运用ArcView进行农用地定级区位因素量化方法研究

黄忠民

(测绘出版社，北京 100045)

一、引 言

农用地定级是掌握和科学量化农用地质量和分布，科学评价和管理农用地，促进我国农用地合理利用的一项基础性工作，它对于推动土地资源管理由数量管理为主向数量、质量和生态相协调管理和科学利用转变具有重要意义[1]。农用地定级成果可应用于土地整治、基本农田保护、耕地占补平衡、征地补偿制度改革等[2-3]工作中，对促进“三农”发展、建设社会主义新农村和构建社会主义和谐社会具有十分重要的理论意义和实际应用价值。

农用地定级是在行政区(省、县)内，依据构成土地质量的自然和社会经济因素，根据地方土地管理和实际情况的需要，遵照与委托方要求相一致的原则，即要求考虑定级目的，按照规定方法和程序进行农用地质量综合评定，划分出农用地级别[4]。其基本思路为：依据农用地定级的原则和方法，选择影响农用地质量的自然、社会经济和区位三方面的因素和因子，建立定级因素因子指标体系，根据各因素因子对农用地质量影响的强度，分别赋予其相应的权重，依据各因素因子对土地质量的作用方式，确定各因子的量化方法和赋分规则；划分定级单元，计算各因素对各分等单元的作用分值，采用加权求和法计算各定级单元的定级指数，根据定级指数的高低划分农用地级别。由此可知，各因素作用分值的计算是农用地定级的依据，正确量化各因素作用分值是农用地定级结果准确可靠的基础。其中，区位因素对农用地质量的影响是一种隐性影响，其作用分值的正确量化可提高农用地定级精度，使定级结果更符合实际，但在实施过程中却存在较多的困难和问题。

基于此，本文运用ArcView软件，基于图论中的最短路径原理，开展农用地定级区位因素的正确量化方法研究，为提高定级结果精度提供科学依据。

二、定级中区位因素作用分值正确量化的关键

区位因素指经济因素地理位置条件，与行政、经济中心相关，它反映了农用地与城市、乡村的距离和相对位置[5]。农用地定级中区位因素的权重一般在0.3左右，包括农贸市场影响度、中心城镇影响度和道路通达度等。由于每一定级单元距离农贸市场中心、中心城镇和道路的远近不同，使得不同区位的土地利用效果产生差别，经营不同区位的土地收益产生不同，从而造成农用地级别的差异[6]。因此正确量化区位因素对定级单元的作用分值是定级结果合理化的依据，对提高农用地定级成果精度尤为重要。

区位因素属于扩散型因素，它们对定级单元的作用分值随距离的增加按一定规律衰减(指数衰减或直线衰减)[7]。若设fi为区位因素对定级单元的作用分值，Mi为规模指数，dc为定级单元到区位因素的实际距离，d为区位因素的最大影响半径，指数衰减法计算区位因素作用分值的公式如式(1)所示，直线衰减法计算区位因素作用分值的公式如式(2)所示。

fi=Mi1-(dc /d)

(1)

fi=Mi(1-dc/d)

(2)

由上述两式可知，正确量算区位因素与定级单元的距离是计算区位因素作用分的关键。

三、定级中量化区位因素作用分值存在的问题

目前在农用地定级工作中，量算定级单元与区位因素的距离时，通常利用GIS的缓冲区分析功能，由计算机在区位因素周围自动生成一定宽度的缓冲区域。对于点状因素，其扩散缓冲区是以该点为圆心，以指定宽度为半径的圆环；对于线状因素则是以线段为对称轴，向两侧扩散一定宽度的矩形区域[8]。在量算定级单元与区位因素的空间距离时，是以缓冲区为基本量算单位，并以该缓冲区与区位因素之间空间连线距离作为该缓冲区内所有定级单元与区位因素的实际距离，赋予该缓冲区内所有定级单元相同的区位因素作用分。

