（自然地理学专业论文）喀斯特地区土地适宜性评价gis开发与应用.pdf

摘要 土地是十宝贵的稀缺性资源。随着人地关系问题的日益突出，如何协调社会经济发 展与生态环境保护之间的矛盾、实现人与自然之间的协调发展，已经成为了当前的研究 热点之。人地矛盾在脆弱喀斯特地区尤为如此。本文通过“3 s ”技术( 卫星遥感r s 、 地理信息系统g i s 、全球卫星定位系统g p s ) 建立喀斯特地区土地适宜性评价系统。 喀斯特地区土地适宜性评价系统，对典型、脆弱的喀斯特区域土地进行综合性评价。 为该区域快速、准确地提供土地规划和治理的基础数据与决策依据。系统准确的分析土 地质量、空间分布以及对农业等土地用途的适宜性等级，对土地资源做到因地制宜，合 理利用，充分发挥土地生产潜力，为土地总体规划工作中的人地平衡、用地布局与土地 结构调整、土地开发利用、整治、保护措施的拟定等多项工作提供科学依据，并且为区 域性土地整治、改善当地生存环境、生态系统以及在土地利用过程中需要采取的改造措 施而服务。 以系统工程与软件工程为指导，开发设计出具有一定通用性的土地适宜性评价软件 系统，并建立相应的空间与属性数据库，应用到贵州省黔南州福泉市进行实证研究。 关键词：喀斯特地区，组件，地理信息系统，土地分级，适宜性评价系统 a b s t r a c t l a n dr e s o u r c e sa r ev a l u a b l ea n dr a r er e s o u r c e s i nr e c e n ty e a r s ， a l o n gw i t h t h ef a s t d e v e l o p m e n to fe c o n o m y ，t h ei n f l a t i o n o f p o p u l a t i o n a n d t h ea c c e l e r a t i o no fu r b a n i z a t i o n ，s p e c i a l l yt h e i n c r e a s eo ft h ea r e ao ft h eb u il tr e g i o n ，t h ec o n f li c t sc r o pu pb e t w e e n t h er e l a t i o n s h i p so fp o p u l a t i o na n dl a n dr e s o u r c e s ，e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o na n de c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，t h eb a c k g r o u n da n ds i t u a t i o no f t h el a n dc o n s t r u c t i o na n d p r o s p e c t i v ep l a n n i n g h a v e c h a n g e d w h e r e f o r et h el a n dr e s o u r c e sc r yf o rb e i n ge v a l u a t e ds c i e n t i f i c a l l y ， w h i c hc a no f f e rs c i e n t i f i cb a s i sf o rb e t t e rt a c t i c so fp r o t e c t i n ga n d u si n gl a n dr e s o u r c e s i t se v e nm o r ei m p o r t a n ti nt h ef r a ilk a r s ta r e a w h e r et h ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e np o p u l a t i o na n dl a n dr e s o u r c e si s p r o m i n e n t t h i sa r t i c l ea t t e m p t si nt h i sa s p e c t st oi n t r o d u c et h eg i s t ot h ef i e l do fl a n d u s em a n a g e m e n t t h eg o a li st o i m p r o v et h e e f f i c i e n c yo ft h em a n a g e m e n to fl a n d u s i n gd a t a ，a n ds o l v et h e p r o b l e m si nm a n a g i n gl a n d u s i n gd a t a t h es c i e n t i f i ca n dm e t i c u l o u s e v a l u a t i o no fl a n dr e s o u r c e si