基于因素法的永濟(jì)市耕地定級(jí)研究

程麗佳

（太原師范學(xué)院，山西 太原 030619）

0.引言

農(nóng)用地級(jí)別是依據(jù)構(gòu)成土地質(zhì)量的自然因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，在行政區(qū)內(nèi)進(jìn)行的農(nóng)用地質(zhì)量綜合評(píng)定[1]。農(nóng)用地定級(jí)成果是土地管理工作中一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性成果，為因地制宜、合理利用土地、調(diào)整農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)提供依據(jù)，在修訂、完善土地利用總體規(guī)劃、耕地質(zhì)量的占補(bǔ)平衡、基本農(nóng)田劃定與調(diào)整、用地管制分區(qū)等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著指導(dǎo)性作用，使土地管理工作更為科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化[2-4]。

1.研究區(qū)概況

永濟(jì)地處山西省西南端，運(yùn)城盆地西南角，位于晉、陜、豫“黃河金三角”區(qū)域中心，轄區(qū)總面積1221.06平方千米，市內(nèi)地形以平原為主，其中，平原區(qū)面積799平方千米，灘地水面面積81平方千米，山丘區(qū)面積263平方千米。海拔在334米～1993.9米之間。永濟(jì)屬溫帶大陸性氣候，氣候溫和，四季分明，年平均氣溫14.1℃，年平均降水量530毫米，河是流經(jīng)永濟(jì)的最大河流，黃河永濟(jì)段年平均流量為1014.4米/秒。永濟(jì)市是山西重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平較高。

2.定級(jí)技術(shù)方法與定級(jí)單元?jiǎng)澐?/h2>

在參考原國(guó)土資源部頒布的《耕地質(zhì)量分等規(guī)程》（GB/T 28407-2012）、《農(nóng)用地定級(jí)規(guī)程》（GB/T 28405-2012）的基礎(chǔ)上，綜合考慮永濟(jì)市耕地自然特點(diǎn)、實(shí)際利用情況及區(qū)位、交通、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等其他與耕地種植相關(guān)的因素，選取主導(dǎo)因素，并結(jié)合已收集資料的情況，采用因素法進(jìn)行耕地定級(jí)。根據(jù)永濟(jì)市的實(shí)際情況，本次永濟(jì)市定級(jí)地塊法，直接采用土地利用現(xiàn)狀圖中的圖班作為定級(jí)單元，將全區(qū)劃分為14695個(gè)定級(jí)單元。

3.定級(jí)因素及權(quán)重的確定

按照永濟(jì)市自然環(huán)境和農(nóng)業(yè)耕作條件，該研究區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)耕作制度為一年兩熟，基準(zhǔn)作物為冬小麥、夏玉米。參照《農(nóng)用地定級(jí)規(guī)程》（GB/T 28405-2012），依據(jù)分等原則，在與專家進(jìn)行多次研討論證之后，最終確定9個(gè)定級(jí)因素，分別為：農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)、道路通達(dá)度2個(gè)區(qū)位因素，耕作距離、田間道路、田塊狀況3個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，灌溉條件、地形坡度、有機(jī)質(zhì)含量、表層土壤質(zhì)地4個(gè)土壤條件。共計(jì)9個(gè)影響因素。

耕地分等因素權(quán)重的確定采用層次分析法計(jì)算，通過(guò)專家打分，確定因子間的影響相對(duì)影像作用，并構(gòu)建判斷矩陣，矩陣（如表1所示）：

表1 對(duì)象層的判斷矩陣

使用Matlab對(duì)矩陣進(jìn)行層次分析法分析，導(dǎo)入上表判斷矩陣進(jìn)行運(yùn)算，得出一致性檢驗(yàn)結(jié)果CI=0.0613<0.1，即通過(guò)一致性檢驗(yàn)，判斷矩陣最大特征值為9.4905，得到各因子的權(quán)重（如表2所示）：

表2 永濟(jì)市各定級(jí)因素權(quán)重表

4.定級(jí)因素分值量化

定級(jí)因素分為點(diǎn)狀、線狀、面狀因素，點(diǎn)狀為同心圓擴(kuò)散型因素，使用指數(shù)衰減法進(jìn)行分值計(jì)算，線狀因素為平行擴(kuò)散型因素，使用指數(shù)衰減法進(jìn)行分值計(jì)算。點(diǎn)狀線狀因素在計(jì)算定級(jí)單元因素分值時(shí)，以定級(jí)單元所包含的因素等分線平均值代表定級(jí)單元分值，即圖斑所覆蓋的定級(jí)因素所建立的多級(jí)緩沖區(qū)的平均值為該因定級(jí)因素的圖斑分值。

