總報告GIS支持下的農(nóng)用地適宜評價研究.doc

。GIS 支持下的耕地適宜性評價研究以渚州為例指導老師：陳煥珍 隋玉正專 業(yè)：資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理小組成員 :王 蒙 201003157趙希順 201003158周 冉 201003159劉 萍 200903151王彬彬 200903170稅雪原 200903169楊 碩 200903167陳利國 200903162蔡萬興 200903161蔡明詩 200903160GIS 支持下的農(nóng)用地適宜性評價研究以渚州為例摘要：土地適應性評價就是評定土地對于某種用途是否適宜以及適宜性評價，它是進行土地利用決策，確定土地利用方向的基本依據(jù)，是近 20 年來土地資源研究的主要內容。農(nóng)用地適宜性是土地適宜性評價的主要內容之一， 通過對用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的土地進行適宜性等級的劃分，揭示其作為農(nóng)用地的適宜性大小，從而為摘要：土地適宜性評價就是評定土地對于某種用途是否適宜以及適宜的程度，調整和優(yōu)化土地利用結構，制定合理的土地開發(fā)整理規(guī)劃提供科學依據(jù)。 本次研究將地理信息系統(tǒng)和數(shù)學評價模型相結合，以渚州的農(nóng)用地作為評價對象，評價單元選取的是精度為 30m30m的柵格數(shù)據(jù)。根據(jù)研究區(qū)域的實際情況，遵循評價因子選取的原則，選定了海拔、坡向、坡度、水源灌溉、交通等級和交通通達性六個評價因子作為農(nóng)用地適宜性的評價體系。利用地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫技術建立了研究區(qū)域的土地適宜性評價數(shù)據(jù)庫，在評價數(shù)據(jù)庫的基礎上，借助 GIS 的疊加分析、柵格數(shù)據(jù)聚類分析、DEM 地形分析和緩沖區(qū)分析等空間分析功能，獲取了研究區(qū)域的評價因子專題層。利用層次分析法、限制性因素法和加權指數(shù)和法模型對研究區(qū)域的農(nóng)用地進行了適宜性等級的評價。我們的研究結果表明，仁兆鎮(zhèn)的土地整體比較平坦，水源灌溉條件非常好，交通便利，很適合農(nóng)用地的布局。從總體上看仁兆鎮(zhèn)的農(nóng)用地布局是比較合理的，部分的改進意見在后面的報告里有具體的論述。關鍵詞：適宜性評價；農(nóng)用地；地理信息系統(tǒng)；空間分析；模型III目 錄第一章 前言. 1.1 問題的提出. 1.2 研究現(xiàn)狀.1.3 研究內容.1.4 研究技術路線. 1.5 文章的組織.第二章 基礎理論. 2.1 基本概念. 2.2 研究技術方法.2.2.1 層次分析法. 2.2.2 GIS 與空間分析 . 2.2.2.1 地理信息系統(tǒng). 2.2.2.2 空間分析. 第三章 研究區(qū)域概況. 3.2.1 地理位置. 3.2.2 區(qū)域沿革. 3.2.3經(jīng)濟狀況. 3.2.4農(nóng)業(yè). 3.2.5 社會事業(yè). 3.2.6 人口數(shù)據(jù). 3.3 社會經(jīng)濟發(fā)展狀況. 3.4 土地利用現(xiàn)狀. 第四章 農(nóng)用地適宜性評價數(shù)據(jù)庫的建立. 4.1 數(shù)據(jù)搜集. 4.2 數(shù)據(jù)庫設計. 4.2.1 空間數(shù)據(jù)分類與編碼. 4.2.2 空間數(shù)據(jù)分層及定義. 4.2.3 屬性表設計.4.2.4 空間參考信息.4.3 數(shù)據(jù)建庫實現(xiàn). 4.3.1 Geodatabase 數(shù)據(jù)模型建立 . 4.3.2 數(shù)據(jù)建庫實現(xiàn). 4.3.3 數(shù)據(jù)質量檢查. 第五章 農(nóng)用地適宜性評價技術與方法.5.1 評價目標的確定.5.2 評價體系的擬定.5.3 評價因子的選取.5.4 評價因子數(shù)據(jù)獲取. 5.4.1 評價因子權重的確定. 5.4.2 評價因子專題數(shù)據(jù)生成. 第六章 評價分析模型與結果分析. 6.1 評價分析模型. 6.2 評價結果分析. 6.2.1 耕地適宜性評價結果分析. 6.2.2 園地適宜性評價結果分析. 6.2.3 林地適宜性評價結果分析. 第七章 結論與展望. 7.1 結論. 7.2 展望. 參考文獻. 發(fā)表論文與科研情況. 致 謝.第一章 前言1.1 問題的提出土地資源是進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最基本的物質條件。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)同土地和自然環(huán)境的關系特別密切。沒有土地就沒有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，土地不僅被當作基地、立足點和空間操作場所而發(fā)揮作用，而且被當作極其重要的勞動對象和勞動資料而發(fā)揮作用，是最重要的不可替代的基本生產(chǎn)資料。