基于农用地分等成果的县级基本农田布局优化

基于农用地分等成果的县级基本农田布局优化
李灿;黄九松;王玲燕;曹伟
【摘要】结合新一轮土地利用总体规划中基本农田调整布局要求,应用农用地分等成果,基于GIS技术,形成了农用地等别转绘、平均等别计算、耕地集中连片性分析、基于多因素的同一等别较高质量耕地地块筛选、按等折算等技术,建立了一套基于
农用地分等成果的基本农田空间布局技术方法.并以重庆市大足县为例,研究县级土
地利用总体规划中农用地分等成果在基本农田调整布局中的具体应用.
【期刊名称】《广东农业科学》
【年(卷),期】2014(041)001
【总页数】5页(P193-197)
【关键词】农用地分等;县级基本农田;布局优化
【作者】李灿;黄九松;王玲燕;曹伟
【作者单位】重庆市国土资源和房屋勘测规划院/国土资源部土地利用重点实验室
重庆研究中心,重庆400020;重庆市国土资源和房屋勘测规划院/国土资源部土地利用重点实验室重庆研究中心,重庆400020;重庆市国土资源和房屋勘测规划院/国土资源部土地利用重点实验室重庆研究中心,重庆400020;重庆市国土资源和房屋勘
测规划院/国土资源部土地利用重点实验室重庆研究中心,重庆400020
【正文语种】中文
【中图分类】F301.2
农用地分等定级工作完成后，其成果的转化应用是一个重要的研究方向。

现有研究多从宏观和理论角度出发，分析农用地分等定级成果在基本农田保护等各种土地利用与管理中的应用[1]。

但是，将农用地分等成果应用于微观案例，特别是运用于
新一轮县乡土地利用总体规划中基本农田调整和布局的实证研究较为鲜见。

因此，本文充分运用重庆市农用地分等成果，遵循基本农田保护规划“保优不保劣，保近不保远，保整不保零”的原则要求，以第二次土地利用现状调查数据为基础，按照土地利用总体规划对各地类的布局要求，在现有基本农田的基础上，引入农用地分等成果，运用GIS空间分析、配准、叠加等技术，科学合理地确定基本农田保护
的数量、质量和分布，促使基本农田向“集中、优质、连片”的集聚方向发展。

并以重庆大足县为例，探讨县级土地利用总体规划中，农用地分等定级成果在基本农田调整和布局中的应用研究，进而推动农用地分等成果的转化和应用。

1.1 研究思路
县级土地利用总体规划中，基本农田保护规划的主要任务是落实上级规划下达的基本农田保护任务，结合本县的经济社会实际情况，落实全县基本农田的空间布局和数量分配。

在实地调查的基础上，运用GIS空间分析功能，分析现状耕地及基本
农田的数量、空间分布和质量状况，综合运用农用地分等成果，量化基本农田空间布局中的集中连片性和质量水平决定性因素，在与现状基本农田进行质量对比分析后，确定基本农田空间布局，划定基本农田保护区，最后将指标分解至下一级行政区[2]。

具体应用步骤如下：
（1）耕地及基本农田现状分析。

运用农用地等别转绘技术，为现状耕地和基本农田图层赋上等别属性，分析现状耕地和基本农田等别的空间分布和行政区分布状况，并采用农用地平均等别计算方法，计算现状基本农田的平均等别[3]。

（2）确定备选耕地。

按照基本农田调整布局要求，将需要退耕（地形坡度在25°
以上）、地质灾害高发区
（灾毁可能大）和规划确定的城乡建设用地区、省级以上重大基础设施建设项目等规划用地区域与耕地现状图层进行叠加，确定备选耕地，并分析备选耕地的等别及分布情况。

（3）基本农田空间布局。

按照基本农田保护中“优质集中”的管理方针，考虑丘陵山区耕地地块碎、分布散的特征，在实地调查的基础上，运用地理信息系统软件的空间分析功能，量化“连片性”标准，综合连片性和质量等别高低两项因素对备选耕地进行筛选[4]，直至达到基本农田保护目标，从而实现基本农田的空间布局。

