GIS网络分析在耕地定级因素作用分值计算中的应用

摘要：耕地定级因素作用分值量化直接影响了耕地定级结果的精准度及实用性，以南安市耕地定级工作为例，运用ARCGIS网络分析模块和图形与属性处理功能，对耕地定级因素作用分值进行量化。结果表明：ARCGIS网络分析方法能够较为真实计算耕地定级因子与耕地定级单元之间最短路径，更符合实际，提高了耕地定级结果精度，更好地为科学量化耕地质量，促进其合理利用提供科学依据。

关键词：耕地定级；因素作用分值；GIS；网络分析

耕地定级是掌握和科学量化耕地质量和分布，科学评价和管理耕地，促进耕地合理利用的一项基础性工作，是实现耕地资源管理由数量管理为主向数量、质量和生态协调管理和科学利用转变的战略升级。[12]耕地定级成果可为基本农田保护划定、耕地占补平衡、土地征用、土地开发整理提供依据和参考，[23]因此耕地定级成果应力求精准，近可能与实际相符。

耕地级别是基于耕地定级指数的大小进行划分，耕地定级指数是基于定级因素作用分值进行计算，因此定级因素作用分值直接影响定级结果，在整个耕地定级过程中起到关键性作用。基于GIS技术进行耕地定级因素作用分值的计算，不仅可以弥补传统调查方法效率低、精度差、不便于保存与更新等不足之处，还能保证空间数据和属性数据进行综合分析时的速度和质量。[4]以南安市为例，运用ARCGIS网络分析方法，对耕地定级因素作用分值计算进行研究，提高耕地质量定级工作的精度和自动化、信息化程度，也使数据的管理和更新更易于实现。

1 研究区概况

南安市位于福建省东南沿海闽南金三角中心区域，晋江中游，地理坐标为北纬24°34′25°18′，东经118°08′118°36′，晋江上源西溪由西向东横贯中部，东溪斜贯北东，于双溪口汇合为晋江干流。南安市地貌轮廓主要是受大地构造的影响，致使主要山岭、盆地的排列格局与延伸方向和东北西南造线相一致。全市地势西北高，东南低，自西北向东南呈层状倾斜。地貌类型以山地丘陵为主，占全市总面积的73%，平原占20.7%。

南安市属南亚热带海洋性季风气候，年均温度20.9℃，年≥10℃积温4882～6817℃，积温日数165～239天，七月平均温度28.6℃，一月平均温度12.1℃，年降雨量1600mm，无霜期330天。

根据《福建省土壤分类系统》，南安市耕作土壤共分为4个土类（赤红壤、红壤、水稻土和潮土）、8个亚类（灰潮土、赤红壤、红壤、漂洗型水稻土、潜育型水稻土、渗育型水稻土、盐渍型水稻土和潴育型水稻土）、18个土属（白鳝泥田、潮砂田、赤砂土、赤土、埭田、耕作灰砂土、耕作砂泥土、红泥砂土、红泥土、黄泥砂田、黄泥田、灰泥田、灰砂泥田、冷烂田、青泥田、砂质田、乌泥田和盐斑田）和38个土种，主要土种类型为灰黄泥砂田、灰黄泥田、灰砂泥田、灰赤土、灰泥田、灰红泥土、黄泥砂田、黄底灰泥田、灰赤砂土、灰砂田、薯粉田和赤砂土等12种。

2 材料与方法

网络分析是研究一项网络工程如何安排，并使其运行效果最好，如一定资源的最佳分配，从一地到另一地的运输费用最低等，其基本思想则在于人类活动总是趋于按一定目标选择达到最佳效果的空间位置。[5]ArcGIS Network Analyst 扩展模块具有路径、最近设施点、服务区、OD成本矩阵、车辆配送、位置分配等功能，本文是基于ArcGIS Network Analyst 扩展模块中最近设施点（new closest facility）方法，计算耕地定级因子与耕地定级单元之间最短路径，从而定量计算耕地定级因素因子作用分值。

南安市耕地定级的影响因素主要包括交通区位条件、耕作便利条件、种植效益情况等方面的中心城镇影响度、道路运输条件、耕作距离、耕地集中连片度、田块平整度、人均耕地、经营效益等，其中中心城镇影响度、道路运输条件及耕作距离均需进行最短交通路径计算，本文以耕作距离为例介绍网络分析在耕地定级因素因子作用分值计算中的应用。

2.1 数据来源与处理

本文采用的主要数据为南安市土地利用现状图（1︰10000）、南安市耕地质量等别年度更新成果、南安市遥感影像图、南安市土地更新调查成果等。定级单元直接采用耕地质量等别成果中分等单元，运用ARCGIS中的要素转点将某村内定级单元转为中心点；该村驻地位置采用土地变更调查数据中的地类图斑，根据咨询当地，定位出具体的位置。

网络分析是建立在道路网络数据的基础上，因此，建立道路网络数据集是关键。本文以南安市1：10000土地利用现状图为基准，结合南安市遥感影像图，运用ARCGIS编辑功能，对南安市道路网络数据进行采集量化，并进行伪节点、悬挂点等拓扑检查，同时将南安市道路网按主干道（国道和省道）、次干道（县、乡级公路）、支路（乡村道路）进行分级，按照南安市土地变更调查坐标投影对该道路网进行坐标投影，然后再ArcCatalog中建立道路网的网络数据集（图1），形成南安市道路网（图2）。

