基于ArcGIS的喀斯特山区土地适应性评价——以鸭池镇为例

张 南 王华春 万 佳

（江西理工大学，江西 赣州 341000）

鸭池镇是喀斯特地貌比较典型的地区，分布着较广的喀斯特地貌。喀斯特地貌的主要特点是在喀斯特地貌地区，岩石容易被侵蚀，土壤稀薄并且易被侵蚀，土壤肥力不足，生态脆弱，石漠化严重。因此，喀斯特地区特别是喀斯特山区的土壤的有效利用及生态恢复迫在眉睫。

鸭池镇是喀斯特山区面积较小、空间差异小、生态环境脆弱的区域，对喀斯特山区土地适应性评价的研究具有典型性。

1 研究区概况

1.1 鸭池镇基本概况

鸭池镇地处贵州省毕节市城郊，境内属于北亚热带季风性湿润气候，年平均气温13℃，气候温和，热量充沛，雨水集中，无霜期长。鸭池镇属于中山浅切割丘陵地，典型的喀斯特地貌，地形起伏较大，最高海拔1 900m，最低海拔1 400m，相对高差500m，境内平均海拔1 500m。土地利用类型为林地、居民点及工矿用地、交通用地和耕地。辖26个村，224个村民组，12 688户，54 546人。

1.2 影响鸭池镇喀斯特山区土地适宜性的因素

根据喀斯特山区地貌的特性，类似于鸭池镇的小范围内，影响山区土地适宜性的因素主要有海拔、坡度、土层厚度、背风坡、迎风破、阳坡和阴坡等。在大范围内，影响山区土地适宜性的因素除了以上小范围的因素外，还有降水量和土壤养分等。由于鸭池镇相对于整个喀斯特山区的面积非常小，所以只考虑小范围内的土地适宜性因素。

2 评价方法

2.1 拟定评价单元

应根据国家土地适宜性评价分类和评价的目的来拟定评价单元，同时要保证土地适宜性评价工作效率好、准确度高。首先要选择评价对象，选出一些有必要参与评价的土地利用现状类型，根据鸭池镇土地利用总体规划，遵循评价对象的确定原则，确定宜耕地为评价对象[1-3]。

评价单元是进行适宜度分析的最小单位，需要通过ArcGIS软件将鸭池镇所有的土地划分为单元大小、内部土地属性、组成要素性质基本一致的虚拟个体。土地适宜性评价单元的划分可根据评价的主、客观条件，选择地块法、网格法、叠置法、多边形法等方法[4-6]。评价单元的确定在土地适应性分析中占有重要的作用，评价单元过大，会将重要的信息过滤掉，评价单元过小，会将不必要的信息放大。根据区域土地利用的现状特征及评价的空间精度的要求，在地理信息系统软件ARCGIS的支持下，以固定网格来划分单元，先将矢量数据转化为栅格数据，并生成5m×5m大小的象元，每一个象元是一个土地评价单元[7]。

2.2 确定评价等级

参照联合国粮农组织《土地评价纲要》的规定，根据土地对评价用途的适宜性、限制性强度和生产能力的高低，将参评土地分为适宜S1、中度适宜S2、勉强适宜S3以及不适宜N四个等级[8-9]。

2.3 建立评价指标体系

2.3.1 确定评价因子

评价因子选择的合理性直接影响评价结果的好坏。本文选取的评价因子是影响鸭池镇山区耕地的适宜性因素。

2.3.2 确定评价因子的权重值

评价因子权重值的赋予基于评价因子对评价对象的影响程度或贡献程度，参评因子的权重直接关系到最终获得评价结果的准确度。目前人们确定权重的方法主要是层次分析法。其基本思想：将所要分析的问题层次化，根据问题的性质以及要达到的总体目标，将问题分解成不同的组成要素。按照因素间的相互关系及隶属关系，将因素按不同层次聚集组合，形成一个多层分析结果模型，最终归结为最底层相对于最高层相对重要程度的权值或相对优劣次序的问题[10]。

2.3.3 分级指标的建立

分级指标的建立是根据不同评价因子值的范围分成优、良、中、差四个等级，见表1。

表1 宜耕地评价因子表

2.4 评价模型与评价过程

2.4.1 建立评价模型

在建立评价模型之前，需要将以上建立的分级指标进行量化，在本文研究中，将各个等级赋予一定的分数值，见表2。

表2 赋分值表

需要根据给定的评价因子、各个评价因子的权重值以及分级指标进行建模[10]。每一个参评因子在每一种土地适宜类都有其不同的权重值，考虑到这些因素，本文建立的模型如下；

（1）式中，C为某种土地评价单元的综合值，Wi为第i个评价因子的权重，Di为第i个评价因子的等级赋分值，n为评价因子个数，U为迎风坡和背风坡，V为阳坡和阴坡。从该模型中可以得知C的值越大，其土地适宜度越高，反之则越低。

2.4.2 评价过程

数据准备：本文研究所使用的数据中，海拔和坡度数据来源于毕节市二调数据，背风坡和迎风破、阳坡和阴坡、土壤养分、土壤厚度、交通条件以及地质条件均为实地调查并咨询相关专家以及查询毕节市统计年鉴获得，具有可靠性和准确性。

数据处理：利用ArcGIS强大的功能，特别是空间分析功能对以上分析的各评价因子进行预处理，以便于下一步模型的求解。在处理过程中，利用ArcGIS缓冲区功能将交通网络数据进行缓冲区扩展，然后将扩展后的数据重分为以上四个等级。同时，对迎风坡与阳坡赋予比背风坡与阴坡高的值（迎风坡与阳坡都赋予1，背风坡与阴坡赋予0.6），以方便模型的建立。

3 评价结果

根据以上建立的评价模型和评价指标体系，利用ArcGIS空间分析功能，最后得出宜耕地的高度适宜S1、中度适宜S2、勉强适宜S3、不适宜N的等级图，如图1所示。表3为各等级评价面积、分布以及限制因素。

图1 鸭池镇宜耕地图

表3 宜耕地统计表

4 结论与讨论

根据图1以及表3可以看出，在宜耕地分类中，S1等级的面积最大，从S1等级到N等级依次递减，原因主要是喀斯特地区土壤养分不足、海拔较高。首先，鸭池镇位于典型的喀斯特山区，地貌的形成主要是因为水对可溶性岩石（碳酸盐岩、石膏、岩盐）进行以化学溶蚀为主的地质作用，土壤养分不高。其次，鸭池镇最高海拔有1 900m，分布于云贵高原上，高海拔对农作物的影响也很大。最后，在高海拔地区，土壤较稀薄，不适合农作物的生长。

基于ArcGIS软件对鸭池镇进行土地适宜性评价研究，对鸭池镇的海拔、坡度、土层厚度、背风坡、迎风破、阳坡和阴坡、土壤养分、交通条件以及地质条件等数据进行分析和处理，得出鸭池镇宜耕地的适宜性等级图。根据各种土地资源的适宜性要求，分析了宜耕地适宜性等级的分布情况和适宜程度，找出了各自的限制性因素，可为以后的规划提供参考。

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