论文部分内容阅读
1.丰顺县国土资源局 广东梅州 514300；2.广东友元国土信息工程有限公司 广东广州 510642
摘要：本文基于Geoprocessing构建出耕地连片性模型。在方法和实现方式上有一定程度上的创新，模型能够线性连续地将片区规模、耕地质量、地块空间距离一并考虑并参与运算，克服现有方法0-1化分段所造成的耕地质量、空间连片信息被人为概括的问题，参数设置上无需最大最小值、总面积、0-1阈值等，有效避免这些阈值难以确定性和随意性。实现方法上基于Geoprocessing空间处理框架，图形化的建模工具让地理处理模型流简单易行，算法成熟高效。在耕地质量状况成果基础上运用该模型制作出广东西北部基本农田适宜性等级图。
关键词：基本农田；耕地质量；连片性模型；地理信息系统
Developed the basic farmland sectors-connecting model northwest of Guangdong
WU Qiang1，JING mei-qing2
1.FengShun County Bureau of Land Resources，Meizhou 514300，China；
2.Guangdong Youyuan Land Information Technology Company Limited，Guangzhou 510642，China
Abstract：This paper is based on the summarization of the previous exploration and developed the basic farmland sectors-connecting model based on the Geoprocessing.There have innovations in the method and realization，model can linear continuous put basic farmland area scale，the quality of cultivated land，land space distance and consideration together in operations.Which can overcome the artificial generalization of the quality of cultivated land，space sectors-connecting information，the problem is caused by the existing methods using 0 or 1 subsection.Parameter Settings is without maximum and minimum，area，0 or 1 threshold，effectively avoid the uncertainty and randomness of these threshold.The model’s realization method is based on Geoprocessing space management framework；the graphical modeling tools let geographic processing model flow simple and the algorithm efficiency and mature.We used this model to produced level farmland suitability map of northwest of Guangdong based on cultivated land quality status.
Key words：Basic Farmland；Farmland Quality；Connectivity Model；GIS
前言