sa ni m p o r t a n tb a s i sa n dt o o lt oa c h i e v e i t sg o a l so fs u f f i c i e n t ，r e a s o n a b l ea n ds u s t a i n a b l eu t i1i z a t i o no f l a n dr e s o u r c e s ，a sw e l la st op e r f e c t l yc o o r d i n a t et h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nl a n dr e s o u r c e se x p l o r a t i o n ，u t i l i z a t i o na n dl a n dp r o t e c t i o n k e y w o r d s ：k a r s ta r e a ；c o m p o n e n t ；l a n dc l a s s i f i c a t i o n ；s u i t a b i l i t y e v a l u a ti o ns y s t e m 学位论文原创性声明和关于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或 撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人或集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文储签名袭辉 勿7 年牛月矽日 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵州师范大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权贵州 师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 第一章序言 1 1 研究背景和意义 土地是十分宝贵的稀缺性资源。人多地少、土地资源紧缺是我国的基本国情之一。 为了加强土地管理，合理配置土地资源，实施土地持续利用，必须认真贯彻执行“十分 珍惜、合理利用和切实保护耕地的土地基本国策。科学、缜密地开展土地资源调查和 评价，进行土地利用规划，是科学、合理组织土地利用的基础和前提，是实现土地资源 充分、合理、有效利用的基本手段。本文的研究对土地资源的合理开发与利用，社会经 济的可持续发展具有较大的实践指导意义。历史证明，任何一个国家的发展应走可持续 发展的道路，尤其很多第三世界国家，在为自身快速发展而开发利用土地时，往往忽略 了土地的合理、可持续利用。 贵州是典型的喀斯特地区，生态环境脆弱，属于全国喀斯特面积比例最大的山区省， 地形地貌复杂多样，地表切割强烈，地势起伏大，资源生态环境系统脆弱，一经破坏， 很难在短时期内恢复。建立喀斯特地区土地利用适宜性评价系统，对喀斯特地区农业资 源生态环境状况进行中长期的跟踪监测，适时为宏观决策部门提供决策信息，是必须要 加强的重要环节。然而，由于传统的调查监测技术手段落后，精度低、误差大，难以实 现及时、精确的调查和监测，从而影响到政府决策的及时性和准确性。为此，应用“3 s ( 卫星遥感r s 、地理信息系统g i s 、全球卫星定位系统g p s ) 为核心的空间信息科学建立 高质量资源生态环境信息系统，对理论研究和实践应用都具有重要的持续发展战略意义， 为政府指导“三农 工作和社会主义新农村建设提供优质服务。喀斯特地区土地利用适 宜性评价系统，准确的分析土地质量、空间分布以及对农业等土地用途的适宜性等级， 对土地资源做到因地制宜，合理利用，充分发挥土地生产潜力，为土地总体规划工作中 的人地平衡、用地布局与土地结构调整、土地开发利用、整治、保护措施的拟定等多项 工作提供科学依据，并且为区域性土地整治、改善当地生存环境、生态系统以及在土地 利用过程中需要采取的改造措施而服务。 喀斯特地区土地利用适宜性评价系统以g i s 平台为支撑、以喀斯特地区为研究对象， 在“3 s ”技术支持下实现喀斯特地区土地利用适宜性评价系统开发与建立。通过对喀斯 特地区土地利用遥感定量监测，结合喀斯特地区的情况，应用g i s 技术制定适宜在喀斯 特环境下的多种土地适宜性评价模型，建立多专题空间数据库，进行g i s 二次开发，综 合利用“3 s 技术、专家系统技术，根据区域土地利用类型的特点，运用近期分辨率较 高的卫星遥感资料，以土地利用类型的适宜性为研究对象，建立县、乡、村分级管理的 智能化、高精确度、动态更新的喀斯特地区土地利用适宜性评价系统，按照科学化、数 字化、规范化、标准化、系统化、形象化的要求，能快捷、高效地发挥作用，为政府指 导国土资源优化利用提供优质服务，为政府管理和决策提供科学的技术支持。 在遥感技术与g i s 支持下的土地适宜性评价信息系统，可使土地评价更加灵活、有效， 可以更加快速查询、了解某一区域的土地特性、限制因子和社会经济条件等，很方便地 对土地的自然、生态、经济等因素进行综合分析，十分有利于喀斯特地区在土地适宜性 评价的基础上进行多目标的土地开发利用和规划布局。