基于多源數(shù)據(jù)的合肥市基本農(nóng)田動態(tài)變化監(jiān)測研究

駱昌鑫

（合肥市自然資源和規(guī)劃局，安徽 合肥 230071）

0 引言

基本農(nóng)田在穩(wěn)定糧食生產(chǎn)等方面有著十分重要的地位和作用，同時還具有氣候調(diào)節(jié)、水土保持、污染物凈化等生態(tài)功能。國家對基本農(nóng)田的保護高度重視，專門出臺基本農(nóng)田保護條例，采取行政、法律、政策、經(jīng)濟、技術(shù)等綜合手段，不斷加強管理，實現(xiàn)基本農(nóng)田的質(zhì)量、數(shù)量、生態(tài)的綜合全面管護。新土地管理法將基本農(nóng)田提升為永久基本農(nóng)田，加上“永久”二字，體現(xiàn)了嚴(yán)格保護的鮮明態(tài)度，保護管理將會更加嚴(yán)格，新法也明確規(guī)定，永久基本農(nóng)田一旦劃定，任何單位和個人不得擅自占用或者改變其用途。

全面實行永久基本農(nóng)田特殊保護，是確保國家糧食安全、深化農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、促進經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要前提，是實施鄉(xiāng)村振興、促進生態(tài)文明建設(shè)的必然要求，對全面建成小康社會、建成社會主義現(xiàn)代化強國具有重大意義[1-2]。

但是，隨著城市化、工業(yè)化的進程，導(dǎo)致基本農(nóng)田利用的類型、權(quán)屬以及空間結(jié)構(gòu)都發(fā)生了變化，耕地資源不斷減少，耕地質(zhì)量下降，耕地生態(tài)破壞，耕地撂荒、非農(nóng)化占用等問題，如果不加以重視，將影響整個經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展。

因此，基于多源數(shù)據(jù)、利用信息技術(shù)手段對耕地特別是基本農(nóng)田資源進行監(jiān)測分析和評價，為制定相應(yīng)的保護對策提供科學(xué)參考，對于完善保護措施、提高監(jiān)管水平以及糧食安全、社會經(jīng)濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展均具有重要的意義[3-6]。

1 研究區(qū)概況

本次研究區(qū)域為合肥市域范圍。合肥市是安徽省省會，位于30°56′~32°33′N、116°40′~117°58′E之間，居安徽中部、江淮之間，承東啟西、連南接北，靠山抱湖、臨江近海。地處長江三角洲西翼，屬于“長三角”城市群，是沿海的腹地、內(nèi)地的前沿。

合肥市現(xiàn)轄肥東、肥西、長豐、廬江4個縣，1個縣級巢湖市，以及瑤海、廬陽、蜀山、包河4個區(qū)，全市共有133個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）。合肥市環(huán)抱中國五大淡水湖之一的巢湖，江淮分水嶺自西南向東北橫貫全境。地理位置如圖1所示。合肥境內(nèi)有丘陵崗地、低山殘丘、低洼平原三種地貌，以丘陵崗地為主。主城區(qū)地勢由西北向東南傾斜，崗沖起伏；西南部屬大別山余脈，層巒疊嶂。

圖1 合肥市地理位置示意圖

合肥市國土總面積11 445平方公里，其中，市區(qū)面積1 337平方公里，建成區(qū)面積455平方公里。根據(jù)2018年合肥市土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計，合肥耕地面積55.88萬公頃。

合肥市是全國重要的糧食和農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)區(qū)。糧食作物以水稻、小麥為主，經(jīng)濟作物主要有油菜、棉花、瓜果、蔬菜等，畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達，特色農(nóng)產(chǎn)品豐富。全市糧食作物種植面積約745萬畝，糧食總產(chǎn)量約323萬噸。

