基于ArcGIS空间分析技术的基本农田划定方法研究
摘 要：学者们在基本农田划定方法创新、农用地分等成果运用等方面做了积极的探索。但是目前基本农田的划定仍然存在为凑足指标而重数量不重质量、空间布局零散等问题，没有达到基本农田优化布局、集中连片的要求。该研究以南宁市某县为例，结合该县农用地分等定级成果资料，引入“耕地连片性”、交通可达性和居民点辐射度等概念，运用ArcGIS的空间分析功能，对优化该县基本农田的空间格局进行了积极的探讨。
关键词：基本农田 划定 ArcGIS 空间分析
中图分类号：F321 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）01（c）-0036-03
基本农田是指“根据一定时期人口和社会经济发展对农产品的需求以及对建设用地预测，依据土地利用总体规划确定的不得占用的和基本农田保护区规划期内不得占用的耕地”。前人着眼于耕地的质量状况、区位条件、生态适宜度、环境影响等，对基本农田的研究形成了一套相对完善的指标体系。新一轮的土地利用总体规划首次要求将农用地分等定级的成果运用到基本农田的空间布局中去，并要求调整后的基本农田空间布局在质量上不低于调整前的水平。基本农田
规划应将优质高产、集中连片、区位交通便利的耕地优先划入基本农田保护区，这对基本农田划定提出了更高的质量要求，为优化基本农田的空间布局提供了新的路径。本研究以南宁市某县为例，结合该县农用地分等定级成果资料，引入“耕地连片性”、交通可达性和居民点辐射度等概念，运用ArcGIS的空间分析功能，对优化该县基本农田的空间格局进行了积极的探讨。 1 研究方法
多因素加权法：将参与耕地质量评价的因素赋予不同的权重和分值，通过多因素加权法得到耕地的等级，高等级耕地优先划入基本农田。基于ArcGIS的空间分析法：利用ArcGIS强大的空间分析功能，使用邻近分析、距离分析、缓冲区分析和栅格统计分析等方法得到基本农田的最优布局。特尔菲法：充分征求相关专家的意见，判断各因素的重要程度，得到各指标的权重。 2 技术路线
2.1 耕地初始等级划定
基本农田规划首先要考虑将质量好、连片性高的耕地优先划入保护区，满足其“优质高产、集中连片”的要求；另一方面也要兼顾耕地距离居民点和交通干线的远近，便于耕作。
2.1.1 耕地质量评价
（1）农用地分等定级。
农用地分等采用因素分等法，以光温生产潜力和气候生产潜力为基础，采用模块化的体系结构，具体分解为农用地自然质量系数、土地利用系数、土地经济系数3个模块。应用该体系进行农用地分等，可以得到3个分等指数：农用地自然质量等、农用地利用等、农用地经济等。 （2）评价指标的选取和权重确定。
该研究选取8个指标评价耕地的质量，指标的分值和权重参照《农用地分等规程》（TD/T 1004-2003）和研究区域所在的指标区综合确定。该县地处《农用地分等规程》一级区，二级区属于低中山区，因此该研究参照低中山区确定该县各指标的权重。
采用加权求和的方法，计算各分等单元的定级指数，表达式为：
式中：为分等单元指定作物的农用地自然质量分；i为分等单元编号；j为指定作物编号；k为分等因素编号；m为分等因素的数目；为分等因素的权重；为第i个分等单元内第j种指定作物第k个分等因素的分值。经统计，该县农用地分等单元的定级指数介于52.24～90.09之间。 （3）耕地质量状况分级。
根据耕地的定级指数做频率分析，选择频率突变值作为耕地质量状况分级的界线，将耕地质量划分为4个级别，即。
2.1.2 耕地连片性及分析方法
基本农田规划不能片面追求耕地的数量、质量要求，只做到“保优不保劣，保近不保远”，忽略“优质集中”的要求，使基本农田保护区中的耕地地块分布零散，不便于规模作业。为实现基本农田的集中管理和规模化作业，该研究将耕地连片性概念引入基本农田规划。 （1）耕地连片性的判断。
耕地连片性是指一定质量或等级范围内地块的相连程度，两地块空间距离越小，其连片性越高，当两地块的距离小于一定阈值的时候即可被认为是连片的，阈值可以根据实际情况来定。耕地连片性可细分为绝对相连和相对相连。一个地块与其他地块有一条以上共同边界或有一个以上公共点时，称为绝对相连；而一个地块与另一地块不是绝对相连，但是距离小于某一阈值时称为相对相连。该研究利用ArcGIS的缓冲区分析（Buffer）和叠置分析（Spatial Join）功能，设定一定的缓冲距离D，如果地块缓冲D/2距离之后空间上是绝对相连的，则认定它们是连片的。GIS空间叠置分析法是将有关主题图层组成的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面，其结果综合了原来两个或多个层面要素所有的属性。
（2）耕地连片性分析在ArcGIS中的实现。
①基本参数设定。分析中涉及两个基本参数，即基本农
田保护目标和地块缓冲阈值D。基本农田保护目标的确定有利于在总量的控制下对全县耕地展开空间分析，实现入选耕地质量最优、空间布局最合理。缓冲阈值则为判断地块的连片性提供依据。基本农田保护目标的确定以上级下达的指标为依据。以该县为例，重庆市国土房管局下达的指标为46 500 hm2，因此该研究确定基本农田保护面积不少于46 500 hm2，即该县基本农田保护率在85.69%以上。缓冲阈值的确定与研究区域地形地貌、路网疏密、地块破碎度以及基本农田保护目标等因素息息相关，需根据研究区的实际情况决定。该研究根据该县实际情况需要，在平坝区、中山区和低山区各选取两处典型基本农田保护区，测定地块之间的距离，选定连片地块中距离最大的值为缓冲距离，最终确定该县耕地连片性测度的距离为20 m，即D/2=20m。
②耕地连片性的计算耕地连片性计算方法很多，该研究采用面积大小作为衡量耕地连片性的主要指标，认为定级单元在集中连片地块中的面积比重越大，其连片性越好，表达方法如下： 式中：为定级单元i的连片性得分；为定级单元i的面积；为集中连片地块的面积。 2.1.3 耕地初始等级
耕地初始等级是耕地自然质量和连片性的综合反映。该研究采用以下方法来表达：
式中：为第j个集中连片地块的初始等级；为集中连片