基于地理信息系統(tǒng)的國(guó)土資源調(diào)查與耕地保護(hù)分析

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)不斷發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，土地資源的有效利用和耕地保護(hù)的重要性日益凸顯。利用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）技術(shù)，針對(duì)貴州省開(kāi)展國(guó)土資源調(diào)查與耕地保護(hù)的深入分析。以耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量和耕地空間分布等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建“三位一體”的耕地保護(hù)區(qū)劃方案，為我國(guó)國(guó)土資源的合理開(kāi)發(fā)和耕地保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；國(guó)土資源調(diào)查；耕地保護(hù)；空間分析

中圖分類(lèi)號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）08–0-03

作為耕地保護(hù)戰(zhàn)略中的寶貴財(cái)富與潛力所在，耕地后備資源不僅是保障國(guó)家糧食安全的重要基石，也是優(yōu)化國(guó)土空間布局、促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。在黨的十九屆五中全會(huì)精神的指引下，堅(jiān)守耕地紅線(xiàn)、強(qiáng)化耕地保護(hù)是關(guān)乎國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的重大戰(zhàn)略任務(wù)。

為深入實(shí)施“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略，必須構(gòu)建一套科學(xué)、系統(tǒng)、高效的耕地保護(hù)體制。這要求相關(guān)部門(mén)不斷完善和更新政策機(jī)制，既要加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，制定更為嚴(yán)格、細(xì)致的耕地保護(hù)法律法規(guī)和政策措施，為耕地保護(hù)提供堅(jiān)實(shí)的制度保障；又要加大制度執(zhí)行力度，通過(guò)建立健全耕地保護(hù)責(zé)任體系，明確各級(jí)政府、相關(guān)部門(mén)及社會(huì)各界的職責(zé)與義務(wù)，確保耕地保護(hù)政策落地生根、看到實(shí)效。同時(shí)，推動(dòng)形成耕地保護(hù)的制度合力至關(guān)重要。這需要各部門(mén)間協(xié)調(diào)配合，打破信息壁壘，實(shí)現(xiàn)資源共享。此外，還應(yīng)積極引導(dǎo)公眾參與，提升全社會(huì)對(duì)耕地保護(hù)重要性的認(rèn)識(shí)，營(yíng)造人人關(guān)心耕地、人人參與保護(hù)的良好氛圍。對(duì)此，要構(gòu)建一種新的耕地保護(hù)體制，推動(dòng)耕地保護(hù)工作更加有力、順暢、高效地進(jìn)行。

1 研究區(qū)概況

貴州省界于24°37′～29°13′N(xiāo)、103°36′～109°35′E，

北接四川和重慶，東毗湖南，南鄰廣西，西連云南，是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分，也是中國(guó)西南地區(qū)的交通樞紐。貴州省地勢(shì)西高東低，自中部向北、東、南三面傾斜，素有“八山一水一分田”之說(shuō)。全省地貌可概括為高原、山地、丘陵和盆地四種基本類(lèi)型，其中92.5%的面積為山地和丘陵。貴州省屬亞熱帶季風(fēng)氣候，地跨長(zhǎng)江和珠江兩大水系。這種特殊的地形和氣候條件使貴州省形成了豐富的自然資源和生物多樣性?；诖耍卷?xiàng)目以貴州省為例，應(yīng)用GIS技術(shù)開(kāi)展國(guó)土資源調(diào)查，并對(duì)其進(jìn)行耕地保護(hù)評(píng)價(jià)。

2 GIS的作用

在國(guó)土資源調(diào)查與耕地保護(hù)領(lǐng)域，GIS的應(yīng)用極大地提升了數(shù)據(jù)處理的精度與效率。通過(guò)使用GIS技術(shù)，能夠高效整合貴州省2009—2018年土地利用變化調(diào)查數(shù)據(jù)及其2014—2018年耕地質(zhì)量變化數(shù)據(jù)庫(kù)，還能實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的可視化分析。具體而言，GIS平臺(tái)支持對(duì)海量地理信息進(jìn)行快速檢索、疊加分析和空間建模，準(zhǔn)確識(shí)別出耕地分布、面積變化及質(zhì)量等級(jí)的時(shí)空演變規(guī)律。

