基于AHP和熵权法的县域耕地整理潜力评价

荣联伟，师学义

(中国地质大学 土地科学技术学院，北京 100083)

我国人口众多，人均耕地少，粮食供给长期处于低水平相对平衡状态，同时经济的高速发展，建设用地的需求量将保持较高的水平，人口、资源、环境矛盾更趋尖锐［1］。耕地是保障国家粮食安全的基础，为解决建设用地需求与耕地保护的两难局面，我国实行了最严格的耕地保护制度和节约用地制度，相应地出台了耕地占补平衡制度和土地用途管制制度，实现耕地保护从单一数量保护到数量管控、质量管理和生态管护三位一体的管理方式转变。土地整理作为促进土地资源合理利用、调整土地利用结构和土地关系的重要手段，在实现土地资源的合理配置、提高土地利用率和改善生态环境方面起到了重要作用，而耕地整理是目前我国土地整理的主要对象和内容，也是实现耕地保护的重要技术手段［2］。作为土地整治规划的基本内容和耕地整理的先验分析，科学合理地评价耕地整理潜力对安排耕地整理先后顺序、科学划定耕地整理区域、选择耕地整理项目、促进区域土地资源的可持续利用与农业现代化具有重要意义。

近年来，模糊综合评价方法在耕地整理潜力评价中得到广泛的研究与应用。但该方法不足之处在于，当存在多个评价对象时，每个评价对象都要分别计算一次在该对象下每个评价指标的权重值，而且计算得到的权重值仅考虑了个体指标的特征，对多个评价对象的相互联系却无法描述。同时，耕地整理潜力综合评价是一个多目标的评价过程，包含多个评价类型，且各个评价类型的影响因素存在很大的差异。因此，现行的模糊综合评价方法在耕地整理潜力评价的应用中受到限制［3－5］。为解决这一问题，可以将AHP和熵的概念引入到耕地整理潜力评价中。熵是热力学中的重要概念，它最先由Shannon引入信息论，表示一个信息源发出的信号状态不确定的程度。用熵权表示评价指标的相对重要程度，基本思想是认为评价指标的差异程度越大越重要，则权重相应也越大［6］。本文拟将AHP和熵权法应用于区域耕地整理潜力评价中各评价指标权重的确定，并应用该方法对泽州县耕地整理潜力进行综合评价，以期为泽州县耕地整理潜力分区和耕地整理时序安排提供技术参考，为科学评价县域耕地整理潜力提供一套工作思路与方法，为土地整治决策与规划编制提供科学依据。

1 区域概况和研究方法

1.1 区域概况

泽州县位于东经 112°33'45″～ 113°12'15″，北纬 35°12'30″～ 35°42'30″。土地总面积为2036.84 km2，辖17个乡镇，是晋城市东南之门户。县域总的地势是北高南低，四周环山，由外向内倾斜。全县地貌类型复杂多样，东南部山地、西北部丘陵和中部平川所占面积比重分别为64.23%、30.87%和4.99%。泽州县耕地资源呈现以下5个特点:(1)耕地地块面积小，(2)人均耕地数量少，(3)耕地整体质量差，(4)土地类型地域结构差异大，(5)耕地利用程度较低。为缓解人地矛盾，增加有效耕地面积，提高耕地质量，改善生态环境，及协调好社会经济发展供地保障与耕地保护之间的关系，有效推进耕地整理项目与工程，研究县域耕地整理潜力具有重要的现实意义。

1.2 资料来源

研究区基本数据来源于晋城市统计年鉴，泽州县土地利用变更调查资料，泽州县农用地分等定级成果，《泽州县土地利用总体规划(2006—2020)》。

1.3 研究方法

1.3.1 构建评价指标体系 根据泽州县的农业生产力水平(机械化程度)、灌溉方式特点、地域特征和2010年土地利用现状变更调查反映的潜力情况和潜力来源，参照评价指标体系构建的地域性原则、完整性原则、系统性原则、相对稳定性原则、科学性和可操作性原则，采用理论分析法、专家咨询法和层次分析法相结合的方法，对耕地整理系统、目标、潜力特征、潜力内涵、潜力来源等进行分析、综合，选择对耕地整理潜力影响大和针对性强的指标;在初步提出评价指标的基础上，进一步征询有关专家意见，对指标进行调整［7－11］。最后用层次分析法理清指标层次，运用这3种方法，最终建立了泽州耕地潜力评价指标体系及其指标含义。如表1所示。

