基于“雙評價”的市縣土地資源評價
——以大冶市為例

嚴圣華 ，黃躍飛 ，熊 娟 ，何 燦 ，劉和濤，劉 海*

（1.湖北省城市規劃設計研究院有限責任公司，武漢430071；2.湖北大學資源環境學院，武漢430062）

引言

土地資源是由地球表面一定范圍立體空間的氣候、地貌、地質、土壤、水文、生物等自然要素組成，同時又時刻受到社會經濟條件影響的一個復雜的自然、經濟綜合體，是人類賴以生存的最基本的資源[1]。土地資源評價是土地用于規劃時對土地性能的評定[2，3]，也是土地在一定用途條件下評定土地質量高低的過程[4]?？茖W進行土地資源評價，有利于了解區域土地資源分布的特點，為更好地保護和利用土地資源提供科學依據和策略[5，6]。

國外最早的土地資源評價開始于19世紀30年代，1834年英國成立土地測量師協會進行土地評價和土地測量。隨后土地資源評價開展快速的發展，其發展歷程大致可分為：土地分類定級階段、土地潛力評價階段、土地適宜性評價階段、土地資源可持續利用評價階段等[7]。

我國在土地資源評價方面起步較晚，在20世紀70年代，開始借鑒學習國外土地適應性評價理論和方法，主要包括參照聯合國糧農組織（FAO）制定的《土地評價綱要》進行我國的土地評價工作[8]。如張友焱等對黃土丘陵溝壑區典型小流域進行了土地資源適宜性評價[9]。之后，隨著科學技術的發展，信息技術逐步應用到了土地資源評價中，既綜合了土地適宜性與土地潛力評價等，又提高了評價的精度以及評價結果的推廣。

資源環境承載能力和國土空間開發適宜性評價，簡稱“雙評價”，是國土空間規劃的基礎，而土地資源評價是資源環境承載能力評價眾多指標中的核心指標。資源環境承載力評價重點突出了資源環境承載力可利用空間，其結合經濟社會活動對資源的需求，形成資源環境對重點活動的允許度[10-12]。目前我國資源環境承載力研究大多集中于省級等大尺度范圍[13，14]。市縣級等中小尺度土地資源評價作為資源環境承載力評價體系的重要組成部分的研究較少。市縣尺度土地資源評價可以為區縣的科學規劃與資源環境保護等提供支持，逐漸受到廣大學者的關注[15-17]，以市縣為單位的土地資源評價具有重要的意義。

大冶市是全國百強縣市之一，常年排名湖北省縣域經濟第一，此外，大冶市位于平原與丘陵地區交錯帶，對其土地資源進行評價具有重要的理論探索與應用實踐價值。

故本研究基于“雙評價”技術指南，構建了市縣尺度土地資源評價方法，并以大冶市為研究區，借助空間信息技術，結合大冶市地形、土壤與土地利用等數據，從農業生產與城鎮建設的可利用程度兩方面對大冶的土地資源進行了評價，以期為科學合理的國土空間開發提供參考。

1 研究區概況與數據

1.1 研究區概況

大冶市位于湖北省東南部，長江中下游南岸，地跨東經 114°31′～115°20′，北緯 29°40′～30°15′。武九鐵路、武黃城際鐵路、106國道、314和315省道貫穿境內，大廣高速、黃咸高速在境內交匯，與滬蓉、京珠、杭瑞等高速公路互聯互通。地處幕阜山脈北側的邊緣丘陵地帶，地形分布為南山北丘東西湖，南高北低東西平，海拔高度為120～200米，主要湖泊有大冶湖、保安湖和三山湖（圖1）。歷史上素以礦藏豐富、采冶發達而馳名中外。

1.2 基礎數據

地形數據采用中國科學院計算機網絡信息中心地理空間數據云平臺（http://www.gscloud.cn）的GDEM DEM數字高程產品，空間分辨率是30m，通過GIS獲取高程、坡度以及地形起伏度信息。土壤質地數據從耕地質量等級評價成果中獲取，主要包括：土壤類型、土壤表層有機質含量、表層土壤質地、有效土層厚度和地表巖石露頭度等。土地利用數據采用土地利用變更數據。

2 研究方法

2.1 影響因子確定

根據“雙評價”技術指南，評價時先扣除水域的影響，然后針對農業功能和城鎮功能指向，分別采用農業耕作條件、城鎮建設條件作為評價指標，農業耕作條件是指農業生產的土地資源可利用程度，需具備一定的坡度與土壤質地等條件；城鎮建設條件是指城鎮建設的土地資源可利用程度，需具備一定的坡度、高程條件，對于地形起伏劇烈的地區，同時考慮地形起伏度。

