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基于AHP和GIS技术的未利用地宜耕适宜性评价研究

周望　周博　邓文胜

摘要 以郧县为例，研究了未利用地宜耕适宜性评价方法。综合考虑自然、资源、经济、社会等因素，构建了未利用地宜耕适宜性评价指标体系。运用层次分析法（AHP）确定了评价指标权重；对各单项指标进行归一化处理，利用GIS空间分析功能，对郧县土地整理中未利用地宜耕适宜性进行了评价。依据评价结果，采用自然间距法，将全县未利用地分为最适宜、中度适宜、勉强适宜和不适宜4个宜耕等级，并用聚类分析方法，对未利用地宜耕开发潜力进行分区。该方法综合考虑自然、资源、经济、社会等因素，使评价结果更加科学，可以为未利用地宜耕适宜性开发提供参考。
关键词 AHP；GIS；未利用地；宜耕适宜性评价；湖北郧县
F301.2 A 1007-5739（2015）01-0189-02
Abstract Arable exploitation suitability evaluation for unused land was researched based on AHP and GIS with Yunxian County for example.The arable evaluation index system for unused land was established under the consideration of nature，resource and social factors.The weight of the evaluation index was determined using Analytic Hierarchy Process；Each single index and arable evaluated unused land suitability in Yunxian County land consolidation were normalized based on the GIS spatial analysis function. According to the evaluation result，the suitability of unused land was classified into four grades：optimum，less optimum，barely optimum and unfit，using natural distance method，the unused land development potential was classified using cluster analysis method.This method take nature，resource，economy and society into consideration and the arable evaluation result is more scientific and can provide reference for unused land arable suitability development.
Key words AHP；GIS；unused land；arable exploitation suitability evaluation；Yunxian Hubei
我国人口众多，人口基数大，人均耕用地资源不足，是我国国情的一个重要特点。随着城镇化的快速推进，大量耕地被规模不断扩大的城镇建设活动所占用，耕地资源不断减少已经成为制约社会经济协调可持续发展的重要因素[1]。因此，实行对耕地进行特殊保护的政策，实现耕地总量动态平衡，贯彻“十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地”的基本国策，合理高效地开发利用未利用地是缓解用地紧张，保证城乡统筹发展的有效措施。
目前，国际上也逐渐认识到了未利用地其特殊的自然属性和经济特征，开始有组织、有计划、大规模地进行未利用地开发整理项目[2-3]。在国内，自从1999年实施新《土地管理法》开始，国家通过征收新增建设用地土地有偿使用费筹集专项资金，设立投资土地开发整理项目，全国已设置了多个未利用地开发整理试点区[4-5]。
土地适宜性评价是评定土地对于某种土地用途是否适宜及适宜程度而进行的工作，是土地利用总体规划中的一项重要基础工作，是土地科学中的热点课题，是国土开发整治与发展战略研究的重要依据。其为合理利用有限的土地资源，确定土地利用的布局提供了科学依据。高效率地开发利用未利用地，对未利用地适宜性进行科学的评价是基础。从各种相关文献资料和国内未利用地开发整理试点区运作效果来看，研究多是注重单方面因素，研究结果较为片面，对未利用地的适宜性评价科学性有限，存在着“边开发边破坏”的恶性循环[6-7]。因此，为了更合理地利用未利用地宜耕资源，本研究借助GIS技术，综合考虑自然、资源、经济、社会等各类因素，研究了未利用地开发宜耕适宜性评价方法，并基于该方法，对鄂西北山区郧县的未利用地宜耕资源开发的适宜性进行评价。
1 研究区概况
郧县位于湖北省西北部，汉江中上游，秦岭、大巴山东延余脉之间，鄂西北的鄂、豫、陕三省交界处，地跨东经110°7′～111°15′，北纬32°25′～33°15′。北依秦岭，南接巴山，处于秦岭与巴山东延余脉之间。地势西南和西北高，向中部汉江谷地倾斜，形成马蹄状环绕峡谷和盆地相间的地貌。汉水横贯中间，由西向东，区位优势独特，背秦巴为椅，面汉江而坐。素有“东控荆襄，西制汉中，南通川东，北承商洛”之说，史有“鄂之屏障、豫之门户、陕之咽喉、蜀之外局”之称。地处我国北亚热带季风气候区的最北部，属北亚热带大陆性季风气候气候湿润，光照充足，冬少严寒，夏少酷暑，气候温和，常年平均气温14 ℃。年均降水量870 mm，年日照时数1 900 h。
2 未利用地宜耕适宜性评价endprint
2.1 选定参评因子
