基于ARCGIS耕地質量評價的永久基本農田空間規劃布局

孔露平 王敏

【摘要】為維護社會穩定，努力保存和提升基本農田的生產力。本文借助GIS平臺，以湖北省公安縣耕地為樣本，從耕地的自然質量、利用條件、空間形態3個層面綜合評價公安縣耕地質量，進一步完善縣域基本農田空間規劃布局。

【關鍵詞】基本農田;ArcGIS;土地利用;空間分析;耕地質量

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.07.061

引言：

近些年，占用基本農田的現象愈演愈烈，這一方面與經濟迅速發展侵占耕地息息相關，另一方面頻繁的規劃調整也反映出基本農田保護區的劃定存在諸多的不合理之處。本文以荊州市公安縣為例，利用農用地分等理論，從自然質量、利用條件、空間形態等三方面建立耕地質量評價指標體系，測算公安縣耕地綜合質量，依據指數水平確定耕地類型，為基本農田劃定提供一定的科學依據。

1、研究區域概況

公安縣位于湖北省中南部，總面積522.75平方公里，屬長江中下游沖積平原湖濱地區?？h域內水資源充足，屬亞熱帶季風氣候，日照長，雨量充沛等特點。全區森林資源總面積15.35萬畝，活立木蓄積量82.39立方米，森林覆蓋率24.37%。公安縣面臨耕地保護和經濟發展的雙重壓力，社會經濟發展階段和基本農田保護劃定具有較強的典型性，因此選擇該區作為本文研究區域。

2、數據來源與研究方法

2.1 數據來源

文章涉及的數據主要來源于：公安縣農用地分等定級成果2012、2018年耕地質量等別更新評價成果、2018年土地利用變更調查數據等相關基礎地理資料、統計年鑒等。

2.2 研究方法

（1）多因子加權分析法。建立影響因子指標體系，對不同因子賦予不同的權重和分值，通過加權計算耕地的等級，分值高的耕地等級好，予以優先劃入基本農田。

（2）空間分析法。利用ArcGIS軟件，使用鄰近分析、距離分析、緩沖區分析和柵格統計分析等工具對耕地分布進行空間分析，優化基本農田布局。

3、耕地質量等級分析

3.1 耕地質量評價

（1）農用地分等定級

耕地質量是評價土地生產力的依據，對農業生產水平的重要因素。由于同一縣級單位內由于氣候條件、種植制度等自然因素差異較小，因此自然質量分高低一般體現在地形條件、土壤質地、土肥狀況、排灌設施等多重因素上。本研究采用因素法，以光溫生產潛力和氣候生產潛力為基礎，從自然、經濟、利用三個模塊計算得到耕地的三個分等指數：自然等指數、利用等指數和經濟等指數。

（2）因素的選取和權重確定

公安縣農用地分等定級成果評價耕地質量選取9個因素（表1）。利用多元回歸方程來確定農用地分等因素的初始權重。

第i個分等單元第j種指定作物的利用等指數為Y=RK

式中，R為第i個分等單元第j種指定作物的標準糧產量，即自然質量等指數）

第i個分等單元耕地利用等指數為Y=∑Y

第j種作物土地利用系數KLj按下式計算：

K=Y/Y

式中， Y為等值區內第j種指定作物樣點調查平均單產;Y為第j種指定作物二級區的最高單產。

3.2 耕地利用條件評價

耕地利用條件是指農戶對耕地資源利用的便捷程度和可行性。區位條件、耕作條件等都將影響農戶對耕地作用行為。依據《基本農田保護條例》，鐵路、公路等交通干線附近，居民點周邊的，交通便捷，可達性高，機械化耕作條件好的區域耕地應優先納入基本農田進行保護。因此，與道路和居民點的距離遠近是衡量耕地是否適宜劃為基本農田的重要因素。綜合前人學者的研究，距離交通干線≤1km的耕地，交通便利可達性高，很適合劃入基本農田;距離>5km，不宜劃入基本農田。通過下列表達式，計算耕地交通可達性分值：

式中，D2為居民點輻射分值;X為居民點輻射半徑。

3.3 空間形態評價

本文通過耕地連片性分析耕地空間形態，圖斑之間空間距離越小，說明圖斑集中連片度越高。利用ArcGIS的面緩沖區分析（Buffer），將地塊緩沖20m后，無論相鄰地塊邊是否相連，都可以視為連片地塊。耕地連片性的計算主要是計算每個定級單元在連片地塊中的權重。權重計算方法如下：

