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GIS支持下的耕地地力评价方法研究

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文章编号:1000-1573(2004)03-0084-05GIS 支持下的耕地地力评价方法研究牛彦斌1,　许 1,　秦双月2,　周亚鹏1(1.河北农业大学资源与环境学院,河北保定071001;2.河北省土壤肥料总站,河北石家庄050021)摘要:如何利用GIS 技术开展耕地地力评价工作,在GIS 技术系统的支持下,以立地条件、土壤理化性状、农田基本设施为基础,运用层次分析法(AHP )和模糊评价法建立数学模型,对河北曲周县耕地进行了快速准确定量化评价,评价中充分利用GIS 强大功能,在GIS 环境下建立图形库、划分评价单元、建立数学模型和输出成果图,评价结果基本符合当地的实际情况。

关　键　词:GIS;耕地评价;层次分析;模糊评价中图分类号:S 158 文献标识码:AR esearch on the evaluation method of farmland supported by GISNI U Y an 2bin 1,XU Hao 1,QI N Shuang 2yue 2,ZHOU Y a 2peng1(1.C ollege of Environment and Res ources ,Agricultural University ,Baoding 071001,China ;2.G eneral S tation of S oil and Fertilizer of Hebei ,Shijiazhuang 050021,China )Abstract :The aim of the paper is to study how to use the technology of GIS to develop farmland evaluation.In this paper ,a case study of farmland evaluation in Quzhou county of Hebei Province based on GIS was made ,Mathematical m odels ,such as analytical hierarchy process (AHP ),fuzzy evaluation ,were applied in this study.The productivity of farmland is evaluated rapidly and exactly ,with the powerful functions of GIS s oftware.The results of evaluation are in accorded with the real circumstances.K ey w ord :GIS ;farmland evaluation ;analytical hierarchy process ;fuzzy evaluation我国人口众多,但人均土地少,特别是耕地更少,而且耕地后备资源严重不足,这是我国土地资源的基本情况。

近几十年来我国虽然做过几次土地资源调查和土壤普查,随着社会经济的发展,土地利用状况以及农业用地(特别是耕地)的质量、数量都发生了很大的变化,原有的资料已不能满足国家的需要。

利用GIS 技术开展耕地地力调查和质量评价的科学研究和实践,一方面为我国土壤肥料信息系统和精准农业体系的建立提供信息储备,实现全球土壤信息交流与共享;另一方面对于摸清我国的土壤资源的家底,合理利用和科学管理土地资源,促进我国人口、资源、环境和社会经济的持续、稳定和协调发展具有十分重要的理论和实践意义[1]。

1　研究区域概况曲周县位干河北省南端,邯郸地区的东北部,全县总面积6766915hm 2,占河北省总土地面积的0136%。

曲周县属干暖温带半湿润大陆性季风气候区。

地势由西南向东北倾斜,海拔高程4514～3217m 。

曲周县2000年耕地面积51091171hm 2,其中水浇地39769hm 2,旱涝保收高产稳产面积为27204hm 2,水浇地和高产收稿日期:2004-01-14作者简介:牛彦斌(1977-),男,河北怀安人,在读硕士生,主要从事土地资源评价与地理信息系统应用研究.第27卷第3期2004年5月河北农业大学学报JOURNA L OF AG RICU LT URA L UNIVERSITY OF HE BEIV ol.27N o.3May .2004稳产田分别占77184%和53125%,农业人口人均耕地01138hm 2。

曲周全县农业用地比重大,林牧业用地少,是以种植业为主要土地利用形式的平原农业区。

曲周县土壤类型包括3个土类(潮土、盐土、褐土性土)8个土属57个土种。

曲周县是黄淮海平原水资源较少的地区,深层地下水年超采近4000万m 3,平均水资源量3255m 3Πhm 2,仅相当干黄淮海平原平均数的71%,全国的13%[2]。

图1　耕地地力评价流程图Fig.1　F low ch art of evalu ation of farmland本研究以河北曲周县为例,收集准备与评价有关的各种自然和社会经济资料、图件,进行资料分析。

选择ARC ΠI NFO 及其它相关地理信息系统软件,建立耕地地力评价基础数据库。

对影响耕地的因素进行了比较详尽的分析评价,并结合Micros oft Visual Basic 610语言,通过编程,确立了评价体系和评价模型(工作流程图如图1)。

