基于模糊證據(jù)權(quán)模型的基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局合理性評價(jià)

龔建鳳, 王占岐, 蔡恩香, 王海誠

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 公共管理學(xué)院, 武漢 430074; 2.地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢430073)

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基于模糊證據(jù)權(quán)模型的基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局合理性評價(jià)

龔建鳳1, 王占岐1, 蔡恩香1, 王海誠2

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 公共管理學(xué)院, 武漢 430074; 2.地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢430073)

以長陽土家族自治縣的基本農(nóng)田保護(hù)圖斑為研究對象，對基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)布局的合理性進(jìn)行評價(jià)，為科學(xué)編制新一輪土地整治規(guī)劃和建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田提供指導(dǎo)和參考。采用知識與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)一體化的模糊證據(jù)權(quán)模型的研究方法。結(jié)果表明：(1)模糊證據(jù)權(quán)模型能夠充分利用先驗(yàn)知識，克服了因子篩選、權(quán)重計(jì)算的主觀性，算法簡單，可操作性強(qiáng)，使得評價(jià)結(jié)果客觀、合理；(2) 86.52%的樣本點(diǎn)落在修正后驗(yàn)概率分級圖中度合理及以上的級別，與已知的信息吻合性較高，表明了模糊證據(jù)權(quán)能科學(xué)，有效的進(jìn)行基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局合理性的評價(jià)；(3)依據(jù)修正后驗(yàn)概率將研究區(qū)域劃分為4個(gè)等級，高度合理、中度合理、臨近合理、不合理，其中合理區(qū)域占到基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的96.79%，表明了長陽土家族自治縣基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)劃定較合理。研究結(jié)果為后期快速有效的開展基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)合理性評價(jià)提供了方法借鑒，并對布局優(yōu)化調(diào)整和可持續(xù)發(fā)展提供指導(dǎo)意義。

基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)； 模糊證據(jù)權(quán)模型； 空間布局； 合理性評價(jià)； 長陽土家族自治縣

基本農(nóng)田作為耕地中的精華,保持一定數(shù)量和質(zhì)量的基本農(nóng)田是確保我國糧食安全、經(jīng)濟(jì)安全和社會(huì)穩(wěn)定的關(guān)鍵,更是貫徹和落實(shí)“十分珍惜和合理利用土地，切實(shí)保護(hù)耕地”這一基本國策的重要保障。基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)是為基本農(nóng)田實(shí)行特殊保護(hù)而依據(jù)土地利用總體規(guī)劃和依照法定程序確定的特殊保護(hù)區(qū)域[1]。因而，基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局合理性評價(jià)對于保護(hù)耕地、穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展以及實(shí)現(xiàn)糧食安全都有著十分重大的意義。當(dāng)前，為提升基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局的科學(xué)性和合理性，國內(nèi)許多學(xué)者從基本農(nóng)田劃定方法的研究[2-3]，基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的探索[4]，耕地質(zhì)量的評價(jià)[5]，農(nóng)用地分等應(yīng)用[6-8]，基于農(nóng)用地集中連片性的分析[9]，等方面有了積極的探索，極大的豐富了基本農(nóng)田保護(hù)研究體系。但這些研究的方法多是基于知識和規(guī)則的數(shù)理邏輯推理或是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制，例如多因素綜合評價(jià)法、逼近理想點(diǎn)法、主層次分析法和LEAS法，對知識的依賴性較高并且受人的主觀影響較大。模糊證據(jù)權(quán)模型是集知識驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)一體化模型，通過篩選指標(biāo)因子構(gòu)建證據(jù)圖層，計(jì)算各證據(jù)層的權(quán)重，最后綜合各證據(jù)圖層的權(quán)重參數(shù)得出后驗(yàn)概率并修正得到基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局合理性的劃分等級，能充分發(fā)揮先驗(yàn)知識和原始數(shù)據(jù)中的信息，計(jì)算簡便、可操作性強(qiáng)，在很大的程度上克服了傳統(tǒng)評價(jià)方法中因子權(quán)重的主觀隨意性，使得評價(jià)結(jié)果更加客觀、準(zhǔn)確、科學(xué)。

