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1、第2 6 卷，第3 期 2005 年6 月 中国农业资源与区划 V 0 1 2 6 ，N o 3 ，p p 3 2 3 5 C h i n e s eJ o u r n a lo fA g r i c u l t u r a lR e s o u r c e sa n dR e g i o n a lP l a n n i n g J u n e ，2 0 0 5 技术方法 基于G I S 的鄂州市农用地定级评价研究 刘越岩1 ，周勇2 ，肖辉3 ( 1 中国地质大学资源学院，武汉4 3 0 0 7 0 ；2 华中师范大学城市与环境科学学院，武汉4 3 0 0 7 0 ； 3 鄂州国源评估咨询
2、有限公司，鄂州4 3 6 0 0 0 ) 摘要利用组件式地理信息系统软件开发的农用地分等定级估价信息系统( A L E I S ) 作为研究平台，对 湖北省鄂州市农用地进行了定级评价，从而为该地区农用地的合理利用与管理提供依据。引入特尔菲法和 层次分析法确定样区评价影响因素、因子及其权重；叠置法确定农用地评价单元；通过采用不同的分值函 数对因子值进行标准化；多因子综合指数法计算定级指数后采用总分值频率直方图划分农用地级别，并实 现定级结果图的自动输出。定级结果表明：鄂州市农用地质量中等偏上，以二、三级地为主，共占7 4 7 8 ，该 评价结果基本符合实际。 关键词G I S 定级评价农用地鄂州
3、市 农用地定级是指对特定区域的农业用地，采用多种因素对其特性进行综合评估并使其等级化的过程， 它侧重于反映因农用地现实的( 或实际可能的) 区域自然质量、利用和效益水平的不同，而造成的农用地 生产力水平的差异u 一2 1 。通过剖析农用地自然属性和社会经济属性的特点，进行农用地质量定级，可为 制订有关农用地政策、土地规划、农用地征用和流通提供依据，同时，能够充分发挥土地生产潜力，提高 土地利用率，促进农业持续、稳定、协调发展 3 ，4 j 。 农用地定级过程中，涉及到大量的图形数据和属性数据。随着G I S 技术的迅速发展，运用G I S 强大 的空间数据分析处理能力和制图功能，为完成农用地定
4、级提供了技术支持 2 ，4 5J 。该文以鄂州市为例，探 讨利用G I S 进行农用地定级评价的方法和过程，为该市农用地的合理利用与管理提供科学依据和技术支持。 一、研究区概况 鄂州市地处长江中下游的江汉平原，具有中亚热带向北亚热带过渡的气候特征。鄂州属江南丘陵、平 原湖区，大致构成了“三丘二岗一平川”的地貌形态，形成了“一山四水四分田，一分土地是家园”的土 地利用格局。主要土类有水稻土、红壤，土地利用方式以旱地、水田、水产养殖为主。 二、实验材料与评价流程 ( 一) 图件与数据资料 1 ：2 0 万鄂州市地形图( 1 9 9 5 年) ；1 ：5 万鄂州市土壤图( 1 9 8 2 年) ，1
5、 ：5 万鄂州市地貌图( 1 9 9 5 年) ， 1 ：5 万鄂州市土地利用现状图( 2 0 0 1 年) ，1 ：1 2 万鄂州市行政区划图( 2 0 0 1 年) ，鄂州市第二次土壤普查 剖面记载表，1 9 9 8 - - 2 0 0 1 年鄂州市农业生产和社会经济统计资料，鄂州市农用地定级外业调查表。 ( 二) 评价流程 该研究首先利用农用地分等定级与估价信息系统( A L E I S ) 帕J 的空间数据管理能力，矢量化土地利用 现状图、土壤图、地貌图等纸质地图并经过地形图校正后建立空间数据库，采用层次分析法和特尔菲法相 结合确定评价因素、因子和权重，在计算机软、硬件的支持下采用多因
6、子综合指数和法计算定级指数，然 后根据总分值频率直方图初步划分农用地级别，经过随机抽样调查校验后确定评价区农用地级别，结合 A L E I S 实现结果图的输出。 三、农用地定级评价 ( 一) 评价指标体系的建立和权重确定 收稿日期：2 0 0 4 0 5 2 6 刘越岩为讲师周勇为教授、博士生导师肖辉为经理 万方数据 第3 期刘越岩等：基于G I S 的鄂州市农用地定级评价研究 3 3 影响农用地质量的因素很多，包括自然生态、社会经济和区位等方面。为保证定级结果的准确性和稳 定性，必须选取对土地的适宜性影响大、稳定性高且能确切反映土地质量差异的因素因子对农用地进行定 级评价uJ 。而根据联合
7、国粮农组织的土地评价纲要，分析参评因子对农用地质量影响的大小，主要根 据权重的不同来体现，对农业生产具有较大影响的因素，应赋以较高的数值 7 1 。 该研究参考全国农业地力等级划分标准( N Y T 3 0 9 1 9 9 6 ) 旧J 和农用地定级规程( T D T 1 0 0 5 2 0 0 3 ) E 9 ，在实地考察的基础上，将特尔菲法和层次分析法相结合来确定鄂州市农用地定级评价指标及相 应因素、因子的权重( 表1 ) 。 表1鄂州市农用地定级评价因素、因子及权重 ( 二) 确定定级因子分值函数 为了实现农用地定级结果的科 学性和可比性，需要对各指标值进 行量化，一般用0 和l O O