同时，由于地理数据库具有明显 的空间性和时序性，随着时间的推移和社会经济的发展，土地资源的质量会发生不同程 度的进化和退化，这样在土地评价中必然要进行土地信息数据的更新，遥感在对地观测 和信息获取方面的优势和g i s 在数据管理与空间分析的优势使得这种数据更新更加快速、 灵活，工作量也大为减少。 1 2 国内外研究现状及进展 目前，发达国家大多数都已完成基于g i s 的国家级土地信息系统建设，在土地利用规 划与地区经济发展方面发挥了重要的决策支持作用，使土地信息系统能更好地服务于各 种级别土地利用规划和地区经济的可持续发展，并对土地市场发展产生了很大的推动作 用。特别是以及遥感技术和地理信息系统的兴起和应用，带动了土地资源研究的发展， 产生了土地资源信息系统。比较典型的有加拿大国家土壤信息系统，英国的土地资源信 息系统等。这些系统都将土地评价和土地规划过程结合，并用于土地管理，具有综合性 和适用性。随着3 s 技术、自动制图技术等传统技术的发展和应用，在数据更新、评价精 度等方面取得了很大的进步。 我国的土地适宜性评价工作起步较晚，比较综合的土地适宜性评价始于7 0 年代后期。 进入9 0 年代后，计算机技术和3 s 技术等为土地适宜性评价研究提供了现代化的研究手段， 土地适宜性评价得以迅速发展并有新的拓展。但从整体上看，与当前国际上的发展状况相 比，土地适宜性评价理论虽然比较系统完整，但还存在着一些差距，主要表现在两点：定 性评价多于定量评价。国内一些部门引入了系统，但使用情况还在起步阶段，往往只是 用工做一些单因子的分析，例如，现在很多单位开始使用三维分析模块，但仅仅是做一些 2 场地的三维模拟，从视觉方面对场地进行一些定性的评价，定量分析不够，没有真正综合 量化评价，形成操作方便快捷的信息系统。建立喀斯特地区土地利用适宜性评价信息系 统，可使土地评价更加灵活、有效，可以更加快速地查询、了解某一区域的土地特性、 限制因子和社会经济条件等，很方便地对土地的自然、生态、经济等因素进行综合分析， 十分有利于喀斯特地区在土地适宜性评价的基础上进行多目标的土地开发利用和规划布 局。 1 3 论文主要研究内容及技术路线 1 3 1 论文主要研究内容 ( 1 ) 以g i s 平台为支撑、以喀斯特地区为研究对象，在“3 s ”技术支持下建立喀斯 特地区土地利用适宜性评价系统，系统建立起研究区域的土地质量数据库，包括空间数 据库和属性数据库。空间数据库主要通过从遥感图像中提取和利用g i s 技术从已有的空 间数据中派生：属性数据主要来自收集、整理的已有的数据资料和通过野外调查得到的 数据。对这些数据进行分析整理，建立属性数据库，并实行属性数据库和空间数据库的 动态、有效链接。 ( 2 ) 衡量典型喀斯特地区土地对特定土地利用方式的适宜程度，构造土地适宜性评价 模型：根据现有的资料以及研究区域的实际情况，针对不同种类作物，分析其土地利用要 求。并将其结果进行等级划分。得出高度适宜区、中等适宜区、勉强适宜区以及不适区， 土地单适宜性各等级的数量与空间分布和多宜性的空间分布。 ( 3 ) 土地利用适宜性评价系统应提供完善的土地利用数据管理功能，在对各种类型土 地利用数据综合管理的同时，系统还应该提供丰富的查询、浏览、统计功能以及便捷的 图形、报表输出功能，其中查询统计结果应提供图表、报表等多种表达形式，从而使本 系统更好的为土地利用管理上作服务。 ( 4 ) 建立喀斯特地区土地适宜性规划功能模块，针对农产品适宜种植的发展方向、战 略目标、战略重点、区域布局提供了辅助决策功能。 ( 5 ) 应用g i s 技术制定适宜在喀斯特环境下的多种土地适宜性评价模型，根据研究区 域土地利用类型的特点，运用近期分辨率较高的卫星遥感资料，以土地利用类型的适宜 性为研究对象，建立县、乡、村分级管理的智能化、高精确度、动态更新的喀斯特地区 土地利用适宜性评价系统，按照科学化、数字化、规范化、。标准化、系统化、形象化的 3 要求，能快捷、高效地发挥作用，为政府指导国土资源优化利用提供优质服务，为政府 管理和决策规划提供科学的技术支持。 1 3 2 技术路线 喀斯特地区土地利用适宜性评价系统以g i s 平台为支撑、以喀斯特地区为研究对象， 在“3 s ”技术支持下实现喀斯特地区土地利用适宜性评价系统开发与建立。通过对喀斯 特地区土地利用遥感定量监测，结合喀斯特地区的情况，应用g i s 技术制定适宜在喀斯 特环境下的多种土地适宜性评价模型。系统模型是把多个农作物种植条件因子矢量化、 并专家评价打分定性与定量分析，建立相应的属性数据库与空间数据库，然后选择相应 种植农作物的多个矢量图层作为评价因子，求其满足条件的图层交集及图层交集区域面 积。根据适宜性等级模型，得出高度适宜区、中等适宜区、勉强适宜区以及不适区。论 文的技术路线如下所示，( 图1 - 1 ) 。 4 图i - i 论文技术路线图 f i g u r e l 。1t e c h n i q u er o u t eo ft h isp a p e r 5 第二章土地适宜性评价的基本原理 2 1 土地适宜性评价的基本原理 土地的适宜性是针对一定的土地利用方式而言的。