在實(shí)際基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)劃定工作中，由于實(shí)用方法較少，主觀隨意性較強(qiáng)，導(dǎo)致規(guī)劃方案缺少科學(xué)依據(jù)，同時(shí)受地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展及新型城鎮(zhèn)化等影響，基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)布局存在較多不合理之處：如一些自然條件好的大片優(yōu)質(zhì)耕地未劃入保護(hù)區(qū)內(nèi)，而部分地區(qū)將質(zhì)量較差的耕地或其他農(nóng)地劃入保護(hù)區(qū)。因此，本文以長陽土家族自治縣上一輪土地利用規(guī)劃所確定的基本農(nóng)田保護(hù)圖斑為研究對象，引入模糊證據(jù)權(quán)模型對基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的空間布局的合理性進(jìn)行評價(jià)，為后期科學(xué)、快速的進(jìn)行基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)布局的評價(jià)和修改提供了有效的方法和手段，同時(shí)為后期基本農(nóng)田的調(diào)整和高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田的建設(shè)提供參考。

1　研究區(qū)概況

長陽土家族自治縣位于鄂西清江中下游武陵山區(qū)，地處東經(jīng)110°21′—111°21′，北緯30°12′—30°46′，縣域東西長94.5 km，南北寬63 km。東與宜都市接壤，南與五峰土家族自治縣相連，西與巴東縣交界，北與秭歸縣、宜昌市點(diǎn)軍區(qū)毗鄰。2012年，長陽土家族自治縣總?cè)丝谶_(dá)到42萬人，總土地面積341 981.18 hm2，耕地面積53 379.38 hm2，占總土地面積15.7%，其中規(guī)劃確定基本農(nóng)田面積36 864.40 hm2。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城鎮(zhèn)建設(shè)影響，優(yōu)質(zhì)耕地被占用的現(xiàn)象屢有發(fā)生，使得城鎮(zhèn)化與基本農(nóng)田的保護(hù)矛盾日益突出，糧食安全保障受到嚴(yán)重的威脅。

2　方法與數(shù)據(jù)

2.1模糊證據(jù)權(quán)法

模糊證據(jù)權(quán)法(fuzzy weight of evidence)是由證據(jù)權(quán)法發(fā)展而來，最初應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)GLADYS。20世紀(jì)80年代末，加拿大數(shù)學(xué)地質(zhì)學(xué)家F.P.Agterberg和G.F.Bonham-Carter等將該方法進(jìn)行改進(jìn)，引入到礦產(chǎn)資源定量預(yù)測與評價(jià)[10]。由于該模型具有形式直觀、推理規(guī)則透明，建模過程易于解釋，并能很好地與GIS空間分析功能相結(jié)合，且易于編程實(shí)現(xiàn)。因此近年來被廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)資源評價(jià)、地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)度評價(jià)和土地適宜性評價(jià)中[11-15]。

2.1.1基本原理證據(jù)權(quán)方法是一種貝葉斯概率準(zhǔn)則下的對數(shù)線性模型[16-17]，即通過先驗(yàn)概率，計(jì)算在某種地學(xué)證據(jù)模式條件下的條件概率。原理如下：

(1) 先驗(yàn)概率計(jì)算。假設(shè)D為所要預(yù)測的事件，研究區(qū)T的總面積為A(T)km2，被劃分成固定面積為u(km2)的單元格，則研究區(qū)T內(nèi)共有N(T)=A(T)/u個(gè)單元格，D表示在A(T)內(nèi)事件已經(jīng)出現(xiàn)的訓(xùn)練層，N(D)表示每個(gè)單元發(fā)生該事件的總數(shù)。P(D)為先驗(yàn)概率,則事件D發(fā)生的概率為：

(1)

(2) 證據(jù)權(quán)重計(jì)算。任意一個(gè)證據(jù)權(quán)因子(圖層)x離散成二值圖，其權(quán)重定義為

(2)

(3)

(4)

2.1.2主要步驟根據(jù)模糊證據(jù)權(quán)的原理，在進(jìn)行基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局合理性的評價(jià)時(shí)應(yīng)遵循以下的步驟：(1) 合理的選擇訓(xùn)練樣本，完成先驗(yàn)概率的計(jì)算；(2) 提取與目標(biāo)相關(guān)證據(jù)圖層，計(jì)算證據(jù)圖層權(quán)重；(3) 綜合所有證據(jù)圖層，計(jì)算后驗(yàn)概率并修正，以滿足獨(dú)立性條件的假設(shè)；(4) 劃分合理性等級與驗(yàn)證評價(jià)結(jié)果。