2　耕地质量评价2.1　数据库的建立和数据录入将1:50000地形图、土地利用现状图、土壤图及收集到的有关图件采用GIS 软件MAPGIS 65或ARC ΠI NFO 经数字化、图形编辑、图幅误差校正、图幅接边处理、拓朴查错、拓扑造区处理。

属性数据库采用微软Access 数据库对收集内容、调查和分析化验的数据资料进行录入。

2.2　评价单元划分评价单元是由对土地质量具有关键影响的各土地要素组成的基本空间单位,同一评价单元的内部质量均一,不同单元之间,既有差异性,又有可比性。

耕地地力评价就是要通过对每个评价单元的评价,确定其地力级别,把评价结果落实到实地和并编绘耕地地力等级图。

目前,对土地评价单元的划分尚无统一方法,本次以土壤图和土地利用现状图叠加生成的土地类型图作为基本评价单元图。

土地类型是土壤类型和土地类型的综合体,以其作为土地评价单元具有客观性和综合性。

它既克服了土地利用类型在性质上的不均一性,又克服了土壤类型在地域边界上的不一致性。

同时,以土壤系统分类单元结合土地利用现状作为评价单元,将有助于我国土地评价与国际接轨,实现信息共享[3]。

2.3　评价因子的确定选取评价因子主要有3个原则[4]:1)选择的因子对土地的生产力有比较大的影响;2)选取的因子应在评价区域内的变异较大,便于划分土地等级;3)选取评价因子时,以稳定性高的因子为主,而对一些对农业生产影响大的不稳定因子也予以考虑。

因子筛选与权重确定是评价过程中的关键,尤其土壤因素的选择。

土壤是十分复杂的灰色系统,不可能将其所包含的全部信息提出来,由于影响耕地质量的因子间普遍存在着相关性,甚至信息彼此重叠,故进行耕地质量评价时没有必要将所有因子都考虑进去。

为了排除人为主观性对选择评价因子的影响,使筛选的主导评价因子能较全面客观地反映评价区域耕地质量的现实状况,遵循稳定性、主导性、综合性、差异性、定量性和现实性原则[5-6]。

本文采用特尔斐法选取了14项因素作为耕地地力评价的参评因子。

14个评价因素根据58　第3期 牛彦斌等:GIS 支持下的耕地地力评价方法研究各自的属性和特点,排列为三个层次,其中A 层为耕地地力,B 层为相对共性因素,C 层为各单项因素,耕地地力要素层次结构图如图2所示。

图2　耕地地力要素层次结构图Fig.2　H ierarchy structure of evalu ation factors2.4　权重的确定确定权重采用层次分析法,基本思路就是将问题分解为有若干层次的系统,在比原问题简单得多的层次上进行分析、比较、量化、排序,利用专业知识两两比较各因素之间的重要性,并将其数量化构造判断矩阵,再用线性代数方法求其特征值。

根据专家对各评价因素重要性的打分结果,通过汇总统计各因素的确认分值,通过建立层次结构、构造判断矩阵、层次单排序及其一致性检验、层次总排序及其一致性检验得出各因子的组合权重[7-8]。

分析结果如表1。

表1　评价因子组合权重表T able 1　Weight of each evalu ation factor层次C Layer C 层次B Layer BB 1=011072B 2=011651B 3=012832B 4=014446组合权重　C ombination weightB iC i地下水矿化度010718010077全盐量011532010164障碍层状况012444010262潜水埋深015306010569耕层厚度010*********微地貌类型011598010264剖面构型013154010521耕层质地014452010735排涝能力012499010708灌溉保证率017501012124有效锌011072010476速效钾011651010734有机质012832011259有效磷0144460119772.5　模糊综合评价评价模型的建立模糊数学的概念与方法在农业系统数量化研究中得到广泛的应用。

土地是一个灰色系统,系统内部各要素之间与耕地生产能力之间关系十分复杂,因此采用模糊数学方法,根据各因素对土壤质量影响特点和各因素鉴定指标建立隶属函数,然后再根据各因素实际值求得隶属度。