由于对同一缓冲区内的所有定级单元赋予了同样的作用分，这使处于同一缓冲区内的定级单元客观存在的区位差异被忽略了，这样造成同一缓冲区内的定级单元受到的区位因素影响程度一样，使定级结果与客观事实不符，影响了定级成果的精度。同时，以缓冲区与区位因素之间空间连线距离作为该缓冲区内所有定级单元与区位因素的实际距离，它忽略了区位因素与定级单元之间的可通达性，即既没有考虑到定级区域内自然地物和人文地物阻隔的影响，也没有考虑到定级区域内道路的水平弯曲及地形起伏对道路的影响，显而易见，两者间空间距离比实际距离小，这样就会增加区位因素对定级单元的作用分，从而影响了定级成果的精度。

四、基于ArcView的农用地定级区位因素量化方法

针对上述农用地定级中计算区位因素作用分值存在的问题，本文结合陕西省柞水县农用地定级的实践，以图论中的最短路径理论，基于ArcView灵活应用了最短路径算法计算区位因素到定级单元的水平距离，同时考虑到定级区域地形起伏对水平距离的影响，在水平距离的基础上采用相应的高差修正方法对水平距离进行修正，使求得的区位因素到定级单元的距离尽可能地符合实际距离，从而提高了定级成果的精度。

1. 基于道路网的最短路径计算方法

以定级单元作为实际距离量算的基本单元，在量算每一定级单元与区位因素的实际距离时，引入定级区域内的道路网，如某一定级单元与一区位因素相隔一条河流，要经过该河流，就必须通过该河流上的桥；对山地而言，经过该山地，要么经过通过该山地的隧道，要么盘山而过。

由于引入了道路网，区位因素到定级单元可能存在多条路径，选择不同的路径作为区位因素到定级单元的距离对定级成果存在不同的影响。结合区位因素对农用地的影响特点，笔者认为应选择多条路径中的最短路径作为区位因素到定级单元的实际距离比较合理，符合农业生产的客观实际。

本文采用被大众认可和推崇的Dijkstra方法计算最短路径。若要求一个给定点VS到任意点Vj的最短路径，如果P是D中从VS到Vj的最短路径，Dijkstra方法的基本思想是：从VS出发，逐步地向外探寻最短路径。在执行过程中，与每个点对应，记录下一个数(称为这个点的标号)，它表示VS到该点的最短路径的权(称为P标号)或是从VS到该点的最短路径的权的上界(称为T标号)，方法的每一步是去修改T标号，并且把某一个具有T标号的点改变为具有P标号的点，从而使D中具有P标号的顶点数多一个，这样，至多经过P-1步，就可以求出从VS到各点的最短路径[9]。

ArcView软件的网络分析功能可以快速、有效地对地理网络(如道路网)等进行分析，而求算最短路径是网络分析功能中最基本的一项，即应用ArcView，可求算出区位因素到定级单元的最短路径。在此基础上，可利用ArcView对所求出的最短路径进行高差修正，从而使定级结果更符合实际。

2. ArcView中最短路径算法的实现过程

在View视图中打开道路图，确保各级道路在交叉口处断开，其余路段保持连通，同时保证定级单元和区位因素中心点位于路径上。

以一级城镇影响度为例，求出某村驻地到城镇的最短路径，并赋予该村所有定级单元。具体步骤如下：

1) 启动 ArcView软件，并创建工程，打开View视图。

2) 点击“View”菜单下的“Properties”进行地图单位和距离单位的设置。

3) 点击“File”菜单下的“Extensions”，添加要使用到的网络分析模块，即“Network Analyst”。

4) 添加处理好的“现状路网”、“村驻地”和“一级城镇”文件，如图1所示，其中，棕色线为现状路网，A点为一级中心城镇，其他点为村驻地。

图1 路网—村驻地—城镇

5) 激活“村驻地”文件，利用查找功能选取某一个村驻地，如图2中B点所示。

图2 选择村驻地

3. 运用高差修正法对水平距离进行修正

最短路径法求算出的是区位因素到定级评价单元的水平距离，并没有考虑到定级区域地形起伏对道路的影响。为了使求算的最短路径更加接近实际距离，以进一步提高定级成果的精度，应在最短路径法求算出的水平距离的基础上根据定级区域的地形状况对水平距离进行高差修正。具体步骤如下：

