（植物营养学专业论文）河北省太行山区土地资源适宜性评价.pdf

摘要 土地适宜性评价是近2 0 年来国内外土地资源研究的最主要内容，可为土地资源 合理开发利用提供科学、可靠的基础依据。土地资源适宜性评价属于土地评价的范畴， 其任务是根据土地适宜性确定土地的最佳利用方向；根据土地的限制性因素类型及其 强度，因地制宜地制定治理和改造措施，为合理利用、科学地管理规划土地服务。本 文对土地资源适宜性评价的原则、内容及方法作了较详尽的阐述：简要介绍了地理信 息系统g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) 的功能和发展并分析了利用g i s 进行十地 赍源适宜性评价的可行性和必要性；简要介绍了地理信息系统软件m a p i n f o 和 a r e v i e w 等相关软件的功能特点，制定了河北省太行山区土地资源适宜性评价的技术 路线。 本研究进行太行山区土地资源适宜性评价的具体做法是：首先，根据选择评价因 素的原则确立了用于太行山土地资源适宜性评价的1 3 个评价因素。其次，应用层次 分析法确定了各因素的权重，采用网格法确定土地适宜性评价单元。然后，利用土层 厚度、灌溉保证率、土壤质地等1 3 个评价因素的图形资料和有关数据资料分别建立 了各因素的空间和属性数据库，利用地理信息系统软件进行叠加分析，生成土地适宜 性评价图，得到宜农地、宜林地、宜牧她及其各自分等的数量与空间分布。十地适宜 性评价结果表明，河北省太行山区宜农、宜林、宜牧地面积分别为：1 1 0 2 1 2 0 公顷、 1 2 5 3 5 8 7 公顷、6 8 2 5 1 3 3 公顷，分别占土地总面积的3 5 7 、4 0 6 、2 2 1 。通过比 较现状与适宜性评价结果，对河北省太行山区土地利用空间结构调整从数量与地域的 角度进行了分析，针对太行山区土地利用障碍因素的基础上，对河北省太行山区今后 的土地资源利用提出了合理化的建议。 在整个工作过程中，各环节紧密相连，成果图的输出实现了自动化，既节约了时 间提高了效率，又提高了精度，适宜性评价的结果客观准确地反映了当地的实际情况， 对河北省太行山区今后土地农林牧结构调整提供了依据，并对山区土地资源适宜性评 价研究以及土地利用空间结构调整具有重要的参考和借鉴意义。 关键词：河北省太行山区；土地资源：适宜性评价：地理信息系统 t h es u i t a b l i t ye v a l u a t i o no f t a i h a n gm o u n t a i n o u sa r e a s l a n dr e s o u r c e si nh e b e ip r o v i n c e p o s t g r a d u a t e ：y uy o n g s p e c i a l i t y ：p l a n tn u t r i t i o n t u t o t ：p r o f z h o uo a r n a ip r o f x u es h i c h u a n a b s t r a e t l a n ds u i t a b i l t i ye v a l u a t i o ni st h em o s tm a j o rc o n t e n to fl a n dr e s o u r c er e s c a m hi nl a s t 2 0y e a r s ，w h i c hc a no f f e rs c i e n t i f i cr e l i a b l ef o u n d a t i o nb a s i sf o rl a n dr e s o u r c ed e v e l o p m e n t a n du s er e a s o n a b l y l a n dr e s o u r c es u i t a b i l t i ye v a l u a t i o nb e l o n g st ot h ec a t e g o r yo fl a n d e v a l u a t i o n , a n di t st a s ki st od e f i n i t et h eb e s t l a n du s ed i r e c t i o na c c o r d i n gt ot h el a n d s u i t a b i l i t y a c c o r d i n gt ot h er c s t r i c l e df a c t o rt y p ca n di t ss t r e n g t ho fl a n d ，t h ea d m i n i s t e r a n dr e f o r mm l t s u l ei st ob ee s t a b l i s h e di na c c o r d a n c ew i 出l o u a lc o n d i t i o n s t os e r v ef o r u s i n gr e a s o n a b l ya n dm a n a g i n gp r o g r a ml a n ds c i e n t i f i c a l l y