具体技术路线如图1所示。

1.2 研究方法
1.2.1 农用地等别转绘由于比例尺的差异，现状基本农田图斑与农用地利用等别图
斑相叠加时，出现包含、相交和相离3种位置关系，基于GIS空间查询和叠加分
析功能制定了等别转绘的原则，即：按照农用地等别高低依次筛选出同一等别耕地，查询与现状图斑的包含关系，将其赋值；对于相离图斑，采用空间距离查询距离最近图斑，完成赋值；对于相交图斑，采用叠加分析求取相交面积，运用相交面积最大图斑等别进行赋值[5]。

1.2.2 平均等别计算由于农用地分等成果是以分等单元为单位对农用地质量进行评定，而某一行政区域内农用地的综合质量难以衡量，引入农用地平均等别的计算方法，用面积加权的方式测算平均利用等[6-7]：
式中，K为某一区域内耕地的平均等别指数（根据等别指数取值，确定平均等别）；n为耕地图斑个数；S总为耕地图斑总面积；Si为第i个图斑的面积；Ki为第i个
图斑的利用等指数（由于图斑利用等指数不易获取，采用对应等别指数的中间值）。

1.1.3 耕地集中连片性分析依据基本农田“保优不保劣，保近不保远，保整不保零”的要求[8]，将农用地分等成果融入耕地集中连片性分析，分别制定了图斑相邻分
析法和缓冲分析法，弥补了农用地分等成果集中连片因素的缺失。

（1）图斑相邻分析法：运用相交查询功能查找图斑之间的公共边，与其他图斑相连的赋值为1，否则为0；运用数据融合功能进行合并后打散，形成多个连片块。

对于碎图斑，求取各等别连片耕地面积最大值的最小值（SLP1）、各等别连片块
面积最小值的最大值(SLP2)，以及所有独立图斑中面积的最大值（SDL1）和最小
值（SDL2），将该4个面积值作为面积筛选标准并排序，假设从小到大的顺序为{SDL2,SLP2,SDL1,SLP1}，以面积最小的SDL2从最低等别“备选耕地”中的独立图斑开始筛选，若删除面积低于SDL2的图斑后能够满足基本农田目标，则删除面积低于SLP2的块；采用SLP2、SDL3和SLP4重复以上步骤进行筛选，否则停止。

（2）缓冲分析法：考虑耕地图斑的集中连片性，以空间距离R=2为缓冲半径，
完成面的外缓冲且包含原地块区域内部，并采用融合方式形成缓冲带，这样能确保地块的空间距离在阈值D范围内的，能形成同一缓冲区。

将原始的地块图与缓冲
区图叠加，落在同一缓冲带中的地块认为地块连片。

（3）基于多因素的同一等别较高质量耕地地块筛选方法：在划定基本农田的过程中，从高等别向低等别划定时，需要选取同一等别中条件较优的耕地地块。

选择除农用地分等选取的海拔、土壤有机质含量、有效土层厚度、表层土壤质地、土壤pH值、灌溉保证率、坡度和梯地状况等8个因素以外的坡度、地块通达度、区位条件、连片性等4个因素[9]作为辅助选择指标，采用极值标准化方法对指标分值
进行处理：
式中，fi为标准化处理后第i个指标的值；xi为处理前第i个指标的分值；xmax
和xmin分别为处理前第i个指标的最大值和最小值。

通过多元线性回归模型确定指标权重：
式中，β0为常量；β1、β2、β3和β4分别为坡度级、地块通达度、区位条件和集中连片性的影响参数，视为各因素的权重；x1i、x2i、x3i、x4i分别为坡度级、地块通达度和区位条件的标准量化值。

运用综合评价方法对地块进行筛选，保障了优
质耕地纳入基本农田：
式中，p为某个地块的综合值，为第fi个指标的标准化值，wi为第i个指标的权重。

（4）按等折算方法：在基本农田调入、调出过程中，在尽量保证调入高等别耕地的基础上，不可避免存在调整后基本农田平均质量等别低于调整前平均质量等别的情形。

在这种情况下，引入按等折算方法，若调整后基本农田平均等别低于调整前平均等别，则需按照一定的折算系数，调入较多数量的耕地，以弥补质量的不足。

2.1 区域概况
大足县（地理坐标105°28′～106°02′E，29°23′～29° 52′N）位于四川盆地东南部、重庆西部，成渝两市之间，东与铜梁接壤，南与永川、荣昌接界，西与四川安岳相连，北与潼南毗临，成渝高速公路、成渝铁路横贯大足县南部，其幅员面积1 399.34 km2；全县属亚热带湿润季风气候区，年平均温度13.7℃，降雨量1 006.0 mm。