式中，Rj—第j個集中連片地塊的初始等級;Ri—集中連片地塊中第i個定級單元的質量等級;Wi—集中連片地塊中第i個定級單元的權重;n—集中連片地塊中定級單元個數。

初始級別較高的、集中連片的地塊優先入選基本農田保護范圍。

4、結果與分析

4.1 耕地質量綜合評價結果

根據公安縣2018年變更調查數據庫，公安縣現有耕地圖斑54757個，規模141433.31公頃，從0.0254-131.5269公頃不等。通過計算得到公安縣耕地質量自然分值，中稻：0.723-0.99，油菜：0.76-0.99，通過面積加權得到綜合自然評分為0.74-0.99。初始等級為2-7六個級別。

根據表2、表3可知， 公安縣耕地質量以3、4、5等為主，占比71.08%。地類以水田為主，主要分布在縣域中南部。這一地區距離中心城區較遠，受建設開發影響小，地勢平坦，土壤有機質含量高、土層厚。2級耕地質量等最高，占總量的11.78%，以水田為主，主要集中分布在中部各村。5、6、7三個級別耕地規模小，累計占比9.45%。地類以旱地為主。主要分布于山坡和丘陵之間，分布較零散，土層較薄，有機質含量較少。

4. 2耕地利用條件和可達性評價分析

通過統計，利用arcgis進行耕地圖斑融合，得到公安縣集中連片地塊共788個，地塊的面積介于0.154～1003.2661公頃之間;初始自然質量等2-7等。利用 near工具測算耕地地塊距離交通干線和居民點的遠近，得到耕地的交通可達性以及居民點的輻射度，以此分析耕地的利用條件和可達性條件。

4. 3基本農田空間格局劃定

通過上文計算，得到耕地圖斑初始等級分值、交通可達性分值以及居民點輻射度分值，根據計算三個分值對耕地進行柵格化處理，疊加后形成柵格運算圖（圖1），計算得出耕地的綜合等級。根據綜合等級的高低，從高到低進行篩選，依次納入基本農田，直至滿足基本農田保護目標。經計算，公安縣耕地的綜合等級為1-8等。按照等級從高到低的篩選順序，優先將1-5等的耕地劃入基本農田保護區，共計劃定基本農田面積98750.3281hm，滿足公安縣上級分解下發的基本農田保護目標。

4. 4 基本農田空間格局劃定合理性分析

對比全縣耕地與劃定的基本農田的綜合質量水平、區位條件等方面的差異，分析公安縣入選基本農田保護區的耕地在質量、區位等方面是否優于其他一般農田，以此來判斷基本農田空間格局的合理性（表4、表5）。

通過表4、表5對比分析發現，耕地質量方面，入選基本農田的耕地中3、4、5等為主，劃入基本農田比例均在50%以上，1等、8等耕地基數小，綜合質量等級為4.07，高于全縣耕地平均水平4.17。做到優先將優質耕地劃入基本農田的要求。耕地連片性方面基本農田中97.35%分布于坡度級別為1，即坡度小于等于2°的區域，而地勢平坦區域耕地連片性優于坡度2、3級別區域。符合基本農田集中連片的劃定要求;耕地的區位條件上，基本農田在篩選過程中，將到交通干線和居民點的距離按照由近及遠順序依次劃入，充分確保本次入選基本農田保護區的耕地在機械化、交通運輸等方面便捷性，實現耕地經濟效益的最大化，為農業產業化發展提供便捷條件。因此本次劃定基本農田在質量、布局和區位條件方面明顯優于劃定前一般農田，基本農田空間格局基本合理。

結語：

（1）借助ARCGIS空間分析工具，結合公安縣實際，本研究采用“耕地連片性”、“交通可達性”和“居民點輻射度”等概念，在滿足耕地數量質量要求的同時，使基本農田的劃定更加科學。

（2）公安縣劃定基本農田面積98750.3281公頃，占縣域耕地71.38%，滿足國家下發基本農田指標要求。從質量上來看，劃入基本農田保護區的耕地質量等別為3-5等，面積加權為4.07等，高于公安縣全部耕地質量綜合等別4.17等。耕地連片性更好、與交通干線和居民點距離更近。

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