因此，“十分珍惜和合理利用每一寸土地，切實保護耕地”是我國一項基本國策。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的歷史中，很大程度上就是人類利用和改造土地的歷史。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的轉化過程中，農(nóng)用地的土地利用方式是多樣的，但是總體目標是尋求一條符合客觀規(guī)律和可持續(xù)發(fā)展的道路。土地資源客觀存在的有限性在人類發(fā)展的早期，人口規(guī)模小，生產(chǎn)活動范圍小，強度不大。人多地少，可謂“地大物博”。然而，隨著人口增加，大工業(yè)，大城市的發(fā)展，土地的有限性逐漸顯露出來，產(chǎn)生了耕地銳減、林地縮小、生態(tài)破壞、水土流失問題等土地利用問題。土地資源作為資源的重要組成部分和核心內容，在我國社會主義市場經(jīng)濟體制下，也將作為不可替代的生產(chǎn)要素趨于市場化。土地利用空間布局合理與否取決于土地利用方式與土地自然構成要素空間分布的合理程度，即土地利用是否與土地自然要素的客觀要求相一致，從這一點上來說，實現(xiàn)土地資源持續(xù)利用便是保持土地利用適宜性在時間上的延續(xù)。農(nóng)用地適宜性研究是縣域土地利用總體規(guī)劃編制的需要。農(nóng)用地資源是縣域土地資源的重要組成部分。農(nóng)用地資源優(yōu)化配置在現(xiàn)階段人地矛盾突出的時期，優(yōu)化土地利用結構，提高單位土地的利用率，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)效益的最優(yōu)化是土地可持續(xù)利用、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要保障。以適宜性評價結果為依據(jù)，將土地資源與其空間分布相結合，從空間適宜性角度深入探討土地資源地域差異性，在此基礎上進行土地資源優(yōu)化配置研究，有較高的精度和效率，代表了土地資源優(yōu)化配置研究的方向，為土地利用規(guī)劃編制提供了有力的參考依據(jù)。土地資源具有自然特性、社會特性和生態(tài)特性，并且它們互相交融，這就決定了土地資源系統(tǒng)是一個包含有龐大信息的巨大系統(tǒng)。農(nóng)用地作為土地資源二系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，具有獨特的系統(tǒng)特征，用傳統(tǒng)搜集和處理信息的技術和手段，已經(jīng)不能滿足農(nóng)用地土地利用科學管理的需求，計算機技術與GIS技術等飛速發(fā)展為此提供了強有力的分析手段和決策輔助工具。將GIS技術與土地適宜性評價相結合，不僅使得評價流程簡單科學化，而且評價結果更加直觀化。1.2 研究現(xiàn)狀根據(jù)中華人民共和國土地管理法規(guī)定，農(nóng)用地是指直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的土地，包括耕地、園地、林地、草地、農(nóng)田水利用地、養(yǎng)殖水面等。 “GB/T21010-2007土地利用現(xiàn)狀分類標準”中指出，耕地包括灌溉水田、水澆地、旱地,我們小組這次做的就是耕地的適宜性評價。農(nóng)用土地適宜性評價是土地資源評價的一種類型，其基本原理是在現(xiàn)有生產(chǎn)力經(jīng)營水平和農(nóng)業(yè)耕作利用方式條件下，以土地自然要素與社會經(jīng)濟要素相結合作為評價因子，采用科學方法和綜合分析土地各構成要素對作物生長的適應性與限制性，以此反映土地對作物的適宜程度、質量高低及其限制強度，從而對農(nóng)用地進行分類定級。近20多年來，農(nóng)用地適宜性評價主要圍繞評價因子體系建立、評價模型及評價方法、評價單元、評價技術手段以及評價結果應用進行研究。我們的耕地適宜性評價就是建立在上面的農(nóng)用地的適宜性評價的基礎之上的。（1）評價因子體系的構建及權重的確定參評因子的選取是土地適宜性評價的關鍵，它直接影響評價結果的可靠性和準確性。綜合許多學者在對土地適宜性評價研究時在因子選取方面遵循的原則，歸納有以下幾點選取評價區(qū)內差異較大，相關性較小的因子，如海拔高度與熱量條件之間的相關性極為顯著，考慮到海拔高度的數(shù)據(jù)比較容易獲取，故選擇前者；選取那些對研究區(qū)耕地生產(chǎn)力起長期、主導作用的因子，但是對耕生產(chǎn)影響大、變化規(guī)律明顯的不穩(wěn)定性因子也應該考慮；要考慮數(shù)據(jù)的可得性，為實現(xiàn)定量評價，盡可能選擇可測量的因子，同時還要考慮國家當前的土地利用政策。耕地適宜性因子的構建主要以影響生產(chǎn)力的自然條件和社會經(jīng)濟條件作為參評因子土地各構成因素有定量和定性因素之分，評價因子應該盡量選擇可量化的因素，以減少主觀成分對評價結果的影響。在因子權重確定方面，主要采用的方法有專家分析法和層次分析法。在我們的報告里使用的是層次分析法。（2）評價方法及模型耕地適宜性評價的方法有很多種。