duì)DEM 高程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到，土壤粉砂含量數(shù)據(jù)可從土壤質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)中提取。DEM 高程、土壤質(zhì)地與水系數(shù)據(jù)分別來自地理空間數(shù)據(jù)云、資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心、全國地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)。

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和地理信息技術(shù)的飛速發(fā)展，GIS 在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益成熟[4]，在“雙評(píng)價(jià)”相關(guān)項(xiàng)目中應(yīng)用廣泛。本研究使用ArcGIS 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理。

圖像鑲嵌是將多個(gè)統(tǒng)一坐標(biāo)系下具有重疊區(qū)域的不同圖像文件進(jìn)行拼接，生成一幅包含全部區(qū)域的圖像[5]。從資源網(wǎng)站獲取數(shù)據(jù)后，因?yàn)橄螺d獲取的各類數(shù)據(jù)范圍均只包含武漢市局部，所以需經(jīng)過前期的鑲嵌操作獲取包含武漢市全區(qū)域的數(shù)據(jù)，再使用武漢市邊界數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪操作，方可獲取武漢市內(nèi)部數(shù)據(jù)。

“雙評(píng)價(jià)”規(guī)范指出，對(duì)市縣層面進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，一般優(yōu)先使用矢量數(shù)據(jù)，柵格數(shù)據(jù)像元大小一般應(yīng)為30 m，可使用ArcGIS 數(shù)據(jù)管理工具下的重采樣工具進(jìn)行設(shè)置。

2.3 坡度數(shù)據(jù)獲取與處理

坡度指地表斜坡的陡緩程度，坡度值越小，地勢(shì)越平坦；坡度值越大，地勢(shì)越陡峭。目前，在耕坡地進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)會(huì)導(dǎo)致耕作層土壤營養(yǎng)物質(zhì)流失，從而大大降低土地生產(chǎn)力[6]。坡度指標(biāo)對(duì)農(nóng)業(yè)耕作生產(chǎn)有較大影響，坡度越大，越易造成水土流失，增加耕作成本。坡度小于6°的平地與平坡地較適合進(jìn)行農(nóng)業(yè)耕作，坡度大于25°的陡地一般不適合進(jìn)行農(nóng)業(yè)耕作。

使用ArcGIS 表面分析工具對(duì)武漢市DEM 高程數(shù)據(jù)進(jìn)行坡度分析，坡度單位設(shè)置為度（°），其他參數(shù)默認(rèn)，即可獲取武漢市坡度數(shù)據(jù)。然后需根據(jù)規(guī)范要求與坡度大小，使用ArcGIS 空間分析工具下的重分類工具對(duì)坡度數(shù)據(jù)進(jìn)行重新分類，分類方法通常使用自然間斷點(diǎn)分級(jí)法，中斷值分別輸入2、6、15、25、90，各級(jí)別分別賦值5、4、3、2、1。將坡度數(shù)據(jù)分為0°～2°、2°～6°、6°～15°、15°～25°、25°～90°五大類別。

結(jié)合“雙評(píng)價(jià)”規(guī)范，可根據(jù)坡度分級(jí)數(shù)據(jù)將武漢市農(nóng)業(yè)耕作條件初步劃分為5 個(gè)級(jí)別，具體見表1，但還需使用土壤質(zhì)地與水體分布數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)修正。

2.4 土壤粉砂含量數(shù)據(jù)分級(jí)

土壤質(zhì)地是土壤穩(wěn)定的物理和自然屬性之一，與土壤的通氣透水性和保水保肥性緊密相關(guān)[7]。其中，土壤粉砂含量對(duì)土壤的保肥能力、水分含量、水土保持等方面有重要影響，是農(nóng)業(yè)耕作條件的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。“雙評(píng)價(jià)”規(guī)范指出，區(qū)域土壤粉砂含量大于等于80%時(shí)，農(nóng)業(yè)土地資源等級(jí)直接取最低等，粉砂含量大于等于60%且小于80%時(shí)，將坡度分級(jí)結(jié)果降一級(jí)作為農(nóng)業(yè)土地資源等級(jí)。故需先從土壤質(zhì)地原始數(shù)據(jù)中提取武漢市粉砂含量數(shù)據(jù)，并使用重分類工具進(jìn)行分類處理，分類中斷值分別輸入60、80、100，分為0%～60%、60%～80%、80%～100%三個(gè)類別，分別賦值1、2、3，然后輸出土壤粉砂含量分級(jí)成果。

