基于ARCGIS耕地质量评价的永久基本农田空间规划布局

孔露平 王敏

【摘要】为维护社会稳定，努力保存和提升基本农田的生产力。本文借助GIS平台，以湖北省公安县耕地为样本，从耕地的自然质量、利用条件、空间形态3个层面综合评价公安县耕地质量，进一步完善县域基本农田空间规划布局。

【关键词】基本农田;ArcGIS;土地利用;空间分析;耕地质量

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.07.061

引言：

近些年，占用基本农田的现象愈演愈烈，这一方面与经济迅速发展侵占耕地息息相关，另一方面频繁的规划调整也反映出基本农田保护区的划定存在諸多的不合理之处。本文以荆州市公安县为例，利用农用地分等理论，从自然质量、利用条件、空间形态等三方面建立耕地质量评价指标体系，测算公安县耕地综合质量，依据指数水平确定耕地类型，为基本农田划定提供一定的科学依据。

1、研究区域概况

公安县位于湖北省中南部，总面积522.75平方公里，属长江中下游冲积平原湖滨地区。县域内水资源充足，属亚热带季风气候，日照长，雨量充沛等特点。全区森林资源总面积15.35万亩，活立木蓄积量82.39立方米，森林覆盖率24.37%。公安县面临耕地保护和经济发展的双重压力，社会经济发展阶段和基本农田保护划定具有较强的典型性，因此选择该区作为本文研究区域。

2、数据来源与研究方法

2.1 数据来源

文章涉及的数据主要来源于：公安县农用地分等定级成果2012、2018年耕地质量等别更新评价成果、2018年土地利用变更调查数据等相关基础地理资料、统计年鉴等。

2.2 研究方法

（1）多因子加权分析法。建立影响因子指标体系，对不同因子赋予不同的权重和分值，通过加权计算耕地的等级，分值高的耕地等级好，予以优先划入基本农田。

（2）空间分析法。利用ArcGIS软件，使用邻近分析、距离分析、缓冲区分析和栅格统计分析等工具对耕地分布进行空间分析，优化基本农田布局。

3、耕地质量等级分析

3.1 耕地质量评价

（1）农用地分等定级

耕地质量是评价土地生产力的依据，对农业生产水平的重要因素。由于同一县级单位内由于气候条件、种植制度等自然因素差异较小，因此自然质量分高低一般体现在地形条件、土壤质地、土肥状况、排灌设施等多重因素上。本研究采用因素法，以光温生产潜力和气候生产潜力为基础，从自然、经济、利用三个模块计算得到耕地的三个分等指数：自然等指数、利用等指数和经济等指数。

（2）因素的选取和权重确定

公安县农用地分等定级成果评价耕地质量选取9个因素（表1）。利用多元回归方程来确定农用地分等因素的初始权重。

第i个分等单元第j种指定作物的利用等指数为Y=RK

式中，R为第i个分等单元第j种指定作物的标准粮产量，即自然质量等指数）

第i个分等单元耕地利用等指数为Y=∑Y

第j种作物土地利用系数KLj按下式计算：

K=Y/Y

式中， Y为等值区内第j种指定作物样点调查平均单产;Y为第j种指定作物二级区的最高单产。

3.2 耕地利用条件评价

耕地利用条件是指农户对耕地资源利用的便捷程度和可行性。区位条件、耕作条件等都将影响农户对耕地作用行为。依据《基本农田保护条例》，铁路、公路等交通干线附近，居民点周边的，交通便捷，可达性高，机械化耕作条件好的区域耕地应优先纳入基本农田进行保护。因此，与道路和居民点的距离远近是衡量耕地是否适宜划为基本农田的重要因素。综合前人学者的研究，距离交通干线≤1km的耕地，交通便利可达性高，很适合划入基本农田;距离>5km，不宜划入基本农田。通过下列表达式，计算耕地交通可达性分值：

式中，D2为居民点辐射分值;X为居民点辐射半径。

3.3 空间形态评价

本文通过耕地连片性分析耕地空间形态，图斑之间空间距离越小，说明图斑集中连片度越高。利用ArcGIS的面缓冲区分析（Buffer），将地块缓冲20m后，无论相邻地块边是否相连，都可以视为连片地块。耕地连片性的计算主要是计算每个定级单元在连片地块中的权重。权重计算方法如下：

