非市场条件下的农用地适宜性评价研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 非市场条件下的农用地适宜性评价 研究 摘要：运用 ENVI 与 ARCGIS 等 先进方法，对朝鲜民主主义人民共和国 黄海北道 11 个行政区的农用地进行了 适宜性评价。在综合考虑研究区的自然、 社会、经济条件下，选取了降水量、海 拔、坡度、交通条件和水源等 5 个评价 指标，综合运用层次分析法和特尔菲法 进行了指标权重确定。探讨了在非市场 条件下如何评价农用地的优劣，可以为 土地资源的科学管理及合理利用提供一 定的科学依据。研究结果表明：适宜性 程度高的地区大部分位于研究区的西北， 主要为 Songlim 市，Saliyuan 市， Bongsan 郡，Huangzu 郡；西部地区的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 海拔和坡度条件较好，交通网也很发达， 农用地的适宜性水平也较好；北东部和 东南部因地形与水源条件不佳，如 Suan 郡、Bongsan 郡、Sehung 郡，导致农用 地适宜性评价结果较低，但随着灌溉水 平提高，具有较好的农业发展潜力。此 外，还应对不适合耕种地区进行退耕还 林、还草，并在适宜地区将旱地转为水 田。 中国论文网 /7/view-12990395.htm 关键词：ARCGIS；农用地； ENVI；适宜性评价 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号： 1674-9944（2017）14-0213-07 1 引言 土地资源是人类赖以生存的基本 要素，因此，在任何地区任何时期，加 强对土地资源的综合利用，增强对土地 资源合理优化配置能力都显得极为重要。 土地适宜性评价是综合考虑土地的社会、 自然和经济情况，评价针对某种特殊用 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 途的适宜性，评价结果的高低与适宜性 成正比1。达到将土地针对某种特定用 途，划分成若干等适宜程度的目的，以 判断该土地作为建设用地、耕地、园地、 林地、等的适宜性及限制性的大小，为 土地利用总体规划，耕地后备资源的开 发一以及耕地资源的保护提供依据2。 在中国，对农用地适宜性的研究 较为成熟。吴燕辉、周勇在确定土地适 宜性的评价指标时，除自然因子外，还 选一些经济因素，如交通因素、土地利 用规模效益、市场等3。在城镇化和工 业化快速发展的背景下，生态环境被破 坏等建设用地与农用地之间的矛盾日益 突出，因此，在开展农用地适宜性评价 的过程中生态问题受到越来越多的关注。 此外，相关研究者指出平原地区，由于 人口密集，地形区位优势明显，生态因 素、区位因素、经济因素等这些因素必 须综合考虑4。袁成军，朱红苏，何腾 兵等在山区农用地适宜性评价中，选取 评价指标时倾向于选取自然因子5。随 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 着 GIS 和 RS 等技术方法集成运用越来 越趋于成熟，宝鲁等利用遥感影像及有 关图件资料，基于 RS 与 GIS 技术评价 了半干旱区农用地的适宜性6。吕云峰 等应用 RS 技术，获取遥感影像并进行 处理，结合 GIS 技术建立土地利用数据 库，使土地适宜性评价的结果更加准确、 科学7。姚丹丹，苗放等选取了如下评 价指标：水源、交通、地形、坡向、海 拔等评价了四川省农用地适宜性，并在 GIS 的支持下，利用其空间分析功能得 到了四川省耕地适宜等级的空间分布特 征8。郜红娟，张朝琼等运用 GIS 技术， 选取了如下适宜性评价指标：坡度、与 河流距离、与公路距离、与城镇距离、 土地资源和耕作距离等 6 个因子，对农 村居民点用地适宜性进行了评价9。以 上研究均表明，将 GIS 技术和 RS 技术 相结合，能更快速、准确、科学地获得 土地利用信息。 基于文献综述可知，关于农用地 适宜性评价的研究较为丰富，但大都是 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 以中国国情下的市场体制为背景，而对 非市场经济条件下土地适宜性评价研究 却无人涉及，因此本文以朝鲜民主主义 人民共和国黄海北优化管理具有重要的 意义。 2 研究区概况与数据处理 2.1 研究区概况 本文选取朝鲜民主主义人民共和 国黄海北道的 11 个郡为研究对象（图 1） 。研究区位于朝鲜西南部，人口约 211 万人，面积为 8，157 km2，位于内 陆。研究区的东北部为阿虎飞岭，西南 为丘陵性山地，西北部为载宁江冲积平 原，中间有礼成江冲积平原。本研究运 用 ENVI 软件得到的土地利用现状图 （图 2） 。