基于GIS的半干旱生態(tài)脆弱區(qū)土地整治綜合效益評(píng)價(jià)

楊樂(lè) 王菲

摘要 科學(xué)評(píng)估土地整治綜合效益對(duì)于提高土地利用效率、改善農(nóng)村居民生產(chǎn)生活質(zhì)量以及進(jìn)一步落實(shí)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略具有重要意義。以半干旱生態(tài)脆弱區(qū)永昌縣為例，采用熵權(quán)法和模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)其進(jìn)行土地整治綜合效益評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：構(gòu)建的模型可以準(zhǔn)確體現(xiàn)各準(zhǔn)則層指標(biāo)的空間分布特征；整體土地整治綜合效益評(píng)價(jià)中，綜合效益等級(jí)為“優(yōu)”，土地整治中生態(tài)效益對(duì)整體的提升作用最大。構(gòu)建的土地整治綜合評(píng)價(jià)體系可對(duì)研究區(qū)低效用地的整理整治，提升耕地質(zhì)量，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)與布局提供借鑒。

關(guān)鍵詞 GIS;土地整治效益評(píng)價(jià);熵權(quán)法;模糊綜合評(píng)價(jià)法

中圖分類(lèi)號(hào) F205 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2024）10-0190-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.10.043

Comprehensive Benefit Evaluation of Land Consolidation in Semi-arid Ecologically Fragile Area Based on GIS

YANG Le1，WANG Fei2

（1.Jinan Geotechnical Investigation and Surveying Institute，Jinan，Shandong 250101;2.Shandong Guanghe Geographic Information Technology Co.，Ltd.，Jinan，Shandong? 250014）

Abstract Scientific evaluation of the comprehensive benefits of land consolidation is of great significance for improving the efficiency of land use，improving the production and living quality of rural residents，and further implementing the rural revitalization strategy.Taking Yongchang County in semi-arid ecological fragile area as an example，entropy weight method and fuzzy comprehensive evaluation method were used to evaluate the comprehensive benefits of land consolidation.The results showed that the model could accurately reflect the spatial distribution characteristics of each criterion layer index.In the comprehensive benefit evaluation of land consolidation，the comprehensive benefit grade was “excellent”，the ecological benefit had the greatest effect on the overall improvement of land consolidation.The comprehensive evaluation system of land consolidation established in this paper could provide references for the consolidation and improvement of low-efficiency land in the study area，improving the quality of cultivated land，and optimizing the structure and layout of land use.

Key words GIS;Land consolidation benefit evaluation;Entropy weight method;Fuzzy comprehensive evaluation method

作者簡(jiǎn)介 楊樂(lè)（1986—），男，湖北孝感人，工程師，碩士，從事國(guó)土整治與土地修復(fù)、自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)的應(yīng)用研究。

收稿日期 2023-07-05

土地整治是進(jìn)行土地資源優(yōu)化，有效鞏固落實(shí)耕地保護(hù)、促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展、統(tǒng)籌城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)、優(yōu)化生態(tài)環(huán)境等政策的關(guān)鍵手段［1］。近年來(lái)，土地供需矛盾這一問(wèn)題變得更加嚴(yán)峻。為解決鄉(xiāng)村土地存在的“耕地破碎化、利用效率低、生態(tài)環(huán)境惡化”等問(wèn)題，自2019年國(guó)務(wù)院出臺(tái)《關(guān)于開(kāi)展全域土地綜合整治試點(diǎn)工作的通知》后，各省便開(kāi)始部署土地整治試點(diǎn)區(qū)域工作［2］。2020—2022年的中央一號(hào)文件提出開(kāi)展鄉(xiāng)村土地綜合整治試點(diǎn)，優(yōu)化農(nóng)村生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間布局的要求；《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃》也對(duì)土地綜合整治提出了戰(zhàn)略性和全局性的要求［3］。因此，開(kāi)展土地綜合整治是新時(shí)期貫徹國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的新要求對(duì)于開(kāi)展鄉(xiāng)村土地綜合整治，優(yōu)化農(nóng)村“三生”空間布局具有全局性的意義。

