基于ArcGIS的耕地整治潜力测算与分级研究——以湖北省房县为例

土地整治工作是一项综合性的系统工程,潜力测算与分级是土地整治工作的前提和基础。以ArcGIS软件为平台,采用基于新增耕地系数的数量潜力测算方法,通过调查待整治耕地面积,确定新增耕地系数,测算出房县的耕地整治数量潜力为1 210.18 hm²;质量潜力测算采用基于农用地分等定级成果和产能核算理论的方法,通过计算耕地现实单产和最高单产,分别计算出待整治耕地提升产能和新增耕地产能,得出房县耕地整治的质量潜力为9 485.38万kg;最后以质量潜力测算后的耕地总产能作为潜力分级标准,将整治潜力划分为三个级别,并绘制了以乡（镇）为单元的潜力分级图。根据潜力级别划分结果,结合各乡镇的地形地貌、经济发展水平、农民整治意愿等条件,将一级潜力区、二级潜力区和三级潜力区按照整治时序分别确定为房县耕地近期重点整治区、中期适宜整治区、远期一般整治区。     

基于耕地系数和预评价法的耕地整治潜力测算方法

为科学合理测算耕地整治潜力,提高潜力测算结果的应用性,该文结合二调数据及农用地分等数据,进行了耕地整治数量潜力和质量潜力的测算研究,耕地整治数量潜力测算采用耕地系数法(CLC,cultivated land coefficient),耕地整治质量潜力测算采用农用地分等因子提高后的预评价法。研究表明:五华县耕地整治潜力较大,数量总潜力为841.69 hm2,各行政村数量潜力分布情况为南高北低;质量潜力方面,经过整治,耕地自然等别可平均提高1.28等,利用等别可平均提高0.71等,生产能力可提高57 862.99×104kg。该研究方法符合当地土地整治实际情况,研究结果可为制定县域土地整治规划、划定高标准基本农田建设区及确定耕地整治建设重点项目区提供参考。     

耕地整治质量潜力测算方法

现有耕地整治质量潜力测算大都直接利用农用地分等成果进行,忽略了耕地整治工程措施可改造的耕地质量限制因素与农用地分等因素的非衔接关系,掩盖了土地整治对耕地限制因素可改造程度差异。该文基于耕地整治可改造因素修正,以沈阳市为例,建立了服务于土地整治的耕地质量评价指标体系及质量潜力计算模型（修正法）。结果表明：该方法评价整治前沈阳市耕地质量利用等为5.6等,整治后耕地质量可提高1.2个利用等;得到的耕地利用等指数与基准作物实际产量相关系数R2为0.8517,精度高于农用地分等结果。修正法测算的耕地整治质量潜力增强了耕地整治工程措施与耕地质量限制因素的结合程度,避免了某些限制因子难以改造或难以达到最优值而导致的整治潜力结果偏差,提高了潜力测算结果的科学性和应用性,可为市级土地整治规划提供方法参考。     

中国耕地整治生态潜力测算方法

为合理测算耕地整治生态潜力,指导区域土地整治生态建设,该研究在耕地整治数量、质量潜力测算的基础上,采用生态系统服务价值增加值表征耕地整治生态潜力,提出了全国耕地生态潜力的测算方法,并以县为单位,对全国的耕地整治生态潜力进行了测算。结果表明,中国的耕地整治生态潜力巨大,生态服务价值总量达到6.14×1011元;潜力较高的县集中分布在黑龙江省、吉林省,其次是东部地区的河南省、安徽省、湖北省,西南地区的四川省、宁夏回族自治区大部分县的生态潜力也较高;潜力较低的县主要分布在西北地区、闽粤琼地区和青藏区。该研究探索了耕地整治生态潜力的新思路和方法,研究结果对掌握全国耕地整治潜力分布特点、指导区域土地整治生态建设、确定全国的土地整治与生态保护重点区等有很好的指导作用。     