GIS結(jié)合遙感（RS）技術(shù)，對(duì)衛(wèi)星影像進(jìn)行自動(dòng)解譯與人工校正，精準(zhǔn)提取耕地邊界，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)耕地變化。同時(shí)，利用GIS的空間分析功能，將耕地質(zhì)量等級(jí)數(shù)據(jù)與地形、氣候、土壤等多源信息融合，構(gòu)建綜合評(píng)估模型，量化耕地生態(tài)服務(wù)價(jià)值。此外，GIS還支持模擬預(yù)測(cè)，為政策制定者提供未來(lái)耕地變化趨勢(shì)的參考依據(jù)。

GIS的引入顯著增強(qiáng)了國(guó)土資源調(diào)查的準(zhǔn)確性和時(shí)效性，為耕地保護(hù)政策的制定提供了科學(xué)依據(jù)。通過(guò)精準(zhǔn)識(shí)別耕地減少區(qū)域，分析其原因，有效指導(dǎo)了土地資源的優(yōu)化配置與合理利用。同時(shí)，基于耕地質(zhì)量評(píng)估結(jié)果，實(shí)施差異化保護(hù)策略，促進(jìn)了耕地資源的可持續(xù)利用與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展[1-2]。

3 研究方法

3.1 GIS空間分析法

以GIS為主要研究手段，對(duì)研究區(qū)的遙感圖像進(jìn)行預(yù)處理、解譯，從而自動(dòng)識(shí)別土地利用狀況，并構(gòu)建相應(yīng)的土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)。運(yùn)用GIS的空間疊置和緩沖區(qū)分析等函數(shù)，進(jìn)一步分析耕地的數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)服務(wù)價(jià)值的變化。將各時(shí)期的土地利用資料進(jìn)行比較，揭示研究區(qū)土地利用的演變規(guī)律。

3.2 耕地質(zhì)量等級(jí)變化分析方法

對(duì)貴州省耕地質(zhì)量等級(jí)變動(dòng)進(jìn)行研究并分類(lèi)，其核心是對(duì)耕地質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行精細(xì)化處理與分析，以揭示其動(dòng)態(tài)演化過(guò)程。對(duì)耕地質(zhì)量等級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行系統(tǒng)地整理、歸類(lèi)，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性，為下一步的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。采用多種統(tǒng)計(jì)方法，如描述性統(tǒng)計(jì)分析、趨勢(shì)分析、相關(guān)性分析等，揭示耕地質(zhì)量等級(jí)變化的內(nèi)在規(guī)律。同時(shí)，結(jié)合GIS的空間分析功能，探討耕地質(zhì)量等級(jí)變化的空間分布特征及其與環(huán)境因素之間的關(guān)系。通過(guò)使用精細(xì)化處理與分析手段，總結(jié)出耕地質(zhì)量等級(jí)變化的總體趨勢(shì)，并深入剖析不同區(qū)域、不同類(lèi)型耕地質(zhì)量等級(jí)變化的差異性和復(fù)雜性。這些分析結(jié)果對(duì)制定有針對(duì)性的耕地保護(hù)政策、優(yōu)化土地資源配置具有重要意義。

3.3 耕地生態(tài)服務(wù)價(jià)值評(píng)估方法

對(duì)貴州省耕地生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)。該方法的核心是建立一套科學(xué)、合理的評(píng)價(jià)模式，定量評(píng)價(jià)耕地的各種生態(tài)服務(wù)價(jià)值。結(jié)合具體的研究對(duì)象，選擇合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)，確保資料的準(zhǔn)確性和有效性，同時(shí)對(duì)資料進(jìn)行相應(yīng)的處理與轉(zhuǎn)化，建立耕地生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)模型。以貴州省為例，運(yùn)用該評(píng)價(jià)方法對(duì)研究區(qū)內(nèi)的耕地生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行測(cè)算與分析。結(jié)果顯示，貴州省耕地在生產(chǎn)糧食、調(diào)節(jié)氣候、保持水土等方面發(fā)揮著重要作用，其生態(tài)服務(wù)價(jià)值較為顯著。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)了不同地區(qū)、不同類(lèi)型耕地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值的差異性和變化趨勢(shì)，為制定生態(tài)補(bǔ)償政策、加強(qiáng)耕地生態(tài)保護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)果與分析