土地利用是指为了一定的目的( 生 产、生活目的) 而对土地进行分配、使用、改造和保护的整个过程。土地利用方式在内涵 上宽窄不一i 宽者如适宜于农业、林业、牧业、城建、军事等大类：窄者如适宜于茶树、 火龙果等。一般来说，土地利用方式在很大程度上受土地自然属性的影响。作物能否生 长或生长的好坏是由气候、土壤、水文等自然条件决定的：一个地区采用什么样的土地利 用方式首先要考虑这个地区的自然条件。 土地适宜性评价，就是指某块土地针对这类特定利用方式是否适宜，如何适宜，其 适宜程度如何，并做出等级的评定。其实质是处理土地质量与土地利用( 包括各种利用对 土地质量的要求) 两者之间的关系。基本原理是：采用土地利用与土地质量之间的比配来 进行( 王万茂，2 0 0 3 ) 。具体地对特定的土地利用方式，找出影响土地适宜性的几个主要 的土地特性或土地质量，根据土地利用要求和土地质量特点，选择重要评价因素，采用 一定的方法综合分析两者之间的关系，获得土地评价单元的适宜性。 2 2 土地适宜性评价体系 目前国际上影响最大、使用最广泛的土地适宜评价是联合国粮农组织1 9 7 6 年颁布的 土地适宜性评价系统( f a o ，1 9 7 6 ) 。在该系统中，土地适宜性分类共四级：土地适宜性纲、 土地适宜性级、土地适宜性亚级和土地适宜性单元如( 表2 - 1 ) ： 6 表2 - i 联合国粮农组织土地评价纲要的土地评价系统 t a b l e2 一lf a ol a n de v a l u a t i o ns y s t e m 纲级亚级单元 s ( 适宜) n ( 不适宜) s 1 s 3 n l n 2 r 、 n i m n 2 c 2 2 i 土地适宜性纲 土地适宜性纲反映了土地的适宜性种类，表示土地对所考虑的特定利用方式评价为 适宜( s ) 或不适宜( n ) 。适宜纲是指在此土地上按所考虑的用途进行持久利用预期产生的 效益值得进行投资，而土地不会产生不可接受的破坏危险。不适宜纲是指土地质量显示 不能按照所考虑的用途进行持久利用。 2 2 2 土地适宜级 土地适宜级反映了纲内土地对某些利用方式的适宜的程度，用阿拉伯字母按适宜纲 内的适宜程度递减顺序编列。级的数目没有具体规定，但最常见的是在适宜纲内分出三 类： ( i ) 高度适宜类( s 。) 土地可持久利用于某种用途而不受限制或限制较小，不致于 降低土地生产力或效益，不需要增加超出可承担水平的费用。 ( 2 ) 中等适宜类( s ：) 土地有限制性，持久利用于规定的用途，会出现中等程度降 7 一 纽 知 低生产力或效益，并增加投资及费用，但仍能获得利益。 ( 3 ) 勉强适宜类( s 。) 土地有严重限制性，对某种用途的持续利用影响是严重的， 因此将降低生产力或效益，或需要增加投资，而这种投入从经济上说是勉强合理。 不适宜类纲通常可分为两类： ( 1 ) 当前不适宜类( n 。) 当前不适宜，土地有限制性，但终究可加以克服，而在目 前的技术和现行成本下，不宜加以利用，或由于限制性相当严重，以致在一定条件下不 能确保对土地进行有效而持久的利用。 ( 2 ) 永久不适宜类( n ：) 永久不适宜，土地的限制性极为严重，以致在一般条件下 根本不可能加以任何利用。 2 2 3 土地适宜亚级 土地适宜亚级反映了级内限制性的种类或需改良措施的种类，用英文字母表示限制 性类别，附在适宜性级符号后。对于s 。无适宜性亚级。限制性种类主要有侵蚀危害限制、 水分限制、土壤养分限制、气候限制等。一般情况下，列出一个主要的限制性种类，但 如果两个限制性同等重要，则均可列出。 2 2 4 土地适宜性单元 土地适宜性单元反映的是亚级内经营管理的细小差别。同一亚级内所有单元在级这 一层次具有相同程度的适宣性，在亚级层次内表现为相似的限制性，而在单元之间则存 在生产特点或经营条件和管理要求的细微差别。适宜性单元用连接号后加一个阿拉伯数 字来表示，在一个亚级内划分单元的数目不受限制。联合国粮农组织这一土地适宜性评 价系统即考虑了土地的自然属性，也考虑了土地利用方面的社会经济因素：在确定土地的 用途及适宜性程度时，不仅考虑了现在的适宜性，也考虑了潜在的适宜性；对有关因素 不只停留在定性的描述上，还确定出明确的数量指标。该系统注重从某一实际需要出发， 针对特定的土地利用类型进行土地评价。因此，它被世界各国广泛采纳应用。 2 3 土地适宜性评价技术流程 土地的适宜性评价是针对特定的土地利用方式而进行的，所以，在土地评价之初要 确定土地利用类型，并分析土地用途的要求和限制性。在此基础上，选择和确定土地评 价因素和评价因子。其次，根据评价目的，确定土地评价单元，作为土地评价的基本单 8 位。然后进行野外作业，采集土地有关土地评价单元的信息，反映其土地质量状况。在 确定了土地利用类型、土地评价单元，采集和处理评价单元的数据后，进行土地利用和 土地质量的比较，将每一确定的土地利用类型和土地评价单元进行比较，包括比配、环 境影响的评估和社会经济分析，最后确定土地适宜性等级，得到最后评价结果。 