土地整治项目提升耕地质量可实现潜力测算

耕地质量潜力测算是土地整治项目设计的基础工作,其测算方法有待进一步研究。该文依据农用地分等方法和数据,利用自然等指数、利用等指数,构建可实现潜力测算模型,测算出经土地整治后自然等、利用等别提升的可实现潜力。以中江县土地整治项目进行了实证研究,在利用预评价法对项目区分等因素可改变和消除的幅度进行了可行性分析的基础上,测算了项目区耕地质量可实现潜力。结果表明,整治后项目区自然及利用等指数均可有所提升,分等单元的省自然等、利用等指数提升区间为171.24～605.34、89.30～232.96,国家自然等、利用等指数提升区间为161.10～471.67、62.26～162.09。按照划分等别区间分值转换后,省自然等、省利用等、国家自然等、国家利用等分别平均提升0.66等、0.63等、0.84等、0.62等。该研究方法符合当地土地整治实际情况,提高了耕地质量潜力测算的应用性,可为土地整治项目设计编制和耕地质量建设提供参考。     

河南嵩县土地整理的数量质量潜力

该文在综合分析前人土地整理潜力理论研究基础上,结合农用地分等成果,在原有耕地整理数量潜力基础上,引入了耕地整理质量潜力,并系统制定了耕地整理数量潜力和质量潜力评价理论及方法;同时,也进行了耕地整理质量潜力测算方法的探讨和实证研究,计算出嵩县耕地整理质量提高潜力,分别计算了耕地整理的自然质量提高潜力和耕地整理的利用提高潜力,划分了不同的质最提高潜力区,通过计算,全县可以新增粮食总产量为7.15万t,平均每公顷提高潜力为1561.8kg.最终把耕地整理数量潜力成果与质量潜力成果相结合,划分出县域耕地整理的综合潜力级别区域.     

基于高标准基本农田建设模式的农用地整治潜力分析

该文以高标准基本农田建设型农用地整治模式为切入点,将土地整治潜力评价与特定的整治模式相结合,构建一套适合于高标准基本农田建设整治模式下的农用地整治潜力评价体系和方法。基于高标准基本农田建设需求和农户意愿调查的主客观分析,确定研究区农用地整治潜力分析应采用基于高标准基本农田建设特征的评价模式。论文采用差异性调查分区法、置信区间计算法、潜力等级水平选择法、耕地生产能力计算法和耕地质量综合指数计算等方法分别确定了A类型区（高标准基本农田建设区）和B类型区（非高标准基本农田建设区）的农用地整治的数量潜力、质量潜力,并对潜力结果进行了分级。结果表明：A类型区数量潜力551.78 hm2、质量潜力2 218.57 t,B类型区数量潜力1 531.32 hm2、质量潜力3 883.77 t,适宜高标准基本农田建设区域主要集中在二、三级潜力区,研究认为A类型区整治潜力挖掘应以质量为主、数量为辅。该研究为区县级土地整治规划编制潜力分析和土地整治实践提供方法借鉴和参考。     

中国耕地整理潜力测算分析

耕地整理是增加耕地面积的重要途径,该研究提出新形势下中国耕地整理潜力的测算方法,并以2008年中国土地利用变更调查数据和中国农用地分等数据为基础,结合耕地整理典型项目区的资料等,以县为单位,对中国的耕地整理数量潜力和质量潜力进行了测算。结果表明,中国的耕地整理的数量和质量潜力巨大,耕地整理的数量潜力和质量潜力呈现较一致的集中分布特点。数量潜力较高的县主要分布在东北地区的黑龙江省和吉林省,东部地区的河南、安徽、湖北省,西南地区的四川、贵州、云南省和西北地区的新疆地区;质量潜力较高的县主要分布在东北地区的黑龙江省,西北地区的新疆和内蒙古和宁夏地区,其次是东部的山东省、安徽省和中部的湖北省、湖南省,西南地区的贵州、四川、云南省的潜力也较高。研究结果对掌握中国耕地整理潜力分布特点和确定中国的耕地整理重点区有指导作用,并可为编制中国土地综合整治规划提供数据基础。     

基于土地整治绩效空间差异和潜力分级的投入优先序研究

[目的]分析评价土地整治绩效和潜力分级现状,确定土地整治投入优先序的依据和标准。[方法]采用数据包络分析模型(DEA)对甘肃省华池县已实施的36个土地整治项目绩效评价的基础上,通过对各乡(镇)土地整治的生态潜力、数量潜力和质量潜力的比较,确定各乡镇土地整治优先序。[结果](1)华池县土地整治的技术效率、规模效率和综合效率较高,分别为0.984,0.984,0.969,各乡(镇)的空间差异不大;(2)土地整治的数量潜力、质量潜力和生态潜力则差异较大;(3)将全县划分为2个优先投入区、5个次优先投入区、3个一般投入区、5个投入紧缩区。[结论]结合土地整治绩效空间差异和潜力分级确定的投入优先序科学合理,是一种理想的方法。     