8、 m 表示定 级因素因子最差和最优的两种极端 状态。农用地定级因子依据其属性 可分为数值型、域值型、语言型和 空间扩散型l lJ ，对不同属性的因 子采用不同的方法进行赋复，使得 每一个定级因子量化以后均处在 0 ，1 0 0 之间。根据各评价因子的属性并结合实际情况，该研究将1 4 个因子分为3 类，分别采用不同的 分级指标和函数。 1 语言型( 离散型) 。包括微地貌、表层质地、剖面构型、排水条件、灌溉保证率、地下水埋深、土 壤污染类型。这类因子直接用不同的分级指标和分值来描述其对农用地级别的影响( 表2 ) 。 2 域值型( S 型，梯形) 。包括有机质、p H 值、障碍层深度、经济效益
9、、资源丰缺度。这类因子在一定区 域范围内对农用地的影响成线性分布，为反映这种变化趋势，而采用S 型或梯形函数来描述其影响程度，其 表2 部分定级因子评价指标和评分标准 f ( X 1 ) f ( x 3 ) 5 0 2 0 x + 2 5 0 4 0 x + 4 2 0 1 0 0 4 0 x 1 4 0 2 0 x 一3 0 5 0 1 0 0 x 3 十7 0 5 x 3 x 9 8 5 x 9 8 x 8 5 6 x 8 5 5 X 6 5 x 5 5 X 5 x 1 0 0 6 0 x 1 0 0 3 0 x 6 0 X 3 0 f1 0 0x 2 5 t c x ：，l 。1 x 0
10、 伪x + + 7 2 5 2 。尼j ：i 萋萎主；：； l 7 0 0 x 6x 0 6 x 24 0 0 15 0 0 X 24 0 0 8 0 0 x 15 0 0 X 8 0 0 乃刃 暑：勉犍吣 知+ + 似 2伽们奴 X X X 万方数据 3 4 中国农业资源与区划 2 0 0 5 焦 f1 0 0x 0 5 - 1 0 0 x 7 + 7 5 ? 篡三卫 L o ux 2 中p H 值采用f ( X 1 ) 、有机质采用f ( X 2 ) 、障碍层深度采用f ( X 3 ) 、经济效益采用f ( x 4 ) 、人均耕地采用 f ( x 。) 函数进行属性数据量化。 3 空间扩散
11、型。包括农田区位和路网密度。这类因子对农用地级别的影响程度是以点、线为中心， 或以不规则的多边形为中心，自中心向外随着距离的增加，因子的作用强度逐渐减弱。为科学合理地反映 因子对农用地质量的影响，该研究引入缓冲区分析法，对农贸中心( 反映农田区位) 、道路( 反映路网密 度) 作缓冲区分析，生成影响因子图层，然后与定级评价单元图层叠加，即可获得每一个评价单元的农田 区位、路网密度的作用分值。 ( 三) 评价单元确定和属性数据获取 评价单元是土地自然质量性状基本一致的独立的土地单元，它既能完整反映农用地自身特性的最基本 地块，也是工作中获取数据的评价单元。划分定级评价单元时，不但要求单元内各要素
12、具有相同程度的一 致性或相似性，同时也应考虑行政权属界线的完整性，使得评价结果易于在生产实践中应用 2 0 。 该研究采用叠置法将土地利用现状图、土壤图、地貌图叠加生成的多边形作为定级评价单元。由于这 些纸质图件的年代和比例尺不一致，土地利用方式也发生了变化，所以数字化前需要对土地利用现状图做 变更调整，并通过明显地物点的位置用地形图对各图层进行校正。矢量化叠加后对微小多边形进行合并 后，将具有土地利用类型、土壤类型和地貌类型的多边形作为定级评价单元。 基于地理信息系统( G I s ) 的农用地资源评价中，评价影响因素的属性数据必须通过一定的用户识别 码与空间数据相关联，这样才能便于空间数据
13、与属性数据的相互查询、显示，才能便于评价结果图的输 出。该研究根据已确定的农用地定级因素、因子，采用野外调查和室内分析相结合，以行政村为单位收集 样点数据，经过初步剔除异常数据后，共计收集2 6 8 个样点数据，通过用户识别码( I D ) 导人行政区划 图层中建立样点综合数据图层。将评价单元图、农田区位和路网密度影响图和样点综合数据图叠加，即可 获得每一个评价单元的属性数据。 ( 四) 单元数据量化和定级指数求算 根据前面确定的因子分值函数，将样点数据量化成分值后，根据各因子的权重采用如下综合指数模型 计算评价单元定级综合分值。 E = W i P i 式中E 为单元总分值，n 为定级因子数
14、，w i 为第i 个因子的权重，P i 为第i 个因子的作用分值。 ( 五) 农用地级别划分 定级单元的综合分值( 指数) 是农用地社会、经济和生 态效益的综合反映，综合分值越大，农用地质量越好，级别 越高。级别划分的方法主要有等间距法、数轴法、总分值频 誊曲线法等L 1 ，9 j 。该研究采用总分值频率曲线法划分鄂州市 农用地级别。根据各分值段频率分布和评价区的实际情况确 定定级间距和界限线，选择频率图1 明显的波谷作为级别划 分依据，综合当地专家意见的基础上将鄂州市农用地初步划 分为5 个级别。 以农用地定级规程( T D T 1 0 0 5 2 0 0 3 ) 为依据， 采用随机抽样调查