2 技術(shù)思路

本文研究的技術(shù)思路為：首先，綜合土地調(diào)查地類分類標(biāo)準(zhǔn)、土地規(guī)劃基本農(nóng)田分類標(biāo)準(zhǔn)、地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)等，制定基本農(nóng)田專項監(jiān)測分類規(guī)則，將基本農(nóng)田專項監(jiān)測數(shù)據(jù)分類劃分為農(nóng)用耕地、撂荒地和疑似非農(nóng)化占用地三類；然后，以基本農(nóng)田圖斑數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，疊加、融合地理國情調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)、年度土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)、高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)、建設(shè)用地審批數(shù)據(jù)以及相關(guān)行業(yè)專題數(shù)據(jù)，依據(jù)基本農(nóng)田專項監(jiān)測分類標(biāo)準(zhǔn)，通過影像解譯并輔助外業(yè)核驗，構(gòu)建基本農(nóng)田專項監(jiān)測數(shù)據(jù)；最后，基于基本農(nóng)田專項監(jiān)測數(shù)據(jù)，開展基本農(nóng)田專項監(jiān)測分析工作。具體技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 技術(shù)路線

3 監(jiān)測與分析

3.1 信息采集處理

3.1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料收集整理。本文研究收集整理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料包括：（1）合肥市永久基本農(nóng)田數(shù)據(jù)，主要為2017年基本農(nóng)田調(diào)整完善成果；（2）合肥市第二次全國變更調(diào)查數(shù)據(jù)，主要為2018年土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)；（3）合肥市建設(shè)用地審批相關(guān)數(shù)據(jù)，主要為截至2019年土地報批及土地供應(yīng)數(shù)據(jù)；（4）土地整治數(shù)據(jù)，主要為截至2019年土地開發(fā)、復(fù)墾和整理等土地整治數(shù)據(jù)；（5）DOM影像數(shù)據(jù)，主要為合肥市2019年衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)；（6）地理國情普查及監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括2017年合肥市地理國情普查成果數(shù)據(jù)和2019年合肥市地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)；（7）農(nóng)用地質(zhì)量等別數(shù)據(jù)，主要為2019年耕地質(zhì)量等別評價成果；（8）合肥市統(tǒng)計年鑒及相關(guān)專題數(shù)據(jù)，主要包含2019年度合肥市統(tǒng)計年鑒，土地規(guī)劃、城市建設(shè)與規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境等專題數(shù)據(jù)。

將收集的第二次全國土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)、基本農(nóng)田數(shù)據(jù)、地理國情普查數(shù)據(jù)、建設(shè)用地審批數(shù)據(jù)、統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)成果，按照統(tǒng)一的坐標(biāo)系與分類編碼等標(biāo)準(zhǔn)進行整理，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。

3.1.2 基本農(nóng)田變化信息采集。將地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)以及土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)等與基本農(nóng)田圖斑數(shù)據(jù)進行疊加，利用目視解譯、樣本比照、疊置分析等方法，將基本農(nóng)田地表覆蓋劃分為農(nóng)用耕地（包括水田、旱地、水澆地）、撂荒地（指未種植農(nóng)作物的耕地）以及疑似非農(nóng)化用地三類[7-8]。

根據(jù)已有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析整理出每種分類的影像的解譯特點，先選擇部分圖幅進行試驗樣本采集，然后通過外業(yè)核查、內(nèi)業(yè)再次分析總結(jié)樣本特征，建立地物樣本庫，之后，對照地物樣本庫開始全面內(nèi)業(yè)采集。

對內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集或基本農(nóng)田巡查過程中存在疑問、疑似非農(nóng)占用的耕地，開展外業(yè)調(diào)研和巡查驗證，采集相關(guān)地塊的基本信息，包括：地理位置信息、占用情況、面積、地表覆蓋類型等信息。

3.2 數(shù)據(jù)分析評價

3.2.1 基本農(nóng)田分布狀況。利用收集的基本農(nóng)田數(shù)據(jù)，對合肥市各區(qū)縣劃定的基本農(nóng)田圖斑面積進行計算匯總、統(tǒng)計分析（面積計算為圖斑的平面坐標(biāo)面積，未扣除圖斑中的線狀地物和零星地物的面積，以下涉及的面積計算方法相同），具體情況見表1。

表1 合肥市基本農(nóng)田面積統(tǒng)計表

從表1和圖3及圖4可以看出，合肥市基本農(nóng)田（圖4黃色區(qū)域）主要分布在各縣及巢湖市，四縣一市基本農(nóng)田總面積467 485公頃，占全市基本農(nóng)田總面積比例超過94%，其中長豐縣、肥東縣和廬江縣的基本農(nóng)田面積均超過10萬公頃，占全市基本農(nóng)田總面積比例均超過20%；市本級所轄四個區(qū)為合肥市主城區(qū)，建成區(qū)面積較大，耕地僅在主城區(qū)外圍分布，因而基本農(nóng)田面積較小，總面積27 771公頃，占全市基本農(nóng)田總面積比例不足6%，主要分布在主城區(qū)外圍。