2.2數(shù)據(jù)

2.2.1數(shù)據(jù)來源本次基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局合理性評價(jià)中涉及的主要數(shù)據(jù)有：長陽土家族自治縣農(nóng)用地分等定級成果(2012)、2012年長陽土家族自治縣土地利用變更調(diào)查的數(shù)據(jù)，(2010—2020)土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)、長陽土家族自治縣地形圖(1∶5萬)、第二次土壤普查剖面數(shù)據(jù)。

2.2.2數(shù)據(jù)處理在ArcGIS10.0平臺(tái)下，將研究區(qū)的地形圖生成高程模型(DEM)坡度、坡向圖。在農(nóng)用地分等定級的成果中提取有機(jī)質(zhì)含量，土壤厚度的數(shù)據(jù)，借助ArcGIS平臺(tái)生成有機(jī)質(zhì)含量柵格圖和土壤厚度柵格圖。對城鎮(zhèn)、居民點(diǎn)、水源做緩沖處理得到它們各自的距離圖。對基本農(nóng)田保護(hù)圖斑做50m的緩沖處理并融合得到基本農(nóng)田的聚合圖。在ArcGIS轉(zhuǎn)換功能下將(2010—2020)土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)中規(guī)劃分區(qū)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成柵格圖；繼而將每個(gè)評價(jià)因子圖層都轉(zhuǎn)化為Grid格式，同時(shí)將該區(qū)域的土地利用規(guī)劃中確定的基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)，以及農(nóng)用地分等定級中經(jīng)濟(jì)等和級別比較高的耕地也轉(zhuǎn)為同上的Grid格式。結(jié)合研究對象的最小圖斑面積和形狀，以影響自然質(zhì)量的關(guān)鍵因素為依據(jù)，確定采樣間距為30m×30m的像元為評價(jià)單元。

3　結(jié)果與分析

3.1選擇訓(xùn)練樣本和計(jì)算先驗(yàn)概率

根據(jù)長陽土家族自治縣2012年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，研究區(qū)域共有10 002塊基本農(nóng)田保護(hù)圖斑劃分為461 352個(gè)單元格。耕地入選基本農(nóng)田是實(shí)現(xiàn)基本農(nóng)田保護(hù)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，將農(nóng)用地經(jīng)濟(jì)等作為判斷耕地入選基本農(nóng)田的依據(jù)比自然等和利用等更可靠[19]。所以，在長陽土家族自治縣2012年農(nóng)用地分等成果中，經(jīng)濟(jì)等主要有六等、七等、八等、九等、十等。所以選擇經(jīng)濟(jì)等比較高的六等1 245塊耕地含66 959單元格，以落在耕地圖斑中心的124個(gè)單元格為樣本點(diǎn)，由式(1)得出的先驗(yàn)概率為0.002 7。