4.1 耕地?cái)?shù)量的變化特征

在國(guó)土資源調(diào)查與耕地保護(hù)中，GIS發(fā)揮了重要作用，不僅助力調(diào)查人員深入分析了貴州省2016—2020年土地利用變化的統(tǒng)計(jì)資料，而且通過(guò)空間數(shù)據(jù)處理與可視化技術(shù)，直觀(guān)展示了耕地減少的時(shí)空分布特征及其主要原因。GIS利用強(qiáng)大的空間分析功能，將耕地變化數(shù)據(jù)與行政區(qū)劃、地形地貌、生態(tài)保護(hù)區(qū)等多源信息疊加分析，精確識(shí)別出耕地減少的熱點(diǎn)區(qū)域及其驅(qū)動(dòng)因素[3]。同時(shí)，GIS還支持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)跟蹤耕地變化情況，為制定有針對(duì)性的保護(hù)措施提供數(shù)據(jù)支持。

通過(guò)分析貴州省2016—2020年土地利用變化的統(tǒng)計(jì)資料，發(fā)現(xiàn)貴州省2016年初的耕地面積為453.02萬(wàn)hm2，2020年底為341.51萬(wàn)hm2，比2016年初減少111.51萬(wàn)hm2，其中耕地總量的變動(dòng)幅度為24.61%。在5年時(shí)間里，貴州省平均每年減少22.30萬(wàn)hm2的耕地，每年的土地使用強(qiáng)度為4.92%。遵義市是貴州省9個(gè)市州中最大的市，而黔西南州在2016—2020年間的耕地面積變化最大。

減少的耕地主要流向建設(shè)占用、退耕還林、生態(tài)保護(hù)退出、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、水庫(kù)（坑塘）建設(shè)淹沒(méi)和其他（如自然災(zāi)害）領(lǐng)域，占4.75%、21.46%、45.12%、25.15%、1.59%、0.33%，大多數(shù)耕地被劃入生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)，或被調(diào)整為其他地類(lèi)。在“三區(qū)三線(xiàn)”的指導(dǎo)下，貴州省已完成了國(guó)家下達(dá)的22.32萬(wàn)hm2耕地、16.05萬(wàn)hm2基本農(nóng)田的耕地保護(hù)任務(wù)。

4.2 耕地質(zhì)量的等別變化特征

貴州省西南區(qū)的耕地總面積為21萬(wàn)hm2，平均水平為4.98等。根據(jù)表1可知，貴州省耕地面積為451.23萬(wàn)hm2，與全國(guó)平均水平相比，貴州省耕地的平均等級(jí)為5.44等，低于全省和西南區(qū)的平均水平0.46個(gè)檔次。從表2數(shù)據(jù)可以看出，貴州省5～8級(jí)的耕地比例超過(guò)全國(guó)水平。

從面積數(shù)據(jù)看，貴州省1～3級(jí)的耕地總面積為60.04萬(wàn)hm2，占總耕地總面積的13.30%；4～6級(jí)耕地總面積為267.05萬(wàn) hm2，占總耕地總面積的59.18%；7～10級(jí)的耕地面積為124.14萬(wàn)hm2，占總耕地總面積的27.51%。貴州省的耕地質(zhì)量總體上處于中下水平，多數(shù)耕地的基本肥力較低，生產(chǎn)障礙因素較多，短期內(nèi)難以從根本上解決，需要繼續(xù)推進(jìn)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升耕地內(nèi)在品質(zhì)。

從表2可以看出，貴州省耕地質(zhì)量等級(jí)與全國(guó)及西南區(qū)相比，存在顯著差異：高質(zhì)量耕地（1～3級(jí)）占比遠(yuǎn)低于全國(guó)（31.24%）和西南區(qū)（22.12%），僅為13.25%；中低質(zhì)量耕地（4～6級(jí)）占比高達(dá)59.18%，超過(guò)全國(guó)和西南區(qū)；低質(zhì)量耕地（7～10級(jí)）占比較高，為27.51%。這些數(shù)據(jù)表明貴州省耕地質(zhì)量普遍不高，面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，貴州省需加強(qiáng)耕地保護(hù)和管理，提高耕地質(zhì)量，以促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和保障糧食安全。

4.3 貴州省耕地空間分布

貴州省的耕地空間分布格局復(fù)雜多樣，通過(guò)應(yīng)用GIS技術(shù)，可獲取相關(guān)信息。從表3數(shù)據(jù)可以看出，貴州省各市州的耕地面積分布不均，畢節(jié)市、遵義市和銅仁市占據(jù)較大份額，而安順市、貴陽(yáng)市的耕地面積相對(duì)較少。

