基于Model Builder的农村集体建设用地定级研究

易 丹，赵小敏，郭 熙，周丙娟，许 婷，黄心怡

(江西农业大学 国土资源与环境学院/江西省鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室,江西 南昌 330045)

农村集体建设用地是指在保持土地集体经济组织所有的前提下，由集体经济组织或农村个人投资或集资，进行各种非农建设所使用的土地。随着市场经济的发展和农村土地使用制度改革的推进，对农村集体建设用地的研究逐步成为热点关注领域，研究多集中在农村集体建设用地的流转方面。农村集体建设用地入市流转将为经济发展释放巨大的红利，可以充分缓解城市建设用地不足的状况。推动农村集体建设用地入市，提升农村集体建设用地利用效益、显化农村集体建设用地资产价值，在现阶段已成为农村土地资源管理和利用的重要任务[1-2]。合理评估农村集体建设用地价格对推动农村集体建设用地入市至关重要[3-4]，而农村集体建设用地定级是评估农村建设用地价格必不可少的重要步骤。

近年来，围绕农村集体建设用地定级，学者们展开了丰富的理论分析和实践探讨[5]。普遍采用多因素综合评定法对农村建设用地进行定级划分土地级别[6-9]。在土地定级过程中，有一个亟待解决的问题，即定级因素到定级网格单元的最短路径问题。一般计算定级因子作用分值时按传统方法采用直线距离衰减[10]，其量化结果通常以定级因子为中心点或线计算出的一系列作用分值递减的等值线来表示[11]，但它忽略了定级因子与评价单元之间的可通达性，如自然地物和人文地物阻隔的影响[12-13]，造成这些因素或因子只对一侧范围内的土地定级起作用，而对另一侧不发生影响，而导致定级结果存在一定的偏见。考虑到人们从一个地方到另一个地方的远近并非空间直线距离而是沿某道路到达目的地的路程，因此，在计算各类定级因子对评价单元的影响时应考虑实际情况中的最短路径[14-20]。刘耀林等[16]在土地定级中引入道路网络从而避免大量建筑物的阻隔影响，使得定级结果更加科学合理。张青年[17-18]设计了一种基于栅格扫描的欧氏距离变换方法，探索了一种使距离测算的准确性不受障碍物数量、位置和形状的影响的新方法。张文婷[19]以障碍距离代替传统直线距离通过朴素贝叶斯分类器进行土地定级，在土地定级中有一定的优势。田松[20]通过栅格结晶算法生成了顾及障碍物的一般图形Voronoi加权图，为土地定级过程中GIS空间数据的处理提供了一种新思路。以上研究在定级过程中考虑障碍物使定级结果更加真实地反映土地使用价值的空间分布特征，这为土地定级工作开展提供了一定的工作基础和技术支撑。目前对于应用Model Builder进行土地定级的模型研究，特别是在Model Builder模型设计中考虑障碍物的影响还不多见。

江西省余江县作为全国农村三项土地使用制度改革试点之一，最初确立为农村宅基地改革试点县，随后又扩大到集体经营性建设用地入市和征地制度改革等试点。对试点镇展开农村集体建设用地定级工作，既可以掌握试点镇农村集体建设用地质量及利用状况，为农村集体建设用地入市提供科学依据，又可为深化农村土地使用制度改革制定相对统一的农村集体建设用地定级技术规范，从而合理评估农村集体建设用地价格奠定基础。因此，本文在参考《城镇土地分等定级规程》、《农用地分等定级规程》和分析农村集体建设用地与国有建设用地的差异性的基础上，构建农村集体建设用地定级指标体系，并利用ArcGIS中Model Builder模块构建农村集体建设用地定级模型，试图通过扩散因子的自然衰减和顾及障碍物的衰减两种情况下的定级结果展开对比分析，以期为制定相对统一的农村集体建设用地定级技术规范提供参考价值。