该县位于川东平行岭谷与川中丘陵的交接地带，海拔介于267～934 m之间，地势以丘陵和山地为主，东南和西北部较高，中部和东北部低而宽缓。

区内溪谷平坝地区土壤主要类型是老冲积黄壤和紫色冲积土，土壤肥力为中至上等，质地砂至轻粘，土层厚度一般在100 cm以上，地势平坦易机械耕作，复种轮作较好，宜种程度广；丘陵地区以紫色土为主，土层厚度一般是丘顶较薄逐渐向底部增厚，耕作层肥力分布随土层厚度增厚而增加，有机质含量普遍偏低，养分含量也较缺乏，其是全县粮食油料生产的主要耕地，又是低产田较多的土地类型；低山地以紫色土和黄壤为主，土壤养分缺乏，益耕性较差。

2009年末，全县总人口95.66
万人，常住人口77.04万人，城镇化率36.09%，国内生产总值118.63亿元，辖24个乡（镇、街道办事处），全年粮食种植面积61 878 hm2，改造中低产田1 373 hm2；粮食总产量41.9万t，人均粮食产量4 380 kg，人均粮食消费量186 kg。

2.2 数据来源和处理
研究所需的人口、经济、粮食产量等数据资料，来源于历年大足县统计年鉴；2009年耕地现状数据来源于第二次土地利用调查经基数转换后形成的土地利用现状数据库；农用地等别数据来源于2005年完成的大足县农用地分等成果中的农用地利用等；2020年粮食保有量、人口预测等数据来源于《大足县“十二五”规划纲要》；2020年耕地保有量、基本农田保护面积等土地利用规划数据来源于《大足县土地利用总体规划（2006—2020年）》。

将大足县1∶50 000农用地分等数据库成果中农用地等单元与大足县2009年
1∶10 000的土地利用现状数据库进行投影、坐标系等校正，通过叠加、缓冲分析给各个耕地地块赋等别值，形成带农用地等属性的耕地现状数据库，以此作为本研究的基础数据源。

主要采用地理信息系统软件进行数据转换提取，最后形成格式统一的地图数据。

2.3 耕地及基本农田现状质量分析
2009年末，全县耕地面积为76 260.33 hm2，各等别数量分布如图2所示。

从
空间分布来看，等别最高的耕地（Ⅻ、Ⅺ等）面积为8 312.17 hm2，所占比例为10.90%，主要分布在光热资源较为丰富的沙溪庙组砂页岩区，旱地土地势平缓，
坡度一般在2°以下，水田则分布于宽谷内和一塝田；中等偏上（X、IX等）的旱
地面积为14 799.88 hm2，所占比例为19.41%，地势稍有起伏，坡度在2°左右，水田土层或有深浅，或处于谷内，亦有分布在塝上；中等（Ⅷ、Ⅶ等）的旱地面积为34 279.62 hm2，所占比例为44.95%，起伏较大，坡度在8°左右，处于一二
台土地带，水稻土则处于中谷或宽谷中，或分布于二塝以上，或分布于谷地正冲；中等偏下的地区（Ⅵ、Ⅴ等）面积为15 624.82 hm2，所占比例为20.49%，分
布于沿河、低山及丘陵冲谷内，旱地有较大的起伏，多分布于浅、中、深丘上部以及或低山山麓，水田则分布于各母质发育的窄谷或正冲内，或沿河阶地；最差的地
区（Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ等）面积为3 243.84 hm2，所占比例为4.25%，多分布于坪状高丘中上部，浅、缓、中丘
顶部或坳上，坡度较大，一般在15°左右。

从行政区分布来看，高等别（IX～Ⅻ等）耕地主要分布在龙岗、龙水、回龙和国梁等镇街；中等（Ⅷ、Ⅶ等）耕地规模较大的包括棠香、智凤、中敖、万古、珠溪和邮亭等镇街；等别较低的（Ⅱ～Ⅵ等）耕地分布较零散，宝顶、中敖、高坪、三驱、珠溪、邮亭、铁山等镇级分布规模较大。