矿区耕地整治潜力评价与整治分区

探索矿区耕地整治潜力评价方法,为新时期矿区耕地整治的实施提供科学依据。该研究以山西省长河流域为例,从耕地的利用低效利用度、生态脆弱度和土地损毁度3个维度构建矿区耕地整治潜力指标体系,在进行分项测度的基础上,结合地形和社会经济因素进行修正,集成测算了耕地整治潜力,并利用自组织双重聚类和DB指数(Davies-Bouldin Index)确定耕地整治分区和整治策略。结果表明:1)长河流域耕地低效利用度、生态脆弱度、土地损毁度及整治潜力的空间分异显著;2)长河流域划分为健康利用提升区、耕地资源整理区、重点生态修复区、损毁土地复垦区、土地治理优配区和综合土地整治区6类分区,并据此制订差异化的整治策略;3)基于自组织双重聚类划定的耕地整治项目区空间连片性较高,利于耕地整治的全域覆盖,研究为同类区域开展耕地整治潜力评价提供借鉴,也为新时期矿区土地整治规划提供指导。     

基于生态位理论的黄土丘陵区耕地整治优先度及模式研究

[目的]从生态适宜性角度构建耕地整治适宜性评价体系,确定耕地整治优先度及其模式,为制定差别化耕地整治政策提供科学依据。[方法]以生态位理论为基础,以山西省太谷县为例,从生产潜力、空间形态、区位条件3个维度构建了黄土丘陵区耕地整治生态位适宜度评价体系,通过评判耕地现实生态位与最适生态位的贴近程度确定各研究单元耕地整治生态位适宜度,并采用GIS标准分类法对此进行耕地整治优先度划分,最后结合关键指标组合法确定不同区域的耕地整治模式。[结果]研究区耕地整治生态位适宜度范围介于26.02～93.57之间,且整体分布非均衡性突出。根据耕地整治生态位适宜度评价结果,可将研究区划为优先、一般和限制整治区域,分别占研究区耕地面积的49.50%,30.28%和20.22%。划分结果与研究区耕地利用现状基本吻合。通过对关键指标的组合分析确定了耕地整治的3种模式:坡改梯模式、农田水利建设及完善模式和道路通达度提升模式。[结论]运用生态位适宜度模型研究耕地整治优先度科学合理,是一种可行的方法。     

农用地整治项目农户满意度分析

[目的]诊断基于农户满意度的农用地整治项目绩效水平,为相关政策的制定提供科学依据。[方法]建立基于农户满意度的农用地整治项目绩效测度指标体系,运用综合评价法、配对样本T检验、IPA分析法分析农用地整治项目绩效水平及其影响因素。[结果]农用地整治项目农户满意度得分达到3.747 5,其绩效水平达到"良好"等级,农用地整治项目结果绩效水平高于过程绩效水平。影响农用地整治项目农户满意度高低的因素主要包括立项决策农户意见采纳程度、规划设计征询农户意见情况、规划设计农户意见采纳程度、后期管护主体明确程度、生产成本降低、后期管护制度健全程度、后期管护资金供给程度、后期管护措施完善程度、立项决策农户参与程度、农业规模生产、生物多样性保护、农田抗灾能力、农田防护林质量、竣工验收中农户参与情况等。[结论]基于农户满意度建立的农用地整治项目绩效测度指标体系和运用综合评价法、配对样本T检验、IPA分析法分析农用地整治项目绩效水平是合理可行的。     