2.5 數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換與疊加

若要根據(jù)粉砂含量對(duì)農(nóng)業(yè)土地資源等級(jí)進(jìn)行降級(jí)處理，需使用ArcGIS 軟件分析工具（矢量）對(duì)坡度與粉砂含量數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量疊加分析。但經(jīng)重分類處理獲取的坡度與粉砂含量數(shù)據(jù)均為柵格數(shù)據(jù)，無法直接疊加。柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)是ArcGIS 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的兩種重要形式，ArcGIS 內(nèi)置的多種編輯器可以較好地完成地圖生產(chǎn)全過程，為地圖分析和數(shù)據(jù)處理提供新的解決方案[8]。進(jìn)行疊加分析前需先使用轉(zhuǎn)換工具將武漢市坡度與粉砂含量的柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為矢量數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換時(shí)需注意取消勾選簡化面選項(xiàng)以保留原始數(shù)據(jù)的形狀，否則各區(qū)域范圍會(huì)發(fā)生變化，生成錯(cuò)誤的結(jié)果。

數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換完畢后，即可使用ArcGIS 疊加分析工具對(duì)已轉(zhuǎn)為矢量的坡度與粉砂含量分級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)分析，將粉砂含量的分級(jí)字段標(biāo)識(shí)到坡度分級(jí)數(shù)據(jù)中。打開標(biāo)識(shí)后的坡度分級(jí)屬性表可知，gridcode 為坡度分級(jí)字段，gridcode_1 為粉砂含量分級(jí)字段。然后按屬性選擇工具，在表達(dá)式窗口中輸入＂gridcode_1＂=2，在坡度分級(jí)數(shù)據(jù)的屬性表中選中粉砂含量大于等于60%且小于80%的數(shù)據(jù)，將農(nóng)業(yè)土地資源分級(jí)結(jié)果降低一級(jí)；再在窗口中輸入＂gridcode_1＂=3，選中粉砂含量大于等于80%的數(shù)據(jù)，將農(nóng)業(yè)土地資源分級(jí)結(jié)果降為最低級(jí)；粉砂含量小于60%的數(shù)據(jù)則保留原有農(nóng)業(yè)土地資源分級(jí)結(jié)果。

2.6 水體剔除

河流、湖泊、水庫等水體區(qū)域顯然不適合進(jìn)行農(nóng)業(yè)耕作，結(jié)合“雙評(píng)價(jià)”規(guī)范，評(píng)價(jià)武漢市農(nóng)業(yè)耕作條件時(shí)需扣除河流、湖泊及水庫水面區(qū)域。首先將經(jīng)過粉砂含量修正后的農(nóng)業(yè)土地資源分級(jí)數(shù)據(jù)與武漢市水系數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，將水系數(shù)據(jù)的相關(guān)字段標(biāo)識(shí)到農(nóng)業(yè)土地資源分級(jí)數(shù)據(jù)的屬性表中；然后選中包含水系相關(guān)字段的數(shù)據(jù)（即有水體的區(qū)域），在屬性選擇工具的表達(dá)式窗口中輸入＂gridcode＂=1，將農(nóng)業(yè)土地資源分級(jí)結(jié)果降為最低級(jí)，即不適宜農(nóng)業(yè)耕作，其余數(shù)據(jù)保持不變。