表1 泽州县耕地整理潜力评价指标体系及指标含义Tab.1 Evaluation index system for land consolidation potentialities and index definition in Zezhou County

1.3.2 评价单元划分 在潜力评价工作中，正确划分耕地整理潜力评价单元显得十分关键。综合考虑地域差异性、县域行政管理的需要和评价资料收集的可能性，本研究以泽州县17个乡(镇)作为评价单元，对各个乡(镇)的耕地整理潜力进行综合评价。

1.3.3 指标测算、标准化处理及权重确定 (1)指标测算。按照表1中确定的评价指标体系和含义，依据收集到的资料和数据，对措施层11个评价指标依次进行计算，得到泽州县耕地整理潜力指标值测算结果。指标D1、D2、D3、D6、D7、D8、D9测算数据来源于《泽州县土地利用现状变更调查(2010年)》和土地利用现状图(2010年)，D4、D5测算数据来源于泽州县农用地分等定级成果，D10、D11测算数据来源于《晋城市统计年鉴(2010年)》和《泽州县土地利用总体规划(2006—2020年)》，指标中涉及标准值的参考《土地开发整理规划设计规范》(TD/T1012—2000)进行测算。其中D6、D11测算参考了《泽州县土地利用总体规划(2006—2020年)》。

(2)标准化处理。由于选取的指标涉及到自然条件和社会经济发展状况的多个方面，是差异较大的异量纲数值，本文采用极值法对评价指标进行标准化处理。得到各指标标准化值(表2)。

式(1)为负向指标标准化公式，式(2)为正向指标标准化公式。

表2 泽州县耕地整理潜力评价指标标准化值Tab.2 Standardization values of indexes of land consolidation potentialities evaluation in Zezhou County

(3)指标权重确定。①特尔斐法确定权重:根据特尔斐法的基本原理与设计思路，选取土地整理领域的多位专家，对评价指标体系中的一级指标(耕地整理自然潜力和现实潜力)、二级指标(耕地整理数量潜力、质量潜力和生态潜力)的权重进行赋值(表1)。②熵权法确定权重:用熵权表示评价指标的相对重要程度，基本思想是认为评价指标的差异程度越大越重要，则权重相应也越大。熵权法赋权是一种客观赋权方法，在耕地整理潜力评价中，通过对熵的差异程度，确定各评价指标的权重［3］。熵权法确定权重的包括原始数据矩阵进行标准化、定义熵和定义熵权3个步骤。根据熵权法的基本原理和计算思路，在对评价指标值进行标准化处理后，计算熵值和熵权，最终确定11个三级指标对应二级指标的权重值大小(表1)。

1.3.4 综合分值测算 综合分值测算运用的是多因素综合分析法的基本原理和设计思路。综合分值测算包括自然潜力测算、现实潜力测算和综合潜力测算3个部分。自然潜力测算充分挖掘耕地整理的自然条件，从耕地整理数量潜力、质量潜力和生态潜力3个方面，综合反映耕地整理的自然属性状态，是耕地整理综合潜力的主要组成部分。现实潜力测算是在自然潜力基础上，考虑社会经济条件，分析耕地整理的现实可能性，是耕地整理自然潜力的修正和补充。耕地整理综合潜力测算，综合了自然潜力和现实潜力，考虑了研究区域影响耕地整理的主导因素，是评价单元耕地整理潜力的总体评价。综合分值测算结果(表3)。

1.3.5 潜力分级 (1)潜力分级方法。根据《县级土地整治规划编制规程》(TD/1035－2013)和泽州县实际情况，本文中的耕地整理潜力分级以乡(镇)为单元，以耕地整理综合潜力分值为分级依据。根据数轴法原理，得到潜力分级区段。如图1所示。

(2)制定潜力分级标准。按上述方法测算，全县耕地综合潜力在0.177087 ～0.587807，全县耕地整理潜力共分为4级(表4)，其中:Ⅰ级潜力区耕地综合潜力为α≧0.5，Ⅱ级潜力区耕地综合潜力为0.4≦α﹤0.5;Ⅲ级潜力区耕地综合潜力为0.3≦α﹤0.4;Ⅳ级潜力区耕地综合潜力为α≦0.3。耕地整理潜力级别越高，其单位面积整理潜力愈大。反之，单位面积整理潜力愈小。