由图3可知，2009年末，全县基本农田面积为68 984.53 hm2；将二调成果中
基本农田图形数据与分等成果图形数据进行叠加，通过相交查询、缓冲分析等技术手段，得到全县基本农田等别情况如下：质量较高（IX～Ⅻ等）的基本农田主要分布在龙岗、龙水、宝兴、雍溪、回龙和国梁等镇街，中等质量（Ⅷ、Ⅶ等）的基本农田主要分布于智凤、宝顶、中敖、石马、万古、珠溪和季家等镇街，较低质量（Ⅱ～Ⅵ等）的基本农田则分布较为零散，规模较大的有宝顶、中敖、高坪、三驱、珠溪、邮亭等镇街。

采用面积加权的方式测算大足县基本农田平均等别：将大足县二调基本农田图斑与农用地分等底图叠加，经地理信息系统空间配准与叠加分析，运用上述农用地等别转绘技术，计算得全县基本农田平均等别为Ⅶ等。

2.4 规划基本农田空间布局
按照《重庆市土地利用总体规划（2006—2020年）》下达给大足县的基本农田
保护目标为65 400 hm2，《大足县土地利用总体规划（2006—2020年）》须将上级规划下达的任务予以落实，并划定基本农田保护区。

2.4.1 备选耕地的确定本轮规划中确定的生态安全控制区、建设用地区占用的耕地和25°以上的耕地等不能划入基本农田的耕地面积共计4 791.77 hm2，将上述区域与全县耕地数据库进行叠加擦除处理，从图上提取数据后发现，可划入基本农田的耕地总面积为71 802.48 hm2，涵盖Ⅱ～Ⅻ等11个等别。

从质量分布上来看，备选耕地中，中等质量的Ⅶ等地和Ⅷ等地数量最多，占到总面积的45.22%，质量
最高的Ⅺ等和Ⅻ等地数量少，仅占总面积的10.32%，而质量最差的Ⅱ等地、Ⅲ等地和Ⅳ等地规模也较小，占到总面积的4.65%，总体上呈“中间重两端轻”的特点。

2.4.2 耕地集中连片性分析采用前述县级规划中耕地集中连片性的计算方法，提取各等别耕地连片块信息分析得知，备选耕地中，可连片的耕地总量为68 132.06 hm2。

按照等别间连片性分析的方法，在等别内不相邻图斑中提取与连片块相邻
的地块，可连片的耕地总量为2 932.45 hm2。

按照前述面积碎图斑筛选方法，提取数据并计算后，得到各等别耕地连片性面积筛选标准如下：SDL2=0.01 hm2，SLP2=0.25 hm2，SLP1=7.22 hm2，SDL1= 9.79 hm2。

采用SDL2=0.01为筛选标准，对碎图斑进行排除后得到备选基本农田总面积为
71 802.26 hm2，其中连片性较高的图斑面积为71 064.32 hm2；提高筛选标准
至SLP2=0.25，排除碎图斑后，备选基本农田为70 007.37 hm2，其中连片性较高的图斑面积为69 393.13 hm2；提高筛选标准至SLP1=7.22，排除碎图斑后Ⅻ～Ⅱ等备选基本农田面积仅为22 200.04 hm2，不能满足规划目标要求，停止
筛选。

在面积筛选标准为SDL2=0.01的条件下，Ⅻ～Ⅴ等备选基本农田中，连片性较高的耕地面积为67 889.54 hm2，即能满足规划目标。

在末等地中，选取条
件较优的地块划入基本农田，直至达到基本农田保护目标。

运用“基于多因素的同一等别较高质量耕地地块筛选方法”，在Ⅴ等备选基本中选取50个地块作为样本，采用SPSS软件计算得坡度、地块通达度、区位条件、连片性等4个因素的权重分别为0.43、0.27、0.20和0.10，计算各地块综合分值并排序，从高到低筛选后，计算得规划基本农田面积为65 435.77 hm2，平均等别为Ⅶ等。

在面积筛选标准
为SLP2=0.25的条件下，Ⅻ～Ⅴ等连片性较高的耕地面积为66 382.52 hm2，即能满足规划目标。

采用相同方法对备选的Ⅴ等地进行筛选，计算得规划基本农田面积为65 444.52 hm2，平均等别为Ⅶ等。

在两种方案下，规划的基本农田平均等
别相等，则选择筛选标准较高的（SLP2=0.25）的方案。

2.4.3 基本农田质量对比及调整按照新一轮规划修编中基本农田保护区的划定原则，规划基本农田质量不得低于现状基本农田，通过对现状和规划基本农田平均等别的对比，来判断其质量状况。