2.5.1　参评因素隶属函数的建立　对于定性描述的评价因子概念型评价因子(如剖面构型、地貌类型、土壤质地等),以特定的值表示其优劣度,即以特征函数作为其隶属函数(见表3)。

定量因子与土地质量的关系比较复杂,根据前人研究成果,土层厚度、障碍层出现深度、有机质含量、有效磷、速效钾等与土地质量表现为戒上型函数,容重表现为戒下型函数,pH 值表现为峰型函数[9-11](见表2)。

68 河北农业大学学报第27卷表2　参评因素标准及其隶属度函数模型T able 2　The evalu ation stand ard and functions of the evalu ation factor评价因子Evaluation factor 函数类型Function type 隶属函数Functionc u t地下水矿化度戒下型1Π(1+011041(u -c )2)1715全盐量戒下型1Π(1+01315(u -c )2)01有机质戒上型1Π(1+31974(u -c )2)2015潜水埋深峰型1Π(1+010617(u -c )2)71速效钾戒上型1Π(1+01000064(u -c )2)19040有效磷戒上型1Π(1+0100653(u -c )2)203有效锌戒上型1Π(1+011460(u -c )2)3013耕层厚度戒上型1Π(1+010077(u -c )2)205表3　概念型评价因素隶属度T able 3　The evalu ation stand ard of conceptu al factor评价因子Evaluation factor 描述Description 专家评估值Expert evaluation微地貌类型指标二坡地河间洼地缓岗隶属度1100019017耕层质地指标轻、中壤土重壤土粘质沙壤土砂质隶属度1100019018016013排涝能力指标良好个别年份沥涝短期积水季节性积水隶属度11000185017012灌溉保证率指标稳定不稳定困难无灌溉水源隶属度1100017501600130障碍层状况指标无粘土层砂层砂姜层隶属度1100017501500130剖面构型指标通体轻壤、中壤蒙金土粘质底沙通体沙壤隶属度11000175015001302.5.2　耕地地力模糊综合评价　利用累加模型计算耕地综合指数(IFI ),即对应于每个图斑的综合评语。

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基于GIS的耕地地力评价研究——以农五师89团为例

基于GIS的耕地地力评价研究——以农五师89团为例


用测土配方施肥项 目取得 的数据 ， 收集整理相关 图件和其 它资料 的基础 上 ， 结合特 尔斐法 、 层次分 析法 、Ｉ ＧＳ 技术等进行耕地地力评价。【 结果 】 农五师 ８ 团耕地 四、 ９ 五级地所 占比例较大 ， 为 ２ ．４ 、５３％ ， 分别 ８６％ ３ ．４ 一
级地 和六级地较少 ， 足总面积的 ４ ， 不 ％ 二级地、 三级 地分 别 占总耕地 面积的 １．０ ３ ７ ％和 １ ．９ 。【 ６ １％ 结论 ｌ 农 五师 ８ ９团耕 地大部分属于 中等水平 ， 中低产面积较大 ， 要因地制宜科学合理种植规划。
ｅａ ａ ｅｃｌｖｔ ｎ ，ｆ ｉｔ Ｒ ｓｌ】 ｕ ｉ ｔ ｎ ｒ ｅｆ ｒ ｎ ｖ ｏ ９ｓ ｔ ｆ ｍ ｖｌ ｔ ｔ ｕｉ ｅ ｌ ｄＳ ｅ ｌ ．【 ｅ ｔ Ｃ ｌ ａ ｄｌ ｄＧａ ｕ ａｄｆ ｅｉ Ｎ ．８ ｔｅａ ｕ ｅｈ ｔａ ｄ ａ ｒ ｉ ｔ ｙ ｕ ｔ ｅ ａ ｖ ｄ ｏ ｉ ｎ ａ ｒ
ｉ ｆ ｒ ｔ ｎ ｗ ｒ ｏｌｃ ｅ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｅ ｅ ｃ ｌ ｔｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｌ ｈ ，Ａｎ ｌｔ ｅａ ｃ ｙ Ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｅ ｎ ｈ ｎ Ｄｅｐ ｉ ａｙ ｉ Ｈｉｒ ｒ ｈ ｒ ｃ ｓ ，ＧＩ ｅ ｈ ｉ ｕ ｔ ． ｗ ｒ ｓ ｄ ｔ ｃ Ｓ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｅｃ ｅｅ ｕ ｅ ｏ
ｏ ｔ ｎ ｄｔ ｏｇ ｏ ｅｔ ｇａｄ Ｆ ｒ ｕａｅ ｅｔｉ ｔ ｎ Ｐｏ ｃ，ａ ｄｒｌ ｅ ａ ｈｃｄｃ ｍ ｎｓａｄ ｏ ｅ ｂａ ｅ ｒｕ ｈＳ ｉＴ ｓ ｎ ｎ ｏｍ ｌｔ Ｆｒｌ ａ ｏ ｒ ｅｔ ｎ ｅ ｔｄｇ ｐ ｉ ｏｕ ｅ ｔ ｎ ｔ ｒ ｉ ｈ ｌ ｉ ｄ ｉｚ ｉ ｊ ａ ｒ ｈ
Ｓａｉ ｈ Ａ ｒ ｕｔｒｌ ｉｓ ｎ Ｂ ｌ Ｘｎ ａ ｇ８ ３ ０ ， ｈｎ ） ｔｔ ｎｏ ｅ ｏ ｆｔ ５ ｇｉ ｌ ａ ｖ ｉ ， ｏ ｉ ｎ ３４ ０ Ｃ ｉａ ｃ ｕ Ｄ ｉｏ ｅ ｆ ｉ
GIS支持下的贵州省赫章县耕地地力评价