连片性也称连通性、连接度，是指同一质量范围（同一利用类型或同一质量水平，或某一质量水平以上，或某质量水平区间内）地块的相连程度（周尚意，2008）。对一个耕地地块而言，它与周边的耕地地块可以是有一条共同边界的相连（边相连），也可以是有一个共同边界点的相连（角相连）。这两种相连也可称为绝对相连（Bunn A G，2000）。耕地地块的相连性也可以被定义为在空间上的相对相连度，即相对相邻程度。两块耕地在空间上相隔的距离越小，则它们的连片性程度就越高，两块耕地在空间上相隔的距离越远，则它们的连片性程度就越低。当它们的距离小于一定阈值时，则可认为耕地地块是集中连片的。相对于破碎度较大的耕地地块来说，集中连片的耕地地块更适合于机械化耕作和进行规模经营，不仅利用率高，而且规模效益也好。基本农田连片性程度高有利于提高农田基础设施的规模效益；有利于使用大型机械耕作；有利于普及和应用农业科学技术；有利于控制耕地的面源污染；有利于农业产业化发展；有利于提高耕地的价值（周尚意，2008）。经营和管理集中连片的耕地在一定程度上提高了耕地的质量，进而提高了利用耕地的价值，因此应该优先将集中连片的耕地划入基本农田保护空间规划。尤其在平原地区和粮食主产区，集中连片的耕地地块通常也是耕作时间长，水肥充足，自然条件好、产出能力强的优质耕地，应该作为基本农田优先保护起来（张凤荣，2006）。
所以基本农田保护空间规划应在充分利用农用地定级成果的基础上，引入能够衡量和判定基本农田地块空间集中连片的方法，并将地块空间集中连片性纳入基本农田保护空间规划中不可或缺地限制因素。
1.研究内容
同时考虑片区规模、耕地质量、地块空间距离三个对耕地划为基本农田的影响因素，采用简单易行，成熟高效的方式方法构建。在耕地质量状况成果基础上运用该模型制作出广东西北部基本农田适宜性等级图。 2.研究区概况
位于广东省西北部的阳山县，清远市北部，南岭山脉南麓，连江中游；位于北回归线北侧，属亚热带季风气候区，四季分明，气候温和，雨量充沛；为广东省海拔最高的地区，与湖南省交界的秤架国家级南岭自然保护区石坑崆海拔高度1902米，有广东屋脊之称；2000-2010年，阳山县社会经济持续增长，产业结构逐步调整，根据2009年阳山县第二次土地调查结果，全县土地总面积为332953公顷。
3.研究方法
3.1层次分析法
层次分析法（Analytic Hierarchy Process，简称AHP）是由美国运筹学家A.L.Saaty于本世纪70年代提出的一种定性与定量相结合的系统化的、层次化的决策分析方法。它通过将决策问题分解成目标、准则、指标等层次及因素，在各因素之间进行简单的比较和计算，得出不同指标的权重，为最佳方案的选择提供依据。它特别适用于那些难以完全定量分析的较为复杂、较为模糊的多目标、多层次、多因素和多方案的复杂系统问题。
层次分析法（AHP）基本原理：首先把待评价或识别的复杂问题分解成若干层次，一般分为目标层、准则层、指标层；然后由专家或决策者对所列指标通过重要程度的两两比较逐层进行判断评分，利用计算判断矩阵的特征向量确定下层指标对上层指标的贡献程度或权重，从而得到指标层各具体指标对于总体目标的重要性权重；最后依据权重和指标数据计算综合得分并排序作出决策。
3.2空间分析法
空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息（王家耀，2001）。其包括基于空间图形数据的分析运算、基于空间隶属信息的空间属数据的运算。
空间分析运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析、代数运算等手段，其最终目的是解决人们所涉及的地理空间的实际问题，提取和传输地理信息，挖掘隐含在空间数据背后的信息，从而为日常实际问题提供辅助决策支持（基于GIS空间分析的地铁线路规划决策支持研究）。
在日常应用中，最普遍的空间分析方法有缓冲区分析、叠置分析、空间插值、统计分析、网络分析等。本文在研究各指标对区域土地开发潜力的影响程度时，运用到的空间分析方法主要有叠置分析与统计分析。
4.连片性模型的设计与构建
4.1模型设计
模型旨在从研究图层中选择出质量等级高并且连片的耕地地块。首先排除适宜等级低的地块，将剩余质量高的地块根据一定的空间半径进行融合组成片区，接着选出片区面积较大的，然后通过片区的面积、得分、以及连片度进行评价，最后得出基本农田片区的等级图。
图1 模型设计流程图
其中提取高质量等级耕地地块这一步是可选，进行这一步的好处是首先将质量等级低的地块排除，减少耕地地块数量以降低运算量提高运算效率的同时也保证最终结果的耕地地块质量都是较高的，但是这样就会造成耕地地块质量分由连续的函数人为的变为分段函数，这个阈值也难以确定，人为随机性大，往往由于阈值设置不当而使得一些不该被排除的地块被排除，如质量分可能仅少于阈值0.01。融合一定范围内的地块是采用缓冲区分析，在给定的缓冲半径下将相邻的耕地图斑连成一个整体，即基本农田片区图，这里还需要通过空间关联赋值回原来的耕地地块，使得耕地地块标识出属于哪个基本农田片区。这里还可以进行类似排除低质量地块的操作，提取片区面积大于一定阈值的片区，它带来的优缺点一样。接下来就对这些基本农田片区进行评分，具体的数学公式如下：