1 研究区域概况与数据处理

1.1 研究区概况

图1 锦江镇农村集体建设用地现状Fig.1 The rural collective construction land of Jinjiang Town

研究区以余江县锦江镇为案例区(图1)。余江县坐落于江西省东北地区，地处信江的中下游，属鹰潭市管辖，地理位置在东经116°41′～117°09′，北纬28°04′～28°37′，县辖土地93 106.75 hm2，全县呈南北向的狭长形，其中东西方向最窄的地方仅有17.5 km，2015年总人口38.5万人，其中农业人口30.0万人。实现生产总值102亿元，第一、二、三产业占比为28.38∶50.31∶21.31。锦江镇位于余江县西北部，信江中下游北岸，距今县城30 km，东距鹰潭市20 km，西连余干县，北靠万年县，距311高速公路鹰潭西出口处10 km，是鹰潭市的北大门。全镇总面积为12 486.60 hm2，耕地面积5 097.01 hm2，农村建设用地面积893.92 hm2，总人口5.6万，镇区常住人口2.1万，农村人口3.3万，下辖流源、灌田、书院等18个村委会，122个自然村。

1.2 数据来源与处理

本研究数据来源于：余江县2015年土地调查数据库，余江县1∶2 000遥感影像数据，余江县统计年鉴(2015年)。通过实地勘察、指认和GPS定位锦江镇所有商服中心、集贸市场、客运站、老年活动中心、幼儿园、小学、中学、诊所、农村电商、规划的旅游景点及镇政府所在地的坐标进行内部处理，最终形成数据库文件。

本次锦江镇农村集体建设用地定级，采用多因素分类评定法，利用德尔菲法确定定级因素及因子权重，并运用GIS软件的数据处理和空间分析功能采用网格法生成30 m×30 m评估对象网格，根据衰减公式计算单因素经障碍物影响后的作用分采取多因素加权分值求取综合分，以GIS软件平台的Model Builder构建模型工具，运用自然断点法根据综合分评定土地级别，最终输出土地定级成果图。

2 研究方法与技术

2.1 自然衰减与顾及障碍物衰减模型

本次定级考虑各个因素空间影响的实际情况将土地定级影响因素分为三大类，即点状影响因素、面状影响因素和线状影响因素。根据不同类型的影响因素，其影响分值分别采用不同的技术方法进行分析处理(直线衰减、指数衰减或无衰减)。

衰减模型计算是对点线单因素的影响作用分的量化。通过利用衰减公式：作用分=功能分(1-实际距离/最大影响距离)求取各个单因素的作用分，实际距离和最大影响距离可以通过GIS中的欧式距离工具获取，作用分的获取通过栅格计算器来实现。

顾及障碍物衰减是在自然衰减的基础上进行再一次衰减，其公式表达为：

指数模型：fij=(Fi(1-r1))(1-r2)

(1)

直线模型：fij=Fi×(1-r1)×(1-r2)

(2)

(1)、(2)式中：fij：i定级因子对j网格点的作用分值；Fi：i定级因子的功能分；r1：在整个定级区域i因子至j网格点的相对距离，r2：在障碍物影响区域通行点至j网格点的相对距离，其中，r计算公式:

(3)

(3)式中：d：定级因子到网格点的实际距离；R：定级因子的最大影响半径(或作用半径)。

2.2 多因素综合评定法

采用多因素综合评定法来评定农村集体建设用地的质量等级，公式如下：

(4)

(4)式中：Pi：单元因素总分；n：土地定级因素总数；Wi：第i个因素的权重值；fi：第i个因素的单元分值。

多因素综合评定法是通过对农村集体建设用地在社会经济活动中所表现出的各种客观特征进行考虑，揭示农村集体建设用地的使用价值或其空间分布的差异性，评定农村集体建设用地的质量等级或收益级差。其指导思想是从影响农村土地使用价值或质量的原因入手，采取由原因→结果，由投入→产出的思维方法，系统、分类地分析各类因素和因子对土地的作用强度，推论农村集体建设用地在空间分布上的优劣差异。

2.3 Model Builder

Model Builder是一个用来创建、编辑和管理模型的应用程序。模型是对复杂现实的某种简化、抽象和归纳，通过建立模型可以从复杂的现实问题中分解、抽象、归纳出问题的本质，并采用可视化的形式将分析过程进行表达，以便于对分析过程的重复与修改。一个模型形成的过程就是对研究对象分析和认识的过程，是将问题从“问题域”转移到“解决问题域”的过程[21-22]。