9 第三章喀斯特地区土地适宜性评价g i s 开发 3 1 资料准备 3 1 1 遥感影像 确定采用何种卫星遥感影像时，根据经济性、易获得性、技术需求等原则，选取不 同卫星的影像信息源： ( 1 ) l a n d s a t 卫星数据产品特征介绍： l a n d s a t 卫星原名地球资源技术卫星e r t s ( e a r t hr e s o u r c et e c h n o l o g ys a t e l l i t e ) ， 它是美国国家航空和航天局( n a s a ) 发射的用来获取地球表面图像的一种遥感平台，以观 测陆地环境和资源为主。l a n d s a t 卫星是目前世界范围内应用最为广泛的民用对地观测卫 星，在围绕地球的轨道上运转，获取了数百万幅有价值的图像。图像上载有丰富的地面 信息，在农业、林业、生态、地址、地理、气象、水文、海洋、环境污染、地图测绘等 方面得到了广泛的应用。l a n d s a t 一4 以后，加装了专题绘图仪( t m ) 来获取地球表层信息。 t m 的光谱分辨率较高，频道增加，针对性强，t m 有7 个较窄的、更适宜的光谱段，可以 根据不同目的，进行组合处理和专题提取，其波段分配所示。( 表3 一1 ) 1 0 表3 - 1t m 图像影像波段特征 t a b 3 1s p e c t r u mb a n do f t m 光谱段：波长：名称：地面分辨率m ： t m l t m 2 t m 3 t m 4 t m 5 t m 6 t m 7 0 5 2 _ o 6 0 l a m o 6 3 旬6 9 i a m 蓝波段 绿波段 红波段 0 7 6 _ _ o 9 0 u m近红外波段 1 5 卜1 7 5 u m 中红外波段 1 0 4 1 2 5 i l m 热红外波段 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0 6 0 近红外波段 3 0 ( 2 ) s p o t 5 卫星数据产品特征介绍： s p o t 意思是地球观察卫星。它是由瑞典、比利时等国家参加，由法国国家空间研究中 心( c n e s ) 设计制造的，至今已经发射了五颗。较之陆地卫星，其最大的优势是最高空间 分辨率达l o m ，并且s p o t 的传感器带有可定向的发射镜，使仪器具有偏离天底点( 倾斜) 观察的能力，可以得到正方形或矩形的图像，而l a n d s a t 得到的图像是倾斜的。s p o t - 5 影像波段特征。( 表3 - 2 ) 表3 - 2s p o t 一5 影像波段特征 t a b 3 。2s p e c t r u mb a n do fs p o t 。5 波段： 波段名称： 波长：地面分辨率m ； ( 3 ) r e s o u r c e s a t 一1 ( 也称i r s - p 6 ) 卫星数据产品特征： i r s - p 6 发射于2 0 0 3 年l o 月1 7 日，星上携带三个传感器：多光谱传感器l i s s 4 和l i s s 3 ， 以及高级广角传感器a w i f s 。l i s s 3 传感器具有四个光谱波段分别位于可见光、近红外与 短波红外区域，空间分辨率为2 3 米。波段号：波段频谱，波段2 ( 绿) 0 5 2 - 0 5 9 m 波 段3 ( 红) 0 6 2 - 0 6 8 m m 波段4 ( 近红外) 0 7 7 0 8 6 m m 波段5 ( 短波红外) 1 5 5 - 1 7 0 m m ， 重复周期2 4 天，景宽1 4 1 公里。 l i s s - 3 传感器：l i s s - 3 传感器具有四个光谱波段，分别位于可见光、近红外与短波红 外区域。( 表3 - 3 ) 1 2 表3 - 3 l i s s 一3 传感器特性 t a b l e 3 3l i s s - 3s e n s o rc h a r a c t e r i s t i c s c c d 数目：每个波段6 0 0 0 个c c d 波段频谱： 幅宽： 波段2 ( 绿) ：0 5 2 0 5 9um 波段3 ( 红) ：0 6 2 一o 6 8 l an l 波段4 ( 近红外) ：0 7 7 0 8 6um 波段5 ( 短波红外) ： 1 5 5 1 7 0 l jm 1 4 1 公里 儿何分辨率：2 3 5 米 波段配准精度：( 0 2 5 象元 重复周期：2 4 天 l i s s 一4 传感器的工作模式有两种：全色( m n ) 模式和多光谱( m ) ( ) 模式。在心 模式下，传感器可传送波段2 、3 、4 中任意一个波段数据，缺少设定为波段3 数据。在 m x 模式下，数据幅宽为2 3 9 公里( 预先设定，在全色模式数据幅宽7 0 公里的范围内可 调) 。传感器侧视范围为正负2 6 度，相当于地面正负3 9 8 公里的范围。此分辨率卫星 可转动正负2 6 度，而得到立体像对。( 表3 - 4 ) 表3 - 4l i s s - 4 传感器特性 t a b l e 3 4l i s s - 4s e n s o rc h a r a c t e r i s t i c s c c d 数目：每个波段1 2 0 0 0 个c c d 波段频谱：波段2 ( 绿) ：0 5 2 0 5 9um 波段3 ( 红) ：0 6 2 0 6 8 l ai n 波段4 ( 近红外) ：0 7 7 一o 8 6pm 几何分辨率：5 8 米( 星卜点) 波段配准精度： 0 2 5 象元 重复周期：5 天 a w i f s 感器：h w i f s 传感器具有与l i s s 一3 传感器完全相同的四个波段，两者的不 同则在于成像幅宽与几何分辨率，幅宽是7 3 7 公里，分辨率为5 6 米，重复周期5 天。