新疆土地耕作适宜性的多自然地理要素评价方法

doi:10.3724/SP.J.1047.2015.00846

地球信息科学学报 ›› 2015, Vol. 17 ›› Issue (7): 846-854.doi: 10.3724/SP.J.1047.2015.00846

新疆土地耕作适宜性的多自然地理要素评价方法

方月^1,^2,^3,⁴(), 程维明^2**(), 周成虎^1,², 陈曦¹, 田长彦¹

1. 中国科学院新疆生态与地理研究所,乌鲁木齐 830000
2. 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室, 北京 100101
3. 中国科学院大学, 北京 100049
4. 中国人民解放军91039部队, 北京 102401

收稿日期:2014-12-11 修回日期:2015-04-07 出版日期:2015-12-10 发布日期:2015-07-08
作者简介:
作者简介：方月(1986-),女,河北唐山人,博士生,主要从事地貌学与地理信息系统等方面的研究。E-mail: fangy@lreis.ac.cn
基金资助:
全球变化研究国家重大科学研究计划(2015CB954101);科技基础性专项(2011FY110400-2);测绘地理信息公益性行业科研专项(201512033);国家自然科学基金面上项目(41171332)

Suitability Evaluation of Land Cultivation in Xinjiang Based on Multiple Natural Geographical Factors

FANG Yue^1,^2,^3,⁴(), CHENG Weiming^2,^*(), ZHOU Chenghu², CHEN Xi¹, TIAN Changyan¹

1. Xinjiang Institute of Ecology and Geography, China academy of Sciences, Urumqi 830011, China
2. State Key Laboratory of Resources and Environmental Information System, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, China academy of Sciences, Beijing 100101, China
3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4. 91039 Troops of PLA, Beijing 102401, China

Received:2014-12-11 Revised:2015-04-07 Online:2015-12-10 Published:2015-07-08
Contact: CHENG Weiming
About author:
*The author: SHEN Jingwei, E-mail:jingweigis@163.com

摘要/Abstract

摘要：

新疆维吾尔族自治区地处中国西北边陲,研究该区宜耕土地资源的空间分布,对促进其土地资源合理开发,确保国家耕地安全和粮食安全具有重大现实意义。本文基于多源自然地理要素,对新疆土地资源的耕作适宜性进行GIS多级评价。首先,选取地形、气候、土壤和生态4要素共10个宜耕因子,采用综合指数法与极限条件法相结合的评价方法,构建了新疆宜耕土地资源评价模型;然后,将模型结果与基于地貌数据获得的宜耕区域叠加对比,确定对模型结果的分级标准,得到新疆宜耕土地资源的数量、质量及空间分布格局;最后,利用2000、2005和2013年3期土地利用数据,验证了模型的合理性和科学性,同时,通过统计分析找出模型中需进一步完善之处。

关键词: 适宜性评价, 宜耕土地资源, GIS, 新疆

Abstract:

Located in the northwest frontier of China, Xinjiang holds an important strategic position. Carrying out a study on the distribution of suitable arable land resources of Xinjiang may have a great significance in promoting the rational development of Xinjiang's land resources and ensuring our country's arable land and food security. Based on multi-source natural geographical data, through building an evaluation model with GIS, this article made a multi-level comprehensive evaluation from the spatial aspect on the suitability of land cultivation in Xinjiang. First of all, choosing 10 indicators from 4 factors including topography, climate condition, edaphic condition and ecological condition, making use of the function of spatial analysis in GIS, and combining comprehensive index method with limiting conditions, this article constructed the evaluation model of arable land resources in Xinjiang, from the standpoint of the suitability of land cultivation. Furthermore, the modeling results were compared with the actual arable area extracted from topography, which would be used to determine the classification standard of the results, so that we can evaluate the quantity, quality and spatial pattern of arable land resources in Xinjiang. At last, using the data of cultivated land resources in 2000, 2005 and 2013 in Xinjiang, the research effectively proved the scientificity and rationality of the evaluation model, and also figured out the necessity for further improvements.