15、的方法对定级结果进行校验，以检验定级 单元和边界确定的合理性、评价指标的准确性和定级结果的 图1 鄂州市农用地定级结果 正确性。该次定级评价随机抽取了7 个乡镇的5 0 个样点进 行实地验证，差异很小( 2 ) ，表明定级结果总体合格，统计各级别面积( 表3 ) ，调用A L E I S 的输出模 块，用不同颜色或阴影表示不同级别的农用地，添加相关地图要素后，输出鄂州市农用地级别图( 图1 ) 。 万方数据 第3 期刘越岩等：基于G I S 的鄂州市农用地定级评价研究 3 5 四、结果分析与讨论 从表3 和图1 可以看出，鄂州市农用地以二、三级为主，共占7 4 7 8 ，说明该地区农用地总体质
16、量 中等偏上。一级地主要分布在该市的长港农场和杜山镇，这里地势平坦，土壤质地以壤土为主、养分含量 丰富，排灌条件好，农田区位、路网密度都是全市比较好的地方，农田基础设施建设好，土地回报率高， 总体质量最好，是全市农产品生产基地；二、三级地各乡镇几乎均有分布，各种条件适中，农用地总体质 量中等偏上，是鄂州市粮棉油的主产区；四级和五级主要分布在沙窝乡和太和镇、涂家脑镇、沼山镇等的 偏远村庄，这类地区土壤养分含量较低、土壤偏酸性，农田区位条件较差，农村道路面积较少，土地排灌 系统不太完善。这些地方应该增加农用土地的投入，多施有机肥，改善农田基础设施建设，加强农村道路 的修建，以提高土地的总体质量。
17、表3 鄂州市农用地定级结果 从分析可以看出，对鄂州市农用地级别影响 较大的因子主要是农用地的社会经济和区位条 件，各乡镇所处位置不同，距离中心城市远近不 一，农田基础设施建设也不相同，农村道路面积 不一样。这些一来影响农产品的运输和销售，造 成土地回报率不一样；另一方面，也影响农用土 地本身生产潜力的发挥。 该次鄂州市农用地定级评价因素因子主要采用特尔菲法和层次分析法相结合确定，由于专家对鄂州市 农用地基本情况比较了解，所以结果客观反映了农用地质量的级别。不同类型地区在进行定级评价时可参 考全国农业地力等级划分标准( N Y T 3 0 9 1 9 9 6 ) 和农用地定级规程( T D T
18、1 0 0 5 2 0 0 3 ) ，因地制宜 的选择评价因子。例如，在一个小范围内，气候因素对农用地质量的影响并不大，该次鄂州市农用地评价 就没有选取气候方面的因素，如果地区气候的差异对农用地的生产能力有很重要的影响，则必须考虑。 参考文献 1 王令超农用土地定级方法初探国土资源科技管理，2 0 0 1 ，1 8 ( 1 ) ：4 9 2 关文荣农用地的分等定级与估价中国土地，2 0 0 0 ，( 4 ) ：2 2 2 4 3 周勇，王庆云，李学垣A R C 疽N F OG I S 在农用土地分等定级中的应用土壤学报，1 9 9 8 ，3 5 ( 4 ) ：4 5 0 4 6 0 4D a
19、v i dG R o s s i t e r A L E S ：aF r a m e w o r kf o rL a n dE v a l u a t i o nu s i n gaM i c r o c o m p u t e r S o i lU s ea n dM a n a g e m e n t ，1 9 9 0 ，6 ( 1 ) ：7 2 0 5 JM a c h i n ，A N a v a s L a n dE v a l u a t i o na n dC o n s e r v a t i o no fS e m i a r i dA g r o s y s t e m s
20、i nZ ar a g o z au s i n ga nE x p e r tE v a l u a t i o nS y s t e ma n dG I S L a n d D e g r a d a t i o na n dR e h a b i l i t at i o n ，1 9 9 5 ，( 6 ) ：2 0 3 2 1 4 6 周勇，张海涛农用地分等定级与估价信息系统( A L E I S ) 研制水土保持学报，2 0 0 2 ，1 6 ( 3 ) ：6 4 6 7 7F A 0 AF r a m e w o r kf o rl a n de v a l u a t i o n
21、R o m e ：F A O ，1 9 7 6 8中华人民共和国农业部全国耕地类型区、耕地地力等级划分北京：中华人民共和国农业部，1 9 9 6 9中华人民共和国国土资源部农用地定级规程北京：中华人民共和国国土资源部，2 0 0 3 R E S E A R C HO FC R O P L A N DG R A D I N GB A S E DO NG I SI NE Z H o UC I T Y L i uY u e Y a n l ，Z h o uY o n 9 2 ，X i a oH u i 3 ( 1 F a c u l t yo fE a r t hR e s o u r c e s