经统计可知（表 1） ，研究区 范围内水田仅占区域总面积的 7.98%， 而旱地则达到了 48.18%。区域内农业 以旱田为主，主要种植各种杂粮和棉花、 烟叶等经济作物。黄海北道地势由东北 向西南倾斜，地形以海拔 500 m 以下的 低地为主。年平均气温 910，同全 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 国年平均气温相近；年平均降水量 8001200 mm 之间，为全国年平均降 水量较多的地区之一，有较明显的地域 差异。该道水利化成就突出，建有大型 人工湖银波湖和燕滩水库，水陆交通较 发达。自然地理特征来看，区域内较好 的水利化条件、地形和气候条件是区域 内农业发展的基本保障。 2.2 数据处理 2.2.1 数据来源 采用的数据为 2009 年 6 月 24 日 Landsat 遥感卫星拍摄的 TM 影像（30 m30 m）和 DEM 资料（30 m30 m） ， 以及研究区道路网和河流网的 shape 资 料、研究区 16 个观测地点的降水量资 料（28 年间） 、行政界线图等。 2.2.2 数据处理 遥感技术能够提供多时相、多光 谱的土地利用信息，因此能够很好地进 行土地分类1015 。本文中首先对 TM 资料对象分为六大类，即山林、水 田、旱地、建设用地、水体、云彩，利 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 用 ENVI 软件的 ROI 工具定义了对应样 本，样本之间的分离度值大于 1.99（最 大 2.0）以上：地物可分离度很好。然 后根据定义的 6 个样本（图 3） ，运用 ENVI 的一种监督分类方法进行对象分 类分析。ENVI 提供了多种监督分类方 法，本文利用神经网络分析方法得到土 地利用分类图（图 4） 。 3 研究 方法 3.1 指标选择和权重确定方法 3.1.1 指标选择方法 农用地是自然和人类劳动的联合 产品，一个复杂的生态经济体系。农用 地评价是根据农用地自然与社会属性， 对其质量优劣进行综合评定。在具体评 价工作之前，必须对区域内的自然和社 会经济因素进行宏观角度的分析。在不 同的自然地理条件、农业生产特点和利 用方式下，对农用地质量影响起主导作 用的因素是不同的。农用地评价工作当 中评价因子的选取主要遵循差异性、主 导性、综合性、针对性、现实性、独立 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 性等的原则8。 在充分考虑研究区的自然地理条 件的基础上，结合研究区的特殊性和数 据的可获得性，本文选取降水量、海拔、 坡度、交通和水源等五个评价要素，以 自然角度为切入点来评价农用地的适宜 性。 研究区土地适宜性评价的地形因 素有海拔和坡度条件，坡度在 25以上 地区不适合耕地的利用，另外地表起伏 越大，它的农用地适宜性也越差。对农 业生产来说保证灌溉条件最重要，从研 究区气候实际情况来看，区域内的基本 水源来源于河川网（包含湖和水库）和 自然降水，这些来源也构成了研究区农 用地灌溉水的主体，所以水源的分布条 件也属于重要评价要素。其实对农业生 产来说，最关键要素就是水，本文为农 用地适宜性评价的选择指标时，选取了 降水量和水源两项指标。交通条件是农 业经济发展的要素之一，因此交通是一 项重要评价指标。通过以上考察，本文 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 确定了如下五项评价指标：降水量、海 拔、坡度、交通、水源。 3.1.2 权重确定方法 选择评价因素方法有层次分析法、 主成分分析法、特尔斐法等，每种方法 都有各自的优缺点。鉴于研究区的特殊 性，数据获取存在较大难度，若采用客 观确定权重方法，必然会给权重结果带 来明显的误差。因此，本文选取层次分 析法（表 2） ，结合特尔菲法综合确定各 评价指标的权重。 3.1.2.1 层次分析法 层次分析法（AHP）是将与决策 有关的元素分解成目标、准则、方案等 层次，在此基础之上进行定性和定量分 析的决策方法16，17 。层次分析法的 优点是决策者可以根据各层次之间的相 对重要性来得到各层次相对上一层的权 重。层次分析法的结构分为：最高层 （要达到的目的） 、中间层（约束及准 则层） 、最低层（解决问题的措施） 。 根据本文指标选取，准则层：降 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 水量 C（1） 、海拔 C（2） 、坡度 C（3） 、 河流 C（4） 、交通运输条件 C（5） ，构 造成对比较矩阵如下：通过一致性检验， 其一致性比率 CI=0.025，均小于 0.1。 3.1.2.2 特尔斐法（均方差计算法） 。 