聯(lián)合國糧農(nóng)組織專門制定了一套比較系統(tǒng)的土地適宜性評價方法和程序，但主要是偏重于定性評價，容易“以點代面”，特別是進行大規(guī)模地區(qū)的土地適宜性評價時，不容易進行展開。80年代末，隨著計算機技術、地理信息系統(tǒng)、遙感和專家系統(tǒng)等技術的發(fā)展，將傳統(tǒng)的評級方法進行發(fā)展和應用，在土地適宜性評價上取得了很大的進步，同時數(shù)理統(tǒng)計方法也開始應用于土地資源的評價，使得土地適宜性評價的方法走向定量化、信息化和精確化。現(xiàn)在常用的評價方法有加權指數(shù)和法、主成分分析法、關聯(lián)度分析法、模糊集合綜合評價法、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡方法、聚類分析法、物元分析法等。1.加權指數(shù)和法：在土地適宜性評價中，最經(jīng)典的、最常采用的評價方法。加權指數(shù)和法是在確定各參評因子權重的基礎上，將每個單元針對各不同適宜類所得到各參評因子等級指數(shù)分別乘以各自的權重值，然后進行累加分別得到每個評價單元的適宜類和適宜級別。2.主成分分析法：土地適宜性評價往往涉及大量的相互關聯(lián)的自然和社會經(jīng)濟要素，眾多的要素常常給評價模型的構造帶來很大的困難，因此我們在選擇評價要素的時候，有必要刪減某些數(shù)據(jù)而保留必要的信息。主成分分析是通過數(shù)理統(tǒng)計分析，求得各要素之間線性關系的實質上有意義上的表達式，將眾多要素的信息壓縮表達為若干具有代表性的合成變量，這就克服了變量選擇時的冗余和相關，然后選擇信息最豐富的少數(shù)因子進行聚類分析，構造應用模型。3.模糊綜合評價法：把模糊綜合評判法用于土地適宜性評估，使得評估結果更加真實，與土地實際狀況更吻合，有利于更好的利用有限的土地資源。4.模糊神經(jīng)網(wǎng)絡法：將模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡結合成一個系統(tǒng)進行研究，并稱其為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡或模糊神經(jīng)系統(tǒng)。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡可以部分或全部地克服一般神經(jīng)網(wǎng)絡規(guī)則隱含、難于理解的缺點。隸屬函數(shù)和隸屬度是模糊方法的核心，隸屬度用來描述元素對模糊集合的隸屬程度。在土地適宜性評價中，用隸屬度描述因子值對級別的隸屬程度，在評價結果中，隸屬度用以描述地塊單元對級別的隸屬程度。模糊系統(tǒng)應用于土地評價需要解決的問題：如何合理確定隸屬函數(shù)如何合理制定模糊規(guī)則。5.物元分析法：物元分析是系統(tǒng)科學、思維科學與數(shù)學交叉的邊緣學科，是貫穿自然科學和社會科學應用廣泛的橫斷學科。它可以將復雜問題抽象為形象化模型，并利用這些模型研究基本理論，提出相應的應用方法。利用物元分析法可以建立多指標性能參數(shù)的質量評定模型，并能以定量的數(shù)值表示評定結果從而較完整的反映事物質量的綜合水平。除此之外，其他學者還采用了還有一些其他方法進行土地適宜性評價，如：楊子生利用土壤流失方程評定了各類耕地的適宜性和持續(xù)性等級等等。（3）評價單元的劃分耕地評價單元是性狀比較一致的獨立的土地單元，是各個評價因子綜合迭加而成的最基本單元。目前耕地適宜性評價中評價單元的劃分方法較常見的主要有四種：一是以土壤類型圖斑為評價單元，二是以土地類型圖圖斑為評價單元，三是以土地利用現(xiàn)狀圖圖斑為評價單元，四是以一定大小的柵格作為一個基本的評價單元，四種方法有可取之處和不同程度的缺陷，這里就不多做介紹了。經(jīng)過綜合比較和建立的評價數(shù)據(jù)庫，我們7采用柵格作為基本的評價單元。為了提高評價的精度和準確性我們確定柵格的精度是30m30m。（4）適宜性評價結果的應用耕地的適宜性評價結果主要應用于土地的優(yōu)化布局研究中。土地資源優(yōu)化配置的基本任務之一就是對比分析土地利用現(xiàn)狀與土地質量結構的對應匹配關系，確定土地利用調整對象和重點，初步提出土地利用優(yōu)化配置的目標。因此土地適宜性評價的結果為土地資源的優(yōu)化配置提供了最根本的布局依據(jù)。本文在研究農(nóng)用地適宜性評價的時候根據(jù)研究區(qū)域的實際情況，綜合其他各方面的因素，選取層次分析法進行因子權重的確定，在GIS技術的支持下準確的獲取評價數(shù)據(jù)和確定評價單元，但是由于參評因子之間是相互獨立的，某些指標在一定條件下可能對農(nóng)用地的適宜度為零，如坡度大于25的土地必須退耕還林，但在GIS支持下進行圖形疊加時候，若其他評價指標均適宜，可能最終得到的評價結果為適宜或臨界適宜，為避免這種情況的發(fā)生，我們在評價時將加權指數(shù)和法與限制性因素法相結合，選取仁兆鎮(zhèn)為例，進行耕地適宜性評價。1.3 研究內容本文的研究內容主要包括以下幾個方面：（1）根據(jù)研究區(qū)域的實際情況和數(shù)據(jù)搜集的完備程度，建立研究區(qū)域耕地適宜性評價因子體系。