基于GIS的半干旱生态脆弱区土地整治综合效益评价

杨乐 王菲

摘要 科学评估土地整治综合效益对于提高土地利用效率、改善农村居民生产生活质量以及进一步落实乡村振兴战略具有重要意义。以半干旱生态脆弱区永昌县为例，采用熵权法和模糊综合评价法对其进行土地整治综合效益评价。结果表明：构建的模型可以准确体现各准则层指标的空间分布特征；整体土地整治综合效益评价中，综合效益等级为“优”，土地整治中生态效益对整体的提升作用最大。构建的土地整治综合评价体系可对研究区低效用地的整理整治，提升耕地质量，优化土地利用结构与布局提供借鉴。

关键词 GIS;土地整治效益评价;熵权法;模糊综合评价法

中图分类号 F205  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）10-0190-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.10.043

Comprehensive Benefit Evaluation of Land Consolidation in Semi-arid Ecologically Fragile Area Based on GIS

YANG Le1，WANG Fei2

（1.Jinan Geotechnical Investigation and Surveying Institute，Jinan，Shandong 250101;2.Shandong Guanghe Geographic Information Technology Co.，Ltd.，Jinan，Shandong  250014）

Abstract Scientific evaluation of the comprehensive benefits of land consolidation is of great significance for improving the efficiency of land use，improving the production and living quality of rural residents，and further implementing the rural revitalization strategy.Taking Yongchang County in semi-arid ecological fragile area as an example，entropy weight method and fuzzy comprehensive evaluation method were used to evaluate the comprehensive benefits of land consolidation.The results showed that the model could accurately reflect the spatial distribution characteristics of each criterion layer index.In the comprehensive benefit evaluation of land consolidation，the comprehensive benefit grade was “excellent”，the ecological benefit had the greatest effect on the overall improvement of land consolidation.The comprehensive evaluation system of land consolidation established in this paper could provide references for the consolidation and improvement of low-efficiency land in the study area，improving the quality of cultivated land，and optimizing the structure and layout of land use.

Key words GIS;Land consolidation benefit evaluation;Entropy weight method;Fuzzy comprehensive evaluation method

作者簡介 杨乐（1986—），男，湖北孝感人，工程师，硕士，从事国土整治与土地修复、自然资源调查监测的应用研究。

收稿日期 2023-07-05

土地整治是进行土地资源优化，有效巩固落实耕地保护、促进农业发展、统筹城乡协调、优化生态环境等政策的关键手段［1］。近年来，土地供需矛盾这一问题变得更加严峻。为解决乡村土地存在的“耕地破碎化、利用效率低、生态环境恶化”等问题，自2019年国务院出台《关于开展全域土地综合整治试点工作的通知》后，各省便开始部署土地整治试点区域工作［2］。2020—2022年的中央一号文件提出开展乡村土地综合整治试点，优化农村生产、生活、生态空间布局的要求；《国民经济和社会发展第十四个五年规划》也对土地综合整治提出了战略性和全局性的要求［3］。因此，开展土地综合整治是新时期贯彻国家发展战略的新要求对于开展乡村土地综合整治，优化农村“三生”空间布局具有全局性的意义。

土地整治综合效益评价是开展土地整治的理论与实践相结合的重要内容［4］。为有效开展土地整治综合效益评价的量化分析，国内外学者从评价体系建设和评价模型构建2个方面进行了研究。通过文献查阅，评价体系建设方面常用的方法有层次分析法［5］、组合赋值法［6］、特尔斐法［7］、三角模糊数法［8］；评价模型构建方面常用的方法有模糊综合评价法［9-11］、熵权可拓物元模型［12］、数据包络分析法［13］、人工神经网络［14］、灰色关联投影法［15］等。传统的土地整治综合效益评价是从社会效益、经济效益、生态效益3个方面分析，难以全面反映项目综合目标，且现有研究对景观效益指标产生的影响关注较少。笔者以甘肃省永昌县为例，综合已有资料，通过加入景观效益指标，采用熵权法确定各指标的权重，运用模糊综合评价法进行土地整治综合效益评价，旨在为识别土地整治项目的重点以及为类似区域开展土地整治综合效益评价提供参考。

1 研究区概况和数据来源

1.1 研究区概况

永昌县（101°04′～102°43′E，37°47′～38°39′N）位于甘肃省金昌市，东邻武威、北接金川、西迎山丹、南与肃南接壤，地处石羊河流域，属于典型的半干旱生态脆弱区。全县下辖10个乡镇，总面积7 439.27 km2；年日照时数2 873.4 h，年最高气温32.0 ℃，年最低气温-26.2 ℃，年平均气温6.3 ℃，无霜期178 d，年降水量361.5 mm；海拔1 327～4 442 m，地势走向为西南高、东北低；耕地总面积45.09万hm2，主要种植作物为小麦、青稞等。

1.2 数据来源

研究所用基础数据来源于2015和2020年永昌县统计年鉴及相关政府公报；景观效益指标来源于永昌县第二次土地利用数据及其变更数据，利用GIS、Fragstats软件进行计算。

1.3 指标体系的构建

科学构建土地整治综合效益评价体系是客观评价土地整治效益的关键［16］。参考鲁胜晗等［5］在土地整治综合效益评价时的指标体系，依据科学性、综合性、层次性等基本原则，结合永昌县自然资源利用、社会经济发展及人口密度等状况，将土地整治指标分为3个层次［17-18］。其中，目标层为永昌县土地整治综合效益；准则层为经济效益、社会效益、生态效益、景观效益4个指标；指标层选取农林牧渔总产值等16个指标，构建综合效益评价指标体系，具体见表1。永昌县各评价指标的变化如图1所示。