t h i sa r t i c l ee l a b o r a t e dt h e p r i n c i p l e c o n t e n ta n dm e t h o do fl a n dr e s o u r c es u i t a b i l t i ye v a l u a t i o ni nd e t a i l t h e d e v e l o p m e n ta n df u n c t i o no fg i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) h a sb e e ni n t r o d u c e d b r i e f l ya n dt h en e c e s s i t ya n df e a s i b i l i t yo fl a n dr e s o u r e 悬s u i t a b i l t i ye v a l u a t i o nb yg i sh a v e b e e na n a l y s e s e d 豇”t i m c t i o na n dc h a r a c t e r i s t i co ft h eg i ss o f w a l cs u c ha sm a p i n f oa n d a r c v i e wh a v eb e e ni n t r e d u c e db r i e f l y ，a n dt h et e c h n 0 1 0 9 i cr o u t eo ft h es u i t a b l i t y e v a l u a t i o no ft a i h a n gm o u n t a i n o u sa “潞l a n dr e s o u r c e si nh e b e ip r o v i n c eh a v eb e e n e s t a b l i s h e d i t i st h a tt h i sr e s e a r c h n r i e so u tt h es p e c i f i cp r a c t i c eo fl a n dr e s o l f f c es u i t a b i l t i y e v a l u a t i o n ：f i r s t ，a c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l eo fs e l e c t i n gt h ee v a l u a t e df a c t o r s ，t h e1 3 e v a l u a t i o nf a c t o r su s e di nt h el a n dr e s o u r c es u i t a b i l t i ye v a l u a t i o nh a v eb e e nd e f i n e d s e c o n d l y ，t h ew e i g h to fe a c hf a c t o rh a sb e e nc a l c u l a t e db yt h em e a s u r eo fa n a l y t i c h i e r a r c h yp r o c e s sa n dt h eu n i to ft h el a n ds u i t a b i l i t ye v a l u a t i o na p p l i c a t i o nh a sb e e n d e t e r m i n e dw i t hg r i dl a w t h e n ，t h es p a c i a ld a t a b a s eo fe a c hf a c t o rh a sb e e ne s t a b l i s h e d u s i n gt h er e l e v a n td a t ai n f o r m a t i o na n dt h eg r a p hi n f o r m a t i o no f1 3e v a l u a t i o nf a c t o r ss u c h a se a r t hl a y e rt h i c k n e s s ，i r r i g a t i o ng u a r a n t e er a t ea n ds o i ls t r u c t u r ea n ds oo n t h er e s u l to f t h el a n ds u i t a b i l t i ye v a l u a t i o nw o u l db eo b t a i n e da f t e rt h eo v e r l a y i n ga n a l y s i sb yu s i n gg i s s o e t h e nw eg o tt h ec l a s s i f i e dq u a n t i t ya n ds p a c ed i s t r i b u t i o no ft h el a n dt h a ti s s u i t a