（2）利用層次分析法和數(shù)學分析軟件得到研究區(qū)域的評價因子的權重值。（3）借助GIS技術構建農(nóng)用地適宜性評價數(shù)據(jù)庫，并在評價數(shù)據(jù)庫的基礎上采用空間分析方法，如空間查詢法、緩沖區(qū)分析法、空間疊加分析等方法從評價數(shù)據(jù)庫中提取評價因子專題數(shù)據(jù)。（4）利用綜合評價模型對研究區(qū)域的農(nóng)用地進行適宜性評價。1.4 研究技術路線本文仁兆鎮(zhèn)耕地資源作為研究對象，在地理信息系統(tǒng)技術的支持下，建立評價目標的適宜性評價數(shù)據(jù)庫，利用層次分析法構建土地適宜性評價體系和確定因子權重，根據(jù)綜合評價模型得到研究區(qū)域的耕地、林地、園地適宜性評價結果，適宜性評價結果可以為政府部門進行土地利用調整提供參考信息，具體流程見圖11。確定評價目標數(shù)評價據(jù)庫的建立立選取評價因子層次分析法空間分析因子量化分級標準評價單元綜合分值土地評價模型因子權重確定單因子評價專題層土地適宜性分級區(qū)間農(nóng)用地適宜性評價結果確定評價目標評價數(shù)據(jù)庫的建立選取評價因子因子量化分級標準、空間分析、層次分析法。耕地適宜性評價結果評價單元綜合分值土地適宜性分級區(qū)間土地評價模型單因子評價專題層因子權重確定。1.5 文章的組織第一章前言，從論文提出的背景入手，分析了耕地適宜性評價的意義，闡述了本文的研究目標和研究內容。第二章介紹了耕地適宜性評價中所涉及的基本概念以及在評價過程應用的一些技術方法理論。第三章分析了研究區(qū)域的現(xiàn)狀，包括地理位置，自然特征和土地利用現(xiàn)狀。第四章利用GIS的空間數(shù)據(jù)管理技術建立了研究區(qū)域耕地適宜性評價數(shù)據(jù)庫。第五章具體講述了耕地適宜性評價的過程，包括評價體系的構建和評價因子權重的確定以及評價專題數(shù)據(jù)的獲取。第六章根據(jù)耕地適宜性評價模型得到評價單元的適宜性綜合分值和適宜等級。第七章對本文所作的主要成果進行總結，并在此基礎上討論了以后研究需要注意的一些問題。第二章 基礎理論2.1 基本概念土地適宜性是指土地持續(xù)利用于某種特定用途時的適宜狀況，包括適宜與否與適宜程度的高低，用以反映土地的質量等級。鑒于不同用地類型要求不同的土地條件，因此土地的適宜性只能對特定的用地類型才有意義。實際上，即使單宜性土地，其適宜幅度也有很大區(qū)別。土地限制性是指土地對某種（或某些）土地利用類型的局限性。這些局限性往往是由某種（或某些）不利的土地組成因素的特性所引起的。土地限制性是從與土地適宜性相立的角度揭示土地的特性，同樣是用來表示質量狀況的一種方法。它是借助土地組成要素對待定利用類型的限制強弱來反映，如陡坡的坡度限制耕地的發(fā)展。土地適宜性評價，是指某塊土地針對某種特定利用方式是否適宜，如果適宜，其適宜程度如何，作出的等級評價。農(nóng)用土地適宜性評價是土地資源評價的一種類型。其基本原理是在現(xiàn)有生產(chǎn)力經(jīng)營水平和農(nóng)業(yè)耕作利用方式條件下, 以土地自然要素與社會經(jīng)濟要素相結合作為評價因子, 采用科學方法和綜合分析土地各構成要素對作物生長的適應性與限制性, 以此反映土地對作物的適宜程度、質量高低及其限制強度, 從而對農(nóng)用地進行分類定級。2.2 研究技術方法2.2.1 層次分析法層次分析法（簡稱 AHP）是美國運籌學家A.L.Saaty 教授于二十世紀 80 年代提出的一種實用的多方案或多目標的決策方案方法。它的基本思想是運用系統(tǒng)分析方法建立層次根系模型，根據(jù)決策判定量化原則，對評價指標進行兩兩比較和重要性評分，建立判斷矩陣，用方根法或乘冪法對評價指標向量歸一化處理后，用一致性指標 CR 檢驗評價指標權重判斷矩陣有無邏輯混亂，無則具有滿意的一致性，有則需要調整判斷矩陣。層次分析法的基本步驟包涵以下幾個過程：（1）明確問題：首先弄清楚研究問題的范圍、目的、要求和所能掌握的原始信息，其中最主要的兩點是決策者要求分析者回答什么問題和分析者從決策者和其他來源能夠獲取什么樣的資料和數(shù)據(jù)等原始信息。（2）劃分和選定有關因素：在明確問題的基礎上，弄清所要決策的問題將要涉及到的主要因素。（3）建立系統(tǒng)的遞接層次結構：將所面臨的問題中包涵的因素劃分為不同的層次，如目標層、準則層、指標層、方案層、措施層等等，用框圖形式說明層次的遞接結構和因素的從屬關系。（4）構造判斷矩陣：在同一層次上的各因素，按照優(yōu)良程度或重要性程度可以劃分為若干等級，賦以定量值。一般采用 5 級定量法進行賦值，即相等、弱、強、很強、極強，相應的賦值也可以是 1，3，5，7，9，如表 21 所示。有時候采用的 5 級定量賦值精度不是很高，有時候還可以考慮進行內插，形成19 級分級。重要程度或優(yōu)良程度賦值說明兩個因素同樣重要，或者一樣好1兩個因素對某些性質有相同的貢獻某個因素對另一個因素弱重要，或稍好3從經(jīng)驗判斷，某個因素稍重要于另一個因素某個因素對另一個因素較重要，或較好5從經(jīng)驗判斷，某個因素偏重要于另一個因素某個因素對另一個因素很重要，或很好7在實踐中顯示出某個因素占有主導地位，比另一個因素最強烈重要或很好某個因素對另一個因素極重要，或極好9這是判斷的最高等級，兩因素中某個因素占有絕對重要的地位至于一個元素比另一個元素為次要，則其定量賦值可取上述 1、3、5、7、9的倒數(shù)。