基于系统动力学模型的扬州市土地利用结构多情景模拟与实现

[目的]对江苏省扬州市未来土地利用结构进行多情景预测模拟,并探索不同情景下各目标土地利用结构的实现路径,为土地利用规划方案制定与管理提供科学依据。[方法]采用系统动力学(SD)模型模拟土地利用系统开展研究。[结果]在不同情景下几类主要用地差异明显,耕地面积在耕地保护情景下较高,而在生态保护与经济发展情景下耕地缓慢下降;城镇工矿用地与交通水利用地面积在3种情景下均获得稳定增长,但经济发展情景下的增长快于其他2个情景;林地面积在生态保护情景下出现大幅上升,在另外2个情景下则基本保持不变甚至小幅下降。结合各情景指标设定可得出,耕地保护情景下,除控制城镇扩张占用耕地外,还要加强未利用地开发与农村居民点整理以补充耕地;生态保护情景下,则需加强植树造林、保护好具有丰富生态服务价值的水域、滩涂用地。[结论]SD模型不仅可模拟不同情景下土地利用变化,还可将土地利用与社会经济系统之间的复杂非线性关系显化,有利于土地资源可持续利用调控。     

区域土地开发整理新增耕地潜力及其贡献分析

为了指引重庆市土地开发整理项目的时空配置,保障区域“耕地数量和质量占补平衡”,从单位可整理面积新增耕地潜力出发,应用等级折算系数法,分别测算了耕地整理、农村居民点整理、未利用地开发和土地复垦新增耕地潜力,并借助分层聚类法划分出单位新增耕地潜力区,阐明了不同土地开发整理类型对区域新增耕地总潜力的贡献率。结果表明：重庆市不同土地开发整理类型按等折算单位可整理面积新增耕地潜力存在显著区域差异。耕地整理单位潜力Ⅰ、Ⅱ级区主要分布在渝东北中山区和渝东南低、中山区;农村居民点整理单位潜力Ⅰ、Ⅱ级区主要分布在渝西方山丘     

1995—2015年上海市土地利用及其景观格局变化

[目的]揭示快速城市化过程中城市景观生态变化的时空规律,为当地编制土地利用规划提供科学依据。[方法]基于5期遥感影像数据,借助GIS技术与Fragstats等软件,分析1995—2015年上海市土地利用及其景观格局的动态变化情况。[结果]1995—2015年上海市耕地、草地以及水域呈减少趋势,林地呈现先减少后增加的趋势,城乡、工矿和居民用地呈现不断增加的趋势;耕地的动态度明显,而草地的土地利用动态程度最弱,单一土地利用类型的动态度在2000—2005年多发生剧变,综合土地利用动态度呈现先增加后减少再增加的年际波动规律;土地利用类型转化主要发生在耕地和城乡、工矿和居民用地、耕地和林地之间的相互转化,以耕地的转出和城乡、工矿和居民用地的转入为主要特征;上海市景观格局在时间上表现为斑块数目不断增多,景观破碎度呈现越来越高的主要特征;在空间上表现为景观多样性指数从中部高、四周低的趋势逐渐转化为中西部、北部部分高的趋势。[结论]城市在未来发展过程中要进一步提升用地潜力,提高土地集约利用度,保护并且增加生态服务功能性用地。     

西南丘陵山区土地整理方案比选研究

新增耕地潜力是土地整理项目立项决策的重要依据，而新增耕地率是新增耕地潜力的反映，直接影响项目工程布局、投资预算以及效益问题。该文以重庆市忠县拔山土地整理项目为例，依据国土资源部不同土地开发整理项目新增耕地的两种最低门槛值10%和3%，进行土地整理方案比选设计，计算得到两种土地整理方案的新增耕地率分别为10.3%和4.02%，并从经济、生态和社会3方面，分别采用动态投资评估法、可拓物元分析法、综合指数法对两方案进行比选分析。结果表明：旱地坡改梯工程布局是造成两种土地整理方案新增耕地面积差异的主要原因；农田水利、道路工程以及防护林工程布局差异不大，只存在布局力度上的差异；从方案的系统效益看，新增耕地率10.3%的方案无论是动态投资回收年、生态环境关联度、社会效益指数，还是系统效益指数均优于新增耕地率为4.02%的方案；通过典型田块采用加权算法计算净耕地系数，可以作为西南丘陵山区土地整理项目净耕地系数的计算方法，但该方法中修正系数确定需要经过实地勘测和类比，这样可避免典型田块选择的主观性。     