GIS的空間可視化功能可將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀(guān)的地圖，使耕地資源的分布一目了然。黔東南州以水田為主，占比高達(dá)59.34%，顯示出其獨(dú)特的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和種植結(jié)構(gòu)。相比之下，畢節(jié)市的旱地占比高達(dá)94.97%，反映了該區(qū)域干旱少雨的氣候條件。GIS通過(guò)疊加氣候、土壤等環(huán)境數(shù)據(jù)，幫助相關(guān)人員理解這些差異背后的自然因素，為農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和灌溉設(shè)施建設(shè)提供了科學(xué)依據(jù)[4-5]。

4.4 基于“三位一體”的耕地保護(hù)分區(qū)

貫徹落實(shí)“三位一體”的耕地保護(hù)的區(qū)劃戰(zhàn)略，對(duì)貴州省耕地保育工作具有重要意義。首先，貴州省的耕地總量較大，但是耕地水平總體處于中低水平。對(duì)此，貴州省應(yīng)以保持耕地總量穩(wěn)定性為重點(diǎn)，以保障糧食安全為基本內(nèi)容，進(jìn)行保護(hù)性區(qū)劃。其次，貴州省的耕地質(zhì)量在數(shù)量上存在明顯差異，具有較大的生產(chǎn)壁壘。在保護(hù)區(qū)劃中，4～6級(jí)耕地的環(huán)境、氣候條件較為適宜，且農(nóng)田的基礎(chǔ)設(shè)施較好，是未來(lái)糧食生產(chǎn)的關(guān)鍵地區(qū)，貴州省要以此為突破點(diǎn)，通過(guò)加大投資力度，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，保證糧食生產(chǎn)穩(wěn)定增長(zhǎng)。最后，貴州省市州的耕地資源分布極不均勻，耕地類(lèi)型差異較大。在區(qū)劃過(guò)程中，貴州省要根據(jù)市州的具體情況，綜合當(dāng)?shù)氐臍夂颉⒌孛?、土壤等自然條件，并根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)劃分。

5 結(jié)束語(yǔ)

在國(guó)土資源調(diào)查與耕地保護(hù)的實(shí)踐中，GIS的應(yīng)用展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。以貴州省為例，通過(guò)探討GIS在耕地保護(hù)區(qū)劃中的運(yùn)用，強(qiáng)調(diào)了在“三位一體”思想的指引下，運(yùn)用現(xiàn)代地理信息技術(shù)，對(duì)研究區(qū)的耕地保護(hù)區(qū)劃問(wèn)題進(jìn)行了深入、系統(tǒng)的研究。在未來(lái)，相關(guān)部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)耕地資源保護(hù)的重視，遵循因地制宜的原則，結(jié)合研究區(qū)的具體國(guó)情，制定科學(xué)、合理的耕地利用戰(zhàn)略。通過(guò)精細(xì)化的管理和智能化的決策支持，提高耕地利用效率，為國(guó)土規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)

[1] 仇海亮，汪洋，陳圣權(quán).基于開(kāi)源GIS的耕地保護(hù)信息發(fā)布平臺(tái)設(shè)計(jì)研究：以江蘇省為例[J].現(xiàn)代測(cè)繪，2023，46（2）：57-60.

[2] 羅璇，雷凱星，余敦.基于生態(tài)位適宜度的耕地“三位一體”空間保護(hù)分區(qū)研究：以江西省興國(guó)縣為例[J].國(guó)土與自然資源研究，2024（1）：5-8.

[3] 陳紅，楊潤(rùn)佳，葉艷妹.中國(guó)土地資源的可耕性評(píng)價(jià)及其保護(hù)策略[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2023，39（5）：192-200.

[4] 朱志強(qiáng).基于GIS的耕地后備資源調(diào)查評(píng)價(jià)研究：以清遠(yuǎn)市清新區(qū)為例[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2022，42（21）：106-108.

[5] 李春霞.第3次全國(guó)國(guó)土調(diào)查農(nóng)用地分析與耕地保護(hù)對(duì)策[J].農(nóng)業(yè)工程，2022，12（5）：74-78.