圖3 合肥市基本農(nóng)田面積及占比統(tǒng)計圖

圖4 合肥市基本農(nóng)田分布圖

3.2.2 基本農(nóng)田質(zhì)量分析。通過合肥市基本農(nóng)田圖斑與合肥市耕地質(zhì)量評價成果圖進行套合、疊加，對合肥市各區(qū)縣基本農(nóng)田的質(zhì)量等別進行統(tǒng)計、匯總，分析基本農(nóng)田質(zhì)量情況[9]。

全國耕地質(zhì)量等級評價將耕地劃分為15個質(zhì)量等級，1等級耕地質(zhì)量最好，15等最差。全國耕地按照1~4等、5~8等、9~12等、13~15等劃分為優(yōu)等地、高等地、中等地和低等地。由表2和圖5可以看出，合肥市基本農(nóng)田的質(zhì)量等級分布在3~11等之間，主要為高等地和中等地。其中，7等地的面積最大，總計196 200公頃，占所有基本農(nóng)田的39.6%，主要分布在蜀山區(qū)、長豐縣和肥西縣。其次為9等地，總面積114 349公頃，占所有基本農(nóng)田的23.1%，主要分布在肥西縣。

圖5 合肥市不同質(zhì)量等級的基本農(nóng)田占比統(tǒng)計圖

表2 合肥市基本農(nóng)田質(zhì)量等別面積統(tǒng)計表

從圖6可以看出，大部分區(qū)縣的基本農(nóng)田質(zhì)量較為單一，面積占比大的質(zhì)量等級多為2~3種，主要是因為合肥市大部分區(qū)縣地形平坦，土壤條件類似，水源豐富，所以耕地質(zhì)量相差較小。而廬江縣和巢湖市的基本農(nóng)田質(zhì)量等級范圍較廣，分析這兩地，其地形為江淮丘陵向長江平原的過渡地帶，地形較為復(fù)雜，低山、丘陵、崗地、平原和水域等地貌混合分布，所以其耕地質(zhì)量從3等~11等都有，部分平原地區(qū)其土壤理化性質(zhì)優(yōu)良，存在部分高產(chǎn)田和超高產(chǎn)田，所以合肥市的少量優(yōu)等地也主要分布在這兩個區(qū)縣。

圖6 合肥市各區(qū)縣不同質(zhì)量等級基本農(nóng)田統(tǒng)計圖

3.2.3 基本農(nóng)田閑置撂荒狀況分析。利用基本農(nóng)田變化信息采集結(jié)果，提取閑置撂荒基本農(nóng)田圖斑，進行統(tǒng)計匯總，分析基本農(nóng)田閑置撂荒的狀況。

農(nóng)田閑置撂荒是基本農(nóng)田得不到充分利用的基本體現(xiàn)。從表3可以看出，合肥市2019年基本農(nóng)田撂荒面積為524.4公頃。其中，撂荒地最多的是巢湖市，面積為146.9公頃；其次為肥西縣，面積100公頃；市轄區(qū)中，蜀山區(qū)的撂荒面積最大，面積72公頃；撂荒地面積最小的是瑤海區(qū)，面積3.2公頃。

表3 合肥市基本農(nóng)田閑置撂荒面積統(tǒng)計表

由表3和圖7可知，在合肥市各區(qū)縣撂荒地面積占各地基本農(nóng)田面積比例來看，市本級所轄四個區(qū)撂荒地的面積較小，但是由于基本農(nóng)田面積基數(shù)也較小，所以撂荒地面積占基本農(nóng)田面積的比例相對較大，其中廬陽區(qū)撂荒地占比最大，為0.58%；其次為瑤海區(qū)0.39%；合肥市下轄縣（市）撂荒地面積占基本農(nóng)田面積的比例相對較小，最小的為廬江縣，比例僅為0.04%。

