GIS在土地整治项目规划布局中的应用

舒 琳，郭 熙，周弼农，王芳东，赖玉莹，夏 昆，赵小敏，3

（1.江西农业大学土地科学研究所，江西 南昌 330045；2.江西省土地开发整理中心，江西 南昌 330002；3.南昌师范高等专科学校，江西 南昌 330029）

随着GIS 的迅速发展和广泛使用，目前GIS 已成为土地整治项目规划布局中的一个重要工具。本文主要介绍土地整治规划项目中的项目区规划布局，及GIS 技术在田块平整工程，农田水利工程和田间道路工程中的应用，借助GIS 的数字地面模型、空间插值、空间叠加等分析技术，可清楚、直观地了解整治项目区的概况，便于从整体角度进行布局，为高质量、高效率、高水平地完成土地整治规划提供可靠保障。

1 土地整治项目规划布局的内容与方法

1.1 项目规划布局的内容

土地整治项目规划布局的内容包括两方面：一是调整土地利用结构和土地利用布局。其中土地利用结构是指各类用地之间的面积比例，而土地利用布局是指在各个项目区确定与其对应的土地利用最优方式和空间定位。二是规划工程总体布局、建设内容及标准[1]。

通过典型案例的规划设计，分析阐述工程布局中的田块平整工程、农田水利工程及田间道路工程，得到项目区总体布局图。选用的典型案例为江西省赣县韩坊乡梅街村土地整治项目片区规划设计。

1.2 GIS 在土地整治项目规划布局中的应用

GIS 中的制图功能是其最基本的功能，也是土地整治中制图应用最普遍的工具。土地整治中大部分成果与数据如土地整治项目现状图、整治规划图等，都要以图形方式表示[2]。因此，GIS 中对各种图形、属性数据实现一体化管理，精确计算各种属性数量关系，如田块面积、农田水利及道路设施长度，可实现土地管理规划及相关工程完成后各种数据的及时更新和不同部门之间的资源共享，提高土地整治规划管理的科学性、准确性和透明性，减少土地整治规划实施中的人为干预因素，提高监管水平[3]。

在GIS 技术支持下，对项目区土地现状图进行矢量化，对已矢量化的土地现状图进行投影转换、误差校正、拓扑重建、形成区文件，然后利用GIS 软件的属性统计功能对地类面积、已有道路水利设施长度等进行统计[4]。基于GIS 对土地利用现状图及地形图进行叠加，确定项目区的范围及规模，然后根据土地利用总体规划对整治项目区田块平整、农田水利、田间道路等进行规划。

2 土地整治项目区基本情况

2.1 项目区概况

赣县韩坊乡梅街村土地整治项目属于“2010年江西省整体推进农村土地整治示范项目”中的赣县的子项目之一，项目区涉及韩坊乡的韩坊村、迳里村、梅街村等3 个行政村，位于东经115°6′10″～115°9′35″之间，北纬25°29′10″～25°30′33″之间；项目区为典型丘陵地貌。建设规模为265.99 hm2，新增耕地8.67 hm2，新增耕地率为3.26%。

图1 项目区位置图

项目区主要为基本农田，该项目主要通过土地整治平整土地，改良土壤与农田水利建设，改善生态环境，实现土地可持续利用。

2.2 项目区基础设施条件

（1）道路交通设施。项目区交通网络通达，村村通道路，但村组内机耕道不健全，不便于机械化作业，农田间生产路纵横交错，路面宽窄不一。有些村组虽有机耕道相接，但质量差，雨天无法通行，导致村庄之间的交通联系不便。

（2）灌溉与排水设施。项目区的天狮河上的沙陂水电站陂坝是本项目的主要灌排骨干设施，能够满足项目区正常年份灌溉引水和排涝。另外，区内分布着众多山塘，能对项目区的灌水适时起到补缺的作用。本次设计保留原有渠道，在其基础上新建部分沟渠和道路，完善道路和沟渠系统。

（3）电力设施。境内电力充足，“京九”、赣兴、赣于高压输电线路交汇成强大的电网，“京九”光缆、江抚光缆、江龙光缆在江口镇建立中枢站，所以本项目区建设的用电需要完全能够得到满足。