3 结果与分析

3.1 定级因素权重及计算模型的确定

本文参考《城镇土地分等定级规程》、《农用地分等定级规程》，分析农村集体建设用地与国有建设用地的差异性的基础上，结合余江县锦江镇的实际情况，运用德尔菲法征询专家意见，最终构建余江县锦江镇农村集体建设用地定级指标体系(表1)，基于此，邀请17位专家，采用两轮专家打分法，确定各个因素的影响权重及计算模型。

表1 锦江镇农村集体建设用地定级因素权重汇总

3.2 线性衰减与指数衰减因子分析

本次锦江镇农村集体建设用地定级选取的16个定级因子根据前文所确定的衰减模式计算。在选取的16个定级因素中其中人均纯收入、人口密度、供水、人均农村居民点和环境质量优劣度是采用面状因子扩散计算，对于余下的11个点线因子在参考《城镇土地分等定级规程》和《农用地分等定级规程》后选择商服中心和道路通达度用指数衰减方式进行计算，其余的因子计算均采用线性衰减。

从图2可以很明显地看出指数衰减计算是将该点近似看成为中心的一个辐射平面服务半径，该平面以等距离的一定半径向外扩散衰减生成平均分布，且辐射到最后的值为1。而线性衰减相对于指数衰减较为简单，其影响是以等距离进行衰减计算的，反映在平面直线距离上是相同的。这种衰减方式结果影响相对较小，且衰减到最后的值为0。

图2 点线定级因子不同衰减方式下的作用分值Fig.2 Function score figure of point,line grading factors in different attenuation way

3.3 自然衰减下的定级结果分析

通过对点线因子的衰减计算以及面状因素的数据处理，在Model Builder中构建自然衰减情况下的定级模型，利用创建渔网生成评价对象网格，设计定级模型如图3所示。

图3 自然衰减下的农村集体建设用地定级模型Fig.3 Model of grading in natural attenuation of rural collective construction land

利用自然断点法绘制级别图(图4)。通过统计分析得到锦江镇农村集体建设用地综合定级单元总分区间值(表2)。经统计本次评估对象共有15 487个定级网格，通过对各单元因素因子的综合分值进行分析发现，其中Ⅰ级单元网格有3 531个，Ⅱ级单元网格有8 638个，Ⅲ级单元网格有3 318个。从表2可以看出，整个定级评价单元网格分值在29.60～89.27，整体水平较好；加权平均分值为65.15；高分值网格主要分布在镇中心周边区域，大部分网格分值处于定级区域水平之上。从级别面积可以看出，定级结果级别面积呈正态分布：其中Ⅰ级级别面积为195.42 hm2，Ⅱ级级别面积为505.88 hm2，Ⅲ级级别面积为192.13 hm2，这与城镇定级级别面积呈金字塔分布[23-24]不同，总结发现可能是由于农村居民点分散而城镇居民点相对来说较集中导致的不同。

表2 锦江镇农村集体建设用地综合定级单元总分区间

图4 锦江镇农村集体建设用地级别Fig.4 Rank of rural collective construction land of Jinjiang Town

图5 信江在锦江镇农村集体建设用地定级中的位置影响Fig.5 Location effect of River Xin in the rural collective construction land grading of Jinjiang Town

从对定级结果图4分析可知，其中Ⅰ级地表现为国道、省道附近且靠近镇中心，主要是民主村、前进村和光荣村在实际考察中，地价往往受道路影响较大，道路两侧的宗地地价往往比不临道路的宗地地价高，同是临街的宗地，通达度较好的道路两侧地价比通达度不好的道路两侧地价要高，道路通达度高的地区，交通时间价值就越高，这是道路通达度对土地价格产生影响的最根本原因；Ⅱ级地表现在一些基础设施较为完善的村庄，如高峰村、团湖村、乐泉村、灌田村等；Ⅲ级地主要分布在道路不发达且基础设施不完善的村庄，如铁山村、刘源村和联盟村等。