2.2 評價方法

2.2.1 農業功能指向的土地資源評價方法。農業功能指向的土地資源評價在“雙評價”技術指南中，在全國與省域尺度上，考慮數據的獲取性與操作的方便性等因素，主要考慮了地形坡度與土壤質地兩個因子，且土壤質地僅考慮了土壤的粉砂含量；但影響農業生產的因素，地形方面的高程因素，土壤質地方面的有效土層厚度與土壤有機質含量等因素，也均對農業生產有直接或間接的影響，故在市縣尺度評價農業耕作條件，僅考慮地形坡度與土壤質地，評價結果的精確性就顯得相對有限，故本研究基于“雙評價”技術指南，在參考《農用地質量分等規程》（GBT 28407-2012）與《土地復墾質量控制標準》（TD/T 1036-2013）的基礎上，制定了適合市縣尺度的農業功能指向的土地資源評價方法如下：

[農業耕作條件]＝f([坡度],[高程],[有效土層厚度]，[表層土壤質地],[土壤有機質含量],[土壤酸堿度],[地表巖石露頭度]) （1）

對表1中的各影響因子，進行加權疊加，得到農業耕作條件評估值，然后基于均分法對土地資源進行等級劃分。

圖1 大冶市土地利用圖

表1 各參評因子權重

2.2.2 城鎮建設的土地資源評價方法。城鎮建設的土地資源評價參照“雙評價”技術指南，評價方法如下：

根據評價方法可知，坡度、高程、地形起伏度是城鎮建設條件的影響因子，根據表2對高程和坡度進行疊加運算，得到城鎮建設的土地資源分級情況，再將地形起伏度＞200m的區域，將評價結果降2級作為城鎮土地資源等級，地形起伏度在100～200m之間的，將評價結果降1級作為城鎮土地資源等級，得到最終的城鎮建設的土地資源分級圖。

2.3 評價過程

2.3.1 坡度、高程以及地形起伏度的提取與分級。坡度：對大冶市DEM數據進行坡度提取，并基于“雙評價”技術指南，依照 ＜3°、3°～8°、8°～15°、15°～25°、≥25°生成坡度分級圖。高程：根據大冶市DEM地形特點，結合垂直地帶性林草界線、農牧界線、種植業熟制等確定地 形 高 程 分 級 閾 值 ， 按 ＜200m、200 m ～500m、500m～1000m、1000m～1500m、≥1500m生成海拔高度分級圖。地形起伏度：基于柵格精度為30m×30m的格網，通過柵格與鄰域柵格的高程差計算地形起伏度。按照＜100m、100m～200m、≥200m生成地形起伏度分級圖（如圖 2）。

表2 城鎮建設的土地資源基礎參考判別矩陣

圖2 地形地勢影響因子分級圖

2.3.2 土壤質地數據的分級。有效土層厚度：有效土層厚度是指土壤層和松散的母質層之和，共分為5個等級。1級，有效土層厚度≥150cm；2級，有效土層厚度100cm～150cm；3級，有效土層厚度60cm～100cm；4級，有效土層厚度30cm～60cm；5級，有效土層厚度＜30cm。

表層土壤質地：以表層30厘米的平均質地為標準，將土壤質地按照粘質土（重壤、粘土）、壤土（輕壤、中壤）、砂壤土、沙土和礫質土生成5級土壤質地分類圖。

土壤有機質含量：土壤有機質含量分為6個級別：1級，土壤有機質含量≥40g/kg；2級，土壤有機質含量40g/kg～30g/kg；3 級，土壤有機質含量 30g/kg～20g/kg；4級，土壤有機質含量20g/kg～10g/kg；5級，土壤有機質含量 10g/kg～6g/kg；6 級，土壤有機質含量 ＜6g/kg。

土壤酸堿度（土壤pH值）：土壤pH值按照其對作物生長的影響程度分為6個等級：1級，土壤pH值6.0～7.9；2 級，土壤 pH 值 5.5～6.0，7.9～8.5；3 級，土壤pH 值 5.0～5.5，8.5～9.0；4 級，土壤 pH 值 4.5～5.0；5級，土壤 pH 值＜4.5，9.0～9.5；6 級，pH≥9.5。

障礙層距地表深度（cm）：土壤障礙層指在耕層以下出現白姜層、石灰漿石層、礫石層、粘土磬和鐵磬等阻礙耕系伸展或影響水分滲透的層次。根據其距地表的距離分為 3 個級別，1 級，60cm～90cm；2 級，30cm～60cm；3級，≤30cm。大冶市障礙層距地表深度均小于30cm，故等級均為3級。大冶市各土壤質地數據的分級如圖3。