進行定量分級后，建立判斷矩陣。對某一層次的因素比如有 A1,A2.An，于是就可以建立一個判斷矩陣，見表 22。甲因素乙因素A1 A2 Ai AnA1A2AiAna11 a12 a1i a1na21 a22 a2i a2n ai1 ai2 aii ain an1 an2 ani ann矩陣中的賦值 aij表示甲因素對乙因素的重要程度的賦值。這些賦值的根據(jù)或者來源，可以是有決策者直接提供，或由決策者同分析者對話來確定，或由分析者通過各種技術咨詢獲取，或者通過其他合適的途徑來酌定。（5）檢驗判斷矩陣的一致性并修正判斷矩陣：第一步求出檢驗的體驗指標CI（2.2.1.1）其中n為判斷矩陣的維數(shù)；max為判斷矩陣的最大特征值。第二步：求出平均隨機一致性指標RI，單層次判斷矩陣的平均一致性指標隨矩陣的維數(shù)而變動，其取值如表23。矩陣維數(shù)123456789RI0.000.000.580.901.121.241.321.411.45第三步：求出相對一致性指標CR（2.2.1.2），CR 值小于 0.1 則一致性好；如果大于 0.1 則不好，需要重新調整判斷矩陣。（6）確定各層中各因素的優(yōu)先次序：在通過一致性檢驗后的判斷矩陣基礎上就可以得到表征各個因素 A1, A2，An 優(yōu)先次序的權系數(shù)。2.2.2 GIS 與空間分析空間分析是地理信息系統(tǒng)的核心功能之一，它特有的對地理信息（特別是隱含信息）的提取、表現(xiàn)和傳輸功能，是地理信息系統(tǒng)區(qū)別于一般信息系統(tǒng)的主要功能特征?？臻g分析是分析空間數(shù)據(jù)有關技術的統(tǒng)稱，根據(jù)作用數(shù)據(jù)的不同可以分為：（1）基于空間圖形數(shù)據(jù)的分析運算；（2）基于非空間屬性數(shù)據(jù)運算；（3）空間和非空間數(shù)據(jù)的聯(lián)合運算?？臻g分析的目的是解決某類與地理空間相關的問題，以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎，運用包括幾何的邏輯運算、數(shù)理統(tǒng)計分析與代數(shù)運算等手段，提取和傳輸?shù)乩砜臻g信息，特別是隱含信息，以輔助決策。下面介紹幾種在本研究中應用的主要的幾種空間分析方法。（1）空間查詢圖形與屬性互查是最常用的查詢，主要有兩類：第一類是按屬性信息的要求來定位空間位置，稱為“屬性查圖形”。第二類是根據(jù)對象的空間位置查詢有關屬性信息，稱為“圖形查屬性”。（2）空間疊加分析疊加分析是將兩層或多層地圖要素進行疊加產(chǎn)生一個新要素層的操作，其結果將原來要素通過分割或合并等生成新的要素，新要素綜合了原來兩層或多層要素所具有的屬性。疊加分析不僅包含空間關系的比較，還包含屬性關系的比較?？臻g疊加分析包括矢量數(shù)據(jù)的疊加分析和柵格數(shù)據(jù)的疊加分析。矢量數(shù)據(jù)的疊加分析包括：點與多邊形疊加，線與多邊形疊加，多邊形疊加。柵格數(shù)據(jù)的疊加分析分為基于單層柵格數(shù)據(jù)的分析和多層柵格數(shù)據(jù)的分析。單層柵格數(shù)據(jù)運算分為：布爾邏輯運算、重分類、濾波運算、特征參數(shù)計算、相似運算。多層柵格數(shù)據(jù)的疊置分析是指將不同圖幅或不同數(shù)據(jù)層的柵格數(shù)據(jù)疊置在一起，在疊置地圖的相應位置上產(chǎn)生新的屬性的分析方法。（3）柵格數(shù)據(jù)聚類聚合分析柵格數(shù)據(jù)的聚類、聚合分析方法均是將一個單一層面的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)經(jīng)某種變換而得到具有新含義的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理過程。柵格數(shù)據(jù)聚類是根據(jù)設定的聚類條件對原有柵數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行選擇而建立新的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)的方法。柵格數(shù)據(jù)聚合分析是指根據(jù)空間分辨率分類表，進行柵格數(shù)據(jù)類型的合并或轉換以實現(xiàn)空間地域的兼并?？臻g聚合的結果往往將復雜的類別轉換為較簡單的類別，此方法是在進行適宜性分類合并時采用的一種主要方法。（4）DEM 地形分析數(shù)字地形分析是隨著數(shù)字高程模型發(fā)展起來的。數(shù)字地形模型是地形表面形態(tài)屬性信息的數(shù)字表達，是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述。15數(shù)字地形模型中地形屬性為高程時稱為數(shù)字高程模型（Digital ElevationModel，簡稱 DEM）。高程是地理空間中的第三維坐標。