式中，Rj—第j个集中连片地块的初始等级;Ri—集中连片地块中第i个定级单元的质量等级;Wi—集中连片地块中第i个定级单元的权重;n—集中连片地块中定级单元个数。

初始级别较高的、集中连片的地块优先入选基本农田保护范围。

4、结果与分析

4.1 耕地质量综合评价结果

根据公安县2018年变更调查数据库，公安县现有耕地图斑54757个，规模141433.31公顷，从0.0254-131.5269公顷不等。通过计算得到公安县耕地质量自然分值，中稻：0.723-0.99，油菜：0.76-0.99，通过面积加权得到综合自然评分为0.74-0.99。初始等级为2-7六个级别。

根据表2、表3可知， 公安县耕地质量以3、4、5等为主，占比71.08%。地类以水田为主，主要分布在县域中南部。这一地区距离中心城区较远，受建设开发影响小，地势平坦，土壤有机质含量高、土层厚。2级耕地质量等最高，占总量的11.78%，以水田为主，主要集中分布在中部各村。5、6、7三个级别耕地规模小，累计占比9.45%。地类以旱地为主。主要分布于山坡和丘陵之间，分布较零散，土层较薄，有机质含量较少。

4. 2耕地利用条件和可达性评价分析

通过统计，利用arcgis进行耕地图斑融合，得到公安县集中连片地块共788个，地块的面积介于0.154～1003.2661公顷之间;初始自然质量等2-7等。利用 near工具测算耕地地块距离交通干线和居民点的远近，得到耕地的交通可达性以及居民点的辐射度，以此分析耕地的利用条件和可达性条件。

4. 3基本农田空间格局划定

通过上文计算，得到耕地图斑初始等级分值、交通可达性分值以及居民点辐射度分值，根据计算三个分值对耕地进行栅格化处理，叠加后形成栅格运算图（图1），计算得出耕地的综合等级。根据综合等级的高低，从高到低进行筛选，依次纳入基本农田，直至满足基本农田保护目标。经计算，公安县耕地的综合等级为1-8等。按照等级从高到低的筛选顺序，优先将1-5等的耕地划入基本农田保护区，共计划定基本农田面积98750.3281hm，满足公安县上級分解下发的基本农田保护目标。

4. 4 基本农田空间格局划定合理性分析

对比全县耕地与划定的基本农田的综合质量水平、区位条件等方面的差异，分析公安县入选基本农田保护区的耕地在质量、区位等方面是否优于其他一般农田，以此来判断基本农田空间格局的合理性（表4、表5）。

通过表4、表5对比分析发现，耕地质量方面，入选基本农田的耕地中3、4、5等为主，划入基本农田比例均在50%以上，1等、8等耕地基数小，综合质量等级为4.07，高于全县耕地平均水平4.17。做到优先将优质耕地划入基本农田的要求。耕地连片性方面基本农田中97.35%分布于坡度级别为1，即坡度小于等于2°的区域，而地势平坦区域耕地连片性优于坡度2、3级别区域。符合基本农田集中连片的划定要求;耕地的区位条件上，基本农田在筛选过程中，将到交通干线和居民点的距离按照由近及远顺序依次划入，充分确保本次入选基本农田保护区的耕地在机械化、交通运输等方面便捷性，实现耕地经济效益的最大化，为农业产业化发展提供便捷条件。因此本次划定基本农田在质量、布局和区位条件方面明显优于划定前一般农田，基本农田空间格局基本合理。

结语：

（1）借助ARCGIS空间分析工具，结合公安县实际，本研究采用“耕地连片性”、“交通可达性”和“居民点辐射度”等概念，在满足耕地数量质量要求的同时，使基本农田的划定更加科学。

（2）公安县划定基本农田面积98750.3281公顷，占县域耕地71.38%，满足国家下发基本农田指标要求。从质量上来看，划入基本农田保护区的耕地质量等别为3-5等，面积加权为4.07等，高于公安县全部耕地质量综合等别4.17等。耕地连片性更好、与交通干线和居民点距离更近。

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