3.4 顾及障碍物的定级结果分析

在本次锦江镇农村集体建设用地定级模型设计中考虑到由于信江黄金水道绕城而过(图5)，对整个评价对象范围内的部分区域产生了阻隔。根据调研了解当地居民日常出行是靠一座架起来的铁桥联通，通过实地踏勘利用GPS定点并结合遥感影像图设置被阻隔区域与无阻隔区域的通行点通过两个通行点的作用分相等计算整个定级因素对阻隔区域的影响。

确定障碍物阻隔区域后，通过设置障碍物通行点获取通行点功能分，对点线因子进行二次衰减，计算障碍物区域评价对象功能分。主要的数据处理路线见图6。

图6 顾及障碍物的锦江镇农村集体建设用地定级技术路线图Fig.6 Grading technical route with considering the obstacles in the rural collective construction land of Jinjiang Town

通过技术路线图建立顾及障碍物的定级模型从而得到顾及障碍物的锦江镇农村集体建设用地级别图(图7)，分析在河流(信江)的影响下锦江镇农村集体建设用地级别变化，对比衰减情况下的定级结果(图8)。

图7 锦江镇农村集体建设用地级别图(顾及障碍物)Fig.7 Rank of rural collective construction land of Jinjiang (obstacle)

图8 锦江镇农村集体建设用地级别图Fig.8 Rank of rural collective construction land of Jinjiang

对比图7和图8发现，在顾及障碍物后，各个村庄土地级别没有较大变化，表现明显的是对洲和村(受障碍物影响区域)的土地级别的影响。通过统计分析可知洲和村评价对象面积为61.65 hm2。在自然衰减情况下和顾及障碍物影响的情况时，洲和村土地级别主要为Ⅱ级地和Ⅲ级地；发生变化的是两个级别的面积。统计自然衰减和顾及障碍物两种情况下洲和村内Ⅱ级地和Ⅲ级地的面积变化，见表3。

表3 两种情况下障碍物区域土地级别面积变化

从表3可知，在顾及障碍物后，洲和村内有22.67 hm2Ⅱ级地变为Ⅲ级地，土地级别变化的面积占总的评价对象面积的36.83%，可见顾及障碍物对障碍物影响区域(洲和村)的集体建设用地定级有一定的影响。开展农村集体建设用地定级的级别评价，可以为农村集体建设用地基准地价及宗地价格的评估等奠定基础，因此对农村集体建设用地公正合理的级别划定对推动农村集体建设用地入市十分重要。

4 结论与讨论

运用自然断点法划分的锦江镇农村集体建设用地三级。从级别面积可以看出，定级结果的级别面积呈正态分布，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级级别面分别为195.42 hm2、505.88 hm2和192.13 hm2。I级主要分布民主村、光荣村和前进村，这些村都是靠近镇中心，且基础设施等硬件条件完善；而相对来说级别越低的土地基础设施越不完善，且交通较为闭塞，如联盟村、流源村和铁山村等。

从模型实现上看，自然衰减情况下的农村集体建设用地定级更为容易实现，而本文在设计顾及障碍物的模型中通过设置障碍物通行点，通过对障碍物通行点的功能分赋值获取，再进行二次衰减，使得到的定级结果更客观合理，这对后期制定相关的农村集体建设用地分等定级规程有一定的参考价值。另一方面，从效果上看，不考虑障碍物会高估农村集体建设用地的使用价值，无法客观反应实际情况。在定级过程中顾及障碍物进而进行土地级别的划定比自然衰减法更能反映出土地使用价值的差异性。

本次研究以余江县锦江镇农村集体建设用地为研究对象，从定级因素的选取、因子权重的确定以及因子计算方式角度出发，探索农村集体建设用地定级中数据处理与分析过程，在Model Builder中构建定级模型，重点讨论障碍物在定级过程中的影响，通过设置障碍物通行点进行二次衰减实现定级过程。研究结果表明在定级过程中考虑障碍物使得到的结果更能真实地反映农村集体建设用地使用价值，这为后期深化农村土地使用制度改革制定相对统一的农村建设用地分等定级的技术规程有一定的借鉴意义。本文通过设置障碍物通行点来考虑障碍物在定级过程中的影响，但其应用的全面性可能会由于不仅仅存在一处障碍物而导致模型受限，这需要在今后的研究中进一步探索与完善。