b l ef o rf a r m i n g f o r e s ta n dh e r do f t a i h a n gm o u n t a i n o u sa r e a sl a n dr e s o h l c e si nh e b e i p r o v i n c e t h el a n ds u i t a b i i t i ye v a l u a t i o nm s u l ts h o w st h a tt h ea r e ao ft h el a n ds u i t a b l e f a r m i n g ，| b r e s t r ya n dh e r do f t a l h a n g m o u n t a i n o u sa r e a s i n h e b e ip r o v i n c e i s1 ，1 0 2 ，1 2 0h a , 1 2 5 3 5 8 67h aa n d6 8 2 2 8 6 7h a , a n dt a k e2 2 1 4 0 溉a n dt h e3 57 o fl a n dg r o s sa r e a r e s p e c t i v e l y c o m p a r i n gp r e s e n ts i t u a t i o na n dt h er e s u l to ft h es u i t a b i l i l ye v a l u a t i o n ，t h e s p a t i a la d j u s t m e n to fl a n du s es t r u c t u r eo ft a i h a n gm o u n t m n o u sa r e a si nh e b e ip r o v i n c e h a sb e e na n a l y s e di nt h ea n g l eo fq u a n t i t ya n dr e g i o n t h er a t i o n a la d v i c eh a v eb e e np u t f o r w a r d o n l a n d u s eo f t h e i n t h e f u t u r e o i l t h e b a s i s o f a n y l a s i n g t h e o b s t a c l e f a c t o ro f l a n d u s ei nt a i h a n gm o u n t a i n o u sa r e a s , i nt h ew h o l ep r o c e s so ft h ew o r k o d es t e pw a sl i n k e dw i t ha n o t h e rc l o s e l y ，a n dt h e p r o c e s s i o no fc a l c u l a t i n gc o e f f i c i e n t sa n dt h eo u t p u t t i n go ft h ef i n a lm a 秘r e a l i z e d a u t o i m m t m i z a t i o r 4w h i c hh a v ee e o n o m i z e dt i m e r i s e n 吐l ee f f i c i e n e ya n dr a i s e dp r e c i s i o n ， t h er e s u l to fl a n ds u i t a b i l t i ye v a l u a t i o no ft a i h a n gm o u n t a i n o u sa r e a sl a n dr e s o u r c e si n h e b e ip r o v i n c er e f l e c tt h el o c a lf a c t ，a n dt h ef a r m i n g , f o r e s t r ya n dh e r ds t r u c t u r a l a d j u s t m e n th a v eb e e no f f e r e di nl a n du s e i nt h ef u t u r e t h ea r t i c l eh a v ei m p o r t a n tr e f e r e n c ea n dr e f e r e n c em e a n i n gf o r t h ei a n dr e s o u r c e s u i t a b i a i ye v a l u a t i o nr e s e a r c ho fm o u n t a i n o u s8 r e aa sw e l la sl a n du s es p a c i a ls t r u c t u r a l a d j u s t m e n t k e y w o r d s ：t a l h a n gm o u n t a i n o u sa r e a so fh e h e ip r o