土地整治綜合效益評(píng)價(jià)是開(kāi)展土地整治的理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要內(nèi)容［4］。為有效開(kāi)展土地整治綜合效益評(píng)價(jià)的量化分析，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從評(píng)價(jià)體系建設(shè)和評(píng)價(jià)模型構(gòu)建2個(gè)方面進(jìn)行了研究。通過(guò)文獻(xiàn)查閱，評(píng)價(jià)體系建設(shè)方面常用的方法有層次分析法［5］、組合賦值法［6］、特爾斐法［7］、三角模糊數(shù)法［8］；評(píng)價(jià)模型構(gòu)建方面常用的方法有模糊綜合評(píng)價(jià)法［9-11］、熵權(quán)可拓物元模型［12］、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法［13］、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)［14］、灰色關(guān)聯(lián)投影法［15］等。傳統(tǒng)的土地整治綜合效益評(píng)價(jià)是從社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益3個(gè)方面分析，難以全面反映項(xiàng)目綜合目標(biāo)，且現(xiàn)有研究對(duì)景觀效益指標(biāo)產(chǎn)生的影響關(guān)注較少。筆者以甘肅省永昌縣為例，綜合已有資料，通過(guò)加入景觀效益指標(biāo)，采用熵權(quán)法確定各指標(biāo)的權(quán)重，運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行土地整治綜合效益評(píng)價(jià)，旨在為識(shí)別土地整治項(xiàng)目的重點(diǎn)以及為類(lèi)似區(qū)域開(kāi)展土地整治綜合效益評(píng)價(jià)提供參考。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

永昌縣（101°04′～102°43′E，37°47′～38°39′N(xiāo)）位于甘肅省金昌市，東鄰武威、北接金川、西迎山丹、南與肅南接壤，地處石羊河流域，屬于典型的半干旱生態(tài)脆弱區(qū)。全縣下轄10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總面積7 439.27 km2；年日照時(shí)數(shù)2 873.4 h，年最高氣溫32.0 ℃，年最低氣溫-26.2 ℃，年平均氣溫6.3 ℃，無(wú)霜期178 d，年降水量361.5 mm；海拔1 327～4 442 m，地勢(shì)走向?yàn)槲髂细?、東北低；耕地總面積45.09萬(wàn)hm2，主要種植作物為小麥、青稞等。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究所用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于2015和2020年永昌縣統(tǒng)計(jì)年鑒及相關(guān)政府公報(bào)；景觀效益指標(biāo)來(lái)源于永昌縣第二次土地利用數(shù)據(jù)及其變更數(shù)據(jù)，利用GIS、Fragstats軟件進(jìn)行計(jì)算。

1.3 指標(biāo)體系的構(gòu)建

科學(xué)構(gòu)建土地整治綜合效益評(píng)價(jià)體系是客觀評(píng)價(jià)土地整治效益的關(guān)鍵［16］。參考魯勝晗等［5］在土地整治綜合效益評(píng)價(jià)時(shí)的指標(biāo)體系，依據(jù)科學(xué)性、綜合性、層次性等基本原則，結(jié)合永昌縣自然資源利用、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人口密度等狀況，將土地整治指標(biāo)分為3個(gè)層次［17-18］。其中，目標(biāo)層為永昌縣土地整治綜合效益；準(zhǔn)則層為經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益、景觀效益4個(gè)指標(biāo)；指標(biāo)層選取農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值等16個(gè)指標(biāo)，構(gòu)建綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，具體見(jiàn)表1。永昌縣各評(píng)價(jià)指標(biāo)的變化如圖1所示。

2 研究方法

2.1 熵權(quán)法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

在多指標(biāo)量化綜合評(píng)價(jià)中，確定各指標(biāo)的權(quán)重尤為重要。熵權(quán)法是一種綜合性評(píng)價(jià)的客觀賦權(quán)方法［19］。傳統(tǒng)信息論中，熵權(quán)法能夠根據(jù)各指標(biāo)的變化程度，利用信息熵計(jì)算各指標(biāo)的熵權(quán)。熵值越大，表明該類(lèi)指標(biāo)的評(píng)價(jià)能夠提供更多的信息，權(quán)重也越大；熵值越小，則不能提供較多的信息，權(quán)重也越?。?0］。該研究利用熵權(quán)法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重確定，用以提高土地整治綜合效益評(píng)價(jià)的科學(xué)性。