特尔斐法是一种常用的指标权重 确定方法，具有简单易行的特点。均方 差决策法是一种经典的多属性决策方法， 主要优点体现在原理直观、计算较为简 单等18 20，权重 ai 超过（ E-2） （E+2）的范围时，就易除该赋权，并 给出各因素的权重范围，如此进行二到 三轮后专家的赋权结果基本趋于一致 （表面现象） 。 依据公式（1） 、 （2） 、 （3） ，得到 指标权重值如表 4 所示。 3.1.2.3 层次分析特尔斐法获 取评价指标复合权重 本文将运用层次分析法获取的权 重 W1 与运用特尔斐法获取的权重 W2 进行耦合从而获取复合权重值。公式如 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 下： 本文 取值 0.5，求得最终复合 权重指标体系（表 5） 。 3.2 基于 ARCGIS 平台的空间分 析 ARCGIS 是一套完整的 GIS 应用 平台。基于该应用平台可以完成土地评 价体系的开发、浏览、编辑、分析和存 储以及信息的发布等基本的地理信息功 能。ARCGIS 具备土地评价数据的显示 和发布、各种关联地图的编辑、数据的 查询和管理、分析处理等完整功能框架 10， 21。本文基于 ARCGIS 的空间 分析功能，建立了因素因子的影响计算 模型和级别评价模型，利用 ARCGIS 强 大的空间分析功能，如 Raster Reclassify、Raster surface、Euclidean Distance、Weighted Overlay 功能等可评 价农用地适宜性。评价技术路线如图 5 所示。 3.3 适宜性评价量化标准体系 联合国粮农组织（FAO）提出了 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 农业土地适宜性四个等级，高度适宜 （S1） 、一般适宜（ s2） 、勉强适宜 （S3）和不适宜（ N） 。在研究区内，绝 大部分地区为海拔 500m 以下起伏缓和 的低山丘陵，少量地区坡度较大，具有 山地特征，年平均降水量在 8001200 mm 之间。本文分别将海拔 500 m 以下、 降水量 800 mm 以下、坡度 25以下的 条件分成 4 个等级，超过这些数值范围 的另算一个等级。综上所述，根据研究 区自然地理特征和联合国粮农组织对农 业土地适宜性级别的定义，制出了各评 价因子量化分级综合表（表 6） 。 3.4 农用地适宜性评价 3.4.1 海拔、坡度分布分析 对研究区的数字高程模型 （DEM）应用 Arcmap 的 Reclassify 工 具，处理得出其海拔、坡度空间分析数 据，如图 6、图 7 所示。 从海拔与坡度级别分布图可以看 出，海拔 100m 以下及坡度 5以下的大 部分地区位于研究区的西 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 部Songlim 、Zonghua、Huangzu、Sali yuan、Unpa，这说明了西部地区具有为 农业发展的地形条件。在研究区海拔 500m 以上的地区很小，基本上位于北 东部和东中部、南部的山地，如阿虎飞 岭山脉。坡度 25以上地区也大体上占 据北东部和南部的山区。通过考察海拔 高和坡度要素分布，可知研究区在地形 条件有明显的地域差异，这就影响到农 用地适宜性评价级别。 3.4.2 交通运输、水源条件分析 依据应用 Arcmap 的 Euclidean Distance 功能，得到缓冲分析图（图 8、9） 。 从研究区交通缓冲分析图中可以 看出，道路体呈网格状分布，分布较 为均匀，但西北部 Songlim、Zonghua、Saliyuan 郡的交通 状况在整个研究区处于最优状态，整体 处于 2 km 以内。其次， Huangzu、Unpa、Sehung 郡也具有较好 的水平，交通条件较差的地区是研究区 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 14 的中心部和南部，如 Bongsan 郡和 Linsan 郡的南部地区。 从水源 缓冲分析图来看，因受到载宁江及其支 流、大型人工湖（银波湖和燕滩水库， 瑞兴湖等）的影响，研究区的西部、中 心部、中北部的水源保证条件最好，尤 其是 songlim、saliyuan、unpa 、sehung 、yont an 郡。水源条件较差的地区为中东部和 南部地区。通过考察交通和水源因素缓 冲分析，可知研究区具有较发达的交通 网和充足的水源，尤其很多已建好的大 型人工湖和水库为农业发展提供了有利 条件，对研究区农用地适宜性评价有着 正向影响。 3.4.3 降水量分布分析 基于研究区 15 个观测地点 28 年 间的降水量资料（表 7） ，利用 Arcmap 的 Interpolation 功能，生成年平均降水 量级别图（图 10） 。