DEM 在地形分析中的應用主要有兩點：一是 GIS 中的三維可視化，二是進行基本地形因子的計算，包括：坡度、坡向、坡度變化率和坡向變化率的計算，DEM 還可以進行特征提取，特征提取包括地形特征提取和水系特征的提取。在本文研究中，主要利用 DEM 數(shù)據(jù)模型進行簡單地形因子的分析。（5）緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析是GIS空間分析的重要功能之一，是對空間特性進行度量的一種重要方法。它是指在地理實體或空間物體周圍建立一定距離的帶狀區(qū)，用以識別這些物體對周圍的鄰近性或影響度，根據(jù)物體對周圍空間作用性質不同，一般分為靜態(tài)緩沖帶分析和動態(tài)緩沖帶分析。當空間物體對鄰近對象只呈單一的距離關系，稱為靜態(tài)緩沖帶分析。 當空間物體對近對象隨距離變化而呈不同強度的擴散或衰減關系，例如污染源對周圍環(huán)境的影響是隨距離而呈梯度變化的， 稱為動態(tài)緩沖帶分析。動態(tài)緩沖帶分析根據(jù)物體對周圍空間影響度的變化性質， 分別采用以下3 種不同的分析模型：物體對周圍空間的影響度Fi，隨距離ri呈線性形式衰減；物體對周圍空間的影響度Fi，隨距離ri呈二次形式衰減；物體對周圍空間的影響度Fi，隨距離ri呈指數(shù)形式衰減。 第三章 研究區(qū)域概況 渚洲村坐落于萊西市，鄰村有劉家村，程家村,物華天寶,氣候宜人,空氣好。村內主要企業(yè)有骨粒廠，軸承儀，飼料公司，玻璃鋼制品廠。主要農(nóng)產(chǎn)品：無花果，脆甜，香菜，菠蘿，小胡蘿卜。村內資源：脆銀礦，海泡石，石膏。村里單位：渚洲村信用社，渚洲村村委會 。氣候環(huán)境：地處溫帶半濕潤季風氣候區(qū)，四季分明，干濕顯著，雨熱同季。年平均氣溫11.3C，氣溫年溫差較小；月平均氣溫最高24.9C，最低-3.8C；年平均降雨量732毫米；歷年平均風速2-3級，海陸風較明顯。環(huán)境優(yōu)美，大氣質量、水質和噪音等環(huán)境質量指標達國家標準。渚州村區(qū)位優(yōu)勢明顯，交通發(fā)達，處于青島、平度、萊西、即墨、膠州、高密半小時經(jīng)濟圈和煙臺、濰坊、威海一小時經(jīng)濟圈內，“同三”、“青銀”高速在駐地設有互通立交橋和出入口，到流亭機場、前灣港僅需半小時。第四章 農(nóng)用地適宜性評價數(shù)據(jù)庫的建立4.1 數(shù)據(jù)搜集數(shù)據(jù)源：建立農(nóng)用地適宜性評價的數(shù)據(jù)庫所需要的和能用的各種類型數(shù)據(jù)的來源。數(shù)據(jù)源資料主要有三類：地圖，地圖是最主要的也是最重要的數(shù)據(jù)源，包括地形圖等普通地圖和各種專題地圖，如土地利用圖，行政區(qū)劃圖等統(tǒng)計數(shù)據(jù)和圖表。包括自然、社會、經(jīng)濟和環(huán)境等的實地調查、測量、統(tǒng)計、分析等數(shù)據(jù)，還包括各種文獻文字報告、法律法規(guī)文件等。各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以輸入到屬性數(shù)據(jù)庫，與空間數(shù)據(jù)關聯(lián)。綜合性數(shù)據(jù)資料。包括各種應用軟件、多種系統(tǒng)的計算機文件數(shù)據(jù)等。在本次建庫資料搜集時我們盡量選擇內容詳盡、分幅完整標準、控制點清楚的地圖和圖數(shù)統(tǒng)一的表格等原始資料，盡量保持資料與建庫時期一致，并優(yōu)先選擇數(shù)字化資料。本次研究搜集到的現(xiàn)有的數(shù)據(jù)包括：基于 ArcGIS 平臺建立好的研究區(qū)域土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫，文本資料：仁兆鎮(zhèn)規(guī)劃綱領；地圖資料：渚州村地圖。4.2 數(shù)據(jù)建庫實現(xiàn)（1）地圖掃描與數(shù)字化在正式開始數(shù)字化之前，必須對地圖進行預處理。對圖件的預處理能夠簡化數(shù)字化工作，按設計要求進行圖層要素整理與刪選，消除建庫基礎資料中模糊或錯誤的地方，標出待數(shù)字化的內容，從而減少數(shù)字化誤差，提高數(shù)字化的效率。對地圖的預處理主要包括以下幾個方面：對地圖質量進行必要的修正。處理地圖的褶痕、變形、線劃等，使得數(shù)字化原圖具有可靠的精度。選取地圖入庫要素和投影參數(shù)。對要采集的圖件要素按分類編碼選取、描繪，制作預處理圖，方便數(shù)字化作業(yè)。確定原圖的投影類型、比例尺、地理格網(wǎng)等基本情況，獲取相應的投影參數(shù)。確定控制點。控制點是建立數(shù)字地圖地理坐標系統(tǒng)的基礎，對于有坐標格網(wǎng)或經(jīng)緯網(wǎng)的地圖，直接應用格網(wǎng)點作為控制點，對于沒有格網(wǎng)點的地圖，選取能標識的明顯地物點作為控制點。目前地圖數(shù)字化常用的方法是手扶跟蹤數(shù)字化和掃描覆蓋數(shù)字化兩種。本研究采用掃描覆蓋數(shù)字化，即應用掃描儀將地圖掃描成柵格圖像，由于掃描儀的掃描幅面一般小于地圖幅面，因此需要將大的紙質地圖進行分塊掃描，在分幅時候每張圖幅與另一張圖幅之間有一定的重疊區(qū)域，便于以后的拼接。