2 研究方法

2.1 熵权法确定评价指标权重

在多指标量化综合评价中，确定各指标的权重尤为重要。熵权法是一种综合性评价的客观赋权方法［19］。传统信息论中，熵权法能够根据各指标的变化程度，利用信息熵计算各指标的熵权。熵值越大，表明该类指标的评价能够提供更多的信息，权重也越大；熵值越小，则不能提供较多的信息，权重也越小［20］。该研究利用熵权法对各指标进行权重确定，用以提高土地整治综合效益评价的科学性。

3.2.2 乡镇土地整治综合效益时空特征分析。

以乡镇为单位，采用模糊综合评价法计算各乡镇土地整治的经济效益、社会效益、生态效益、景观效益和综合效益，得到各项指标权益值（表3）。为分析各乡镇效益评價的空间差异性，利用GIS软件中插值分析并根据自然断点法对各效益指标进行分类，得到准则层及综合效益评价的空间分布图（图2）。

从图2可以看出，经济效益最高的是新城子镇（0.322 3），最低的是城关镇（0.111 5），各乡镇的经济效益空间分布特征表现为西部高、东部低。从各乡镇的经济效益值来看，经济效益较高的原因与农民人均可支配收入、农作物单价提高有关；社会效益最高的是红山窑镇（0.694 0），最低的是城关镇（0.011 7），各乡镇的社会效益空间分布特征表现为西部高、东部低，各乡镇社会效益的差异是由于各乡镇常住人口变动较大、农业增加值大幅度提升所致；生态效益最高的是水源镇（0.745 7），最低的是红山窑镇（0.469 9），各乡镇的生态效益空间分布特征表现为东部高、西部低。造成生态效益差异的原因是这些区域的耕地面积较高，另外紧邻县城区域注重科技助农，使得水源镇等地生态效益较好；景观效益最高的是东寨镇（0.387 2），最低的是红山窑镇（0.032 9），空间分布特征表现为中部高、两端低。2015和2020年东寨镇、六坝镇和水源镇的斑块密度、平均斑块面积、斑块形状指数较高，说明该地区的用地类型比较单一且趋于集中化；综合效益最高的是水源镇（0.394 6），最低的是河西堡镇（0.236 8），空间分布特征表现为两端高、中部低。水源镇是永昌县综合效益最高的乡镇，原因是该镇耕地面积大，光热资源较为丰富，随着金武、永民、河清公路及金武高速的贯通，全镇农业增加值达到3.54亿元，农民人均可支配收入达到19 034元，社会事业及民生保障的有效落实使得该镇综合效益位列全县第一名。

3.2.3 整体土地整治综合效益评价分析。

依据研究方法，得到永昌县土地整治综合效益评价结果，如图3所示。由图3可知，经济效益值为0.197 5，等级“一般”，原因是农林牧渔业总产值虽整体有所增加，但各乡镇间的差异不断加大，比如南坝乡产值为5 647.31万元，朱王堡镇产值达95 007.19万元。由此可见，整治为研究区整体经济效益带来了巨大提升，但同样加剧了各乡镇间经济效益差异增大，因此应当在保障经济效益提升的同时统筹全局，使得均衡化发展。社会效益值为0.379 4，等级“良”，通过对耕地进行整治，耕地面积新增近30 hm2，畜产品产量增加1万t，农业产值增加8亿元，但常住人口下降了6万，人均收入的增加使得社会效益等级达到“良”，但常住人口数量下降，说明人员流动性加大，对于提高人民生活幸福感的作用不大。生态效益值为0.606 7，等级“良”，表明土地整治后永昌县生态效益较好，对综合效益的影响最大。由于有效灌溉面积大幅度提高，土地垦殖率提高3.9%，耕地复种指数下降2.691，表明土地整治能够提高耕地利用效率以及抵抗自然灾害，但是在土地整治期间存在因对耕地、生态环境的保护意识不高而造成破坏的现象。景观效益值为0.170 7，等级“一般”，依据土地利用数据对永昌县各类用地类型进行计算，平均斑块面积增加2.3%，斑块密度下降11.44%，斑块形状指数减少3.5%，表明耕地逐渐由破碎化趋向集中化。根据实际用地类型面积对比，耕地与其他类型相结合导致景观效益有所增加，但变化幅度较小，使得景观效益等级处于“一般”等级。永昌县整体土地整治综合效益值为0.380 1，依据隶属度分级标准，研究区综合效益等级为“优”，各单项准则层效益指标差异较大，需要提高土地利用效率、开展土地整治。

4 结论

该研究从经济效益、社会效益、生态效益、景观效益4个方面选取16个指标构建土地整治综合效益评价体系，通过熵权法确定各评价因子的权重，采用模糊综合评价法对土地整治综合效益进行评价，得出如下结论：

（1）在各乡镇土地整治综合效益评价中，经济效益最高的是新城子镇，最低的是城关镇，空间分布特征表现为西部高、东部低；社会效益最高的是红山窑镇，最低的是城关镇，空间

分布特征与经济效益相一致；生态效益最高的是水源镇，最低的是红山窑镇，空间分布特征表现与经济效益、社会效益相反，表现为东部高、西部低；景观效益最高的是东寨镇，最低的是红山窑镇，空间分布特征表现为中部高、两端低；综合效益最高的是水源镇，最低的是河西堡镇，空间分布特征为两端高、中部低。

（2）整体土地整治综合效益评价中，4项准则层效益评价为“2个一般、2个良”，土地整治中生态效益对整体的提升作用最大，其次为社会效益和生态效益，而景观效益的提升作用相对较小。研究区综合效益等级为“优”，各准则层效益指标差异较大。

（3）该研究建立的土地整治综合评价体系，可为研究区低效用地的整理整治，增加耕地面积，提升耕地质量，优化土地利用结构与布局提供借鉴。

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