基于GIS 技術(shù)的耕地后備資源潛力分析研究

劉海紅，劉國泰，楊 敏，郝 婷

（1. 青海省基礎(chǔ)測繪院，青海 西寧 810000；2. 青海省柴達木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘察院，青海 格爾木 816000；3. 滇西應(yīng)用技術(shù)大學 地球科學與工程學院，云南 大理 671006；4. 云南省高校山地實景點云數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用重點實驗室，云南 大理 671006）

0 引言

土地資源評價是國土開發(fā)整治與發(fā)展戰(zhàn)略研究的重要依據(jù)[1]。掌握區(qū)域土地資源的分布特征，能夠積極協(xié)調(diào)區(qū)域土地開發(fā)與土地保護的關(guān)系，是實現(xiàn)土地資源可持續(xù)發(fā)展的基本手段[2，3]?？茖W有序地對土地資源進行評價，對于更好地利用和保護土地資源提供了科學依據(jù)和研究策略[4-6]。土地適宜性評價的研究及實踐，對于緩解土地資源矛盾，科學、高效、合理地使用現(xiàn)有的土地資源，發(fā)揮著非常重要的作用，為制定耕地保護政策提供了科學依據(jù)[7，8]。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域

興?？h隸屬海南藏族自治州，位于海南藏族自治州境內(nèi)西南部，東臨黃河與貴南、同德縣相望，南隔阿尼瑪卿山與瑪沁縣毗鄰，西南靠瑪多縣，西接都蘭縣，北近共和縣；東西最大距離119 km，南北最大距離159 km；距青海省省會城市270 公里。

全縣海拔2 590～5 320 m，平均海拔4 300 m；年最高氣溫24℃，最低氣溫-25℃；年平均降水量353 mm，年日照時數(shù)4 431.8 時，屬于高原大陸性氣候，年平均氣溫1～5℃，年降水量在240～600 mm。

1.2 數(shù)據(jù)來源

搜集的主要數(shù)據(jù)資料有自然保護區(qū)規(guī)劃圖、土地利用總體規(guī)劃圖、水利規(guī)劃圖、城市規(guī)劃圖、土壤圖、森林分布圖、徐廷文大麥學術(shù)文集、省級地球化學圖等，從中可以提取生態(tài)保護區(qū)及生態(tài)脆弱區(qū)的相關(guān)信息，結(jié)合實地調(diào)查分析是否有水源來確定排水條件。同時利用收集到的耕地后備資源的區(qū)域位置、交通圖，根據(jù)地形、道路情況來綜合考慮交通便利程度。耕地后備資源調(diào)查評價數(shù)據(jù)來源情況如表1 所示。

表1 耕地后備資源調(diào)查評價數(shù)據(jù)來源情況表

2 研究方法

2.1 技術(shù)方法

對耕地后備資源調(diào)查評價的研究方法具體過程如下：

（1）根據(jù)選擇評價因子確定適用于興?？h土地資源適宜性評價的11 個評價因子。

（2）根據(jù)全國分區(qū)確定分類代碼，應(yīng)用GIS 技術(shù)綜合分析和綜合因素相結(jié)合的方法確定年積溫、年降水量、生態(tài)條件、土壤污染狀況、排水條件、土層厚度和母質(zhì)條件、地形坡度、鹽漬化程度、土壤質(zhì)地、土壤pH值、耕作便利度十一個評價因素的圖形資料，均為矢量SHP 格式。

（3）用ArcGIS 軟件建立相關(guān)的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)關(guān)系。

（4）利用影響因素值進行空間疊加分析，生成評價因子單元圖。

（5）利用賦值完畢的評價指標進行宜耕性評價，形成評價結(jié)果。

（6）生成耕地后備資源調(diào)查評價的數(shù)量和空間分布的數(shù)據(jù)庫。

2.2 指標體系構(gòu)建

在調(diào)查評價底圖上，結(jié)合收集的數(shù)據(jù)來源建立耕地后備資源評價指標數(shù)據(jù)。對評價指標進行GIS 技術(shù)處理，包括數(shù)字化及數(shù)據(jù)糾正，針對收集的紙質(zhì)、電子柵格圖形式的評價指標資料分層進行矢量化，并根據(jù)正射遙感影像數(shù)據(jù)或土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫進行糾正，通過ArcGIS軟件對圖件進行矢量化獲取評價信息；在GIS 技術(shù)支持下，經(jīng)過空間坐標配準、格式轉(zhuǎn)換等，獲取評價指標的屬性數(shù)據(jù)，并建立相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)庫。確保評價指標圖層與調(diào)查評價底圖能夠完全套合，建立系統(tǒng)完整的評價指標圖層，指標體系構(gòu)建圖如圖1 所示。