GIS支持下的贵州省赫章县耕地地力评价

GIS支持下的贵州省赫章县耕地地力评价作者：李莉婕，童倩倩，孙长青，赵泽英，彭志良，李裕荣，李玲来源：《湖北农业科学》2013年第04期摘要：以云贵高原典型区赫章县耕地为研究对象，建立基于GIS的县级耕地资源空间数据库及属性数据库，运用层次分析法对赫章县耕地地力进行评价。

结果表明，赫章县耕地地力共划分为6个等级，一级地占全县耕地面积的0.68%，二级地占7.20%，三级地占3.38%，四级地占28.77%，五级地占35.04%，六级地占24.92%。

运用主成分分析法和专家实地调查法对赫章县耕地地力评价结果进行验证，结果表明运用层次分析法评价的结果符合赫章县耕地地力实际情况。

关键词：耕地地力评价；层次分析法；主成分分析法；贵州省赫章县中图分类号：F323.211 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）04-0798-05Evaluation of Arable Land Productivity Supported by GIS in Hezhang CountyLI Li-jie1，TONG Qian-qian1，SUN Chang-qing1，ZHAO Ze-ying1，PENG Zhi-liang1，LI Yu-rong1，LI Ling2（1.Guizhou Agricultural Science and Technology Information Institute， Guiyang 550006，China；2. Hezhang County Agriculture and Animal Husbandry Bureau in Guizhou Province， Hezhang 553200，Guizhou，China）Abstract： Through constructing the special database and attribute database based on GIS， the arable land productivity of Hezhang county was evaluated using the method of analytic hierarchy process（AHP）. The productivity of arable land in Hezhang county was divided into 6 levels. The first level land accounted for 0.68% of the total land， the second， third， fourth， fifth， and sixth level land accounted for 7.20%，3.38%，28.77%，35.04% and 24.92% respectively. Then， the evaluation result was verified using principal component analysis（PCA） and experts field investigation. The verification results showed that evaluation result with AHP was in good coincidence with the reality of arable land productivity in Hezhang county.Key words： arable land soil productivity evaluation； analytic hierarchy process （AHP）；principal component analysis （PCA）； Hezhang county of Guizhou province耕地地力是耕地的基础地力，耕地地力评价是以利用方式为目的，估价耕地生产潜力和土地适宜性的过程，是客观决策生态、环境、经济、社会可持续发展的一项重要基础性工作[1]。