v i n c e ；l a n dr e s o u r c e ；s u i t a b i l t i y e v a l u a t i o n ；g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m 独创性声明 本人声明所旱交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得鳗j t 壅些盍堂或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 一哆 学位论文作者签名：寸舅 签字日期：知铲年二月群日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解飙韭壅些太堂有关保留及使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门( 机构) 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查( 借) 阅。本人授权逯i l 壅坚叁堂可丝将论文的全部或部分内窖编入有关数据库进行检 索，酊以采用影吼缩印或扫描等方法加以保存或编成学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 学位论文作者箍名： 寸勇 导师箍名 _， 签字t q 麓：撕年占月矽r签字馥期| ；= 河北省太行山区士地资源适宜性评价 l 引言 1 1 研究目的及意义 近儿十年来，簸着社会的发展，人口、资源、环境的矛盾日益突出，社会各方穗用地的竞争 茜盏激烈。为了缓解人地矛盾，许多国家纷纷进行= t 地资源考察、土地瓷源评价，并以此作为 地规蜊和土地利用的科学依据。在我国相当多的地鹾，由于对农地采取掠夺式的开发经营，已造 成农地资源的严重破坏甚至影响了生态系统的结构和功能，导致生态环境的恶化影响了农业 生产的发展圳。土地资源评价是国土开发整治与发展战略研究的重要依据，是协调区域士地开发 与土地保护关系，实现士地登源可持续发展的基本手段。科学地进干亍土地资源评价，有利于了解 区域土地资源分布的特点，为更好地保护和利用土地资源提供科学的依据和策略】。在这种情况 下，开展土地适宜性评价的科学研究和实践，对于缓解上连矛詹，科学、合理、高教的利用有限 的土地资源，实瑗土逑资灏的可持续利用，将发挥愈益重要的作用f l 。 全世界山区匦积在地球陆地面积中占有相当大的比例。如亚洲4 4 0 0 多万平方公曼的土地中， 山区占2 3 强上，非澜大陆全境海拔均在7 0 0 米以上，欧洲的西部、南部，美洲的求部和西部亦 大部为山区。在我国，山区总面积占全国面积的6 9 1 6 j ，大部分属于欠发达的贫豳区，山区是由 自然、经济、社会各个互为环境复合而成的动态= _ ：= 系统。山区是平原的天然屏障，开发治理山区， 改善生态环境，实现农业的可持续发展，不仅是解决山匡术身生态经济良性循环的问题，而且是 涉及平原区和城市持续发展的大摘题。随着人口急剧增长，人们对各种生产、生活物质嚣求日益 增加，以“资源丰富潜力巨大”为主要特点的山区越来越引起人 f 】的重视。综合开发山区资源 把资源优势转化为经济优势，是普遍关注的重大课蹶m l 。 河北省山区癌积占全省面积的6 2 ，其中太行山区包括鄂郸、邢台、石家疵、裸龟市2 4 个 县( 市、区) ，总土地弼积为3 0 8 8 2 8 7 公顷。占全省总土媳面积的1 6 5 。太行山区阳光充足，热 量条件较好土地资源丰富，山场面积大，但森林覆被率低，耕地少；地貌从东向西依次划分为 山前洪积平地、山前岗台地、丘陵地、低山地、中山地及亚高山地：土壤母质类型较多，其中占 面积较大的有酸性岩风化物、砂砾岩风化物、壤土、马兰黄土等。太 亍由区土地利j ；l = i 的障礴因素 较多，干早缺水严熏、有效土层较薄、质地不佳、肥力较低，严重的水土流失是太行山区危害最 太翦摘霹也是造成上述不利困索的撮本闯题译】。 本研究着重对1 捧北省太行山区土地资源进行农、林、牧业用地遘宜性评价，衡镀其对农林牧 1 2 适宜与否及适宜程度，并将其结果划分出等级，以此来确定土地赉源结构的数量移等级。针对 山区这一特定区域土地资源，应用土壤详查资料，地形地貌以及气候等相关方面的资料分别建立 了各因素的空间和属性数据库利用地理信息系统软件进行叠加分析后绘制士地适宜性评价斟， 得到宣农地、宣林地、宣牧地及其各自分等的数量与空间分布。使土地评价方法数字他，貊_ i 宽土 地评价碰究的广度和渫度，为保护和合理利用土地资游提供科学的依据。避免网不台理的开发利 用两导致土地资源退化、水士流失、生态环境进一步恶化充分发挥_ 十地资源的生产：潜力，为农 韭生产和士雉管理服务。 河北农业大学硕士学位论文 1 2 国内外土地资源评价发展及现状 毽外鞍早的寸：她评价可追溯到1 9 世纪3 0 年代。1 8 3 4 年，英翻成立了土地翻量朔会，主要从 事土地评价和虫地测鬟。在随厩的1 6 0 多年闻土地评价得到了较为迅速的发震，其发屣历稃人 致可分为以儿个重要时段：e 地分类定级阶段；土地潜力评价阶段：土地适宜性评价阶段；土地 资源可持续利用评价阶段【6 i 。