指數(shù)衰減法公式（1）為：

fi為因素在某個(gè)相對(duì)距離上對(duì)土地的作用分值，Mi為某個(gè)因素個(gè)體第i級(jí)規(guī)模指數(shù)，di為實(shí)際距離，d為因素影響半徑，r為地塊相對(duì)距離。

4.1 點(diǎn)狀因素量化

4.1.1 農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)

農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)為鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地，為點(diǎn)狀要素，永濟(jì)下轄3個(gè)街道7個(gè)鎮(zhèn)，農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)共有10個(gè)，本鎮(zhèn)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)只輻射影響本鎮(zhèn)范圍內(nèi)耕地。結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，依據(jù)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)的最大影響范圍來(lái)確定其影響半徑。經(jīng)檢驗(yàn)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)因素影響半徑d=14500米，對(duì)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)建立多環(huán)緩沖區(qū)，每隔500米作Buffer分析，規(guī)模指數(shù)M取100。

4.1.2 耕作距離

永濟(jì)市下轄307個(gè)行政村，耕作距離為村莊至耕地圖斑距離，耕地圖斑只受本村影響。本文根據(jù)土地利用現(xiàn)狀庫(kù)確定各村莊所在地，并用點(diǎn)狀表示。將耕作距離分值圖疊置在定級(jí)工作底圖上，以定級(jí)單元所包含的因素等分區(qū)平均值代表單元分值，依據(jù)全市耕作距離的最大影響范圍來(lái)確定其影響半徑。經(jīng)檢驗(yàn)，得出因素影響半徑d=9500米，每隔500米作Buffer（緩沖區(qū)）分析，每個(gè)村的規(guī)模指數(shù)M=100。

4.2 線狀因素量化

4.2.1 道路通達(dá)度

本文主要選取了高速公路、國(guó)道、省道、縣道和鄉(xiāng)道作為本次定級(jí)交通便利條件的影響因子。由于道路的等級(jí)、長(zhǎng)度、寬度對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的運(yùn)輸影響不同，經(jīng)與專家多次咨詢和協(xié)商，高速公路、國(guó)道、省道的規(guī)模指數(shù)確定為100（即M=100），縣道、鄉(xiāng)道的規(guī)模指數(shù)確定為80（即M=80），并且通過(guò)圖上量算，因素影響半徑分別為d=10000米和d=7000米。分別針對(duì)線狀的高速、國(guó)道和省道每隔500米作Buffer（緩沖區(qū)）分析，縣道和鄉(xiāng)道也是每隔500米作Buffer（緩沖區(qū)）分析，高速、國(guó)道和省道定權(quán)重0.6，縣道和鄉(xiāng)道定權(quán)重0.4，兩者進(jìn)行加權(quán)計(jì)算。

4.2.2 田間道路

田間道路狀況是影響耕地種植方式、利用效益的重要因素，利用距離不同等級(jí)田間道路的遠(yuǎn)近來(lái)反映田間道路狀況的影響度。永濟(jì)市田間道路狀況的評(píng)價(jià)主要依據(jù)土地利用變更庫(kù)中的地類圖斑圖層中的農(nóng)村道路（DLBM：104），并把農(nóng)村道路分為三級(jí)：4米以下，4-8米，8米以上，因素影響半徑分別為d=1000米、d=2000米、d=3000米，規(guī)模指數(shù)分別賦分為60分、80分和100分。4米以下田間道路權(quán)重為0.2，4-8米田間道路權(quán)重0.3，8米以上田間道路權(quán)重0.5，三者進(jìn)行加權(quán)計(jì)算。

4.3 面狀因素量化

面狀因素為無(wú)擴(kuò)散性因素，分值量化采用專家打分制進(jìn)行，并編制定級(jí)因素分值計(jì)算（如表3所示）：

表3 農(nóng)用地定級(jí)因素計(jì)分規(guī)則

田塊狀況：田塊狀況的量化采用斑塊形狀指數(shù)公式（2）進(jìn)行測(cè)算：

這個(gè)指數(shù)是實(shí)現(xiàn)斑塊周長(zhǎng)與等面積的圓周長(zhǎng)之比，代表斑塊形狀與圓形相差的程度。該指數(shù)的最小值為1，其值越接近1，表示斑塊形狀與圓形越接近；其值越大，則斑塊形狀與圓形相差越大，形狀越不規(guī)則。