Key words: suitability evaluation, arable land resources, GIS, Xinjiang

方月, 程维明, 周成虎, 陈曦, 田长彦. 新疆土地耕作适宜性的多自然地理要素评价方法[J]. 地球信息科学学报, 2015, 17(7): 846-854.DOI:10.3724/SP.J.1047.2015.00846

FANG Yue,CHENG Weiming,ZHOU Chenghu,CHEN Xi,TIAN Changyan. Suitability Evaluation of Land Cultivation in Xinjiang Based on Multiple Natural Geographical Factors[J]. Journal of Geo-information Science, 2015, 17(7): 846-854.DOI:10.3724/SP.J.1047.2015.00846

图/表 15

图1

表1

表2

评价因子的土地耕作适宜等级及隶属度

因子编号	评价因子	适宜等级及隶属度
因子编号	评价因子		1级	2级	3级	4级	5级
A₁	海拔（m）	分级范围	<2000	2000~2500	2500~3000	3000~3500	>3500
A₁	海拔（m）	μA（ $x$ _i）	10	7	4	1	0
A₂	起伏度（m）	分级范围	<30	30~70	70~200	200~500	>500
A₂	起伏度（m）	μA（ $x$ _i）	10	7	4	1	0
A₃	坡度（°）	分级范围	<2	2~7	7~15	15~25	>25
A₃	坡度（°）	μA（ $x$ _i）	10	8	3	1	0
A₄	坡向	分级范围	阳坡	半阳坡	半阴坡	阴坡	—
A₄	坡向	μA（ $x$ _i）	10	7	4	1	—
A₅	≥10 ℃积温（℃）	分级范围	>4500	4500~3500	3500~2500	2500~1500	—
A₅	≥10 ℃积温（℃）	μA（ $x$ _i）	10	7	4	1	—
A₆	干燥度	分级范围	<2	2~3	3~4	4~10	>10
A₆	干燥度	μA（ $x$ _i）	10	7	4	1	0
A₇	土层厚度（cm）	分级范围	>100	100~70	70~30	30~20	<20
A₇	土层厚度（cm）	μA（ $x$ _i）	10	7	4	1	0
A₈	土壤种类	分级范围	人为土、水成土和半水成土	漠土、钙层土和干旱土	半淋溶土、淋溶土和盐碱土	初育土、高山土	其他类型
A₈	土壤种类	μA（ $x$ _i）	10	8	3	1	0
A₉	盐渍化程度	分级范围	非盐渍化	轻度盐渍化	中度盐渍化	重度盐渍化	盐滩
A₉	盐渍化程度	μA（ $x$ _i）	10	5	3	1	0
A₁₀	生态因子	分级范围	非生态保护区	—	—	—	生态保护区
A₁₀	生态因子	μA（ $x$ _i）	10	—	—	—	0

表2

表3

图2

图3

表4

图4

表5

表6

表7

表8

表9

表10

表11

参考文献 15

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决策层C	条件层B	因子层A
自然质量适宜性	地形条件（B₁）	海拔（A₁）
		起伏度（A₂）
		坡度（A₃）
		坡向（A₄）
	气候条件（B₂）	≥10 ℃积温（A₅）
	气候条件（B₂）	干燥度（A₆）
	土壤条件（B₃）	土层厚度（A₇）
		土壤种类（A₈）
		盐渍化程度（A₉）
	生态条件（B₄）	生态因子（A₁₀）

决策层（C）
因子层（A）	条件层（B）				复合权重
	B₁	B₂	B₃	B₄	P_i=A_i×B_i
	0.40	0.15	0.35	0.10	P_i=A_i×B_i
海拔（A₁）	0.40				0.16
起伏度（A₂）	0.30				0.12
坡度（A₃）	0.25				0.10
坡向（A₄）	0.05				0.02
≥10 ℃积温（A₅）		0.60			0.09
干燥度（A₆）		0.40			0.06
土层厚度（A₇）			0.40		0.14
土壤种类（A₈）			0.40		0.14
盐渍化程度（A₉）			0.20		0.07
生态保护区（A₁₀）				1.00	0.10
合计	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00