3 專題圖制作

獲取農(nóng)業(yè)土地資源分級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果后，需結(jié)合“雙評(píng)價(jià)”規(guī)范要求，使用ArcGIS 符號(hào)系統(tǒng)相關(guān)工具為各等級(jí)數(shù)據(jù)賦予指定顏色。農(nóng)業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)的RGB 色值見表2。RGB 色值設(shè)定完畢后，需創(chuàng)建mxd 工程文件保存符號(hào)信息，然后切換到布局視圖界面，設(shè)置圖件比例尺、圖例等常規(guī)地圖要素，即可制作武漢市農(nóng)業(yè)土地資源分級(jí)圖，見圖1。

表2 “雙評(píng)價(jià)”農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)常用RGB色值

4 結(jié)果分析

使用融合工具融合相同類別，計(jì)算各級(jí)別農(nóng)業(yè)土地資源面積可知，高等級(jí)區(qū)域面積占比9.6%；較高等級(jí)區(qū)域面積占比39.4%，占比最大；中等等級(jí)區(qū)域面積占比28.8%；較低等級(jí)區(qū)域面積占比3.8%；低等級(jí)區(qū)域面積占比18.4%，主要為水體與低山區(qū)域。

黨的十九大報(bào)告強(qiáng)調(diào)“堅(jiān)持人與自然和諧共生”[9]，“雙評(píng)價(jià)”規(guī)范時(shí)刻遵循生態(tài)優(yōu)先、因地制宜的原則?！半p評(píng)價(jià)”劃定的三區(qū)是指生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜區(qū)和城鎮(zhèn)建設(shè)適宜區(qū)[10]，評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)耕作條件，劃分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜區(qū)時(shí)，不能與生態(tài)保護(hù)區(qū)域沖突。若某區(qū)域已被劃分為生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)或重要區(qū)，則應(yīng)從農(nóng)業(yè)土地資源分級(jí)圖中剔除。對(duì)市級(jí)區(qū)域開展評(píng)價(jià)工作時(shí)，可根據(jù)當(dāng)?shù)氐赜蛱厣?，因地制宜適當(dāng)補(bǔ)充評(píng)價(jià)功能、要素與指標(biāo)，優(yōu)化評(píng)價(jià)方法，以獲取最能體現(xiàn)區(qū)域?qū)嶋H情況的農(nóng)業(yè)土地資源分級(jí)成果。

5 結(jié)論

本研究使用武漢市DEM 高程、土壤質(zhì)地、水系等數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，通過數(shù)據(jù)預(yù)處理、坡度分析、土壤質(zhì)地分級(jí)、數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換與疊加分析、水體剔除、專題圖制作等步驟，快速理清了武漢市農(nóng)業(yè)土地資源分級(jí)情況，可為該地區(qū)農(nóng)業(yè)耕作條件的評(píng)價(jià)與農(nóng)業(yè)資源開發(fā)利用提供參考。同時(shí)，評(píng)價(jià)時(shí)還需與生態(tài)、城鎮(zhèn)等數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，確保生態(tài)優(yōu)先，農(nóng)業(yè)耕作其次，城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展居后。還可結(jié)合武漢市地域特色適當(dāng)增加氣溫、降雨量等其他指標(biāo)綜合分析，但應(yīng)簡便實(shí)用，保證其科學(xué)性。

分析武漢市農(nóng)業(yè)土地資源分級(jí)圖可知，武漢市剔除水體區(qū)域后的坡度小于6°的較高與高等級(jí)農(nóng)業(yè)土地資源區(qū)域（除水體外的平坡地與緩坡地）合計(jì)占比達(dá)49%，總體較適宜于農(nóng)業(yè)耕作；較低與低等級(jí)區(qū)域合計(jì)占比22.2%，主要為水體與低山區(qū)域。在進(jìn)行國土空間開發(fā)利用時(shí)，應(yīng)在生態(tài)優(yōu)先的前提下，對(duì)農(nóng)業(yè)土地資源等級(jí)較高的區(qū)域進(jìn)行合理開發(fā)，保障農(nóng)作物的生產(chǎn)規(guī)模與農(nóng)產(chǎn)品的穩(wěn)定供應(yīng)。