結(jié)合地理國(guó)情數(shù)據(jù)的省級(jí)糧食生產(chǎn)功能區(qū)劃定方法研究

石曉春 葉嬌 王海云 吳洪憲

摘要 糧食生產(chǎn)功能區(qū)是國(guó)家為保障糧食安全和推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化而出臺(tái)的一項(xiàng)重大政策。利用GIS空間分析技術(shù)，以廣東省為例，結(jié)合地理國(guó)情數(shù)據(jù)，進(jìn)行了省級(jí)糧食生產(chǎn)功能區(qū)劃定方法研究。結(jié)果表明，廣東省糧食生產(chǎn)功能區(qū)各分區(qū)面積占比分別為最適宜為77.92%、比較適宜為2.16%、基本適宜為18.89%、勉強(qiáng)適宜為1.03%;最適宜地類主要位于粵北的山地丘陵區(qū)、粵東和粵西沿海地區(qū)，基本適宜區(qū)主要位于珠江流域平原區(qū);該方法可較科學(xué)地進(jìn)行省級(jí)糧食生產(chǎn)功能區(qū)的劃定，對(duì)優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局和保障糧食安全具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞 GIS;糧食生產(chǎn)功能區(qū);地理國(guó)情數(shù)據(jù);廣東省

中圖分類號(hào) P208? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2021）04-0237-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.04.063

Study on the Method of Delineating the Provincial Grain Production Special Zone Based on Geographical Conditions Data

SHI Xiao-chun，YE Jiao，WANG Hai-yun et al （Institute of Surveying and Mapping，Department of Natural Resources of Guangdong Province，Guangzhou，Guangdong 510500）

Abstract The grain production special zone is a major policy of China to ensure food security and to promote agricultural modernization.Using GIS spatial analysis technology，taking Guangdong Province as an example，we studied the provincial grain production special zone demarcation method by combining the geographical data. The results showed that the proportion of the area of each district in the grain production special zone of Guangdong Province was 77.92%，the more suitable was 2.16%，the basic suitable was 18.89%，and the ratio was 1.03% respectively. The most suitable categories were mainly located in the mountainous hilly areas of northern Guangdong，the eastern and western coastal areas of Guangdong;and the basic suitable areas were mainly located in the Pearl River Basin Plain Area. This method can be more scientifically demarcated at the provincial grain production special zone，which was of great practical significance to optimize the layout of agricultural production and ensure food security.

Key words GIS;Grain production special zone;Geographical conditions data;Guangdong Province

基金項(xiàng)目 廣東省省級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目（2018B020207002）;廣東省自然資源廳科技項(xiàng)目（GDZRZYKJ2020004）。

作者簡(jiǎn)介 石曉春（1976—），男，山西渾源人，高級(jí)工程師，碩士，從事自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)應(yīng)用研究。通信作者，工程師，從事攝影測(cè)量與遙感研究。

收稿日期 2020-07-03

糧食生產(chǎn)功能區(qū)是國(guó)家為保障糧食安全和推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化而出臺(tái)的一項(xiàng)重大政策。為優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局、聚焦主要品種和優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)、實(shí)行精準(zhǔn)化管理，黨中央、國(guó)務(wù)院作出建立糧食生產(chǎn)功能區(qū)和重要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)保護(hù)區(qū)（以下簡(jiǎn)稱為“兩區(qū)”）的重大決策部署。

近幾年來(lái)廣東省糧食產(chǎn)不足需，糧食市場(chǎng)對(duì)外依存度較高，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化發(fā)展與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地矛盾突出，進(jìn)一步影響了廣東省糧食自給水平和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。建立“兩區(qū)”、穩(wěn)定糧食產(chǎn)能和保障重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給尤為迫切?？茖W(xué)劃定“兩區(qū)”邊界，對(duì)保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要意義。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)糧食生產(chǎn)功能區(qū)進(jìn)行了理論研究和技術(shù)方法探討。理論研究角度主要包括糧食安全角度[1]、管理維護(hù)角度[2-4]、土壤肥力角度[5]、地力評(píng)價(jià)角度[6]、糧食生產(chǎn)效率角度[7]、技術(shù)規(guī)范角度[8]等。技術(shù)方法角度主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)角度[9-10]、信息系統(tǒng)建設(shè)角度[11]、工作技術(shù)流程角度[12]、遙感技術(shù)角度[13]、GIS角度[14]。