从分布图来看，研 究区内从西部到东部降水量逐渐增多， 表明研究区东部 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 15 （yonsan，suan，sehung 郡）具有充足 的降水。研究区的西部降水量较小，这 与研究区的地形条件有很大关系。从西 部刮来的湿气海风和位于研究区东部山 脉之间互相作用导致地形性降水，从而 对研究区降水量分布造成影响。通过分 析，可见研究区降水量分布与其他评价 要素不同，西部和东部之间有明显的差 异。 3.4.4 适宜性综合评价结果 依据海拔、坡度、交通条件、水 源和降水量等 5 个评价指标的分布图， 结合前文求出的复合权重体系（表 5） ， 运用 Arcmap 的 OverlayWeighted Sum 功能得出了最终适宜性评价级别， 如图 11 所示。将适宜性评价级别图与 利用 ENVI 得到的土地利用现状图进行 对比分析，基于 ARCGIS 平台的空间分 析工具（Conversion Tools、Analysis Tools）得到各级别农用地面积，见表 8。可见评价结果能反映农用地适宜类 型的分布。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 16 由图 1 和表 8 可以看出， （1）适 宜性评价 1 级的地区大部分位于研究区 的西北部，总面积为 61514.1 hm2，占 研究区面积的 18.18%，其中水田面积 占研究区总水田面积的 64%，这表明此 区域有着较好的农业生态环境，并具有 较强的可持续发展潜力。究其原因，是 因为该区域的海拔和坡度条件较好、交 通网也很发达，具有较优越的自然与经 济条件，因此这些地区一直是黄海北都 的主要粮食生产区。一级林地大部分位 于研究区的西北部，该地区具有较好地 土壤条件和其他条件，因此具备退林还 耕的可能。 （2）从面积上看，适宜性评价 23 级农用地为面积最多、分布最广泛 的农用地，占有总农用地的 47.6%以上， 主要分布在西北和东南部丘陵地域。从 23 级农用地构成来看，在除了山林以 外土地中，旱地（95480.2 hm2）和水田 （1951.7 hm2）的比例是约 49：1，耕 地的极大部分属于旱地，这说明在这些 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 17 地区基本耕作方式是旱地，可通过土整 治与其他措施，将旱地改造成水田。这 一级别的土地对农业生产有一定的限制， 主要原因是有轻度侵蚀威胁、降水量分 布不均且交通较落后。 （3）属于适宜性 4 级的农用地 大体位于研究区的北东部和南东部低山 地，总面积约为 61612.7 hm2，其中山 林地面积最大，比例将近一半。此等级 地区坡度与海拔条件较差、经济条件也 不佳，属于暂不利于农用生产，但随着 灌溉水平提高，不仅有农业发展潜力， 也有营造山林的潜力。 （4）在适宜性为 5 级的农用地 中旱地面积为 4600.5 hm2，大部分分布 在研究区的中部和最南部，该区域的自 然与经济条件很差，不适宜耕作，适于 造林。 基于前文研究，本文得到了研究 区 11 个行政区的农用地适宜性级别面 积表（表 9） ，其中，1 代表 Songlim，2 代表 Zonghua，3 代表 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 18 Huangzu，4 代表 Yonsan，5 代表 Yontan，6 代表 Suan，7 代表 Saliyuan，8 代表 Bongsan，9 代表 Unpa，10 代表 Sehung，11 代表 Linsan。 由表 9 可知，在 Songlim、Saliyuan、Zonghua 、Unpa 、 Huangzu 区域内水田和旱地的耕作水平 高，对食粮安全生产和农业发展具有重 要的意义。区域内坡度在 5以下的林地 面积达到了 3434.7 hm2，通过改良土壤 和其他条件，具有将其改造城耕地的潜 力。 农用地耕作水平较差的地区为 Suan、Bongsan、Yontan 、 Sehung、Lins an，其中 Suan，Bongsan ，Sehung 三个 地区内存在较多适宜性等别 5 级的旱地， 大部分位于中东部，其中约有 196.1 hm2 的旱地分布在坡度 25以上的地区， 意味着这些地区不合适耕作，尤其是在 3 个郡（Suan、Bongsan、Sehung）坡度 25以上的耕地面积较大，应对不适合 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 19 耕种地区进行退耕还林、还草。没有属 于