影响未利用地宜耕适宜性评价的因素包括自然、资源、经济和社会有关的众多指标，选择参评因子的合适与否直接影响未利用地宜耕适应性评价划分结果的科学性和真实性。通过对湖北省郧县的自然条件、资源分布、经济状况和社会发展等各方面的综合调查，与专家交流反复论证筛选，横向和纵向分析比较后，确定了未利用地宜耕适宜性评价参评因子。自然因素包括未利用地平均坡度、土壤厚度、有机质含量、pH值、岩石露头度和土壤侵蚀度；资源因素包括增加耕地面积、增加耕地系数和未利用地面积；经济因素包括地区人均财政收入和农村居民人均纯收入；社会因素包括人均耕地面积和灌溉保证率。本文在选择参评因子时遵循差异性和现实性原则，选取对本地区农业生产影响最大的因素，使土地评价结果更加符合客观实际。
2.2 确定参评因子权重
由于不同的土地利用方式对土地各要素的不同要求，土地适宜性评价要针对一定的土地利用方式才有其实际的意义[8]。在评价单元中，不仅要反映各评价单元内的差异，而且要反映参评因子之间的区别。根据每个参评因子对该区域未利用地评价单元综合分值的贡献程度的大小赋予相应的权重，确保所选的参评因子能恰当地反映其对综合分值的贡献程度[9]目前，在土地评价中评价因素权重确定的方法很多，大致可分为两大类：一类为主观赋权法，由专家根据经验判断各评价指标相对于评价目的的相对重要程度，然后经过综合处理获得指标权重。如层次分析法（AHP）、专家征询法（Delphi）法等。另一类为客观赋权法，各个指标根据一定的规则进行自动赋权，如主成分分析法、因子分析法、灰色关联分析法、墒值确定法等。运用主观赋权法确定各指标间的权重系数，反映了决策者的意向，但决策或评价结果具有很大的主观随意性；而运用客观赋权法确定各指标间的权重系数，评价结果虽然具有较强的数学理论依据，但没有考虑决策者的意向[10-11]。
本研究选取了多指标决策模型，模型中参评因子权重的确定应用了由美国运筹学家T.L.Saat提出的层次分析法（AHP），在YAAHP软件中对每2个参评因子进行比较判断相对优劣程度，构造出判断矩阵，并对经过专家的判断思考给出标度的矩阵进行满意程度的验证，即对各判断矩阵进行一致性检验，确定最终的指标权重，此方法对生态条件复杂的山地县城用地进行适宜性评价具有优势[12]。经过层次分析法模型计算得到所有参评因子的权重后，为了方便标准化处理，使所有参评因子处于同一量化单位中。通过该评价模型计算后得到研究区各评价单元宜耕适宜性综合得分，得分范围为0.154 9～0.741 7分。
3 未利用地宜耕适宜性分区
3.1 评价单元的确定
评价单元是具有专门特征的土地单位并用于进行制图的基本区域。确定评价单元以保证评价结果落实到一定的区域上，从而对其进行鉴定、评估，是土地适宜性评价的基础。由于土地整理多是对现有土地利用结构的调整或是对未利用土地的开发，因此以土地利用现状的地块作为土地适宜性评价的单元较为合适[13]。随着GIS技术的快速发展，目前土地适宜性评价中评价单元的划分方法较常见的有2种：一种是将研究区划分为若干个相等的栅格单元，以划分的每个栅格作为评价单元；另一种是将各个单因子分级图叠加后的最小图斑作为评价单元。郧县未利用地图斑分布比较零碎，故充分运用GIS软件强大的空间分析功能，以叠加分析后的最小图斑作为评价单元，这样评价单元内土地属性、土地质量相对一致，使得评价结果更准确、可信。
3.2 未利用地宜耕适宜等级的划分
为了表示不同适宜性在全县的分布并将全县的未利用地划分为不同潜力区，首先需要确定研究区内未利用地的范围。本研究结合郧县的地形地貌，依托土地分等成果，选择土壤质地不为砂土、土壤pH值在6.0～8.0之间，剔除坡度大于25°、土层厚度小于20 cm和土壤侵蚀剧烈的区域作为未利用地宜耕评价范围。应用Arcgis软件中自然间距分类法（Natural Breaks），此分类方法可根据分值变化的特征以变化剧烈的区域作为未利用地宜耕适宜性评价的等级划分界限，划分出研究区内未利用地宜耕适宜性评价的最终结果（图1）。
由郧县未利用地宜耕适宜性分区图可以看出，图中的一、二、三、四级潜力区分别对应最适宜、中度适宜、勉强适宜和不适宜4个等级。最适宜和中度适宜开发为耕地的区域主要位于地势较为平坦的中东部地区和水资源条件较好的区域；而勉强适宜和不适宜开发为耕地的区域则主要位于地势较高、水资源相对匮乏的中西部地区和西南部地区。
对郧县宜耕适宜性的未利用地按乡镇进行统计分析，得出郧县各个乡镇不同级别潜力区面积。郧县未利用地一级潜力区占全县土地整理中未利用地面积的22.77%，二级潜力区占全县土地整理中未利用地面积的47.55%，三级和四级潜力区面积所占土地整理中未利用地面积比例相当。其中最适宜开发为耕地的区域主要位于城关镇中西部、安阳镇、城关镇、柳陂镇、茶店镇、梅家铺镇和刘洞镇，这些区域大部分均位于县域内主要河流水域周边，水资源条件良好，地势平坦，土层深厚，土壤肥力较好，适宜耕作；而不适宜开发为耕地的区域大致分布在五峰乡、胡家营镇和叶大乡，这些区域坡度大，灌溉条件较差，土壤侵蚀较为严重，限制性明显，不适宜开发为耕地。
4 结语
本文以湖北省郧县地区耕地这类重要土地利用类型为例，以土地的自然属性为基础，综合考虑当地自然、资源、经济和社会状况，通过层次分析法，筛选13种参评因子构建评价体系，运用层次分析法（AHP）确定各因子所占权重，通过GIS软件强大的空间分析功能对郧县土地整理中未利用地按耕地开发潜力和适宜程度进行了评价分级。最终将全县的未利用地按开发为耕地的适宜程度划分为最适宜、中度适宜、勉强适宜和不适宜4个等级。不同级别的潜力区划分为郧县未利用地的开发时序提供参考依据。
未利用地开发活动的实施必然要借助一定的工程措施，在此过程中不可避免地破坏一定区域内土地资源的原位状态，会对该区域内的水资源、植被、生物、土层结构等环境要素及其生态过程产生诸多影响。因此，在对未利用地进行耕地开发活动前，分析未利用地宜耕开发的生态环境效益显得尤为重要，绝不能以破坏生态环境为代价，防止走上“边开发边破坏”的恶性循环之路。endprint
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现代农业科技2015年1期
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