3.2篩選評價(jià)因子與權(quán)重計(jì)算

從基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)劃定的原則“優(yōu)質(zhì)高效、集中連片、永久穩(wěn)定”出發(fā)，依據(jù)長陽土家族自治縣自然與社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件差異，遵循評價(jià)因子的全面性、主導(dǎo)性、獨(dú)立性、差異性和可獲取性等原則[20]，從適應(yīng)性、協(xié)調(diào)性、穩(wěn)定性等三個(gè)方面構(gòu)建指標(biāo)因子。適宜性，反映了自然條件對基本農(nóng)田本身質(zhì)量的影響，目前把基本農(nóng)田布局與自然條件相結(jié)合的研究較多，如董秀茹[5]等將土地評價(jià)方法應(yīng)用于基本農(nóng)田布局的劃定，評價(jià)指標(biāo)選取了坡度、農(nóng)用地等別、水利設(shè)施條件等；結(jié)合長陽土家族自治縣丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的的特點(diǎn)，選用了有效土層厚度、有機(jī)質(zhì)含量、坡度、坡向、到水源的距離；協(xié)調(diào)性，源于系統(tǒng)論觀點(diǎn)，將基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的劃定看作是復(fù)雜系統(tǒng)工程，除了自然條件，也是其他相關(guān)因素共同作用的結(jié)果，協(xié)調(diào)性反映了系統(tǒng)內(nèi)外因素相結(jié)合、整體和諧有序的狀態(tài)[21]，協(xié)調(diào)性指標(biāo)選取主要考慮的因素包括：幾何特征，構(gòu)成要素、主導(dǎo)功能等，所選指標(biāo)包括圖斑聚集度、田塊規(guī)整度、規(guī)劃分區(qū)重疊比例等，聚合圖斑面積大小反映了基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)布局的集中程度，其面積越大，規(guī)?；c集約化利用程度越高，形狀特征越趨于協(xié)調(diào)；規(guī)劃分區(qū)重疊比例，體現(xiàn)了基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)劃定與區(qū)域統(tǒng)籌發(fā)展戰(zhàn)略及整體規(guī)劃導(dǎo)向的一致程度[22]。穩(wěn)定性直接關(guān)系到糧食安全問題和社會(huì)穩(wěn)定，所選的影響因子包括基本農(nóng)田到城鎮(zhèn)的距離、到居民點(diǎn)的距離、道路的通達(dá)度；距離城鎮(zhèn)近的區(qū)域基本農(nóng)田被占用的可能性很大，居民點(diǎn)的距離和道路的通達(dá)度放映耕作便利性，表示影響基本農(nóng)田的穩(wěn)定性。繼而參照長陽土家族自治縣國土、農(nóng)牧、水利、環(huán)境和氣候等相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，劃分單個(gè)因子分類值。

在式(1)的基礎(chǔ)上，借助GeoDAS平臺(tái)確定各因子分類值的模糊權(quán)重及相關(guān)參數(shù)，可以得出單個(gè)因子對事件發(fā)生的影響效果，客觀判別其能否作為影響基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局合理性評價(jià)的因子。由計(jì)算結(jié)果可知，田塊規(guī)整度對樣本點(diǎn)的影響顯著性水平T及有利于事件發(fā)生的權(quán)重W+不具備明顯差異性，即結(jié)果為0值，表明其作為此次評價(jià)因子沒有意義，結(jié)合長陽土家族自治縣的實(shí)際情況進(jìn)行分析，丘陵地區(qū)的地形的特殊性，導(dǎo)致基本農(nóng)田斑塊的形狀大多為不規(guī)則的圖形，斑塊規(guī)整度并沒有顯著差異性；與此同時(shí)在計(jì)算中因子顯著性較大的，都被作為證據(jù)圖層的評價(jià)因子，所以最終選擇了土層厚度、有機(jī)質(zhì)含量、坡度、坡向、到水源距離、圖斑聚合程度、規(guī)劃分區(qū)重疊比例、到農(nóng)村居民點(diǎn)距離、到城鎮(zhèn)距離、道路通達(dá)度等10個(gè)因子作為評價(jià)指標(biāo)，式(2)、式(3)和多值模糊隸屬度函數(shù)確定各因子分類值的模糊權(quán)重及相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1　證據(jù)層模糊證據(jù)層參數(shù)

續(xù)表1

證據(jù)圖層分級值W+W-CSdevTMSFFWS(FW)T(FW)0～37．8410-4．921．05-4．67道路通達(dá)度/(°)37．84～68．920．14-4．935．071．064．790．25-0．760．79-0．9668．92～87．570．31-0．761．070．0812．690．75-0．050．27-0．20>87．570．08-0．040．120．071．7210．080．061．44<0．50．17-0．040．210．092．4110．150．043．70到居民點(diǎn)距離/km0．5～10．12-0．080．200．072．9910．150．043．701～1．50．15-0．250．400．075．6610．150．043．70≥1．50．16-0．610．780．098．3600．210．082．64<20．07-0．160．230．073．110．50．150．027．242～40．15-0．260．400．075．6410．150．043．62到城鎮(zhèn)距離/km4～60．15-0．160．310．074．6510．150．043．626～8-0．040．02-0．060．07-0．8610．150．043．62≥8-0．370．06-0．430．10-4．2910．150．043．62

注：W+為正加權(quán)值；W-為負(fù)加權(quán)值；C為對比度，其值等于W+-W-；STDEV為C的標(biāo)準(zhǔn)差；T為顯著性水平；MSF為隸屬度；FW為模糊權(quán)重值；S(FW)為模糊權(quán)重值的標(biāo)準(zhǔn)差；T(FW)為模糊權(quán)重值的顯著性。