( 表 1 3 3 - 5 ) 表3 - 5a w i f s 传感器特性 t a b l e 3 5a w i f ss e n s o rc h a r a c t e r i s t i c s c c d 数目：每个波段2 组，各6 0 0 0 个c c d 波段频谱： 幅宽： 几何分辨率： 波段2 ( 绿) ：0 5 2 0 5 9um 波段3 ( 红) ：0 6 2 0 6 8 l jm 波段4 ( 近红外) ：0 7 7 0 8 6um 波段5 ( 短 波红夕 ) ：1 5 一1 7 u m 7 3 7 公里 5 6 米( 星下点) ，7 0 米( 边缘) 波段配准精度： = 4 等级 ii ii i ii vv 分值1 0 08 07 56 53 0 ( 2 ) 指数扩散赋分法：此法适合与那些具有扩散影响作用的评价因子。如商业中心的 影响度、河流的影响度等。通常采用模型为： f - - - m 1 一r ) ( 1 ) 公式( 1 ) 中： r = d d 卜某评价因子在某一相对距离上的作用分值 卜某评价因子的作用分基值 r 相对距离 d 距地物实际距离 卜地物影响半径 ( 3 ) 数据标准化法：此法适合于作用突变不明显，无显著作用区间的评价因子。尤其 是一些社会经济因子。一般常用模型： f = 1 0 0 木( x i x m i n ) ( x m a x x m i n )( 2 ) 公式( 2 ) 中： 卜某评价因子作用分值 x i - - 某评价因子属性值 ) 【i i l i n 某评价因子最小属性值 ) ( i i l a x 某评价因子最大属性值 在本论文研究中，主要采用了等级赋分法对评价因子进行赋分。 首先，根据不同作物的生长对上述各评价因子的要求，将指标依据不同的适宜范围 进行分级划分；然后，对每级赋予相应的分值，分值越大，则其适宜程度越高。 4 2 2 梨树种植单因子评价 福泉市金谷福梨土壤p h 值适宜指标在6 5 8 5 之间。适宜温暖湿润气候，温度对金 谷福梨的生长发育，尤其是开花授粉有明显的影响。春季日平均气温1 0 以上体眠芽萌 动，1 2 以上开花，1 5 c 以上连续3 - 6 月梨花盛开。金谷福梨要求年降水量为1 0 0 0m m 以上，年降水量11 7 5 7 m m 左右为宜：空气相对湿度为6 0 - _ 8 0 ，要求年日照在至少1 0 0 0 h 以上。如果光照强度增加，树体生长健壮，花芽分化好，果实外观美，糖度高，品质优。 福泉市年平均气温为1 4 卜1 5 5 。 在分级时指标的临界值充分考虑了不同作物生长对生态因子的需求，还征求了有关 专家的意见。如下表( 表4 2 ) 至( 表4 5 ) 福泉市特色农产品金谷福梨适宜性评价的各 评价因子指标体系。 表4 2 福泉市金谷福梨土壤p h 评价指标 t a b l e 4 2i n d i c a t o rs y s t e mf o rs o i1p h 指标 4 54 5 - 5 55 5 - 6 56 5 - 7 5 7 5 - 8 5 等级 ii ii i ii vv 分值 3 85 07 01 0 0 1 0 0 表4 - 3 福泉市金谷福梨降水量评价指标( 咖) t a b l e 4 3i n d i c a t o rs y s t e mf o rp r e c i p i t a t i o n ( m m ) 指标 1 0 5 01 0 5 0 - 11 0 0 1 1 0 0 1 1 5 01 1 5 0 等级 ii ii i i i v 分值 5 0 8 58 57 0 表4 - 4 福泉市金谷福梨年平均气温评价指标( c ) t a b le 4 5i n dic a t o rs y s t e mf o rt e m p e r a t u r e( 。c ) 指标 1 41 3 - 1 41 4 - 1 51 5 等级 ii ii i ii v 分值 4 07 58 01 0 0 表4 - 5 福泉市金谷福梨日照指数评价指标( h ) t a b l e 4 5i n d i c a t o rs y s t e mf o rs u n li g h t ( h ) 指标 = 9 0 0 h 9 0 0 - 1l o o h 1 0 0 0 - 1l o o h = 1 l o o h( = 1 0 0 0 h 等级ii ii i ii v v 分值 4 58 01 0 07 56 0 依据表4 2 至表4 - 5 的指标体系，对每个参评因子进行了单因子评价。这样，对每 个评价因子都有一个分值，从最小值0 ( 最大限制) 到1 0 0 ( 最理想状态) ，所有评价因子都 实现了量化处理，都统一到一个量化的统一的指标体系中，便于进行综合分析和评价。 