自 ：世纪6 0 年代以来，黄国、英国、薪兰、澳大利亚等国家均开展 了土地评价方搿的研究二作但多i 三i 地分类和土地潜力分类为主。随着人口增长、地遐化和 环境问题的丑盏加剧1 地可持续剩用闷题己成为该损域研究的焦点m 。 鞠娇对土地系统的研究，包括士地评价，是为r 适癍士地赘源调商、环境保护和整治、水土 保持、士地利用规划、r 程建设、旅游资源开发及军事目的等多项实际需要。为了促进这一发展， 一些幽际组织或国家相继建立起土地管理机构和从事土地研究的部门。比较簧名的如：墨两哥国 家土地管理委员会、蕊匿海井部、加拿大的清查处、联合嚣粮农组缓( f a o ) ，教科文缝织等郝 投入相当多的力量，专门从事土地资源和土地评价方面的工作并出版了一些报告和专著”“。 早期对十地评价进行科学研究和实践的著名例子当推道库恰也夹等一批俄国学者，他们在十 九世纪后期在俄国的两个省避行了比较系统的土地评价实躞，提出了比较科学的土地质量评分谭 级方法1 1 3 “l ，为土地评价的发展傲出了重要的贡献。 进入二十世纪后十地评价工作才形成了一蟪正式的工作条例和方法例如1 9 3 4 年德国的 农业评价条例，1 9 3 7 年美国的骺托利指数分缎法等【1 3 1 。这评价段的工作主要是研究士埯 对于某种单项技术目的的适宜性，其眼界显然还比较狭窄，如1 9 0 3 年美国垦藏局拟定的以发展 灌溉；l j 鼯的舶土地评价方法，1 9 3 4 年美国壤保持岗鹩以水士保持为譬的的土地能力分类，1 9 3 8 年英围的用于土地利用调查的土地分类”副x ”等等。 从2 0 髓纪中叶开始，土地评俭进入了势三个发展阶段。这一时期，随着系统论、计算钒和 航空航天技术等现代科技成粜迅速进入应用领域。士地评价焉论在体系r 还是在方法上都日趋走 向成熟，土地评价的对象即土地的概念也逐渐明确1 f 来，可馘说本阶段是土地评价发展史上的黄 金时期许多国家都在这一时期完成丁全国范围的土地评价，并开始了跨国范围的评价j 二作。本 阶段早期人 f j 着重予为单项利用服务的土地潜力分类方面的：r 作，后来又转向为综合利用规划服 务舸土地适宜牲分类，并开始从定景和动态的角度米对士地质量进行系统分析和综合评价。鉴予 士地潜力分类在使用过程中具有十分明显的局限性，遂逐渐为土地适宜性分类所取代。最具典型 意义的土地适宜性分类系统是t 9 7 6 年联合国粮农组织( f a o ) 所拟定的 1 ”，它是采用纲一级 弧级一草兀西级分类结构。首先楚根据土地对某种利用类型是否适宜而划分成适宜( s ) 和苓适 宜( n ) 两个纲。这里所说的适宣或者不适宣楚锚耐所考虑的特定利用途径而言的，医此这两个 概念并不具有独立的意义。所谓适宜就是指土地按照考虑的用途持续利熠可麓产生足以抵偿投人 的收益，而且没有破坏土地资源的危险：不适宜则是指土地不能按照所考虑的用选持续利用。在 纲之”f 根据适宜性程度划分卡地适寅性级，适宜性级划分如表1 所示。根据十地在生产特性或经 营管理要求的细节菇捌还可咀再蒋亚级划分为藉千适宜性单元，如将s 2 e 划分为s 2 e i 、$ 2 e - 2 锋 管。适宜性单元一般只在详细尺度的土地规划中才使用一般的土地适宜性分类只要求划分到适 寅性弧缓盼水平即可。f a o 的这一地适宦性分类系统也是在国际上被f 泛采雕的+ 地评价系统 之一。 河北省太行山区土地资源适宜性评价 我国较系统的土地评价工作始于五十年代的荒地资源考察研究i l 。这一时期的土地评价尚处 于起步和尝试阶段，在系统性和理论性等方面都还很不成熟。基本一k 还是建立在经济判断基础上 受研究者的主观影响报大，且多为定性分柝。 在五十年代工作的基础上到了穴十年代前期终于形成了两套比较成熟的荒地评价分类系统 【l ”，其中一个系统是由当时的农垦部荒地勘测设计院于1 9 6 2 年拟定的全国荒地分擞系统】 它采用医一副区一等一级的四级分类系统对全国荒地遵行了评价和分类。并用总积分来表示荒地 的生产力高低，最后结台社会经济强素来确定荒地的综合利用等级。另外一个系统是中国科学院 综考会于1 9 6 3 年提出的土地类一土地亚类一土地等一土地组的四级分类系统，该系统中的土地 类与前一系统的荒区本质上都是属于地域的概念，而不是土地质鬟的概念，所不周的是土地类在 表达形式j ：= 与农作物的熟制挂上了钩，丽荒区则是蛊接借用地域囊称。 七十年代土地评价进入一个新的发展时期，一方面引入国卦的土地评价方法和系统进行研究 性的评价工作，另一方面也积极筹备建立适合于中国困情的土地评价系统评价的范围也由荒地 发展到了接个农用地，这一时期主要彤成了两个全国性的士地评价系统，一个是全国第一次土壤 普查所采用的土地评价系统雌”j ，它主要是仿照美因的土地潜力分类雨拟定翦，世分级标准略有 修改，采用单层次分级系统，撤据土地的适宜性和限制性，将全国的土地分为8 级，从1 级到8 级，土地的适宜性逐渐降低，而限制性逐溉增强在这一评价体系的指导f ，完成丁全国第二次 土壤普查任务。由于此期已有了大量的土壤测定数据，评价标准朝数量化方面前进了一大步。另 一个系统是中辩院综考会为编制中臻l ：1 0 0 万土地资源酗而拟定的地资源分类系统i j 1 i ”j ， 该体系采用5 级分类制，即十地潜力诞、十地适宜类、土地质量等、土地限制犁和土地资源单位。 据此分娄体系全国其划分为9 个土地潜山区、8 个十地适宜娄、1 0 个土地限制型、土地资源单 位的数爱不限。