3.3后驗(yàn)概率及修正

綜合上述10個(gè)證據(jù)圖層，由式(4)計(jì)算后驗(yàn)概率，該圖反映了已知合理點(diǎn)和預(yù)測合理點(diǎn)的空間分布概率。后驗(yàn)概率值大小受評價(jià)單元大小設(shè)置的影響，但評價(jià)單元大小并不影響后驗(yàn)概率的分布形態(tài)，因此其大小并不代表事件發(fā)生的幾率，而是表示事件發(fā)生后的分布形態(tài)[14]。后驗(yàn)概率見圖1。

由于顯示案例很難滿足模糊證據(jù)權(quán)模型的證據(jù)層條件獨(dú)立性假設(shè)，導(dǎo)致無法對適宜點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)，因此需要修正后驗(yàn)概率來克服因證據(jù)層不滿足條件獨(dú)立性所造成的后驗(yàn)概率偏差。由此，借助GeoDAS 進(jìn)行多次數(shù)據(jù)試驗(yàn)，最終確定冪指數(shù)函數(shù)Y=1.184x1.179對后驗(yàn)概率進(jìn)行修正。

3.4合理性等級劃分

分析修正后驗(yàn)概率頻率分布直方圖，采用GIS系統(tǒng)中的自然斷裂法，將研究對象劃分為4個(gè)等級，得到長陽土家族自治縣基本農(nóng)田空間布局合理性分區(qū)圖(圖2),研究區(qū)域基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局合理性評價(jià)的結(jié)果可分為高度合理、中度合理、臨近合理和不合理4個(gè)區(qū)域。基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局合理性分級如表2所示。

圖1　后驗(yàn)概率分布

(1) 高度合理區(qū)，表現(xiàn)為在適宜性、協(xié)調(diào)性、穩(wěn)定性三方面綜合最優(yōu)，是區(qū)域基本農(nóng)田保護(hù)的核心，也可作為高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田直接備選的方案。該類型的基本農(nóng)田18 243.46 hm2，占基本農(nóng)田面積的49.49%，居4大類型保護(hù)區(qū)之首；主要分布在大堰鄉(xiāng)、火燒坪鄉(xiāng)、漁峽口鎮(zhèn)、都鎮(zhèn)灣鎮(zhèn)、資丘鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)；該區(qū)域地處亞熱帶，陽光充足，垂直氣候明顯，地面坡度不超多5°，平均厚度約為80 cm甚至更厚，有機(jī)質(zhì)含量大多在4%左右，距水源的距離較近，基本農(nóng)田分布相對比較集中，離城鎮(zhèn)較遠(yuǎn)，交通與耕作較便利。同時(shí)該區(qū)耕種歷史悠久，適宜農(nóng)作物的生長和發(fā)展多種經(jīng)濟(jì)是發(fā)展農(nóng)業(yè)的重點(diǎn)區(qū)域。

該區(qū)域的主要管理措施，充分利用現(xiàn)有的自然條件和區(qū)位條件優(yōu)勢，制定和實(shí)施一系列的優(yōu)先優(yōu)惠經(jīng)濟(jì)和財(cái)政政策，增加農(nóng)民種植的積極性；廣開資金籌集渠道，加大投入建設(shè)力度，開展土地整理和農(nóng)村居民點(diǎn)整治，改善基本農(nóng)田的生產(chǎn)條件，保證可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上提高經(jīng)濟(jì)效益。

圖4　基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局合理性分區(qū)

(2) 中度合理區(qū)，在適宜性、協(xié)調(diào)性、穩(wěn)定性方面相對于高度合理區(qū)相對削弱，但是經(jīng)過部分調(diào)整可向高度合理區(qū)轉(zhuǎn)化。該類型的基本農(nóng)田14 342.73 hm2，占基本農(nóng)田面積的38.91%，大多分布在高度基本農(nóng)田的周圍。該區(qū)域地面坡度一般不超過8°熱量充足，基本農(nóng)田多分布在半陽坡面，比較適合農(nóng)作物的生長；土壤相對肥沃，土層厚度60—80 cm，該類型的基本農(nóng)田分布較高度合理區(qū)分散；有機(jī)質(zhì)含量3%左右，水資源相對充足，水利設(shè)施齊全，灌排方便；該區(qū)域的管制措施，加強(qiáng)基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的建設(shè)與保護(hù)、防止優(yōu)質(zhì)耕地隨著城鎮(zhèn)發(fā)展而被占用，充分與城鎮(zhèn)發(fā)展相結(jié)合，維護(hù)基本農(nóng)田的穩(wěn)定性；開展土地平整工程或權(quán)屬調(diào)整等途徑對該類型的連片性加以改造，提升基本農(nóng)田的適應(yīng)性和協(xié)調(diào)性。