2.3 土地利用限制因素分析

项目区土地限制因素：一是农田基本建设不配套，农田水利设施不配套，年久失修，灌溉、排水系统不统一，沟渠、道路布局散乱，且沟渠多为土质，排灌不畅；二是耕地质量差，土壤养分含量有待提高，粮食产量一般，农业种植成本相对偏高，农民从事农业的经济效益相对其他产业差，影响农民生产积极性；三是土地利用结构和布局不尽合理，部分农户搬迁后，遗留的旧村庄废弃地较多，土地浪费较多；四是耕地集约利用和产出率较低，经营规模小，分散；五是当地政府和农民经济实力有限，资金短缺，项目区农业投入明显不足，农业生产长期在低水平、低效益状态下运行，农业基础设施的改造资金供需矛盾突出。

3 工程布局方案及建设内容

3.1 土地平整工程

土地平整工程是土地开发整治工程建设的重要组成部分，也是进行农业机械化生产和农田水利、道路等基本建设的实施基础[5]。其目的是通过土地平整以便于机械化耕作，发挥机械效率，提高机耕质量，方便均匀灌水，利于排灌、改良土壤等，以满足作物高产稳产对水分及土质的需要。土地平整工程的基本单元是标准田块——即由田间灌排渠系、道路、林带等固定工程设施所围成的地块，它是进行田间耕作、管理与建设的基本单位[6]。

3.1.1 土地平整技术路线 土地平整技术路线如图2 所示。首先获取土地整治项目区相关图形、图像、表格和文字数据，然后进行图形数据（主要指地形图、土地利用现状图、土地利用总体规划图、村镇规划图）矢量化处理和遥感影像数据的判读、解译及表格、文字数据的录入，并按照GIS 数据库建立的要求进行编辑和处理，最后运用地理信息系统（GIS）中的3D 分析模块，对地形数据进行可视化处理[7]。

图2 土地平整技术路线图

田块高程分析见图3。首先根据项目区的等高线和高程点，运用ArcGIS 的3D 分析模块生成项目区的DEM。然后根据不同高程生成高程分级图，参考项目区的土地利用现状道路和沟渠，划分农田田块，尽量避免同一田块跨越不同的高程级别。第二是在DEM 的基础上，利用ArcGIS 的水文分析模块，对项目区进行水分析，划分与田块大小相当的小流域区，每一小流域区都有相同的水方向，以此为参考，确定每个田块的灌排水方向和种植方向。

图3 田块高程分析图

3.1.2 土地平整分区 耕作田块的大小直接影响田间道路和农田水利工程的布局。考虑到项目区地形地势，降雨量大，地块零碎，据《土地开发标准》和《水土保持综合治理技术规范》，土地平整采取整体与局部平整相结合的方式，满足灌溉的要求，尽量保持平整单元内的挖填方平衡，以减少运土工程量[8]。根据项目区坡度分布的实际情况，把项目区田块规划大小为60～100 m×10～40 m，每块田块农民可以根据当地的耕作习惯进行小部分分割，对地形有一定起伏的田块或边角田块，按因地制宜的原则，田块可布置的较小一点。

项目区田块布局基本符合规划原则，在GIS 技术处理的基础上，田块布局趋于合理，如图4 所示。

图4 韩坊乡梅街村土地整治规划布局图

3.2 农田水利工程

农田水利工程是土地项目规划的重要组成部分，一般指在对洪、涝、旱等进行综合治理和合理利用水资源的原则下，对水土资源、灌排渠系及其建（构）筑物等进行的统筹安排。

在进行农田水利工程规划时，不仅要考虑灌溉水源、灌溉渠系布置、排水沟系布置及容泻区等灌排本身因素，还要避免沟渠之间的交叉，沟渠与道路的交叉以及水工建（构）筑物与道路等工程的交叉问题，做到既经济，又合理。

3.2.1 灌溉水源选择 项目区年降水量平均为1 476.7 mm，雨量充沛，可利用淡水资源较为丰富，为项目区的农作物种植提供了良好的条件。项目区中部的天狮河上的沙陂水电站陂坝，能够满足项目区正常年份灌溉引水和排涝。另外，区内分布着众多山塘，能对项目区的灌排适时起到调盈补缺的作用。根据前述灌溉水源分析，本区降雨、过境水量完全能够满足项目区灌溉期用水需要。