對(duì)糧食生產(chǎn)功能區(qū)的劃定方法，薛秀清[13]雖然提到遙感技術(shù)的應(yīng)用，但僅簡(jiǎn)單地介紹了糧食生產(chǎn)功能區(qū)劃定的流程，對(duì)劃定方法未深入研究。此外，司徒榮軾等[14]在劃定糧食生產(chǎn)功能區(qū)時(shí)，僅考慮基本農(nóng)田和連片性因素，未全面考慮規(guī)范中“兩區(qū)”劃定的因素，具有一定局限性。目前，從省級(jí)層面，利用地理國(guó)情數(shù)據(jù)進(jìn)行糧食生產(chǎn)功能區(qū)劃定方法的研究仍鮮見(jiàn)報(bào)道。如何在劃定糧食生產(chǎn)功能區(qū)時(shí)，根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)范要求，進(jìn)行多因素綜合分析，并結(jié)合地理國(guó)情數(shù)據(jù)，進(jìn)行糧食生產(chǎn)功能區(qū)邊界的科學(xué)界定，是目前擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題。鑒于此，筆者利用GIS空間分析技術(shù)，以廣東省為例，結(jié)合地理國(guó)情數(shù)據(jù)，進(jìn)行了省級(jí)糧食生產(chǎn)功能區(qū)劃定方法研究。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)源 廣東省地處中國(guó)大陸最南部（109°45′～117°20′E，20°09′～25°31′N）。東鄰福建，北接江西、湖南，西連廣西，南臨南海，珠江口東西兩側(cè)分別與香港、澳門(mén)特別行政區(qū)接壤，西南部雷州半島隔瓊州海峽與海南省相望。全省陸地面積17.98萬(wàn)km2。

廣東省地貌類型復(fù)雜多樣，有山地、丘陵、臺(tái)地和平原，其面積分別占全省土地總面積的33.7%、24.9%、14.2%和21.7%，河流和湖泊等只占全省土地總面積的5.5%。地勢(shì)總體北高南低，北部多為山地和高丘陵，最高峰石坑崆海拔1 902 m，位于陽(yáng)山、乳源與湖南省的交界處;南部則為平原和臺(tái)地。

數(shù)據(jù)源包括2017 年度優(yōu)于 1 m分辨率衛(wèi)星遙感影像、廣東省2017年基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)影像、廣東省永久基本農(nóng)田圖斑數(shù)據(jù)、2017年基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)地表覆蓋數(shù)據(jù)、廣東省耕地地力等級(jí)評(píng)價(jià)單元圖斑數(shù)據(jù)，以及廣東省第一次全國(guó)地理國(guó)情普查項(xiàng)目界線數(shù)據(jù)、2014年廣東省地名地址數(shù)據(jù)和2017年廣東省地名數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

根據(jù)廣東省區(qū)位特點(diǎn)，糧食生產(chǎn)功能區(qū)的劃定以永久基本農(nóng)田圖斑數(shù)據(jù)、廣東省耕地地力等級(jí)評(píng)價(jià)單元圖斑數(shù)據(jù)與2017年全省基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)成果做矢量疊加，然后通過(guò)衛(wèi)星遙感影像判讀，形成全省符合糧食生產(chǎn)功能區(qū)劃定條件的地塊范圍地圖數(shù)據(jù)。最后經(jīng)外業(yè)舉證核查后，形成全省糧食生產(chǎn)功能區(qū)布局“一張圖”。技術(shù)路線如圖1所示。

2 基于GIS的省級(jí)糧食生產(chǎn)功能區(qū)劃定方法

2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一轉(zhuǎn)成2000國(guó)家大地坐標(biāo)系。采用布爾莎模型，廣東省范圍內(nèi)均勻選取高等級(jí)控制點(diǎn)，并分別提供1980西安坐標(biāo)和2000國(guó)家大地坐標(biāo)，作為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算的數(shù)據(jù)源;然后利用按布爾莎模型計(jì)算的七參數(shù)將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為2000國(guó)家大地坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

2.2 糧食生產(chǎn)功能區(qū)劃的適宜性分區(qū)