4 2 3 其它农产品单因子评价 茶树是典型的亚热带经济作物。茶叶喜温、好湿、喜酸、耐荫。适宜生长的生态条 件为：茶树生长要求全年活动积温( 1 0 ) 最少应在3 5 0 0 一- - 4 0 0 0 。c ，积温越高，对茶 树生育越有利：茶树生长适宜降水量在1 0 0 0 - 1 4 0 0 m m ；茶树最适宜在p h 值在4 5 5 5 之 间酸性土壤生长；茶树一般适宜生长在海拔4 0 0 m 以上的丘陵低山区。海拔超过1 2 0 0 米 的茶区多为高湿低温，易遭受白腥病危害。根据山区小气候考查结果，海拔1 0 0 0 m 以上 受冻害机率大，宜退耕还林。如下表( 表4 - 6 ) 至( 表4 - 9 ) 福泉市茶树适宜性评价评价 因子指标体系： 表4 - 6 福泉市茶树年积温评价指标( ) t a b l e 4 2i n d i c a t o rs y s t e mf o ra c c u m u l a t e dt e m p e r a t u r ei ny e a r ( ) 指标 3 8 0 0 - 4 0 0 0 = 3 7 0 0 = 3 8 0 0 4 0 0 0 - - 4 4 0 0 = 4 4 0 0 = 4 2 0 04 2 0 0 - 一4 4 0 0 等级 ii ii i ii vvv iv 1 1 分值 8 57 58 01 0 08 07 81 0 0 表4 - 7 福泉市茶树土壤p h 评价指标 t a b l e 4 2i n d i c a t o rs y s t e mf o rs o i lp h 指标 4 54 5 5 55 5 - 6 56 5 - 7 57 5 - 8 5 等级 ii ii i ii vv 分值 7 01 0 0 7 03 5o 表4 - 8 福泉市茶树降水量评价指标( 咖) t a b l e 4 3i n d i c a t o rs y s t e mf o rp r e c i p i t a t i o n ( m m ) 指标 1 0 5 01 0 5 0 - 1 1 0 0 1 1 0 0 - 1 1 5 0 1 1 5 0 等级 ii ii i ii v 分值 7 01 0 01 0 07 5 表4 - 9 福泉市茶树海拔评价指标( m ) t a b l e 4 3i n d i c a t o rs y s t e mf o re l e v a t i o n ( m ) 指标 6 2 5 - 8 0 08 0 0 - 1 0 0 01 0 0 0 - 1 2 0 01 2 0 0 - 1 5 0 01 5 0 0 1 7 2 0 等级 ii i i i i i vi v 分值 1 0 0l o o7 54 5o 4 2 4 综合评价 针对金谷福梨梨树、茶树种植的单因子评价只是表明土地的单个评价因子就某种评 价项目而言其适宜的程度，而要说明某土地评价单元整体的适宜程度，就必须综合考虑 各个评价因子的作用，进行多因子综合评价。 本论文研究中，“金谷福梨”梨树及茶树种植，多因子综合评价由喀斯特地区土地 适宜性系统来实现，系统求多个因子的矢量化图叠加满足条件的矢量图层交集。该模型 采用系统工程中的“木桶原理”，即分类单元的最终质量取决于条件最差因子之质量。 从植物营养学来说符合“最小养分原理”，即植物生长取决于处在最低养分状况的那个 营养元素的量。其模型为： e l i = m i n ( p i j )( j = l ，2 ，3 n ) ( 3 ) 公式( 3 ) 中，e i 为第i 个评价单元的最终分值，p 。，为第i 个评价单元第j 个参评因子 分值，n 为参评因子的总数。 金谷福梨梨树、茶树单因子评价结果，根据以下对照表，适宜性等级对照表( 表4 - 1 0 ) ， 在系统中运行，可以得到农作物土地评价单元的适宜性等级。( 吴文斌，2 0 0 5 ) 表4 - 1 0 适宜性等级对照表 t a b i e 4 - 6l a n ds u i t a b i l i t yc l a s s e sa n dg r a d e s 评价分值适宜性等级 0 - 3 9n不适宜 4 0 - 6 0s 3 勉强适宜级 6 1 - 8 0s 2 中等适宜级 8 1 - 1 0 0 s 1 高度适宜级 4 3 系统功能的实现 4 3 1 用户登录界面 进入系统前，须进行用户登陆。用户登陆子系统主要功能是保证系统的安全性，对 用户的合法性进行检验。确保只有在系统中已被授权的用户才能够访问系统。用户运行 系统即进入登陆界面如下图( 图4 - 1 ) ，只有在用户输入正确的用户名称和密码之后才可 以进入系统并使用系统功能。 酗41 系统登陆界面 43 2 喀斯特地区土地适宜性评价功能的实现 根据梨树、茶树的单因子评价结果、系统进行综合评价。综合评价在喀斯特土地适 宜性评价模块中实现，模块打开如下圈( 图42 ) 。 在适宜性分析模块中，系统把多个因子矢量化、评价打分后建立相应的属性与空间 数据库，然后选择相应的多个农作物矢量图层做为评价因子，点击“分析”按钮土地适 宜性评价系统功能模块求其满足条件的多个图层因子的交集。根梨树、茶树单因子评价 结果，得出高度适宜区、中等适宜区、勉强适宜区以及不适区，分析后单击“分析”按 钮并计算出相应区域面积。