村域尺度耕地利用效益时空格局演化分析

[目的]通过分析甘肃省广河县村域耕地利用效益的时空格局演化特征,为合理利用耕地资源,提高效益水平提供更切合农民生产生活需要的依据。[方法]应用改进熵值法、GIS技术、ESDA空间分析技术。[结果]广河县10a来村域耕地利用经济效益整体呈上升趋势,社会、生态及综合效益均呈先上升后下降的趋势。耕地利用经济效益的高效区围绕在川区村域,社会效益高效区多分布在红庄村等山区村域或川区边缘村域。各村耕地利用效益具有显著的空间正自相关性,总体上村际间的相互作用呈下降趋势,局部上高—高效益区在减少且以头家村等川区村域为中心的高—高类型区逐步向广河县西南方的村域转移。[结论]村域尺度效益评价更能具体反映农民对耕地的利用情况,并根据效益的高低集聚特征做出科学有效的调整措施。广河县应加快构建新型农业经营体系,形成村域间社会事业发展合力。     

徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应

[目的]研究徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应,为土地的合理规划以及区域经济与生态环境的平衡提供理论支持和参考依据。[方法]以土地利用转移矩阵和叠加分析为工具,分析徐州市中心城区的土地利用类型的动态变化特征和空间格局演变规律,并通过NDVI和区域生态环境质量指数分析土地利用变化的生态环境效应。[结果]基于多源遥感数据的分类回归树(CART)分类结果,其Kappa系数均大于0.90;整个研究区耕地面积大幅减少,建筑用地迅速增加。郊区较多土地类型转变为建筑用地,在2004—2016年期间,研究区NDVI低值区域逐步扩大,但生态环境质量先由0.323增加为0.360,后下降至0.320。[结论]2004—2016年徐州城市扩张导致耕地大面积较少,景观破碎化加剧,但城市建设过程中绿地面积增加,整体生态环境质量稍有提升。建议进一步加强徐州城区景观格局的合理规划,降低城市化进程给生态环境带来的负面影响。     

内蒙古赤峰市松山区耕地演变模拟

[目的]揭示赤峰松山区耕地演变规律,为该区土地利用合理规划管理、生态恢复和经济发展政策的制定提供科学依据。[方法]基于1990,2000,2010年TM遥感影像解译数据,分析研究区耕地动态变化特征,采用GIS中多标准评价(MCE)方法,结合元胞自动机—马尔可夫(CA-Markov)模型,对2020年耕地空间格局变化进行模拟。[结果]耕地的演变空间差异性显著:(1)城郊区由于城镇化速度的加快,大量耕地转化为建设用地。(2)松山区西部石质山区,该地区海拔较高,坡耕地较多,水土流失严重,土壤贫瘠,导致撂荒弃耕严重,同时由于退耕还林政策的实施,耕地在不断减少。(3)松山区东部黄土丘陵台地区,海拔相对较低,地势平坦,适宜于耕地开发,增加的耕地主要源于未利用地和草地。(4)2020年研究区土地利用格局模拟图显示耕地的破碎化程度将有所缓减,开始向规模化发展,同时松山区耕地空间格局稳定性逐渐增强。[结论]该模型模拟结果的精度较高,依据耕地演变趋势,科学合理的利用耕地,制定相应的政策,同时研究结果可为土地资源优化配置奠定基础。     

基于DPSIR-TOPSIS模型的安徽省耕地资源利用系统健康诊断

[目的]研究安徽省2007—2016年间耕地资源利用系统的健康状况,为今后的工作提供参考。[方法]构建DPSIR指标评价体系,并利用TOPSIS模型测度了10a间安徽省耕地资源利用系统健康状况,同时采用障碍度模型剖析了主要的限制因素。[结果]2007—2016年安徽省耕地资源利用系统健康水平由不健康等级转为亚健康等级,健康状况有了明显改善;总体来看,安徽省耕地资源利用系统健康准则层障碍度最高的是压力子系统,主要障碍因子为GDP增长率、农作物受灾面积、农药使用量、建设占用耕地面积、农用塑料薄膜使用量等。[结论]应用DPSIR模型构建的安徽省耕地资源利用系统评价指标体系和运用TOPSIS法分析耕地资源利用系统的健康水平是合理可行的。虽然安徽省总体健康水平呈现稳步上升趋势,但是受压力子系统的限制,安徽省耕地资源利用系统仍处于亚健康水平。