这项研究系统全面地总结了建国以来我国十地评价的研究成聚，提供了备地、荐 类土地质量的数据，为国家和地方制定土地乖j 用规划提供了重要依据。也有力地推动了我国土地 评价理论的深化和方法的发展。这个系统在表而上似乎承袭了联合国粮农组织的十地适宜性分类 3 河北农业大学硕士学位论文 系统，但稍加注意就可看出这一者之间是有着根本差别的：首先，该系统中有一个并非表述土地 质量的分类单元即十地潜力区+ 它实际是一种白然地域的划分：其次。该系统中的叶：地适宜类与 联台国粮农组织十地适宜性分类系统中的土地适宜性纲并不能相互比拟，而是相当于美国的十地 潜力分类中的潜力等。 3 0 年代，我国开始运用系统论、计算机等先进技术和方法来开展土地评价，特别是有关县级 十地质量评价和经济评价的试点研究获得了较大的进展，井于1 9 8 6 年制订了县级土地评价技 术规程( 试行草案) 1 3 a 6 这标志着我国土地评价工作已经进入定性与定量相结合的综合评价 阶段。进入九十年代，继1 9 9 2 年世界环境与发展大会之后，我国制定了中国国家可持续发展战 略一中国2 1 世纪议程，并展开了许多相关研究i i 习。许多学者在理论研究的基础上从自然、 社会经济、生态三个方面提出了各种土地可持续发展的指标体系臣”一i i 。 目前，土地评价在理论上已日趋成熟。各种评价体系和评价方法相继建立和发展；在技术方 面r 泛应用了现代科技成果。应用计算机进行+ 地评价的数据处理和定量分析，麻用系统论的方 法对土地进行综合评价，应用航片和卫片等进行土地资源调查评价等等，与此同时，人们的眼光 已不再局限于认识土地目前的质量状况，而是更加重视土地质量状况在未来的利用改良过程中将 如何变化，这使得卜地评价开始由静态评价转向动态评价评价范围也由农片j 地扩展到非农用地。 l _ 3 地理信息系统及其提供的技术支持 1 3 1 地理信息系统的发展历史 一、概念 地理信息系统简称g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) ，它是上世纪6 0 年代开始发展起来 的地理学研究技术，是多种学科交叉的产物。地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算 机软硬件的支持下，对卒问相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示并采用地理模 型分析方法，适时提供多种空问的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术 系统，具有以下三方面的特征： 1 具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力，具有空间性和动态性： 2 以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有区域空间分析、多要素综合 分析和动态预测能力，产生高层次的地理信息： 3 由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析 方法，作用于空间数据产生有用情息，完成人难以完成的任务。 地理信息系统的主要研究对象是具有牢间性的地理信息及其属性，研究方式主要是图形图像 处理和空间模型的建立。通俗地讲，地理信息系统是接个地球或部分区域的资源、环境在计算机 中的缩影；严格地讲，地理信息系统是反映人们赖以生存的现实世界( 资源或环境) 的现势与变 迁的备类空m 数据及描述这些空间数据特征的属性，在计算机软件和硬件的支持下，咀一定的格 式输入、存贮、检索、显示和综合分析应用的技术系统。它是种特定而又重要的空间信息系统。 它是以采集、贮存、管理、处理分析和描述整个或部分地球表面( 包括大气层在内) 与空间和地 理分布有关的数据的空间信息系统。进入9 0 年以来，地理信息系统在伞球得到了迅速的发展， 4 河北省太行山区土地资源适宜性评价 广泛应用于各个领域产生了巨大的经济和社会效益。 二、起源与发展 地理信息系统( g i s ) 是上世纪六十年代中期发展起来的新技术。它最初为解决地理问题而 起，至今已成为涉及测绘学科、环境科学、计算机技术等多学科的交叉学科。1 9 6 3 年加拿大测量 学家r f t o m l i n s o n 首先提出了地理信息系统这一术语，并建成世界上第一个g i s ( 加拿大地理信 息系统c g i s ) 。用于自然资源的管理和规划。与c g i s 差不多同一时期。美国的纽约州、明尼苏 达州等也研制了有实用价值的土地资源信息管理系统；与人口普查相结合，美国国情普查局从 1 9 7 0 年起采用了手工与计算机相结合的拓扑型地图数据编码( d i m e ) 。与实用型的开投研究相并 行英、美、加的一些大学( 如哈佛大学计算机制图与空间分析实验室) 在6 0 年代从学术角度 开始了计算机制图和空间分析的基础性研究。这些可算是g i s 的起步，为后来的发展奠定了重要 基础，也证明了地理信息系统是一个很有生命力的领域。 进入7 0 年代以后，国际性的学术组织开始交流、推广地理信息系统及其相关领域的学术思 想和实践经验，一些大学也开始培养有关的技术人才或对在职人员进行培0 l l 。