等级	适宜性指数(SI)	适宜程度
1级	>9.56	最适宜耕作土地
2级	9.56-8.68	较适宜耕作土地
3级	8.68-7.59	一般适宜耕作土地
4级	7.59-6.42	较不适宜耕作土地
5级	6.42-5.31	边缘适宜耕作土地
6级	<5.31	不适宜耕作土地

等级	面积（万km²）	比重（%）
1级	8.07	32.35
2级	6.67	26.74
3级	3.87	15.51
4级	3.20	12.83
5级	3.07	12.30
总土地资源	24.93	100.00

	2000年			2005年			2013年
	面积（万km²）		契合率（%）		面积（万km²）	契合率（%）	面积（万km²）	契合率（%）
宜耕土地资源	5.803	97.75		6.586	97.71		6.699	96.74
非宜耕土地资源	0.131	2.25		0.154	2.29		0.226	3.26
总耕地资源	5.934			6.740			6.925

新疆土地耕作适宜性的多自然地理要素评价方法

Suitability Evaluation of Land Cultivation in Xinjiang Based on Multiple Natural Geographical Factors

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等级	A₅			A₆		A₇			A₈
	≥10 ℃积温			干燥度		土层厚度			土壤种类
	面积（km²）		比重（%）		面积（km²）	比重（%）	面积（km²）	比重（%）	面积（km²）	比重（%）
1级	8.82	0.98		7.38	0.82	443.34	49.26		97.56	10.84
2级	375.57	41.73		2.34	0.26	10.17	1.13		560.52	62.28
3级	463.23	51.47		32.85	3.65	8.01	0.89		116.55	12.95
4级	52.38	5.82		173.34	19.26	0.00	0.00		120.78	13.42
5级	0.00	0.00		684.18	76.02	438.48	48.72		4.59	0.51

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等级	2000年			2005年			2013年
等级	面积（万km²）		比重（%）		面积（万km²）	比重（%）	面积（万km²）	比重（%）
1级	3.550	61.17		3.853	58.51		3.879	57.72
2级	1.783	30.73		2.119	32.18		2.210	32.56
3级	0.307	5.29		0.382	5.80		0.406	6.02
4级	0.114	1.96		0.154	2.34		0.164	2.43
5级	0.050	0.86		0.077	1.17		0.086	1.27
总宜耕土地资源	5.803	100.00		6.586	100.00		6.745	100.00

	2000-2005年			2005-2013年
	面积（万km²）		比重（%）	面积（万km²）	比重（%）
新开垦耕地	1.002	—		0.414	—
新开垦宜耕土地资源	0.912	91.00		0.349	84.58
新开垦非宜耕土地资源	0.090	9.00		0.064	15.42

等级	2000-2005年			2005-2013年
等级	面积（万km²）		比重（%）	面积（万km²）	比重（%）
1级	0.525	57.57		0.182	52.23
2级	0.196	21.49		0.074	21.16
3级	0.112	12.30		0.049	13.92
4级	0.048	5.25		0.027	7.83
5级	0.031	3.38		0.017	4.86
总宜耕土地资源	0.912	—		0.349	—

等级	A₅			A₆		A₇			A₈
	≥10 ℃积温			干燥度		土层厚度			土壤种类
	面积（km²）		比重（%）		面积（km²）	比重（%）	面积（km²）	比重（%）	面积（km²）	比重（%）
1级	3.705	0.65		0	0.00	342.228	60.04		41.097	7.21
2级	382.812	67.16		1.938	0.34	2.964	0.52		309.681	54.33
3级	168.492	29.56		3.363	0.59	2.907	0.51		54.435	9.55
4级	14.934	2.62		102.372	17.96	0.000	0.00		155.211	27.23
5级	3.705	0.65		462.327	81.11	221.844	38.92		9.576	1.68