圖7 合肥市各區(qū)縣撂荒地面積及占基本農(nóng)田比例情況統(tǒng)計圖

從圖8中合肥市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)撂荒地（未耕種）分布情況來看，其中面積較大的地方主要有長豐縣的造甲鄉(xiāng)、巢湖市的拓臬鎮(zhèn)和肥西縣的小廟鎮(zhèn)，這幾個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的撂荒地面積均在50~80公頃之間，相對其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)較高；其次是巢湖市的夏閣鎮(zhèn)和廟崗鄉(xiāng)以及肥西縣的花崗鎮(zhèn)和上派鎮(zhèn)，撂荒地面積均在20~50公頃之間；其余地方基本農(nóng)田中的撂荒地面積較小，均在20公頃以下，其中肥東縣的撮鎮(zhèn)鎮(zhèn)、巢湖市的中垾鎮(zhèn)以及廬江縣的金牛鎮(zhèn)等，撂荒地面積不足1公頃。

圖8 合肥市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)撂荒地分布圖

綜合來看，合肥市各區(qū)縣撂荒地面積絕對數(shù)不是很大，全市133個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）中，87個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）沒有撂荒地，占全市鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）總數(shù)近三分之二，但是仍有46個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）不同數(shù)量地存在撂荒地，需查明撂荒地原因，按照實際需求鼓勵開發(fā)利用。

3.2.4 基本農(nóng)田中疑似非農(nóng)化情況分析。基于合肥市基本農(nóng)田專項監(jiān)測圖斑數(shù)據(jù)庫，本項目對合肥市各區(qū)（縣、市）基本農(nóng)田中疑似非農(nóng)用地情況進行統(tǒng)計分析，具體情況如下所示：

從表4可以看出，合肥市各區(qū)（縣、市）基本農(nóng)田中疑似非農(nóng)地總面積356.3公頃，其中下轄四縣的疑似非農(nóng)地面積相對較大，均在65公頃以上，其中長豐縣為90.4公頃；市本級四個區(qū)中，蜀山區(qū)面積相對較大，約為21公頃，其他3個區(qū)的面積較小，瑤海區(qū)和包河區(qū)面積不足1公頃；從疑似非農(nóng)地占本行政區(qū)基本農(nóng)田比例來看，疑似非農(nóng)地面積占比較大的為瑤海區(qū)和蜀山區(qū)，占比為0.1%~0.11%；其次是廬陽區(qū)、肥西縣和長豐縣，占比在0.08%~0.09%；疑似非農(nóng)用地占比最小的為包河區(qū)，不足0.04%。

表4 合肥市疑似非農(nóng)地面積及占比情況一覽表

由圖9可知，合肥市133個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）基本農(nóng)田中，40個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）沒有基本農(nóng)田被疑似非農(nóng)化占用情況，其余93個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）存在不同數(shù)量的疑似非農(nóng)占用情況。存在基本農(nóng)田疑似非農(nóng)化占用的鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）中，長豐縣崗集鎮(zhèn)和雙墩鎮(zhèn)疑似非農(nóng)占用面積較大，面積均在36公頃左右；其次為蜀山區(qū)小廟鎮(zhèn)、肥西縣和廬江縣廬城鎮(zhèn)，面積在16~19公頃之間；其余多數(shù)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）疑似非農(nóng)化占用面積在10公頃以下，其中70多個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）面積在5公頃以下。

圖9 合肥市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)疑似非農(nóng)地分布圖

3.2.5 總體評價。合肥市基本農(nóng)田圖斑范圍內(nèi)，疑似非農(nóng)地面積占基本農(nóng)田總面積的0.07%；撂荒地面積占基本農(nóng)田總面積的0.11%。由上述數(shù)據(jù)可以分析出，合肥市基本農(nóng)田疑似非農(nóng)占用和撂荒比例均較小，土地利用情況總體不錯。

但是作為嚴(yán)格保護的永久基本農(nóng)田，存在疑似非農(nóng)用地面積不容忽視，經(jīng)影像判讀及部分外業(yè)實地調(diào)查，疑似非農(nóng)用地中面積較多的地表地類主要為工礦倉儲及交通設(shè)施用地等，造成這一現(xiàn)象的原因，可能與合肥市近年來城市化進程的加快有關(guān)，具體原因需結(jié)合農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟、統(tǒng)計等部門的數(shù)據(jù)展開客觀分析。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