22、，C h i n aU n i v e r s i t yo fG e o s c i e n c e s ，W u h a n4 3 0 0 7 4 ；2C o l l e g eo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t ， H u a z h o n gA g r i c u l t u r eu n i v e r s i t y ，W u h a n4 3 0 0 7 0 ；3 G U OY U A NE v a l u a t i o na n dC o n s u l t a t i o nL t d ，E z h o u ，H
23、u B e i4 3 6 0 0 0 ) A b s t r a c t ：T h ec l a s s i f i c a t i o no fc r o p l a n di nE z h o uc i t yo fH u b e iP r o v i n c ei sc a r r i e do u tu s i n gA g r o 一1 a n dE v a l u a t i o ni n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do nC o r n G I S I ti Sn e c e s s a r yt op r o m o t er e
24、a s o n a b l eu t i l i z a t i o na n ds c i e n t i f i cm a n a g e m e n to fc r o p l a n dr e s o u r c e s F i r s t ，t h ef a c t o r sa n dw e i g h to fa f f e c t i n gc r o p l a n dq u a l i t ya r ed e c i d e db yD e l p h i a n dA H Pm e t h o d s T h e nt oo b t a i nc l a s s i f
25、i c a t i o nu n i tc o v e r a g ew i t hc o v e r a g e so fb u f f e ra r e aa n a l y s i so ft r a d e c e n t e ra n di r r i g a t i o nc a n a lo v e r l a i e db yc o v e r a g e so fo t h e rf a c t o r sa f f e c t i n gc r o p l a n dq u a l i t y T h ev a l u eo ff a c t o r s a r es t
26、a n d a r d i z e db yd i f f e r e n tv a l u ef u n c t i o na n dt h ei n d e xo fc l a s s i f i c a t i o na r ec a l c u l a t e db yt h es y n t h e t i ci n d e x m e t h o do ff a c t o r s F i n a l l y ，c r o p l a n dl e v e l sa r ed i v i d e da c c o r d i n gt of r e q u e n c yd i s
27、 t r i b u t i o no fs y n t h e t i ci n d e xv a l u e so fa s s e s s m e n tu n i t sa n dt h em a po fr e s u l t sa r eo b t a i n e d C l a s s i f i c a t i o nr e s u l t si n d i c a t et h a tt h eq u a l i t yi nt h i s a r e ai Si nm e d i u ma n dh i g hs i d e 。a r e ai nl e v e l2 3a m o u n t st 0 71 9 8 I ti Si na c c o r dw i t ht h el o c a ls i t u a t i o n K e y w o r d s ：G I S ；g r a d i n g ；c r o p l a n d 万方数据