5.計(jì)算定級(jí)指數(shù)

因素法采用加權(quán)法計(jì)算耕地定級(jí)指數(shù)，將定級(jí)因子綜合成定級(jí)因素分值后再計(jì)算定級(jí)指數(shù)，計(jì)算方法采用加權(quán)求和法，計(jì)算公式（3）為：

式中：Hi為第i個(gè)定級(jí)單元的定級(jí)指數(shù)，i為定級(jí)單元編號(hào)，j為定級(jí)因素因子編號(hào)，Wj為第j個(gè)定級(jí)因素因子的權(quán)重，fij為第i個(gè)定級(jí)單元內(nèi)第j個(gè)定級(jí)因素因子的分值。

永濟(jì)市定級(jí)指數(shù)最大為96.76，最小值為38.51。

6.級(jí)別的劃分

本文采用總分頻率曲線法進(jìn)行定級(jí)級(jí)別的劃分，采用該法進(jìn)行農(nóng)用地定級(jí)，其關(guān)鍵是對(duì)組數(shù)n的選擇。永濟(jì)市的定級(jí)指數(shù)區(qū)間為［max{x}= 96.76，min{x}= 38.51］，分別對(duì)各種n值進(jìn)行樣本劃分，由統(tǒng)計(jì)得到的單元數(shù)量計(jì)算出各樣本的頻率，并繪制出頻率曲線圖，n 分別取值 16，30，60，120，進(jìn)行對(duì)比分析。

通過(guò)頻率曲線圖發(fā)現(xiàn)，n=120時(shí)，所得到的頻率曲線變得凌亂，已沒(méi)有明顯的級(jí)別界線，因此，n值必須小于120；n=16與n=30時(shí)，由于劃分得不夠精細(xì)，也不能合理地劃分出級(jí)別。故本文選擇n=60，并根據(jù)n=60時(shí)頻率曲線的突變點(diǎn)，確定耕地級(jí)別的劃分閾值，縣域范圍內(nèi)確定土地級(jí)別間界線值的土地級(jí)別總數(shù)為6級(jí)，從1級(jí)到6級(jí)，耕地質(zhì)量依次下降，1級(jí)地為最優(yōu)級(jí)別，6級(jí)地為最劣級(jí)別，分級(jí)突變點(diǎn)（如圖1所示）：

圖1 n=60時(shí)定級(jí)指數(shù)頻率曲線與突變點(diǎn)圖

耕地級(jí)別劃分與定級(jí)指數(shù)劃分（如表4所示）:

表4 永濟(jì)市耕地級(jí)別劃分表

圖2 永濟(jì)市耕地級(jí)別分布圖

7.定級(jí)成果分析

在本次永濟(jì)市耕地定級(jí)成果中，大多數(shù)耕地集中于1級(jí)到3級(jí)地，其中3級(jí)地面積最大，達(dá)到17429.09公頃，占本次定級(jí)單元面積的28.46%。面積最小的為6級(jí)地為4301.42公頃，占全區(qū)定級(jí)單元面積的7.02%，農(nóng)用地級(jí)別數(shù)量分布呈現(xiàn)出“兩頭小中間大”的正態(tài)分布規(guī)律。

表5 永濟(jì)市耕地定級(jí)級(jí)別面積統(tǒng)計(jì)表單位：公頃

從永濟(jì)市耕地級(jí)別圖和表5可以看出，永濟(jì)市耕地主要以2、3級(jí)為主，共30835.5公頃，占本次定級(jí)單元面積的50.34%，全區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布都較為廣泛，以卿頭鎮(zhèn)、開(kāi)張鎮(zhèn)、栲栳鎮(zhèn)分布較為廣泛。此外，耕地質(zhì)量最好的1級(jí)地為9552.72公頃，主要分布在卿頭鎮(zhèn)、開(kāi)張鎮(zhèn)、蒲州鎮(zhèn)及虞鄉(xiāng)鎮(zhèn)，少部分分布在城西、城東、城北街道附近。4級(jí)地在全區(qū)分布也較為廣泛，其中卿頭鎮(zhèn)、栲栳鎮(zhèn)分布面積較多。而對(duì)于耕地質(zhì)量較差的5、6級(jí)地，11044.33公頃，占本次定級(jí)范圍的18.03%，多位于中條山附近，分布于永濟(jì)市西南與東南部?？傮w來(lái)講，定級(jí)成果符合實(shí)際。