3.2.2 灌排布局 （1）灌排布局的原则和思路。项目区为丘陵地区，地形较为复杂。灌排渠系的布局上，根据项目区地形起伏的特点，仍遵循现有的灌排渠系布局。根据项目区地形地貌及水源状况，灌溉工程整体布局采取自流灌溉的方式，排水拟采取自流排水的方式。

（2）项目区灌排布局。灌溉系统：项目区的天狮河上的沙陂水电站陂坝。

排水系统：项目区内的天狮河和溪流为项目区的主要排水通道，通过对项目区原有排水沟进行清淤以及新建斗、农两级排水沟（灌排两用农渠），灌排两用农渠把水排往斗沟，再由斗沟排出项目区。运用ARCGIS 软件，将地形图，土地利用现状图，遥感影像图进行叠加，分析项目区地形特征，运用GIS 中统计功能，计算新建沟渠的长度，确定新建沟渠的具体位置。根据每个田块的设计高程，在田块的中心点处生成一个高程点。先由这些高程点生成项目区的DEM[9]，再利用水文分析模块，分析田块平整后项目区的水流方向，以此为参考，设计项目区排水沟的排水流向。最后得到新建斗渠三条，均为Ⅱ型斗渠；新建农沟渠14 条，均为排灌两用Ⅱ型农渠，如图4 所示。

3.3 田间道路工程

3.3.1 田间道路工程标准 道路工程主要是在修整原有道路基础上，配合沟渠规划布局，新建田间道和生产路，方便农民生产和生活。项目区道路工程规划分为田间道和生产路。规划道路标准如下。一级田间道：路宽4 m，高出地面0.5 m，路面铺设20 cm 沙砾石，采砖路肩；二级田间道：路宽3 m，高出地面0.5 m，路面铺设20 cm 沙砾石，采砖路肩；生产路：路宽2.0 米，高出地面0.3 m，采用素土夯实。

3.3.2 田间道路在布局中应注意事项 （1）尽量利用已有的等级公路或乡镇公路。（2）设计的路面宽度满足当地农业生产的机械作业和出行的要求。（3）保证项目区的机械设备的运输和当地的防洪排涝工作顺利开展。（4）要节约土地，提高土地利用率。道路工程规划时，尽量“路行田块间，田在路两边”，节约道路用地。道路路基与路面，可“就地取材”，利用当地的石材、土材，或者砂砾石作道路垫层或路面。

3.3.3 具体操作步骤 运用ARCGIS 软件，将地形图，土地利用现状图，遥感影像图进行叠加，分析项目区地形特征，运用GIS 中统计功能，计算新建田间道路和新建生产路的长度，确定新建田间道路和新建生产路的具体位置。（1）利用DEM 生成等高线；（2）根据道路纵向坡度的要求进行选线，并对线路进行拟合；（3）内插出道路起始点的地面高程，找出道路中轴线与等高线的交点，利用软件生成道路中轴线的二维坐标数据文件；（4）确定横断面的间距和横断面上量取地面高程的间距，利用DEM 获取各横断面地面线；（5）根据各横断面中心桩的设计高程和坡降要求绘制纵横断面图，并计算开挖石方工程量。

因此在项目区中新建田间道有3 条，1 条二级Ⅱ型田间道，2 两条二级Ⅰ型田间道；新建生产路有11条，8 条Ⅱ型生产路，3 条Ⅰ型生产路，如图4 所示。

3.4 项目区规划布局图

根据上述布局步骤，综合3 个工程布局方案，可以得到整个项目区的整治规划布局图，见图4。

4 结论与讨论

（1）运用GIS 技术进行土地整治规划布局设计，对韩坊乡梅街村的项目区进行规划布局，通过土地平整工程、农田水利工程、田间道路工程，运用GIS 技术设计田块和沟渠，使得田块、沟渠布局较合理，得到项目区规划布局图。实现了土地整治的一个目标：增加有效耕地面积，提高土地利用率。土地整治规划布局在与GIS 相结合应用时，大大降低了整治的难度，同时提高了布局的准确性。

（2）在这里运用了GIS 技术得到了韩坊乡梅街村规划布局设计图，这只是一个初步的设计布局，其规划布局是否合理还有待进一步分析，尤其是要对沟渠通畅性进行分析，将会在今后的研究中完善，使GIS 在平面规划设计中得到广泛应用。

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