式中，P（m=1，2，…）为某一个基本农田片区总分值，无量纲；n为该基本农田片区内耕地地块的个数，A（i=1，2，…，n）代表各个耕地地块面积的累计值，即该基本农田片区的总面积。S（i=1，2，…，n）是组成该基本农田片区的耕地地块质量分；D（i=1，2，…，n）表示该基本农田片区内各个地块与其最邻近耕地地块的最近距离值。A、S、D均为经过归一化处理后的无量纲值，归一化的数学公式为：
式中x、y分别为转换前、后的值，Max、Min分别为样本的最大值和最小值。
最近距离采用Near工具获得两个多边形上任意两点最短距离。
整个公式可以简单表述为基本农田片区的总分是片区面积、片区内地块质量分的平均值与片区内地块距离的平均值。
4.2模型的构建
模型的数据准备
（1）获取数据
本模型以广东省阳山县做为研究区域，在此将图层命名为“阳山底图”。其中为本模型所需要的字段为“分值”字段，该字段即代表各个图斑的适宜性大小，由前面的耕地质量评价加权叠加算出。
（2）建立工作空间
即建立空间数据库，统一管理模型所需数据以及模型运行过程中所生成的各类数据，包括空间图层数据及属性表数据。
具体的操作步骤是在ArcCatalog中合适目录下，如在目录下新建一个Personal Geodatabase，更改命名为：GP建模，再将处理好的“阳山底图.shp”导入该数据库中。
（3）新建工具箱并设置环境
在新建的GP建模.mdb中新建工具箱（New ToolBox），为工具箱命名为：GP。接下来即要将地理处理环境设置为当前新建的工作空间。环境是被多个工具使用的值，类似全局参数，例如当前工作空间、像素大小、族容限值等，环境可以被设置成应用级、模型级、处理级，用户可以决定在一个模型执行时“重载”环境设置，有模型级重载应用级设置和处理级重载模型级设置，环境可以作为模型的变量。
打开选项设置对话框（ToolOptions），选择Geoprocessing标签页，将My Toolboxes的地址指向阳山底图.gdb所在工作目录。点击环境设置（Environment Setting），选择 “GeneralSettings”常规设置项中，如图21所示，将“curreniworksPace”指定当前工作空间为工作目录Project，“scratchworksPace”指定暂时工作空间为工作目录Project，并保存环境设置。 图3 环境变量设置
（4）新建模型
ArcGIS的模型组织在ArcToolbox工具箱中。在ArcMap中打开ArcToolbox，加载刚刚创建的GP.tbx工具箱。在GP工具箱中新建一个模型（New Model）。更改模型名为：项目区评分Model。
模型步骤
图4 模型步骤流程图
实现步骤
图5 模型实现流程图
综合上述步骤，模型最终流程图如下所示：
图6 连片分心模型总流程图
4.3连片性分析
耕地的连片性关乎耕地的机械化生产，统一规模化的管理。所以考虑到连片性，则阳山县各镇的耕地划为基本农田适宜性统计如下：
表1 阳山县各镇连片区面积情况表 单位：亩
镇名 优先 适宜 较适宜 合计
七拱镇 14987.34 25410.48 4684.14 45081.96
大崀镇 0 10799.43 7020.22 17819.65
太平镇 24882.59 849.16 1265.74 26997.48
小江镇 0 15579.18 19188.61 34767.78
岭背镇 9009.64 7438.48 1692.58 18140.69
杜步镇 0 10208.67 782.63 10991.29
杨梅镇 0 308.40 4077.97 4386.36
江英镇 0 1995.94 1866.72 3862.67
秤架乡 0 3662.17 3145.54 6807.71
阳城镇 686.51 16941.05 7182.83 24810.40
青莲镇 48.45 11721.02 1044.37 12813.84
黄坌镇 0 8172.34 7110.56 15282.90
黎埠镇 15696.63 25411.12 13272.73 54380.48
