基于GIS的基本农田空间连片性评价研究

缑武龙　黎诚　贾正雷

摘要为建成大面积连片的基本农田，就必须考虑基本农田的空间连片性。该研究针对目前区域基本农田存在的基本农田调整后其空间连片性无从评价的问题，基于GIS空间分析技术，并以广东省佛山市高明区基本农田规划调整前后的连片性对比分析为例，引入基本农田连片性指数概念，提出了较为高效、简便的基本农田连片性评价方法，为科学评价基本农田连片性提供了依据。

关键词GIS；基本农田；连片性评价

中图分类号S127文献标识码

A文章编号0517-6611（2015）07-370-02

The Spatial Connectivity Research of the Basic Farmland Based on GIS—Taking Gaoming in Foshan as an Example

GOU Wu-long1，2， LI Cheng2， JIA Zheng-lei3 （1. National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture， Beijing 100097； 2. Guangdong Youyuan Land Information Technology Co. Ltd， Guangzhou， Guangdong 510642； 3. South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642）

Abstract In order to built into a large area of connective basic farmland， the spatial connectivity must be considered. Aimed at the problem of unable to evaluate the spatial connectivity existed regional basic farmland after the basic farmland adjustment， based on the spatial analysis technology of GIS， taking connectivity contrast analysis of the basic farmland in Gaoming before and after the planning adjustment as an example， introducing the concept of basic farmland connectivity index， a more efficient， simple basic farmland connectivity evaluation method was proposed， which will provide the basis for scientific evaluation of basic farmland connectivity.

Key words GIS； Basic farmland； Connectivity evaluation

基本农田是指按照一定时期人口和社会经济发展对农产品的需求， 依据土地利用总体规划确定的不得占用的耕地。基本农田具有土地质量好、区位条件好、水利设施完备，且集中连片等特点。

基本农田的集中连片既是国家基本农田保护政策的要求，也对于提高农田基础设施的规模效益，对实现农业产业化等都具有重要的意义。

但纵观几年来对基本农田管理工作，普遍存在着忽略“优质集中”耕地保护方针中涉及的“集中”管理模式[1]。在实际基本农田调整划定过程中，往往忽略“集中”管理的方针，容易导致片面追求基本农田的优质性，结果导致基本农田零散分布。而基本农田在调整划定后对其空间连片性的评价，也未见有较为高效、简捷的方法。因此，急需创新基本农田空间连片性评价技术，以实现对基本农田连片性评价的高效管理。

1基本农田连片性的定义

连片性也称连通性、连接度，是指同一质量范围（同一利用类型或同一质量水平，或某一质量水平以上，或某质量水平区间内）地块的相连程度[2]。耕地地块的相连性也可以被定义为在空间上的相对相连度，即相对相邻程度。2块耕地在空间上相隔的距离越小，则它们的连片性程度就越高；2块耕地在空间上相隔的距离越远，则它们的连片性程度就越低。当它们的距离小于一定阈值时，则可认为耕地地块是集中连片的。相对于破碎度较大的地块来说，集中连片的地块更适合于机械化耕作和进行规模经营，不仅利用率高，而且规模效益较好。

2数据来源与研究方法

2.1研究区概况

高明区地处112°22′34″～112°55′06″E、22°38′46″～23°01′05″N，位于广东省中部，珠江三角洲西面，濒临西江，东北隔西江与佛山市南海区、三水区相望，南与鹤山市交界，西南与云浮市新兴县相连，西北与高要市接壤。高明区境内西、南部和中、北部的部分地区为低山丘陵及台地，东部和东北部为较广阔的冲积平原，形成了一个西、南、北3面环山、西南向东北倾斜的狭长地形。高明区属南亚热带季风气候，年平均气温21.6 ℃，年平均降雨量1 681 mm。

根据高明区土地利用总体规划（2010～2020年），2010年高明全区土地总面积93 781.08 hm2。其中，农用地77 543.44 hm2，占土地总面积的82.68%；建设用地11 384.31 hm2，占土地总面积的12.13%；其他土地4 853.33 hm2，占土地总面积的5.19%。高明区2010年划定基本农田面积11 815.24 hm2，规划至2020年基本农田保护面积为10 304.23 hm2。

2.2数据处理

基本农田调整数据来自高明区土地利用总体规划数据库，时间分别为2010和2020年。根据前人的研究[2]，地块连片性是指同一等级或等级区间地块的相连程度，两地块在空间上相隔的距离越小，其连片性越高，当其距离小于一定阈值时，则可认为其是连片的。因此在该研究中，将地块之间由线状地物隔开的图斑定义为连片图斑，先对基础图斑进行融合处理，并以融合后的图斑作为评价对象。