若规划基本农田平均等别低于现状，则按照耕地按等折算的方法在数量上进行补划，将规划基本农田65 444.52 hm2按照规划（初划）基本农田平均等别折算至现状平均等别，即若规划基本农田平均等别为Ⅵ等，Ⅵ等折算至Ⅶ等的系数为1/1.07，则折算后面积为S折=65400/1.07= 61 16
3.10
hm2，据目标差4 236.90 hm2。

由于全县Ⅻ～Ⅴ等连片性较高的耕地已全部划入基本农田，因此补
划的耕地只能从Ⅻ～Ⅴ等中的独立图斑、以及Ⅳ～Ⅱ等备选基本农田中提取，同时为了保证质量，采用由高等别至低等别的方式逐一折算，直至达到目标。

数量上补划完整后，按照上述“基于多因素的同一等别较高质量耕地地块筛选方法”，在图上落实补划的各等别耕地的布局。

最终确定的规划基本农田平均等别为Ⅶ等，与现状基本农田的平均等别一致，达到了质量平衡的目标，因此无需进行耕地等别折算。

2.5 基本农田保护区的划定
根据基本农田保护区的划定要求：一是确定为基本农田的耕地；二是为基本农田生产服务的田水路林渠等农业设施，以及农田之间的其他零星土地可以划入；三是规划为预留建设用地的地区，不能划入；四是划区尽可能利用明显的地形地物或河川、山脊、林带等自然、人工地物界线，并兼顾行政界线；五是基本农田保护区内基本农田所占比例不得低于75%。

按照以上规则，划定全县基本农田保护区面积为80 792.60 hm2，其中基本农田所占比例为81%。

基本农田保护区空间布局如图4
所示。

本研究围绕丘陵山区耕地保护，结合新一轮土地利用总体规划修编基本农田调整布局的基本要求，应用农用地分等成果，提出了农用地等别转绘、平均等别计算、耕
地集中连片性分析、基于多因素的同一等别较高质量耕地地块筛选、按等折算等技术，建立了一套基于农用地分等成果的基本农田空间布局技术方法。

在实证研究中，采用农用地等别转绘技术和面积加权法计算得出，2009年大足县现状基本农田平均质量等别均为Ⅶ等。

综合应用农用地分等成果，量化基本农田质量水平和集中连片性两项因素，在重庆市大足县域范围内落实了上级下达的基本农田保护任务，划定基本农田65 444.52 hm2，平均等别为Ⅶ等，达到了数量、质量的平衡，同时落实了各乡镇数量分配。

在农用地分等成果基础上，对基本农田调整布局中的质量控制进行了初步探索。

在将来的基本农田保护工作中，应在基本农田动态信息管理数据库的基础上，建立并不断完善基本农田调整补划评价体系，对基本农田保护区内不同质量等别的基本农田制定有针对性的管理和改造措施，并将质量指标纳入对地方政府的基本农田保护考核目标体系中。

【相关文献】
[1]杨建波,王国强,王丽,等.农用地分等成果在土地利用总体规划中的应用[J].地域研究与开
发,2006,25(6):118-121.
[2]郑新奇,杨树佳,象伟宁,等.基于农用地分等的基本农田保护空间规划方法研究[J].农业工程学
报,2007,23(1):66-71.
[3]李莹星,王济民,张妙玲,等.耕地分等定级方法的比较及应用研究[J].中国土地科学,1997,11(1):33-37.
[4]金志丰.基于GIS空间分析的基本农田配置研究[J].水土报纸通报,2010,30(5):134-137.
[5]丁生喜.农用耕地分等定级的评价指标选取及其定量化处理[J].青海师范大学学报,2000(2):54-57.
[6]周明.耕地地力分等定级体系与方法探索[J].土壤农化通报, 1998,13(3):38-42.
[7]周慧.基于农用地分等成果的耕地保护研究——以河南省安阳市为例[D].郑州:河南农业大学,2008.
[8]王红梅,廖丽君,杜国明,等.基于农用地分等的基本农田补划案例分析[J].农业工程学
报,2008,24(10):52-55.
[9]钱凤魁,王秋兵.基于农用地分等和LESA的基本农田划定[J].水土保持研究,2011(2):255-259.。