3.2.2 鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地整治綜合效益時(shí)空特征分析。

以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位，采用模糊綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地整治的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益、景觀效益和綜合效益，得到各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)益值（表3）。為分析各鄉(xiāng)鎮(zhèn)效益評(píng)價(jià)的空間差異性，利用GIS軟件中插值分析并根據(jù)自然斷點(diǎn)法對(duì)各效益指標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)，得到準(zhǔn)則層及綜合效益評(píng)價(jià)的空間分布圖（圖2）。

從圖2可以看出，經(jīng)濟(jì)效益最高的是新城子鎮(zhèn)（0.322 3），最低的是城關(guān)鎮(zhèn)（0.111 5），各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)效益空間分布特征表現(xiàn)為西部高、東部低。從各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)效益值來(lái)看，經(jīng)濟(jì)效益較高的原因與農(nóng)民人均可支配收入、農(nóng)作物單價(jià)提高有關(guān)；社會(huì)效益最高的是紅山窯鎮(zhèn)（0.694 0），最低的是城關(guān)鎮(zhèn)（0.011 7），各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的社會(huì)效益空間分布特征表現(xiàn)為西部高、東部低，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)社會(huì)效益的差異是由于各鄉(xiāng)鎮(zhèn)常住人口變動(dòng)較大、農(nóng)業(yè)增加值大幅度提升所致；生態(tài)效益最高的是水源鎮(zhèn)（0.745 7），最低的是紅山窯鎮(zhèn)（0.469 9），各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)效益空間分布特征表現(xiàn)為東部高、西部低。造成生態(tài)效益差異的原因是這些區(qū)域的耕地面積較高，另外緊鄰縣城區(qū)域注重科技助農(nóng)，使得水源鎮(zhèn)等地生態(tài)效益較好；景觀效益最高的是東寨鎮(zhèn)（0.387 2），最低的是紅山窯鎮(zhèn)（0.032 9），空間分布特征表現(xiàn)為中部高、兩端低。2015和2020年?yáng)|寨鎮(zhèn)、六壩鎮(zhèn)和水源鎮(zhèn)的斑塊密度、平均斑塊面積、斑塊形狀指數(shù)較高，說(shuō)明該地區(qū)的用地類(lèi)型比較單一且趨于集中化；綜合效益最高的是水源鎮(zhèn)（0.394 6），最低的是河西堡鎮(zhèn)（0.236 8），空間分布特征表現(xiàn)為兩端高、中部低。水源鎮(zhèn)是永昌縣綜合效益最高的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，原因是該鎮(zhèn)耕地面積大，光熱資源較為豐富，隨著金武、永民、河清公路及金武高速的貫通，全鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)增加值達(dá)到3.54億元，農(nóng)民人均可支配收入達(dá)到19 034元，社會(huì)事業(yè)及民生保障的有效落實(shí)使得該鎮(zhèn)綜合效益位列全縣第一名。