各国各地政府也自 行发展了不少为自己服务的实用性的地理信息系统或计算机地理制图、公共设施管理信息系统， 与地理信息系统有关的学科、技术如计算机地理制图、摄影测量与遥感、数字图像处理、数据库 管理系统、软件工程等也有了显著进步。但是，由于地理信息系统技术的综合性、复杂性，付诸 实用时投资大、周期长，与机构、组织的关系密切等等，7 0 年代的地理信息系统主要在学术研究 上有明显的进展，实用系统方面未获长足的进步。仅是在6 0 年代基础i 二巩固、改进、扩大而已。 到了8 0 年代计算机网络技术的发展使地理信息的传输时教得到了极大的提高，地理信息 系统的应用从基础信息管理与规划转向更复杂的实际应用，成为辅助决策的工具，并促进了地理 信息产业的形成。一些研制商品化地理信息系统软件的专业公司、为建立实用性地理信息系统提 供技术服务的专业机构以及提供通用数据的社会化服务机构开始出现，到1 9 9 5 年，市场上有报 价的软件已达上千种，并且涌现出了一些有代表性的g i s 软件。地理信息系统的存在与发展已经 历了3 0 多年。用户的需要、技术的进步、应用方法论的提高，以及有关组织机构的建立等因素， 深深地影响着地理信息系统的发展口“。 我嗣g i s 的发展经历丁4 个阶段即起步( 1 9 7 0 一1 9 8 0 ) 、准备( 1 9 8 0 - - - 1 9 8 5 ) 、发展( 1 9 8 5 一1 9 9 5 ) 、产业化( 1 9 9 6 以后) 阶段。g i s 已在许多部门和领域得到应用，并引起了政府部门的 高度重视。从应用方面看，地理信息系统已在资源开发、环境保护、城市规划建设、士地管理、 交通、能源、通讯、地图测绘、林业、房地产开发、自然灾害的监测与评估、金融、保险、石油 与天然气、军事、犯罪分析、运输与导航、1 1 0 报警系统、公共汽车调度等方面得到了具体应用。 国内已有城市测绘地理信息系统或测绘数据库正在进行或建设中，一批地理信息系统软件已研制 开发成功( 如g e o s t a r 、c i t y s t a r 、m a p g i s 等) ，一些高等院校已设立了一些与g i s 有关的专业 或学科，一批专r j 从事g i s 产业活动的高新技术产业相继成立。此外，还成立了“中国g 1 s 协会” 和“中国g p s 技术应用协会”等口。 1 3 2 地理信息系统为土地资源评价提供技术支持 一、基于g i g 的土地资源评价研究的必要性 河北农业大学硕士学位论文 土地资源评价的内容比如农用地等级划分需要搜集相关资料如士地利用现状圈、士壤图、 地形圈等基础图件进行土地分等单元的柄步曼f 分；划分士地利划和土地经济等值医：横据内扑啦 调查数据，建立一定的数学模型，计算出等剐捌分相关系数和指数实现番评价单元的适宜性或 等别确定：最后输出各种成果拦( 如士地等缀例等) 。从这些内容可以看出，区域土地资源评价 是对一定的空问区域，通过相关调查数据的计算确定等级空间位鬣与调查数据存在密切的对应 关系t 如果用传统的作业方式，圈忭的叠加难以实现精确定位；在数据处理过程中图形与调查数 据不存在物理关系的对应。数据处理繁琐，易于出错：备作业环节之闻也不存在对应的物理关系， 困此重复劳动缀多，效事裎低。而这些在效率和应用上存在的闯题应用g i s 托较方便瓣加塔解决。 由此可见，在土地资源适宜性评价研究中虚闺g i s 前景厂阔，势在必打。 二、基于g i s 的土地适宜性评价研究的可行性 ( ) 具有较成熟的土地资源适宜性评价的理论和方法 1 9 7 6 年联合爨粮农组织( f a o ) 正式颁布丁具有深远影响的土地评价纲要，其主要囊点 是：从土地的适宣性角度出发，分力缨、类、囊类和单元靼级。该系统弥补了土地潜力分类系统 的不足，反映了土地的适宜性程度及地的限制性因素和改良管理措施；这系统的分布。大大 促进了黼际上地资源评价的研究，但并未规定其体的评价指标。而后几十年里，我国及世界各 国都依照土地评级纲蝥进行了太詹的土地评价研究，在研究和实践的基础上，许多专家学者 还发表了一些研究论文翔工作报告。所有这姥工作使褥g i s 技术在土地资源评价领域的研究和实 现方嚣有了比较可行的遵循标准。 ( 二) 具有较成熟的g i s 技术 定量化是土地资源评价研究的发展趋势之一而g i s 软件具有强大的数据分析处理日力，尤 其擅妖模型的建立和计算。从评价医素的选择、困素权重的计鲜到因素分值的计算、级别的划分 郝离不开计算机的参与使用g i s 将成为土地资源评价研究定量化的一个强有力工具。g i s 的空 阃分辑功能及另外的一些功能如盈搏处理、统计、查淘、专题地图等可促进土地评价研究走上科 学化和商效化的道路p ”。 ( 三) o i s 技术在城市、土地、资源、环境方面的成功应用 我灏对g i s 技术的研究与运用非常重视。g i s 研究曾被列入我离“七五”攻关谎趱，并且作 为个全鞫性的研究领域，已逐步和国民经济建设相结合，并取得了重要进展和实际应用效益。 国土资源部2 0 0 1 年颁布豹农用地分等定级规程中也强调：“国家鼓威采用新技术开展衣用地 分等定缴工作，新技术包括计算机技术、遥感技术( r s ) 、地理信息系统技术( g i s ) 、全球定位 技术( g p s ) 等”；国家以人为、物力、财力的大量投入使得g i s 技术豹研究及应用得到飞遽发 展。