2.2.1 基本農(nóng)田因素適宜性分區(qū)。根據(jù)《國(guó)務(wù)院關(guān)于建立糧食生產(chǎn)功能區(qū)和重要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)保護(hù)區(qū)的指導(dǎo)意見(jiàn)》（國(guó)發(fā)〔2017〕24號(hào)），結(jié)合廣東省實(shí)際情況，確定基本農(nóng)田因素適宜性評(píng)價(jià)表。由表1可知，土地利用類型分值：水田為100分，水田、水澆地為50分;坡地等級(jí)分值：小于等于3級(jí)（即坡度15°以內(nèi)）標(biāo)注為100分，大于等于4級(jí)（即坡度大于15°）標(biāo)注為50分。基本農(nóng)田因素適宜性分為3類：適宜、基本適宜和不適宜。其中，適宜類的土地利用類型分值和坡地等級(jí)分值均為100分;基本適宜包括2種情況，即土地利用類型分值為100分且坡地等級(jí)分值為50分，或土地利用類型分值為50分且坡地等級(jí)分值為100分;不適宜類的土地利用類型分值和坡地等級(jí)分值均為50分。

2.2.2 耕地地力因素適宜性分區(qū)。原則上選擇廣東省耕地地力等級(jí)評(píng)價(jià)單元圖斑數(shù)據(jù)中地力等級(jí)在五等以上的地塊作為糧食生產(chǎn)功能區(qū)塊備選條件。由于每個(gè)地區(qū)要求劃定的糧食生產(chǎn)功能區(qū)面積都有具體規(guī)定，而內(nèi)業(yè)劃定的地塊數(shù)據(jù)只參照影像拍攝當(dāng)時(shí)的情況，可能與實(shí)地存在不符情況，因此在內(nèi)業(yè)劃定地塊的時(shí)候需要適當(dāng)預(yù)留一部分面積用作外業(yè)核減。綜上考慮，將廣東省耕地地力等級(jí)評(píng)價(jià)單元圖斑數(shù)據(jù)中地力等級(jí)為五等及以上的地塊定義為適宜類型，六、七、八等定義為基本適宜類型。

由表2可知，耕地地力因素適宜性分2類，即適宜和基本適宜。其中，適宜類為100分，其地力等級(jí)為五等及以上;基本適宜類為50分，其地力等級(jí)為六等、七等、八等。

2.3 基于GIS的適宜性綜合分區(qū)

利用GIS的空間分析方法，以基本農(nóng)田因素適宜性分區(qū)圖為源圖層，以耕地地力因素適宜性分區(qū)圖為判別圖層，進(jìn)行GIS判別分析，并進(jìn)行糧食生產(chǎn)功能區(qū)劃適宜性綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖2。表3為宜性綜合評(píng)價(jià)分析，其中百分制得分為100分定為最適宜、87.5分定為比較適宜、75分定為基本適宜、62.5分定為勉強(qiáng)適宜、50分及以下的定為不適宜。

由圖2可知，基于GIS的糧食生產(chǎn)功能區(qū)適宜性綜合分區(qū)結(jié)果顯示，廣東省糧食生產(chǎn)功能區(qū)各分區(qū)面積占比分別為最適宜為50.83%、比較適宜為16.59%、基本適宜為15.98%、勉強(qiáng)適宜為15.27%、不適宜為1.34%。從空間分布看，最適宜地類主要位于粵北的山地丘陵區(qū)、粵東和粵西沿海地區(qū);比較適宜區(qū)主要位于雷州半島和珠江流域平原區(qū);基本適宜區(qū)主要位于珠江流域平原區(qū)。

2.4 基于地理國(guó)情數(shù)據(jù)的糧食生產(chǎn)功能區(qū)劃人工判讀

計(jì)算上步驟綜合分區(qū)圖屬性表中“適宜分類”=“最適宜”的地塊面積（S1）與判別前基本農(nóng)田地塊面積（S）的比值，并將比值大于等于50%的“最適宜”地塊原基本農(nóng)田地塊代碼導(dǎo)出。然后利用ARCGIS的屬性連接工具，將導(dǎo)出的原基本農(nóng)田地塊代碼進(jìn)行關(guān)聯(lián)。最后將關(guān)聯(lián)后的原基本農(nóng)田地塊圖斑導(dǎo)出，作為人工判讀的底圖。