(3) 臨近合理區(qū)，該類型的基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)3 093.37 hm2，占基本農(nóng)田面積的8.39%，該區(qū)域基本農(nóng)田的坡度基本在15°左右，土層厚度約為40 cm，有機(jī)質(zhì)含量1%～3%，距離水源在1～2 km，陽坡面基本農(nóng)田面積的數(shù)量很少，能基本滿足作物生長需求；灌排設(shè)施不齊全，年久失修，且農(nóng)作物抵御自然災(zāi)害的能力弱；基本農(nóng)田的分布多以“插花”形態(tài)分布，田塊條帶狀、不規(guī)則性顯著增強(qiáng)，因此該區(qū)的基本農(nóng)田具有較大的整治潛力。該區(qū)域的管制措施，采取平整工程、設(shè)施完善、移土培肥、土壤改良、增大投入及空間置換等多維度、多樣式、多元化手段調(diào)整耕地地理水平、優(yōu)化耕地空間布局、提高耕地綜合質(zhì)量；有計(jì)劃地落實(shí)農(nóng)用地整理重點(diǎn)工程項(xiàng)目，強(qiáng)調(diào)基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的良性有序發(fā)展，增加農(nóng)業(yè)綜合產(chǎn)出效益。

(4) 不合理區(qū)，該類型的基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)1 184.83 hm2，占基本農(nóng)田面積的3.21%，分布在榔坪鎮(zhèn)和高家堰鎮(zhèn)內(nèi)?；巨r(nóng)田在適應(yīng)性、協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性方面綜合最差，該區(qū)域的基本農(nóng)田坡度多在15°以上，分布多在陰面，且分布零星，距離清江的距離較遠(yuǎn)，不利于基本農(nóng)田的灌溉，距離城鎮(zhèn)的距離較近極易被占用。該區(qū)域的主要管理措施：要結(jié)合自身與周邊的情況，確定適宜的利用類型，調(diào)出基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)，并在合適的位置補(bǔ)劃相應(yīng)面積。

進(jìn)一步，將已知1 245個(gè)圖斑樣本點(diǎn)與基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局合理性分級圖進(jìn)行疊加分析：處于中度合理及該級別以上的樣本點(diǎn)在基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局合理性分級圖占到了86.52%，其中高度合理占到了48.44%，中度合理占到38.08%，可見，已知信息體現(xiàn)了較大的吻合性，充分發(fā)揮了原始數(shù)據(jù)的作用，這表明了模糊證據(jù)權(quán)模型能夠客觀、準(zhǔn)確的反映基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局合理性真實(shí)程度。

4　結(jié)論與討論

(1) 采取多信息源相結(jié)合，利用GIS 空間分析、GeoDAS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，綜合考慮自然適宜性、系統(tǒng)協(xié)調(diào)性和區(qū)位穩(wěn)定性3個(gè)方面，引入模糊證據(jù)權(quán)模型提出了基本農(nóng)田布局合理性評價(jià)的理論與方法體系。

(2) 知識與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)一體化的模糊證據(jù)權(quán)模型進(jìn)行基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局合理性評價(jià)是有效的。它在某種程度上克服了因子權(quán)重確定主觀性太強(qiáng)或純粹的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)上的不足，評價(jià)分級結(jié)果中96.79%的基本農(nóng)田處于修正后驗(yàn)概率分級圖的臨近合理及以上級別，說明了該模型方法的有效性。