基于GIS的农业土地利用优化研究

基于GIS的农业土地利用优化研究

基于GIS的农业土地利用优化研究一、引言农业土地作为农业生产的基础，其合理利用对于保障粮食安全、促进农业可持续发展以及维护生态平衡具有至关重要的意义。

随着人口的增长和经济的发展，农业土地面临着日益严峻的压力，如耕地减少、土地质量下降、生态环境破坏等。

为了实现农业土地的高效、可持续利用，需要借助科学的方法和技术手段进行优化。

地理信息系统（GIS）作为一种强大的空间数据分析和处理工具，为农业土地利用优化提供了有力的支持。

二、GIS 在农业土地利用中的应用（一）土地资源调查与评估GIS 可以整合多源数据，如遥感影像、地形数据、土壤数据等，对农业土地资源进行全面、准确的调查和评估。

通过空间分析功能，能够获取土地的面积、分布、地形地貌、土壤质地等信息，为土地利用规划提供基础数据。

（二）土地适宜性评价利用 GIS 的叠加分析功能，将土地的自然属性（如地形、土壤、气候等）与社会经济因素（如市场需求、交通条件等）相结合，对不同作物的土地适宜性进行评价。

从而确定哪些区域适合种植何种作物，为农业结构调整提供科学依据。

（三）土地利用规划与布局基于 GIS 的空间分析和模拟功能，可以对不同的土地利用方案进行比较和优化。

通过构建土地利用模型，预测土地利用变化的趋势和影响，为制定合理的土地利用规划和布局提供决策支持。

（四）农业生态环境保护GIS 能够监测和分析农业土地利用过程中的生态环境变化，如水土流失、土壤污染、生物多样性减少等。

通过建立生态环境评价指标体系，评估土地利用方式对生态环境的影响，为采取相应的环境保护措施提供依据。

三、基于 GIS 的农业土地利用优化方法（一）多目标规划法综合考虑农业生产、经济发展、生态环境保护等多个目标，建立多目标规划模型。

利用 GIS 的空间分析功能，将规划模型与土地空间数据相结合，求解最优的土地利用方案。

（二）情景分析法设定不同的土地利用情景，如农业集约化发展、生态优先发展、综合平衡发展等。

基于GIS的第七师主要团场耕地地力综合评价与应用研究

基于GIS的第七师主要团场耕地地力综合评价与应用研究

基于GIS的第七师主要团场耕地地力综合评价与应用研究地力是指土壤的肥力和适宜性，是决定农田高产的关键因素之一。

准确地评价耕地地力情况对于科学合理地制定农田耕作方案、提高农田生产力具有重要意义。

在现代农业中，地理信息系统（GIS）作为一种信息整合和分析工具，被广泛应用于耕地地力评价与农田管理。

本文以第七师主要团场为研究对象，基于GIS技术，对其耕地地力进行综合评价与应用研究。

首先，通过搜集第七师主要团场的土地利用、地形、气候、水资源等多源数据，建立地理空间数据库，并进行数据的预处理与整理，使得数据之间能够相互关联与分析。

接着，采用支持向量机（SVM）算法，结合土壤样点采集，对主要团场的各项土壤因子进行空间插值，生成土壤特征图层。

然后，根据不同作物的生长需求和土壤特性，构建评价指标体系，综合考虑土壤机械负荷、土壤养分含量、土壤湿度、土壤风蚀等因素，建立土壤地力分级标准。

在综合评价中，首先通过主成分分析方法，确定各个指标的权重，以体现其对地力的影响程度。

然后，利用多层次指数法计算各个评价单元（团场）的地力指数，并绘制地力空间分布图，清晰展示不同团场的耕地地力差异。

通过地力分布图，可以帮助农场主根据地力优势地区安排不同类型的作物种植，提高农田的综合利用效益。

在应用研究方面，本文通过选择不同土壤类型的样地，开展农田试验。

以高地力团场和低地力团场为试验区域，分别种植相同作物，并对作物的生长情况和产量进行对比分析。

结果显示，高地力团场的产量明显高于低地力团场，说明耕地地力评价结果能够指导农田管理，提高农田产出。

同时，本文基于GIS的耕地地力评价系统还可以应用于农田土壤环境保护与农业可持续发展等方面。

利用GIS技术，对农田进行监测、管理和调控，可以探索出更加合理的农田布局和作物结构，减少土壤污染和水土流失等问题，实现农田生态环境的保护和生产力的提高。

综上所述，能够为农田管理和农业发展提供科学依据。

通过对土壤因子和作物要求的综合考虑，确定不同团场的地力分布情况，实现优势资源的合理利用，提高农田产出和农业生产的可持续发展能力。