在掃描過程中，為了避免紙張變形等因素引起圖形變形，在每幅分幅上選取 620 個點，使用圖形變形命令對圖形進行幾何糾正，減少變形帶來的數(shù)據(jù)誤差。柵格數(shù)據(jù)矢量化針對的道路層和水系層而言。利用 Arcview 通過屏幕數(shù)字化方式對道路和水系層進行空間要素采集與編輯，同時依據(jù)文本資料編輯屬性數(shù)據(jù)，圖 4-5 表示了地圖數(shù)字化過程。我們得到的 結果如下： 第五章 耕地適宜性評價技術與方法5.1 評價目標的確定此次我們的研究目標比較明確，我們所研究的就是仁兆鎮(zhèn)的耕地適宜性。5.2 評價體系的擬定參照 FAO土地評價綱要和縣級土地利用總體規(guī)劃編制規(guī)程的規(guī)定，根據(jù)土地對評價用途的適宜性程度、限制性強度和生產(chǎn)能力的高低，可以將耕地分為四等（S1 、S2 、S3、s4）：高度適宜（S1）：土地質量最好，土地利用高度適宜。土地質量評價的各項因子均處于最優(yōu)或較優(yōu)的狀態(tài)。土地對所定用途可持續(xù)利用且無明顯限制，土地具有較高的生產(chǎn)率和較好的效益。一般適宜（S2）：土地質量較好，土地利用一般適宜。土地質量評價的各項因子處于較優(yōu)狀態(tài)。土地對所定用途具有輕微的限制性，經(jīng)濟效益一般，但明顯低于高度適宜等級，若不采取相應措施進行持久使用會引起土地退化。臨界適宜（S3）：土地質量較低，土地對所定用途具有較為明顯的限制性，勉強適宜于所定用途，土地的生產(chǎn)率或效益很低，利用不當容易引起土地退化。不適宜（S4）：是指在當前的社會技術經(jīng)濟條件下，這類土地對所定用途不能利用或不能持續(xù)利用。5.3 評價因子的選取根據(jù)評價因子選取的原則，結合研究區(qū)域的實際情況，經(jīng)過分析比較，確定以下的六個因子構建耕地適宜性評價體系：（1）海拔：海拔高度主要反映的是熱量和水分的狀況，不同的海拔高度具有不同的水熱組合特征，它們對耕地制度和農(nóng)作物的生長、布局都有很大的影響。（2）坡度：坡度對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響主要體現(xiàn)在地表侵蝕程度與農(nóng)田基本建設條件、灌溉條件、機耕條件等方面。地表起伏越大，坡度越陡，土壤侵蝕作用越明顯，水土流失越嚴重，另外，坡度大于25度的不宜農(nóng)業(yè)用地；反之，地形起伏越小，對耕地灌溉和機械化越有利。（3）坡向：影響著日照時數(shù)和土壤水分的再分布，因而對耕地來說具有研究意義。（4）水源灌溉率：農(nóng)業(yè)的主要限制因素就是水，而灌溉恰能彌補這一劣勢，使原本少雨的地方能夠通過灌溉的方式發(fā)展農(nóng)業(yè)。研究區(qū)域的灌溉主要依靠地表徑流，因此我們將水系流經(jīng)多的地方作為耕地土地利用的高度適宜區(qū)，其適宜程度不受其他因素的影響。（5）交通條件：交通條件是經(jīng)濟發(fā)展的重要因素之一，是區(qū)域物質產(chǎn)品與外界交換的通道，對于產(chǎn)品流通、土地資源優(yōu)化具有重要的作用。道路通達度是交通條件優(yōu)劣的具體體現(xiàn)。（6）交通等級：交通等級對耕地的影響也是至關重要的。5.4 評價因子數(shù)據(jù)獲取5.4.1 評價因子權重的確定通過研究渚州海拔、坡度、坡向、水源灌溉條件、交通通達度、交通等級與該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的關系，采用層次分析法確定各因子的權重。首先根據(jù)選取的因子構建層次各個評價目標的評價因子層，下圖所示： 對準則層的因素，按其對耕地的適宜性強度影響的重要程度分成若干等級，賦以定量值。根據(jù)分定量法得出海拔、坡向、坡度、水源灌溉條件，交通等級以及交通通達度的分級定量值，并建立判斷矩陣，如下圖所示：自然（對耕地）海拔坡度坡向水源灌溉海拔131/26坡度1/311/32坡向2318水源灌溉1/61/21/81社會（對耕地）交通等級規(guī)模交通通達度交通等級規(guī)模11/4交通通達度41對耕地自然經(jīng)濟條件社會經(jīng)濟條件自然經(jīng)濟條件14社會經(jīng)濟條件1/41此矩陣經(jīng)過計算，我們得知：max=4.045， CI=0.015, CR=0.0170.1，進而將我們的整體的表給繪制出來：耕地適宜性評價指標的權重 自然條件（0.8） 社會條件（0.2） 海拔 坡度 坡向 水源灌溉力 交通等級 交通通達度 0.258 0.103 0.392 0.047 0.04 0.16 5.4.2 評價因子專題數(shù)據(jù)生成根據(jù)所選取的評價因子，結合各因素對農(nóng)用地適宜性等級的影響方式進行量化分級。對于定性因素一般采用 1，2，3，4 代表所屬的等級；對于定量的因素給出其標準等級值。分等因素的標準等級值的確定一般采用四種方法，一種是采用評價數(shù)據(jù)的平均值法；第二種是采用國家和行業(yè)有明文規(guī)定的標準值；第三種是根據(jù)專家判斷，確定等級劃分標準；第四種是采用大量數(shù)據(jù)，研究評價因素和評價對象之間的定量關系，從而劃分合理等級（張紹建，2007）。