合计 65311.15 138497.40 72334.62 276143.20
图20 阳山县各镇连片区面积图（单位：亩）
由上表及图可看出，阳山县可优先划为基本农田的耕地面积有65311.15亩，其中大部分位于七拱镇、黎埠镇以及太平镇，其可优先开发土地分别占了全县可优先划为基本农田耕地的22.94%、24.03%及38.10%；全县适宜划为基本农田的耕地面积共138497.43亩，其中大部分位于七拱镇、黎埠镇，分别占了全县适宜面积的18.35%及18.35%；全县较适宜划为基本农田的耕地总面积为72334.62亩，其中大部分位于小江镇和黎埠镇，分别占全县较适宜面积的26.53%及18.35%。总体上看，七拱镇及黎埠镇耕地资源好，太平镇及小江镇次之，杨梅镇及江英镇较差。
抽取部分分析成果与实际情况（数据来自统计年鉴、第二次土地调查成果数据和规划文本）的比较如下：
表2 分析成果与实际情况比较
镇名 研究成果 实际情况
七拱镇 优先 该镇为阳山县城南部乡镇的中心，交通便利，经济发展水平仅次于阳城镇，水资源丰富。该镇平原面积较大，且分布集中，土地适宜性强，连片性好。
太平镇 优先 该镇位处于阳山县南部。该镇属丘陵地带，大部分地区呈聚落性块状，地势较为平坦，西南部四周高，中间为盆地。水力资源丰富。土地利用率高，但山多地少。
黎埠镇 适宜 该镇位于阳山县西部，为该镇为平坦的冲击平原。其土地质量差，利用率不高，但是土地适宜性强。
七拱镇 适宜 该镇为阳山县城南部乡镇的中心，交通便利。经济发展水平仅次于阳城镇。该镇平原面积较大，且分布集中，土地适宜性强，地下水源丰富。现有耕地质量较差。但连片性好。
小江镇 较适宜 该镇位处于阳山县西北部，多雷雨，除中部为狭长冲击平原，四周皆是山地，水陆交通便利。土地利用率高，但山多地少。
黎埠镇 较适宜 该镇位于阳山县西部，为该镇为平坦的冲击平原。其土地质量差，利用率不高，但是土地适宜性强。
七拱镇 优先 该镇为阳山县城南部乡镇的中心，交通便利。经济发展水平仅次于阳城镇。该镇平原面积较大，且分布集中，土地适宜性强。现有耕地质量较差，但连片性较好。
太平镇 优先 该镇属丘陵地带，大部分地区呈聚落性块状，地势较为平坦。
江英镇 适宜 该镇为全县基本农田保护面积最大的乡镇，耕地面积也仅次于黎埠镇。
黎埠镇 适宜 该镇为全县耕地面积最大的乡镇，基本农田保护面积仅次于江英镇，且地势较其他镇更平坦，多为低山丘陵，土地适宜性强。
秤架乡 较适宜 该镇为阳山县重要的林业保护区，林地面积大，耕地面积较少，且土壤质量较差。山地面积大，平原面积较少且分散。
江英镇 较适宜 该镇为当前全县基本农田保护面积最大的乡镇，但其中部地区生态承载力弱，不适宜进行大范围农业生产活动。
5.小结
耕地是人类赖以生存的基础和保障，关系到国家的粮食安全、经济发展和社会稳定。本文对基本农田的耕地质量和空间布局情况进行了分析与研究。
主要是研究评价单元之间的连片程度，以一个片区的连片程度做为其内部耕地是否能入选基本农田的一个重要指标。介绍了基于Geoprocessing的基本农田连片性模型的建立，再利用此模型，输入阳山县的数据，运行模型得出阳山县基本农田连片性分析结果。
基本农田连片性模型的设计过程，包括模型的整个流程图设计、模型设计的主体思想及大致处理过程描述；然后根据模型设计构建此模型。基本农田连片性模型包含了一个主体模型和一个地块距离分析子模型，在模型的构建小章节中都进行了详细的描述，包过各个参与工作的输入、输出参数以及调用该工具的原因入结果需求。最后根据模型需要，输入阳山县对应数据，获得连片性分析结果，通过统计图、表对阳山县基本农田连片性分析结果进行分析，用此分析结果验证本文分析过程的正确性。并通过与单纯的耕地质量评价结果进行了比较分析，结果显示，考虑了连片性的分析结果与实际情况更为吻合。
参考文献：
[1] 单美，王训.我国耕地质量研究进展[J].泰山学院学报，2011（6）：110-116.
[2] 侯学平.广东省耕地后备资源开发利用潜力分析[J].广东农业科学，2004，3（3）：27-29.
[3] 朱德举，卢艳霞，刘丽.土地开发整理与耕地质量管理[J].农业工程学报，2002，18（4）：167-171.
[4] 杨明龙，潘萍.层次分析法在耕地质量评价中的应用[J].昆明冶金高等专科学校学报，2010（3）：23-26.
[5] 赵建军等.基于AHP和GIS的省级耕地质量评价研究——以吉林省为例[J].土壤通报，2012（01）：70-75.