图1 综合潜力排序Fig.1 The order of integrated potentialities

表4 耕地整理潜力分级标准Tab.4 Grading standards for land consolidation potentialities

2 结果分析

2.1 潜力影响因素分析

在影响泽州县耕地整理潜力的因素中，其影响程度从大到小依次为耕地整理数量潜力(C1)，耕地整理质量潜力(C2)，耕地整理资金保障水平(C7)，对外交通便利状况(C4)，基础设施配套状况(C5)，耕地整理积极性(C6)和耕地整理生态潜力(C3)。其中自然潜力中的数量潜力、质量潜力和生态潜力三者影响权重为0.625，其余4个现实潜力中的因素影响权重偏低(为0.375)，这与现行耕地整理项目中，以自然潜力为核心出发点、兼顾现实潜力的现实做法相吻合。在对影响泽州耕地整理潜力的因子微观分析中，其影响程度从大到小依次为新增耕地系数(D1)，耕地整理项目资金保障额(D11)，6°～25°坡改梯面积(D7)，基础设施配套指数(D9)，对外交通便利度(D8)，中低产田比例系数(D5)，人均耕地面积(D10)，平均田块规模指数(D4)，林地面积比重提高率(D6)，耕地有效灌溉面积指数(D2)和农村道路网密度指数(D3)。其中前6个因子对其影响作用最大，表明增加耕地有效面积、加大耕地整理项目资金投入和实施坡改梯工程技术、改善农业基础设施、拓展乡村交通和改良中低产田是泽州县耕地整理潜力的主要来源。

2.2 潜力空间分布特征分析

以泽州县土地利用总体规划图(2006—2020年)为底图，根据耕地整理潜力评价研究需要，综合取舍地图要素，根据表3分级结果，编制泽州县耕地整理潜力分布图(图2)。从耕地整理潜力分布来看，一级潜力区主要分布于泽州县东部和西南部，集中分布较显著;二级潜力区大致沿着西北至东南的方向呈带状分布;三级潜力区环绕于泽州县的南、西、北三面，呈星状分布。四级潜力集中于泽州县的中部和北部，呈片状分布。

图2 泽州县耕地整理综合潜力分布图Fig.2 Distribution of land consolidation integrated potentialities in Zezhou County

2.3 潜力分区与耕地整理时序安排分析

2.3.1 潜力分区 耕地整理潜力区是为了便于组织和管理耕地整理项目而专门划分的一种综合性区划。作为一种综合性区划，耕地整理潜力区除了遵循相似性、综合性、地域分异性、共轭性等自然区划一般原则外，还应该遵循潜力级别相近、潜力结构相似、整理潜力开发利用方向相同和保持行政界限的完整性的原则［12］。

根据以上原则将泽州县划分为5个耕地整理潜力区，即丹河低山丘陵耕地整理潜力区、丹河河谷丘陵耕地整理潜力区、长河河谷丘陵耕地整理潜力区、东南高山丘陵耕地整理潜力区和中南低山平川耕地整理潜力区(图3)。

(1)丹河低山丘陵耕地整理潜力区。本潜力区位于县域中北部，丹河中上游沿岸，河流的强盛堆积作用明显，地貌类型主要为丘陵低山，地域范围包括北义城镇、高都镇和金村镇3个乡镇全部，2010年待整理耕地面积15920.80 hm2。本潜力区位于泽州主要农业带，农业人口众多。经多年开发利用，大部分耕地变成基本农田，为泽州县的粮食主产区。由于该区新增耕地系数低，耕地有效灌溉面积比例相对本县其他地域较大，基本农田保护面积较大，坡改梯比例面积较低，耕地整理现实可能性较小，因此总体耕地整理潜力最小，3个乡镇的耕地整理综合潜力级别均为Ⅳ级。

图3 泽州县耕地整理潜力分区图Fig.3 Zoning map of land consolidation potentialities in Zezhou County

(2)丹河河谷丘陵耕地整理潜力区。本潜力区位于县域东部地区，丹河中下游沿岸，地貌类型主要为河谷阶地和丘陵，地域范围为柳树口镇全部，2010年耕地待整理区面积2481.56 hm2。本潜力区位于泽州沿河林业带，林地面积较多，为泽州主要木材产地。但耕地面积较少，新增耕地系数较大，中低产田比例较大，坡改梯比例面积较大，农业基础设施改良空间较大，耕地整理自然潜力较大，由于交通不甚通达、耕地整理积极性较小等原因，使得耕地整理现实潜力较小，但总体上耕地整理综合潜力较高，潜力级别为Ⅰ级。