地理國(guó)情數(shù)據(jù)具有覆蓋面廣的優(yōu)點(diǎn)，科學(xué)地涵蓋了自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境、資源等眾多要素[15]，有效地解決了社會(huì)發(fā)展中出現(xiàn)的矛盾[16]。利用地理國(guó)情數(shù)據(jù)進(jìn)行糧食生產(chǎn)功能區(qū)劃人工判讀。具體方法為：對(duì)上述步驟得到的符合條件的永久基本農(nóng)田水田地塊，疊加2017年廣東省基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的矢量成果（該矢量成果是基于最新高分辨率衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行地表覆蓋和地理國(guó)情要素矢量數(shù)據(jù)提取的，在本次工作中可作為土地實(shí)際現(xiàn)狀的參考數(shù)據(jù)使用）和與其對(duì)應(yīng)的2017年衛(wèi)星遙感影像，逐個(gè)地塊核對(duì)影像上的地表覆蓋情況，當(dāng)從影像上判定當(dāng)前地塊已經(jīng)沒(méi)有用作耕作時(shí)，需要從糧食生產(chǎn)功能區(qū)地塊范圍內(nèi)剔除該地塊（圖3）。通過(guò)此步驟初步確定糧食生產(chǎn)功能區(qū)地塊的邊界，并對(duì)地塊賦予預(yù)編碼，得到符合劃定條件的內(nèi)業(yè)成果數(shù)據(jù)，以此作為外業(yè)核查舉證的依據(jù)。

結(jié)合地理國(guó)情數(shù)據(jù)，對(duì)基于GIS的糧食生產(chǎn)功能區(qū)適宜性綜合分區(qū)結(jié)果，進(jìn)行人工判讀，初步得到廣東省糧食生產(chǎn)功能區(qū)劃圖（圖4）。從圖4可以看出，廣東省糧食生產(chǎn)功能區(qū)各分區(qū)面積占比分別為最適宜為77.92%、比較適宜為2.16%、基本適宜為18.89%、勉強(qiáng)適宜為1.03%。從空間分布看，最適宜地類主要位于粵北的山地丘陵區(qū)、粵東和粵西沿海地區(qū);基本適宜區(qū)主要位于珠江流域平原區(qū)。

3 討論

該研究在劃定糧食生產(chǎn)功能區(qū)時(shí)，根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)范要求，綜合考慮了基本農(nóng)田的土地利用類型、坡度、耕地地力等因素，利用GIS技術(shù)進(jìn)行空間疊加分析，結(jié)合地理國(guó)情數(shù)據(jù)

進(jìn)行逐個(gè)地塊核查，初步確定了廣東省糧食生產(chǎn)功能區(qū)邊界。與司徒榮軾等[14]的研究相比，該方法創(chuàng)新地方一方面

從省級(jí)層面研究;另一方面考慮的因素更全面，最后采用地理國(guó)情數(shù)據(jù)進(jìn)行人工判別，其結(jié)果更客觀準(zhǔn)確。與薛秀清[13]的研究相比，該方法創(chuàng)新地方包括綜合了GIS和遙感技術(shù)，另外考慮因素全面、可操作性強(qiáng)。此外，該研究結(jié)果需要外業(yè)進(jìn)一步核查，根據(jù)各級(jí)部門(mén)實(shí)際情況，劃定糧食生產(chǎn)功能區(qū)范圍，以指導(dǎo)相關(guān)政府部門(mén)科學(xué)決策。

4 結(jié)論

利用GIS空間分析技術(shù)，以廣東省為例，結(jié)合地理國(guó)情數(shù)據(jù)，進(jìn)行了省級(jí)糧食生產(chǎn)功能區(qū)劃定方法研究。結(jié)果表明，廣東省糧食生產(chǎn)功能區(qū)最適宜區(qū)面積占比為77.92%，主要位于粵北的山地丘陵區(qū)、粵東和粵西沿海地區(qū);基本適宜區(qū)面積占比為18.89%，主要位于珠三角平原區(qū)。研究結(jié)果顯示，珠三角平原劃入糧食生成功能區(qū)的面積比較少，主要原因是隨著城市化進(jìn)程加快，為了經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，許多耕地用于養(yǎng)殖或者種植其他經(jīng)濟(jì)作物。綜上分析，利用GIS的多要素空間分析方法，結(jié)合地理國(guó)情數(shù)據(jù)進(jìn)行人工判讀，可以科學(xué)地進(jìn)行省級(jí)糧食生產(chǎn)功能區(qū)的劃定，對(duì)優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局和保障糧食安全具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

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