3.2.3 整體土地整治綜合效益評(píng)價(jià)分析。

依據(jù)研究方法，得到永昌縣土地整治綜合效益評(píng)價(jià)結(jié)果，如圖3所示。由圖3可知，經(jīng)濟(jì)效益值為0.197 5，等級(jí)“一般”，原因是農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值雖整體有所增加，但各鄉(xiāng)鎮(zhèn)間的差異不斷加大，比如南壩鄉(xiāng)產(chǎn)值為5 647.31萬(wàn)元，朱王堡鎮(zhèn)產(chǎn)值達(dá)95 007.19萬(wàn)元。由此可見(jiàn)，整治為研究區(qū)整體經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)了巨大提升，但同樣加劇了各鄉(xiāng)鎮(zhèn)間經(jīng)濟(jì)效益差異增大，因此應(yīng)當(dāng)在保障經(jīng)濟(jì)效益提升的同時(shí)統(tǒng)籌全局，使得均衡化發(fā)展。社會(huì)效益值為0.379 4，等級(jí)“良”，通過(guò)對(duì)耕地進(jìn)行整治，耕地面積新增近30 hm2，畜產(chǎn)品產(chǎn)量增加1萬(wàn)t，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值增加8億元，但常住人口下降了6萬(wàn)，人均收入的增加使得社會(huì)效益等級(jí)達(dá)到“良”，但常住人口數(shù)量下降，說(shuō)明人員流動(dòng)性加大，對(duì)于提高人民生活幸福感的作用不大。生態(tài)效益值為0.606 7，等級(jí)“良”，表明土地整治后永昌縣生態(tài)效益較好，對(duì)綜合效益的影響最大。由于有效灌溉面積大幅度提高，土地墾殖率提高3.9%，耕地復(fù)種指數(shù)下降2.691，表明土地整治能夠提高耕地利用效率以及抵抗自然災(zāi)害，但是在土地整治期間存在因?qū)Ω?、生態(tài)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)不高而造成破壞的現(xiàn)象。景觀效益值為0.170 7，等級(jí)“一般”，依據(jù)土地利用數(shù)據(jù)對(duì)永昌縣各類(lèi)用地類(lèi)型進(jìn)行計(jì)算，平均斑塊面積增加2.3%，斑塊密度下降11.44%，斑塊形狀指數(shù)減少3.5%，表明耕地逐漸由破碎化趨向集中化。根據(jù)實(shí)際用地類(lèi)型面積對(duì)比，耕地與其他類(lèi)型相結(jié)合導(dǎo)致景觀效益有所增加，但變化幅度較小，使得景觀效益等級(jí)處于“一般”等級(jí)。永昌縣整體土地整治綜合效益值為0.380 1，依據(jù)隸屬度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，研究區(qū)綜合效益等級(jí)為“優(yōu)”，各單項(xiàng)準(zhǔn)則層效益指標(biāo)差異較大，需要提高土地利用效率、開(kāi)展土地整治。

4 結(jié)論

該研究從經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益、景觀效益4個(gè)方面選取16個(gè)指標(biāo)構(gòu)建土地整治綜合效益評(píng)價(jià)體系，通過(guò)熵權(quán)法確定各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，采用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)土地整治綜合效益進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出如下結(jié)論：

（1）在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地整治綜合效益評(píng)價(jià)中，經(jīng)濟(jì)效益最高的是新城子鎮(zhèn)，最低的是城關(guān)鎮(zhèn)，空間分布特征表現(xiàn)為西部高、東部低；社會(huì)效益最高的是紅山窯鎮(zhèn)，最低的是城關(guān)鎮(zhèn)，空間

分布特征與經(jīng)濟(jì)效益相一致；生態(tài)效益最高的是水源鎮(zhèn)，最低的是紅山窯鎮(zhèn)，空間分布特征表現(xiàn)與經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益相反，表現(xiàn)為東部高、西部低；景觀效益最高的是東寨鎮(zhèn)，最低的是紅山窯鎮(zhèn)，空間分布特征表現(xiàn)為中部高、兩端低；綜合效益最高的是水源鎮(zhèn)，最低的是河西堡鎮(zhèn)，空間分布特征為兩端高、中部低。

（2）整體土地整治綜合效益評(píng)價(jià)中，4項(xiàng)準(zhǔn)則層效益評(píng)價(jià)為“2個(gè)一般、2個(gè)良”，土地整治中生態(tài)效益對(duì)整體的提升作用最大，其次為社會(huì)效益和生態(tài)效益，而景觀效益的提升作用相對(duì)較小。研究區(qū)綜合效益等級(jí)為“優(yōu)”，各準(zhǔn)則層效益指標(biāo)差異較大。

（3）該研究建立的土地整治綜合評(píng)價(jià)體系，可為研究區(qū)低效用地的整理整治，增加耕地面積，提升耕地質(zhì)量，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)與布局提供借鑒。

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