(3)长河河谷丘陵耕地整理潜力区。本潜力区位于县域西北地区，长河沿岸，地貌类型主要为河谷阶地和丘陵，地域范围为巴公镇、大阳镇、下村镇、大东沟镇、川底乡、周村镇和李寨乡7个乡镇，2010年耕地待整理区面积21783.77 hm2。本潜力区为泽州农业和产业综合带，产业聚集，人口密度大，基本农田保护区面积较大，为泽州工业生产区和农业发展区。但新增耕地系数较小，中低产田比例较小，坡改梯比例面积较小，耕地整理自然潜力较小，由于基础配套设施状况较差、耕地整理积极性较小、资金保障水平较低等原因，使得耕地整理现实潜力较小，但总体上耕地整理综合潜力一般，其中潜力级别包括Ⅱ、Ⅲ级。

(4)东南高山丘陵耕地整理潜力区。本潜力区位于县域东南部，为太行山南端边缘地带，地貌状况主要为高山地带，地域范围包括包大箕镇、晋庙铺镇和山河镇3个乡镇全部地区。主要土壤类型为黄壤和红黄壤，部分地区石灰土分布较广。2010年待整理耕地总面积6527.19 hm2。本潜力区是泽州生态保护区和自然文化遗产保护区，人口密度相对较小，开发程度较低，中低产田分布广，耕地利用率普遍不高，水土流失严重，其中潜力级包括Ⅱ、Ⅲ级。

(5)中南低山平川耕地整理潜力区。本潜力区位于县域中南地区，地貌类型主要为低山和平川，地域范围为南村镇、梨川镇和南岭乡3个乡镇全部，2010年耕地待整理区面积4337.92 hm2。本潜力区为泽州农业机械化和城镇化水平较高地区，人口密度大，人均耕地面积少，新增耕地系数较较大，中低产田比例较小，田块整理空间较大，耕地整理自然潜力较大，由于基础配套设施状况较好、耕地整理积极性较大、资金保障水平较高等原因，使得耕地整理现实潜力较高，总体上耕地整理综合潜力高，其中潜力级别包括Ⅰ、Ⅱ级。

2.3.2 耕地整理时序安排 土地整治作为一项系统工程，必须长期坚持，整理项目实施不可能一哄而上。根据泽州县耕地整理潜力综合评价结果，结合整理开发经验和动员情况、整理资金到位情况，按照保护生态环境、整理土地集中连片、因地制宜、先易后难、便于组织管理的原则，以乡镇为单位，对泽州县耕地整理做不同时序安排。经济支持力强，耕地整理潜力级别高，有整理项目工程组织准备的地区优先安排在近期实施;整理潜力较小，潜力级较低地区则安排在远期实施［6］。根据以上安排原则和综合各因素考虑，结合泽州耕地整理潜力分区成果，得到泽州县耕地整理时序安排(表5)。

表5 泽州县耕地整理时序安排Tab.5 Scheduling for land consolidation in Zezhou County

3 结论与讨论

泽州县耕地整理潜力评价结果表明，自然潜力是耕地整理潜力的主要组成部分，而现实潜力是耕地整理现实可行性的重要表征。耕地整理数量潜力、质量潜力和耕地整理资金保障水平是耕地整理潜力的主导影响因素;同时对外交通便利状况、基础设施配套状况、耕地整理积极性和耕地整理生态潜力在耕地整理潜力中也占有重要的地位。影响泽州县耕地整理潜力的主要因子有6个:新增耕地系数、耕地整理项目资金保障额、6°～25°坡改梯面积、基础设施配套指数、对外交通便利度和中低产田比例系数。研究表明增加耕地有效面积、加大耕地整理项目资金投入和实施坡改梯工程技术、改善农业基础设施、拓展乡村交通和改良中低产田是增加耕地整理潜力的主要方式。本研究结果为耕地整理潜力分区和耕地整理时序安排提供技术参考，为科学编制县级土地整治专项规划、安排土地整治项目提供重要依据。

基于评价指标数据的可获取性和耕地整理的综合评价考虑，本文中潜力评价单元为乡镇行政单元，这与规程中确定的以行政村为评价单元有区别。潜力评价研究的学科交叉性强，在指标选取过程中和符合评价原则的前提下，没有考虑所有外部影响因素，而主要考虑农业生产力水平(机械化程度)、灌溉方式特点、地域特征土地利用现状变更调查反映的潜力情况和潜力来源，进行评价指标体系的构建。为保证评价指标体系的普适性，没有对不同地貌类型设置不同的评价指标体系，为研究区域耕地整理潜力评价结果的可比性创造条件。

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