本次研究中，參考聯(lián)合國糧農(nóng)組織的土地評價綱要中所提出的土地適宜性評價的原則和方法，根據(jù)渚州的實際情況，咨詢相關的專家，并且結合相似區(qū)域的研究成果，將每一項評價因素劃分 4 個適宜度等級，對每個因素的適宜性級別采用四級量化法，即高度適宜（S1）、一般適宜（S2）、臨界適宜（S3）和不適宜（S4），對每一適宜級以 4， 3， 2， 1 分別打分，制訂了渚州各評價因子的量化分級表 （賀瑜，2006） （于勇，2004），然后利用 GIS 的空間分析功能獲取評價因子專題數(shù)據(jù)，并且按照量化因子分等定級表對評價因子進行重分類，最后將數(shù)據(jù)以 30m30m 精度的柵格數(shù)據(jù)進行存儲，作為評價因子專題數(shù)據(jù)層，每個柵格單元即為此次研究的評價單元。（）海拔海拔數(shù)據(jù)通過等高線數(shù)據(jù)生成的數(shù)字高程模型（DEM）獲取。根據(jù)海拔因子評級分等量化表55，利用重分類功能對海拔數(shù)據(jù)進行重分類，最后得到耕地、園地、林地的海拔因子評價數(shù)據(jù)層。表 55 海拔因子量化分級表評價因子分級耕地量化值海拔0.000-0.21450.214-0.42740.427-0.64130.641-0.85420.854-1.0681得到的結果如下圖所示（2）坡度利用3D Analyst中Surface Analysis工具在DEM數(shù)據(jù)層面上，可以直接計算坡度，將得到的數(shù)據(jù)依照評價因子量化分級表進行重新分類，得到坡度的評價因子專題層，數(shù)據(jù)以30m30m的柵格數(shù)據(jù)格式存儲。評價因子分級耕地量化值坡度0-0.36350.363-0.72540.725-1.08831.088-1.4521.45-1.8131（3）坡向依據(jù)坡向因子量化分級表對坡向值進行重分類，得到坡向評價因子專題數(shù)據(jù)層。評價因子分級耕地量化值坡向0-71.2571.2-143.44143.4-215.63215.6-287.82287.8-3601（4）水源灌溉力在評價因子量化分級表中，界定了四種水源灌溉潛力，依據(jù)分析我們將土地利用現(xiàn)狀中圖斑類型為灌溉水田作為最接近水源地等級，賦值為4，其灌溉潛力不受其他條件的影響。其他灌溉潛力利用研究區(qū)DEM(arcview的grid格式)生成的坡度海拔數(shù)據(jù)和距離水源影響的緩沖距離產(chǎn)生。具體量化分界為：最接近水源：緩沖區(qū)內坡度小于0.749海拔小于29.6m；稍近于水源：緩沖區(qū)內坡度0.749-1.479，海拔29.6-32m；較遠離水源：緩沖區(qū)內坡度1.479-2.246，海拔32-34.4；更加遠離水源：坡度大于2.246-2.295，海拔34.4x36.8,其它為最后一級。水源灌溉緩沖區(qū)范圍以最大影響距離來確定。最大影響距離由公式（5.4.2.1）進行推算，d0=S/2l （5.4.2.1） 其中S研究區(qū)域的面積，l表示水系的長度。研究區(qū)域面積25902048.727，水系長度為22301.828米（水系長度由主要河流、運河和渠道的長度構成），計算后得到水源最大的影響距離為1161米。河流的最大影響距離緩沖區(qū)示意圖如下： 利用Arcview的相關功能做出水源灌溉條件的專題圖，如下：（5）交通等級(a)計算道路的最大影響距離d0道路通達度的最大影響距離與該類道路的級別標準和總長度有關，級別標準愈高，則影響距離也越大，按照公式（5.4.2.1）d0=S/2l （5.4.2.1） 進行推算，其中干線的長度為18228.976m，鄉(xiāng)道的總長為20172.947m，計算后得到干線的最大影響距離為710.502，鄉(xiāng)道的最大影響距離為641.998m。(b)實施緩沖區(qū)操作按照干線的最大影響距離為710.502m，鄉(xiāng)道的最大影響距離為641.998m將其與耕地相交得到耕地的交通等級得分：（6）交通通達度分析(a)計算道路的最大影響距離d0道路通達度的最大影響距離與該類道路的級別標準和總長度有關，級別標準愈高，則影響距離也越大，按照公式（5.4.2.1）d0=S/2l （5.4.2.1） 進行推算，其中干線的長度為18228.976m，鄉(xiāng)道的總長為20172.947m，計算后得到干線的最大影響距離為710.502m，鄉(xiāng)道的最大影響距離為641.998m。(b)實施緩沖區(qū)操作道路的通達度隨著離開道路呈迅速遞減的特點，因此實施道路通達性的操作選擇指數(shù)形式的分析模型，其表達式如下式中Fi表示主體對鄰近對象的實際影響度，其中Fi取1,2,3,4,四個得分f0表示參與緩沖帶分析的一組空間實體的綜合規(guī)模指數(shù)，d0表示該物體的最大影響距離，di表示在該物體最大影響距離內的某點距該物體的實際距離。首先對道路長度采用最大值標準化處理，干線長度數(shù)據(jù)處理后為1，鄉(xiāng)道為0.2。由于道路的屬性只有長度一項，因此進行標準化后得到干線的綜合規(guī)模標準化指數(shù)值f0為100，鄉(xiāng)道綜合規(guī)模標準化指數(shù)值f0為20。按照干線的最大影響