(3) 研究區(qū)域36 864.40 hm2基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)空間布局中，高度合理區(qū)、中度合理區(qū)、臨近合理區(qū)、不合理區(qū)等分別占基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的面積49.49%，38.91%，8.39%，3.21%，對應(yīng)其空間分布情況，基本農(nóng)田的重點(diǎn)保護(hù)就集中在大堰鄉(xiāng)、火燒坪鄉(xiāng)、漁峽口鎮(zhèn)、都鎮(zhèn)灣鎮(zhèn)、資丘鎮(zhèn)、賀家坪等鄉(xiāng)鎮(zhèn)；評價(jià)結(jié)果臨近合理及以上級別占到基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)96.79%，也表明了長陽土家族自治縣當(dāng)前規(guī)劃方案下基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的劃定具有一定合理性。

(4) 針對基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)不同類型及分布特點(diǎn)，提出相應(yīng)管理措施，為基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)布局的優(yōu)化調(diào)整和制定相關(guān)決策提供一定的科學(xué)依據(jù)。

以下問題需要進(jìn)一步探討：(1) 訓(xùn)練樣本的選擇。模糊證據(jù)權(quán)模型選取的訓(xùn)練樣本必須是選擇公認(rèn)度高的適宜點(diǎn)，這樣才能保證評價(jià)結(jié)果的科學(xué)性，因此如何保證已知信息來源的多樣化和提高已知信息的精度、公認(rèn)度是后續(xù)研究需要加強(qiáng)的地方；(2) 評價(jià)指標(biāo)的選擇。本研究中評價(jià)指標(biāo)選擇，主要從自然適宜性、區(qū)位穩(wěn)定性和系統(tǒng)協(xié)調(diào)性等三個(gè)方面選取指標(biāo)，沒有涉及經(jīng)濟(jì)方面的指標(biāo)，是今后待完善的地方；(3) 展開動(dòng)態(tài)評價(jià)研究。本研究主要從靜態(tài)的角度展開分析，缺少動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)與趨勢預(yù)測，基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)與城鎮(zhèn)演變時(shí)空變化規(guī)律、地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢結(jié)合不緊密?？稍诤罄m(xù)研究中，結(jié)合歷年來基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)變化情況，建立動(dòng)態(tài)評價(jià)決策體系，提升評價(jià)的客觀時(shí)效性。

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Evaluation of Spatial Distribution of Basic Farmland Conservation Area Based on Fuzzy Weight of Evidence Model

GONG Jianfeng1, WANG Zhanqi1, CAI Enxiang1, WANG Haicheng2

(1.School of Public Administration, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China;2.StateKeyLaboratoryofGeologIcalProcessesandMineralResources,Wuhan430074,China)

The purpose of this research is to conduct evaluation of spatial distribution of basic farmland conservation area in order to provide guidance and reference for a new round of land reclamation planning and high-standard basic farmland construction carried out scientifically. Methods are based on fuzzy weight of evidence model. The results showed that: (1) fuzzy weight of evidence model, which is both data-driven and knowledge-driven, could give full play to the prior knowledge and information in the raw data, could overcome the subjectivity factor screening and weight calculation, simple algorithm, easy to operate, making the evaluation results objective and reasonable;(2) 86.52% of the known suitable points were above moderately suitable level in the grading figure of modified posterior probability, reflecting the high coherency, which indicated that the fuzzy weight of evidence connecting with modified posterior probability could evaluate the suitability of the spatial distribution of basic farmland protection areas scientifically and effectively; (3) based on the fixed obvious turning points of posteriori probability frequency distribution, the study area was divided into four levels: highly rational zone, moderate rational zone, approaching reasonable zone, unreasonable zone, reasonable area accounted for 94.73% of basic farmland protection areas, which meant that the current planning scheme was basically rational. This paper provided a method for the evaluation of basic farmland protection areas and the basis for the adjustment of the late prime farmland. The research results could provide a method reference to carry out the quick and effective evaluation of the reasonableness of the basic farmland protection areas latter, improve the basic farmland protection area layout rationality, and promote sustainable development.

basic farmland protection; fuzzy weight of evidence model; areas spatial layout; evaluation; Changyang Tujia Autonomous County

2014-08-26

2014-09-22

龔建鳳(1986—),女,湖北省麻城市人,碩士研究生，研究方向?yàn)閲临Y源評價(jià)與土地利用規(guī)劃研究。E-mail:724286234@qq.com

王占岐(1965—),男,陜西岐山人,教授,博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橥恋亟?jīng)濟(jì)與土地規(guī)劃。E-mail:wzqwgp@126.com

F301.23

A

1005-3409(2015)04-0161-07