圖1 指標體系構(gòu)建圖

2.3 劃分評價因子

評價因子是進行土地宜耕性評價的重要基礎(chǔ)，因子是否具有較好的區(qū)域和不同利用方式的代表性，將會影響評價的后續(xù)過程及結(jié)果[9,10]。通過將圖斑分割、裁剪、合并、建立屬性字段、屬性賦值，然后生成新的圖層要素，新圖層要素繼承了原圖層要素所具有的屬性，這樣在控件屬性疊加以后，不僅產(chǎn)生新的空間特征，還將輸入的屬性聯(lián)系起來，因此實現(xiàn)了所有影響因素的融合。

軟件評價過程中有的圖斑需要拆分圖斑，整片圖斑中部分適宜耕種部分不適宜耕種，用坡度指標拆分圖斑會導致很多碎斑，所以本研究中排除了用坡度指標拆分的想法。本次破斑采用將評價指標排水條件依據(jù)坡度的陡緩程度裁開，將其導入評價軟件中選擇破斑，軟件中破斑的同時圖斑地類面積也計算出來。這種方法方便了拆分圖斑的要求，同時也減少了面積計算錯誤問題的出現(xiàn)。評價因子單元根據(jù)評價對象圖斑具體情況進行確定，首先將研究區(qū)域劃分評價區(qū)，本次研究區(qū)域數(shù)據(jù)確定為黃土高原區(qū)，其限制因子及不宜耕條件如表2 所示。

表2 評價因子限制條件表

3 結(jié)論

3.1 研究結(jié)果

研究結(jié)果表明，充分利用GIS 空間分析技術(shù)，結(jié)合建庫模型，可以較好地實現(xiàn)GIS 空間分析的基本功能，進而有效地結(jié)合軟件平臺評價出耕地后備資源圖斑。興?？h耕地后備資源主要分布于縣域東部地區(qū)，其他地區(qū)主要以山地和高山地為主，不適宜開發(fā)，耕地后備資源主要集中在唐乃海鄉(xiāng)， 占宜耕總面積的89.92%。興?？h宜耕耕地后備資源分布不均勻。按宜耕規(guī)模來看，其中面積最大的是唐乃亥鄉(xiāng)，其次是河卡鎮(zhèn)（表3）。

表3 興?？h耕地后備資源統(tǒng)計表（單位：公頃）

通過這次評價，準確地分析了興海縣的土地質(zhì)量及空間分布，對土地資源做到因地制宜、合理利用提供了重要依據(jù)，同時這也是保證興?？h耕地資源總量動態(tài)平衡目標實現(xiàn)的有效舉措。對興?？h縣域土地資源利用潛力提供了理論支持，對于充分合理利用土地，進行土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了科學依據(jù)。

3.2 結(jié)果分析

耕地后備資源調(diào)查涉及面廣，涉及指標細，是針對耕地資源的一項細節(jié)的調(diào)查。研究建立的耕地后備資源調(diào)查評價指標體系，需要進一步細化和研究，耕地后備資源調(diào)查評價及開發(fā)利用影響因素還有社會、政治等方面，例如為了發(fā)展和擴大地方經(jīng)濟，無法避免占用耕地，又為了要保證區(qū)域內(nèi)耕地面積及數(shù)量，迫于壓力開墾了不適宜開發(fā)的未利用地等。這十一項因素是對土地利用特性的形成具有一定的決定意義，并且是相對平衡穩(wěn)定的因素，本文的評價方法為該區(qū)域耕地后備資源的合理利用及合理開發(fā)，尤其是優(yōu)先開發(fā)利用區(qū)域的確定提供了科學有效的依據(jù)。