8 0 年代开始，我国一些大城市的城市地理信息系统就已韧步建成弗投入搜用；从1 9 8 5 年开 始，国家测绘局测绘科学研究所蓿手组建中国重基础信息系统：此时，还出现了具有分析和应 用深度的基础性的专家系统和专题性妁信息系统如中国科学院综考会l l 勺资源开发模型工具库系 统、黄土高原水土流失信息系统、北京师范大学的区域土地适宜性评价信息系统等渊。 6 l s 作为综合处理空间数据和属性数据豹有力工具，能够育教地窭现空间数据和属性数攮的 物理链接。并提供空闻查询号量算，空间变化、叠加分析、缓冲区分析、建型网子分析、空两统 计分析等功能，为土地资源适宜性评价提供了强有力的技术支持p “。因而用g i s 来进行二卜地资源 6 河北省太行山区土地资豫适宜性评价 适宜性评价不仅可行而且必要本研究着重于g i s 与土地资源适宜性评价结合的机制研究，探索 土地评价研究中全面的定性、定量、定位相结合的综合化方向与科学化、高效化的途径。拓宽土 地评价研究的广度和深度。为合理利用保护土地资源，充分发挥土地资源的生产潜力，为农业生 产和土地管理提供科学有效服务。 瓣北农业大学硕士学位论文 2 土地资源适宜性评价的理论基础与方法 2 1 地资源适宜性详价相关的几个基本概念 地与土地资源是土地资源学中最基本、箍重耍的概念，学术界曾对这一橇念有过澈烈的争 论和广泛的探讨，但至今滞无为大家所公认的准穗定义。但是，随着人们对士地资源和土地资源 学研究的逐步深入和认诚的不断完善，趋于完善统一。 地，由于研究角度翱认设深度的不同，关于土地概念的描述众说纷纭，人们对地概念的 界定，随着社会生产力的发展、科学技术的进步以及人们对土地的认识和理解的进步加深而不断 深化。近几十年来，随着现代生态学、地学及其它自然科学的发展，它们对地概念的共同之处 均认为，土地是气候、地貌、岩石、”士壤、植被和水文等自然耍素与人类势动艇形成的个立体 的自然综合体，对土地的任何利用活动，都受土地生态系统某些构成要素的制约，莽对土地韵演 变产生影响。综台蓦方辩或点，我们可以对土地作如下定义：土地是由地球虢地袭筒一定立体空 闯内的气候、土壤、基础地菔、地形地貌、水文及植被等自然耍素构成的自然综台体+ 阿时还包 古着 类活动对其改造和乖墙韵结果，它又是个自然经济综台体( p h y s i c a l * e c o n o m i c c o m p l e x ) 。 土地资源，是指在一定的技术条件和时间内可以为人类利用韵士地。提出“土地赘源”这个 概念的主要目的，是为了更进一步的强调土地柞为一种自然资源所其有的资潺利用价值方弱的基 本届性，如草地资源、林地臻源、宜农土地赍源等等。 严格地讲，土地与土地资潦是宥隧别的。土地的概念是对我挥】所研究豹客观对象的总称，它 包括了切类型的士地：耐土地嵌源则是从士地所具有的资源利用价值船角度来阐述其其体涵 义它的分类一般要缝过对土地的资源价值和乖用功能的评价以庸，才能确定其趋一种什么样的 土地资源，如宣农士地资源、巍肄土地资源、旅游_ 碍；| 地、交通用地等等。因此，扶概念的乡f 延土 讲土地的范畴比土地资源范围更厂，而从概念的内涵上来看，士地资源的内容比土地更具体l l ”。 2 2 土地资源评价的原剿及方法 2 2 1 地资源适寰性评价的基本原理 土地资源评价的实质跫分析士地质量与士地膈选两者之间的关系，它的研究对象是土地蕊撬 ( 如气候、地形、土壤、承文圜索等) 和土地用选( 包蟮各种土地利用方式) 。它的研究目标是 分析各种可能被考虑的土地用途在一定区域幽的适宜性程度，包括当前适宜性、生意适宜性、经 济适宜性和社会适宜性。因此，土地资源评价悬个复杂的系统，必须灵活运用以下一些原理： i ) 多样性原理 不同的地嚣具有不硒的自然茅社会经济条件。土地质量和士地用途帮会存在藉报太的差异； 脏着时闫的挂移，社会豹变化，同一地区的蟪质量乖1 地棚途也会发生变化。蹰此，雀进行士 她评价时，要针对某一地嚣、某一时期的土地赝龋和士地j f 途，攒据不同盼目标，采瞒不阃舫方 法。做到具体问题具体分析。 河北省太行山区土地资源遗宜性评价 2 ) 综台性原坶 构成土地质量的士地资源要素有很多种，如气候、土壤、植被等，面这些要素也是由许多因 子构成的，如气候包括光照、气韫、释水等；土壤包括有枫质含量、壤质地、士壤酸碱度、 壤养分等。同时，土她的不同要素或不同因子闻又是相置作用相互影响的。因此土地质量是一个 受多种囚素影响的综合体。丽且，土地阚途的要求也是多种多样的。因此，在分析土她质量和土 地用途的要求时，一定要全面考虑各种因素之间的关系，采用综台、全面分析的方法。 3 1 限剖性蘸理 不同的士地用途在某种土地质量上的适宜程度不同，实质上就是士地用途的限制不同。所谓 【5 睫制性，是指土地质量不能满足土地用途要求的程度，如某种作物在某个生育期需要速效磷达到 3 0 p p m ，而实际土壤中只有l o p p m ，那么由于速教磷含量太少，作物吸收不到壳足的磷营养，生 长受到限制，一般将侔物减产的程度定为限制性的太小。在限制性因素中，一般只有一、二十因 綦起主导作用。因此。在土地评价聍重点找出主要的鼹利因子，分板箕与土地用途的关系，这 为土地改良提供了非常重簧的依据。 4 ) 相对性簇理 由于不同地区的自然