1) 划分高差修正系数等值区。依据定级区域的地形条件，划分高差修正系数等值区，一般可以根据地形坡度或依据平原、丘陵、浅山和高山地区进行划分。

2) 求取各等值区内单位水平距离的高差修正系数。

图3 基于路网的村驻地到城镇的最短距离

a. 求取区位因素到样点定级单元的高差。根据现状道路网，通过ArcView的网络分析功能，获取区位因素到样点定级评价单元的高差hi。即在每个高差修正系数等值区内，选择若干能代表该区地形变化规律的最短路径样本，获取每个最短路径样本的地形起伏突变处的高程Hj；从定级单元开始，沿样本最短路径的行进方向，依次求取相邻两点的高差hj，j+1，直至区位因素中心点；将高差绝对值累计之和作为区位因素与定级单元的高差hi。

hj,j+1=Hj+1-Hj

(3)

hi=∑|hj,j+1|

(4)

b. 根据最短路径样本的水平距离li和对应的高差hi，求取各条最短路径样本单位水平距离高差修正系数δi

c. 确定各个等值区的单位水平距离的高差修正系数。即以各等值区若干个样点单位水平距离高差修正系数的平均值作为改等值区单位水平距离的高差修正系数δn

(6)

式中,n为等值区内的最短路径样本数。

3)确定各条最短路径的高差修正数L。由最短路径l及单位水平距离高差修正系数δn，计算各条最短路径的高差修正数L

L=l·δn

(7)

4)计算经高差修正后的距离D，即为式(1)、(2)中的dc

D=L+l

(8)

五、结 论

1) 正确量化区位因素对定级单元的作用分值是定级结果合理化的依据，对提高农用地定级成果精度尤为重要。

2) 区位因素属于扩散型因素，正确量算区位因素与定级单元的距离是正确量化区位因素作用分的关键。

3) 以缓冲区与区位因素之间空间连线距离作为该缓冲区内所有定级单元与区位因素实际距离的传统量化方法使定级结果与客观事实不符，影响了定级成果的精度。

4) 在农用地定级工作中，以定级单元为单位量化区位因素对定级评价单元的作用分值，显化了同一缓冲区内定级单元受到不同区位因素影响的差异。

5) 运用最短路径算法可计算区位因素到定级单元的水平距离，在此基础上采用相应的高差修正方法对水平距离进行修正，可使求得的区位因素到定级单元的距离更符合实际距离，从而提高了定级成果的精度。

6) 基于ArcView软件可快速实现最短路径算法及高差修正法，从而提高了农用地定级的工作效率。

参考文献：

[1] 贾雷，张孝成，星财华，等. 基于新规程的耕地定级估价——石柱县实证研究[J].江西农业学报，2013，25(6)：111-115.

[2] 张英，潘瑜春，曾志炫，等. 基于农用地分等定级的耕地入选基本农田评价比较分析[J].中国土地科学，2012，26(3)：29-33.

[3] 李芹芳, 许晓婷, 闫芬，等. 土地开发整理项目质量评价方法研究[J].江苏农业科学，2010(1)：356-358.

[4] 国土资源部. GB/T 28405—2012 农用地定级规程[S].北京：中国标准出版社，2012.

[5] 国土资源部土地利用管理司.农用地分等定级估价理论·方法·实践 [M].北京：地质出版社，2004.

[6] 雷少刚，黄继辉，陈津浦，等. 农用地定级中区位因素定量化存在的问题及其改进[J].国土资源科技管理，2006，23(1)：12-16.

[7] 刘耀林，范延平.最短路径方法在土地定级中的应用[J]. 武汉测绘科技大学学报，2002，25(6)：510-514.

[8] 王令超，刘荷芬，王国强.基于GIS工作平台的农用地定级方法研究[J].地域研究与开发，1999，18(4)：21-22.

[9] 钱颂迪.运筹学[M].3版. 北京：清华大学出版社，2005.