2.3研究方法

该研究在前人研究的基础上[3-5]，学习消化后提出基于Geoprocessing的基本农田连片性模型，并在方法和实现方式上进行了一定程度上的创新。研究选取图斑平均面积、图斑边界密度、最大斑块指数以及2个多边形上任意2点最短距离的平均值等4项指标作为连片性评价指数用于综合评价基本农田的连片程度。

（1）图斑平均面积。反映基本农田保护区图斑规模的平均水平（单位： hm2）。

（2）图斑边界密度。图斑总周长、总面积的比值，反映图斑被边界的分割程度或破碎化程度（单位：m/ hm2）。

（3）最大斑块指数。为最大图斑占全部基本农田保护区面积的比例（单位：%）。

（4）2个多边形上任意两点最短距离的平均值。反映地块之间距离远近的程度（m）。基于GIS中Near工具进行实现，Near工具求多边形间最短距离原理示意见图1。

3结果与分析

3.1调整前后基本农田概况

佛山市高明区2010年、规划2020年基本农田分布见图2。

图1Near工具求多边形间最短距离原理示意

图2调整前后高明区基本农田保护区面积分布

表1高明区基本农田调整前后对比

时间保护面积hm2图斑数量∥个

合并前合并后

基期2010年12 217.507 501903

规划2020年10 733.186 1351 319

高明区在调整前后基本农田保护面积均大于上级下达的保护面积。从表1可以看出，在图斑数量方面，高明区2010年基本农田保护图斑经数据处理融合后有903块图斑，而规划2020年基本农田保护图斑经数据处理融合后有1 319块图斑。这说明基本农田保护区调整后，数量更多的图斑是被线状地物以外更大的障碍物隔开，有连片程度更加破碎的可能。

3.2调整前后基本农田连片性评价指数分析

调整前后高明区基本农田连片性评价指数对比见表2。

表2基本农田连片性评价指数

时间图斑平均面积 hm2图斑边界密度m/hm2最大斑块指数%两个多边形上任意两点最短距离的平均值∥m

基期2010年13.53174.745.27499.88

规划2020年8.14231.214.27514.33

从表2可以看出，相比调整前规划基期2010年，调整后的规划2020年基本农田图斑平均面积减少了5.39 hm2，图斑边界密度增大了56.47 m/hm2，最大斑块指数减少了1%，2个多边形上任意2点最短距离的平均值减少了14.45 m。

由上述基本农田连片性评价指数对比可以看出，同调整基期2010年相比，规划2020年高明区的基本农田连片性程度有所降低。分析其原因主要是由于高明区处于珠江三角洲这一经济发达地区，因经济建设占用耕地面积面积较大，而保护基本农田的指标任务也较重，需要优先选择优质耕地划入基本农田而空间上做出一些调整。此外，高明区基本农田调整后布局略有分散也与该区零散的农作方式有一定的关系。

4结论

该研究设计并提出了基本农田空间连片性的评价方法，引入了基本农田连片性指数概念。该方法基于GIS空间分析工具，通过对比分析基本农田调整划定前后区域范围的空间连片性指数，直观地表达基本农田连片程度的变化，为基本农田的连片性评价提供了有力的技术支持。该方法在实现方式上基于强大成熟的ArcGIS平台Geoprocessing空间处理框架，提供的图形化的建模工具，与前人的研究[4]相比省去了将矢量数据转换为栅格数据的步骤，可以加快实现复杂地理处理模型的过程，简单易行，评价方便。

参考文献

[1]

郧文聚，周尚意，朱阿兴.连片集中保护优质耕地[N].中国国土资源报，2008-30-21（5）.

[2] 周尚意，朱阿兴，邱维理，等.基于GIS的农用地连片性分析及其在基本农田保护规划中的应用[J].农业工程学报，2008，24（7）：72-77.

[3] 郭姿含，杨永侠.基于GIS的耕地连片性分析方法与系统实现[J].地理与地理信息科学，2010，26（3）：59-62.

[4] 张保华，王雷，白振华，等.基于景观格局指数的基本农田保护区集中连片性研究——以济南市历城区为例[J].山东国土资源，2014，30（2）：80-82.

[5] 曹庆安，舒晓波，王雯，等.新一轮土地利用总体规划中基本农田布局调整研究——以江西省浮梁县为例[J].广东农业科学，2010（1）：154-157.