傳統(tǒng)的永久基本農(nóng)田劃定和相關(guān)調(diào)查項目，只是針對土地的用地屬性進行大致分類，主要包含水田、旱地、水澆地以及可調(diào)整地類等，對地塊的實際種植屬性等調(diào)查不夠明確。

本文提出將傳統(tǒng)的土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查、永久基本農(nóng)田劃定等成果與新型的專項性地理國情監(jiān)測等成果相結(jié)合，充分發(fā)揮各類調(diào)查成果效用，并基于遙感影像等其他多源數(shù)據(jù)對基本農(nóng)田數(shù)量、質(zhì)量、利用等情況進行分析，通過不同時點的監(jiān)測結(jié)果，構(gòu)建基本農(nóng)田專項監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，制作合肥市基本農(nóng)田專項監(jiān)測圖斑分布專題圖件，展示合肥市農(nóng)用耕地、撂荒地以及疑似非農(nóng)用地的分布狀況，從地理空間角度分析基本農(nóng)田現(xiàn)狀，并可以進一步對比分析評價不同時點的演變情況，能夠厘清基本農(nóng)田利用類型的現(xiàn)狀以及變化情況，使得基本農(nóng)田的現(xiàn)狀和變化情況更加準(zhǔn)確、直觀地予以展現(xiàn)，為基本農(nóng)田管理提供更加科學(xué)、合理的信息數(shù)據(jù)支撐[10-11]。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)

（1）探索了多源數(shù)據(jù)快速精準(zhǔn)化整合技術(shù)。利用時空內(nèi)插、語義整合、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、尺度變化、地理編碼與反編碼等技術(shù)，研究土地調(diào)查數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)測繪數(shù)據(jù)、國情普查數(shù)據(jù)的快速精準(zhǔn)化整合，實現(xiàn)其時態(tài)統(tǒng)一、語義一致、坐標(biāo)參考統(tǒng)一和尺度統(tǒng)一，探索專題數(shù)據(jù)的屬性補齊與一致化方法，保障專題數(shù)據(jù)的完備性和全覆蓋。

（2）構(gòu)建了專項監(jiān)測圖斑影像解譯標(biāo)志庫。項目基于2019年度基本農(nóng)田專項監(jiān)測外業(yè)調(diào)查驗證采集的圖片數(shù)據(jù)，構(gòu)建了合肥市基本農(nóng)田專項監(jiān)測圖斑影像解譯標(biāo)志庫，為后期內(nèi)業(yè)解譯工作積累豐富的資料信息，極大提升了內(nèi)業(yè)信息解譯精度和效率，降低內(nèi)業(yè)解譯人員專業(yè)要求門檻。

4.3 討論與展望

隨著遙感技術(shù)的不斷更新，高精度、現(xiàn)勢性強的DOM數(shù)據(jù)獲取已經(jīng)實現(xiàn)，基本農(nóng)田專項監(jiān)測信息采集不再局限于傳統(tǒng)的低分辨率衛(wèi)星影像，可以基于0.5米高分辨率影像開展，或者全域航空攝影及局部無人機攝影等更高分辨率影像開展；隨著各地衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心的建設(shè)運行，遙感影像的獲取頻率更高、影像種類更多，結(jié)合專業(yè)遙感影像分析引擎，這樣能大大提高內(nèi)業(yè)信息采集精度和效率。

自然資源部也開發(fā)部署了“全國永久基本農(nóng)田監(jiān)測監(jiān)管系統(tǒng)”，可以在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上，進一步開發(fā)永久基本農(nóng)田管護系統(tǒng)[12]，與自然資源部的系統(tǒng)對接，并擴展種植屬性、地物辨識及產(chǎn)出等功能，借助信息系統(tǒng)實現(xiàn)本文探索的基本農(nóng)田數(shù)量、質(zhì)量、利用結(jié)構(gòu)、種植情況分析以及對基本農(nóng)田時空動態(tài)變化過程進行監(jiān)管，并利用GIS強大的空間分析功能從不同時相的基本農(nóng)田利用現(xiàn)狀圖中提取基本農(nóng)田的變更信息，對基本農(nóng)田的利用狀況進行趨勢預(yù)測，構(gòu)建預(yù)警模型，建立基本農(nóng)田保護預(yù)警預(yù)報體系，實現(xiàn)基本農(nóng)田動態(tài)監(jiān)測監(jiān)管和預(yù)警長效機制。