“保存结果”按钮保存分析结果分析结果为s h p 格式的矢 羹 量图层。 田4 - 2 适宜性分析模块 福泉市梨树种植适宜性分析结果( 圈4 - 3 ) s 画固墅型型燮型雪鱼型鬯鬯笪型型型世型型 掣四墅墅廷四且l 堕 堡 ” ； _ 日 - 口 图4 - 3 梨树种植适宜性分析结果分布图 福泉叮梨树种植适宜区而积统计表( 表41 1 ) 表4 - 1l 梨树种植适宜区面积统计表 t a b l e4 一lls u i t a b l ef o rp e a rc u l t i v a t i o na r e a 适宜度梨树种植适宜区面积 高度适宜区域 中等适宜区域 勉强适宜区域 不适宜区域 2 0 7 7 8 3 亩 3 1 2 7 2 7 9 5 亩 8 3 1 6 9 5 2 5 亩 1 7 0 7 1 7 7 1 亩 由图4 - 3 梨树种植适宜性分析结果以及表4 - 1 1 梨树种植适宜区面积，可以看出：福 泉市适合大规模种植“金谷福梨一。 福泉市茶树种植适宜性分析结果分布图( 图4 - 4 ) ： 图4 - 4 茶树种植适宜性分析结果分布图 福泉前茶树种植适宜区面积统计表( 表41 2 ) 表41 2 茶树种植适宜区面积统计表 t a m e4 一1 1s u i t a b l ef o rt e ac u l t i v a t l o na t e a 适宜度茶树种植适宜区m j 税 高度适宜区域 中等适宜区域 勉强适宜区域 不适宜区域 19 9 8 22 5 亩 7 5 7 0 29 卣 2 4 4 3 1 8 72 亩 由图4 - 4 茶树种植适宜性分析结果分布图以及表4 - 1 2 茶树种植适宜区面积统计表， 可以看出：福泉市并不适合大规模种植优质茶树，对规划种植提供参考依据。 4 3 3 土地适宜性规划功能的实现 土地适宜性规划功能是针对农产品适宜种植的发展方向、战略目标、战略重点、 区域布局提供了辅助决策功能。 农产品适宜性规划是全面的、长期的农产品计划和部署，是根据国家和地区在 一定时期内国民经济发展的需要，充分考虑现有生产基础及农产品生长条件进行利 用改造的潜力与可能性，拟定具有一定年限的、有科学根据的农产品发展设想、轮 廓指标、投资安排及主要实施措施等。 农产品规划属于指导性计划，具有综合性、战略性、长远性的特点，应遵循的 原则有：正确贯彻国家和地区发展农产品的方针政策；正确评价当地农业的现有基 础和发展潜力；量力而行，积极可靠、留有余地；以提高效益为前提，进行多方案 比较，选择最优方案。农产品规划和农产品计划既有联系，又有区别。前者是制订 计划的基础和依据，后者为农业规划近期实施的内容。 土地适宜性规划评价模块( 图4 5 ) ，叠加福泉市5 8 米遥感影像、城区l 米遥感影 像、及1 ：1 万数字矢量化地形图，对适宜性项目区进行点、线、面规划，系统配有打印 功能，出图方便，供使用单位或部门规划使用。 模块提供了文件、农发项目、项目规划、视图工具菜单项。 ( 1 ) 文件：打开一乡镇面，村界面：图像保存；打印：政区：乡镇面： ( 2 ) 农发项目：适宜区选定的农业发展项目矢量化图层； ( 3 ) 项目规划：等高线；福泉市遥感影像；福泉城区遥感影像； ( 4 ) 视图工具：保存图象、添加图层、删除图层、放大、放大、缩小、全图显示、漫 游、信息查询、距离测量、面积测量、图层设置、打开属性表、刷新、规划工具，包括 点、线、面规划工具及字体标注。 3 5 ! 。 6 。 口日口日日n 1 1 日：1 十4 师 44 结果分析 围45 土地适宜性规划模块 从罔4 - 3 梨树种植适宜性分析结果分布图、表4 - 1 】梨树种植适宜区面积统计表、图 44 茶树种植适宜性分析结果分布罔、表41 2 茶树种植适宜区面积统计表咀及l ：l 万遥 感解译土地利用陶显示中可以看h ，研究区域显示不同的适宜性。研究农作物适宜区分 布结果与我们在野外考察结果完全相符。 第五章结论与讨论 5 1 结论 本文从我国目前的土地利用管理的现状出发，针对不同土地利用类型，综合分析贵州 省福泉市自然条件，在基础理论的指导下，建立了喀斯特地区土地适宜性评价信息系统， 确立了评价指标体系。利用遥感图像进行了土地信息的提取。在g i s 环境中，完成了基 础地理信息的数字化、矢量数据的修改编辑、遥感提取的专题信息的空间分析、土地评 价单元确定和专题图输出等工作，建立了研究区域的土地质量数据库。构造了基于“3 s 技术的土地适宜性评价模型，将g i s 技术和评价模型有效集成，对福泉市土地资源进行 用地适宜性评价，衡量其对福泉市农业特产金谷福梨种植地适宜与否，并将结果划分等 级，以此确定土地资源结构的调整，并进行相应的农业规划设计。通过对本论文的研究， 得到以下主要结论： ( 1 ) 本文应用g i s 技术建立了土地利用空间数据库和土地利用属性数据库，并将两者 很好地关联在一起，方便了以后的各种土地利用信息管理工作。土地利用适宜性评价系 统提供完善的土地利用数据管理功能，在对各种类型土地利用数据综合管理的同时，系 统还应该提供丰富的查询、浏览、统计功能以及便捷的图形、报表输出功能，其中查询 统计结果应提供图表、