2.3.3 疊加分析。首先對坡度、高程以及地形起伏度分級數據、土壤質地分級數據進行投影轉換，統一至國家2000平面坐標系統。再扣除不適宜開發的水域等區域，保留剩下部分，然后對各個因子進行標準化處理，通過對各個因子的疊加分析，將農業功能指向和城鎮建設的土地資源分為5個等級。

圖3 土壤質地影響因子分級圖

3 結果與分析

3.1 農業功能指向的土地資源分析

根據提取的高程、坡度分級數據，以及土壤質地分級數據，利用公式（1）和表1中各因子的權重因子參數，計算得到大冶市農業功能指向的土地資源等級圖（圖 4）。

通過圖4可以看出大冶市農業功能指向的較高等級土地資源分布在大冶市的大部分地區，占大冶市土地資源的58.37%；其次分布較多的是中等級、較低等級土地資源，分別占大冶市土地資源的15.73%、11.71%；然后是低等級、高等級土地資源分布較少，分別占大冶市土地資源的5.30%、8.90%。

農業功能指向的較高等級土地資源主要分布在大冶市的北部、西部、東部大部分地區；較高等級的土地資源主要分布在大冶市西部的金牛鎮、北部的保安鎮、金山店鎮以及東部的汪仁鎮；中等級、較低等級、低等級土地資源均主要分布在大冶市的南部大部分地區。

圖4 大冶市農業功能指向的土地資源等級圖

3.2 城鎮建設的土地資源分析

根據提取的高程、坡度和地形起伏度分級數據，利用公式（2）和表2中基礎參考判別矩陣，計算得到大冶市城鎮建設的土地資源等級圖（圖5）。

圖5 大冶市城鎮建設的土地資源等級圖

通過圖5可知，大冶市城鎮建設的高等級土地資源分布在大冶市的大部分地區，占大冶市土地資源的67.02%；其次分布較多的是低等級土地資源，占大冶市土地資源的13.91%；然后較低等級、中等級以及較高等級土地資源均分布較少，分別占大冶市土地資源的4.90%、6.29%、8.88%。

從圖中也可以看出，城鎮建設的高等級土地資源主要分布在大冶市的北部、西部、東部大部分地區；較高等級土地資源就零星分布在高等級土地資源區域附近。中等級、較低等級和低等級的土地資源均主要分布在南部大部分地區，如靈鄉鎮、劉仁八鎮、殷祖鎮、大箕鋪鎮以及金湖街道等地區。

3.3 農業功能指向、城鎮建設的土地資源對比分析

通過圖4與圖5對比可以看出，大冶市農業功能指向土地資源等級和城鎮建設的土地資源等級在空間分布上呈現較高的一致性，農業功能指向的較高等級土地資源以及城鎮建設的高等級土地資源均主要分布在大冶市的北部、西部、東部大部分地區；農業功能指向的較低等級土地資源以及城鎮建設指向的低等級土地資源則均主要分布在大冶市的南部大部分地區。原因在于，農業耕作條件以及城鎮建設條件均需要具備一定的坡度高程條件，從圖2中地形地勢影響因子分級圖可以看出大冶市南部大部分地區坡度和高程均較高，不適宜發展農業以及城鎮建設，故影響了農業耕地條件和城鎮建設條件。

4 結論

基于“雙評價”技術指南，構建了市縣尺度土地資源評價方法，并以大冶市為研究區，借助空間信息技術，結合多源數據，從農業生產與城鎮建設的可利用程度兩方面對大冶的土地資源進行了評價分析。主要結論是以下幾點。

4.1 大冶市農業功能指向的較高等級土地資源分布在大冶市的大部分地區，占大冶市土地資源的58.37%，主要分布在大冶市的北部、西部、東部大部分地區；農業功能指向的中等級、較低等級、低等級土地資源主要分布較少，主要分布在大冶市的南部大部分地區。

4.2 大冶市城鎮建設的高等級土地資源分布在大冶市的大部分地區，占大冶市土地資源的67.02%，主要分布在大冶市的北部、西部、東部大部分地區；其次分布較多的是城鎮建設的低等級土地資源，占大冶市土地資源的13.91%，主要分布在大冶市的南部大部分地區。

4.3 大冶市農業功能指向土地資源等級和城鎮建設的土地資源等級在空間分布上呈現較高的一致性，等級較高的主要分布在大冶市的北部、西部、東部大部分地區，等級較低的主要分布在大冶市的南部大部分地區。