2.2 最短交通距离计算

以测算某村最短路径为例，计算该村内所有定级单元到该村驻地的最短交通距离，并将量算的最短交距离数据赋予该村所有定级单元，具体步骤如下：

（1）Network Analyst 是 ArcGIS 的一个扩展模块，在执行网络分析前必须启用 Network Analyst 擴展模块。启动ArcMap软件，单击自定义扩展模板，选中Network Analyst 复选，激活Network Analyst模块，右击ArcMap界面菜单栏空白处，调出Network Analyst工具栏。

（2）在ArcMap界面加载处理好的道路网络数据集、定级单元点、村驻地。

（3）单击Network Analyst工具条新建new closest facility，打开分析窗口，点击打开Closest Facility窗口并在窗口中加载Facilities图层（即村驻地A），incidents图层（即该村定级单元中心点253个，BSM为1253），同时加载图层弹出加载位置对话框中位置分析属性Name字段均选择BSM。

（4）打开Closest Facility窗口的图层属性，设置要查找的设施点值为1，行驶自设置为事件点到设施点，交汇点的U形转弯设置为允许。

（5）单击按钮，生成结果，在ArcMap界面内容表中右击Routes，打開属性表，共253条记录，表中name中“”之前的数据为定级单元BSM，“”之后的数据为行政村BSM，totallength为最短交通路径，如图3所示。在ArcMap界面地图视图自动生成最短距离图，如图4所示，图中褐色粗线即为所选的村驻地（A）到该村各定级单元（BSM位1253）的基于现状路网的最短路径。

2.3 耕作距离作用分值的计算

耕作距离越大，农田耕作、田间管理和农产品运输越不便捷，耕作距离分值越小，耕作距离属于逆向型面状影响因素，耕作距离作用分值采用均值度法进行计算，[6]根据各定级单元最短交通距离数据运用ARCGIS聚类分析功能，进行分界点的选取，按4个级别划分均质区，同时计算每个级别耕地距离均值（即为平均值），然后再根据确定的均值区，将各级均质区均值最小值作为最优均质区原始数据的均值，各级均质区均值最大值作为最劣均质区原始数据的均值；按照公式（1）求得各级均质区的作用分值，一个级别取一个分值。对于最劣类型指标的分值不取为 0，而是根据各指标的衰减程度由经验法确定。

fi=100×（xi-xl）/（xy-xl）（1）

式中：fi——耕作距离第i级均质区域的作用分值；xi ——耕作距离第i级均质区域值中的均值；xl——耕作距离最劣均质区域值的均值；xy——耕作距离最优均质区域值的均值。

3 结果与分析

按照上述最短交通路径量算方法，对全市耕地距离进行量算，然后再根据上述耕作距离作用分值计算公式（1）进行耕地距离作用分值计算，南安市耕地距离作用分值情况表见下表。

从上表可知，南安全市耕地面积为30127.01公顷，全市耕地定级耕地距离因素分4级，1级是指定级单元到所在行政村耕作距离小于等于0.5千米均值区，其均值为0.32千米，作用分为100，涉及面积3548.07公顷，占全市耕地面积的11.78%；2级是指定级单元到所在行政村耕地距离在0.5千米和1千米（含1千米）均值区，其均值为0.76千米，作用分为84，涉及面积8066.35公顷，占全市耕地面积的26.77%；3级是指定级单元到所在行政村耕地距离在1千米到2千米（含2千米）均值区，其均值为1.41千米，作用分为61，涉及面积12081.31公顷，占全市耕地面积的40.10%；4级是指定级单元到所在形状粗耕地距离小于2千米均值区，其均值为3.11千米，作用分为48，涉及面积6431.28公顷，占全市耕地面积的21.35%。

4 结论与讨论

本文通过对前人的研究进行总结分析，结合耕作距离对耕地定级单元的影响，运用ARCGIS网络分析对耕作距离作用分进行量化处理分析，结果表明：耕地质量定级所需的资料、数据、图件数量多，数据的处理较为复杂，工作量特别大，没有计算机技术的支持，难以快速获取、准确处理和直观表现耕地定级信息。因此，运用GIS技术对耕地定级工作中各定级因素因子的空间数据和属性数据的处理、管理、分析、计算以及中间成果和最终成果的管理、输出等，不仅提高耕地质量定级工作的精度和自动化、信息化程度，也使数据的管理和更新更易于实现。

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（3）：111115.

[2]黄忠民.运用ArcView进行农用地定级区位因素量化方法研究[J].测绘出版社，2014（5）：99102.

[3]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）：2923.

[4]詹波.基于GIS的连城县耕地质量分等定级研究[J].湖南农业科学，2016，（3）：4951，54.

[5]甘应爱.运筹学[M].北京：清华大学出版社，1990.

[6]纳日麦.基于GIS技术的农用地质量评价[D].内蒙古师范大学，2013.

作者简介：吴丽玲（1985），女，福建泉州人，中级工程师，主要从事土地利用规划。