[6] 徐胜祥等.GIS支持下的湖北省江陵县耕地质量评价及对粮食安全的影响研究[J].农业现代化研究，2006（2）：148-152.
[7] 邢世和等.GIS支持下的区域耕地质量评价[J].福建农林大学学报（自然科学版），[J].2（3）：378-382.
[8] 聂艳，周勇，陈平等.基于GIS的耕地定级方法及其应用[J].长江流域资源与环境，2005，14（3）：342-347.
[9] 袁天凤等.基于GIS的重庆市丘陵山地耕地质量评价与比较[J].农业工程学报，2007（11）：101-107+292.
[10] 苗洁等.GIS在耕地质量评价与管理中的应用[J].现代农业科技，2007（2）：129-131+133.
[11] 浦玉朋.基于耕地质量评价的土地整治潜力评价研究[D].石家庄：河北农业大学研究生.
作者简介：
吴强（1968-），男，大专，工程师，E-mail：[email protected]；
通讯作者：景美清（1986-），硕士，E-mail：jingmeiqing113@163com。
摘要：本文基于Geoprocessing构建出耕地连片性模型。在方法和实现方式上有一定程度上的创新，模型能够线性连续地将片区规模、耕地质量、地块空间距离一并考虑并参与运算，克服现有方法0-1化分段所造成的耕地质量、空间连片信息被人为概括的问题，参数设置上无需最大最小值、总面积、0-1阈值等，有效避免这些阈值难以确定性和随意性。实现方法上基于Geoprocessing空间处理框架，图形化的建模工具让地理处理模型流简单易行，算法成熟高效。在耕地质量状况成果基础上运用该模型制作出广东西北部基本农田适宜性等级图。
关键词：基本农田；耕地质量；连片性模型；地理信息系统
Developed the basic farmland sectors-connecting model northwest of Guangdong
WU Qiang1，JING mei-qing2
1.FengShun County Bureau of Land Resources，Meizhou 514300，China；
2.Guangdong Youyuan Land Information Technology Company Limited，Guangzhou 510642，China
Abstract：This paper is based on the summarization of the previous exploration and developed the basic farmland sectors-connecting model based on the Geoprocessing.There have innovations in the method and realization，model can linear continuous put basic farmland area scale，the quality of cultivated land，land space distance and consideration together in operations.Which can overcome the artificial generalization of the quality of cultivated land，space sectors-connecting information，the problem is caused by the existing methods using 0 or 1 subsection.Parameter Settings is without maximum and minimum，area，0 or 1 threshold，effectively avoid the uncertainty and randomness of these threshold.The model’s realization method is based on Geoprocessing space management framework；the graphical modeling tools let geographic processing model flow simple and the algorithm efficiency and mature.We used this model to produced level farmland suitability map of northwest of Guangdong based on cultivated land quality status.
Key words：Basic Farmland；Farmland Quality；Connectivity Model；GIS
前言
连片性也称连通性、连接度，是指同一质量范围（同一利用类型或同一质量水平，或某一质量水平以上，或某质量水平区间内）地块的相连程度（周尚意，2008）。对一个耕地地块而言，它与周边的耕地地块可以是有一条共同边界的相连（边相连），也可以是有一个共同边界点的相连（角相连）。这两种相连也可称为绝对相连（Bunn A G，2000）。耕地地块的相连性也可以被定义为在空间上的相对相连度，即相对相邻程度。两块耕地在空间上相隔的距离越小，则它们的连片性程度就越高，两块耕地在空间上相隔的距离越远，则它们的连片性程度就越低。当它们的距离小于一定阈值时，则可认为耕地地块是集中连片的。相对于破碎度较大的耕地地块来说，集中连片的耕地地块更适合于机械化耕作和进行规模经营，不仅利用率高，而且规模效益也好。基本农田连片性程度高有利于提高农田基础设施的规模效益；有利于使用大型机械耕作；有利于普及和应用农业科学技术；有利于控制耕地的面源污染；有利于农业产业化发展；有利于提高耕地的价值（周尚意，2008）。经营和管理集中连片的耕地在一定程度上提高了耕地的质量，进而提高了利用耕地的价值，因此应该优先将集中连片的耕地划入基本农田保护空间规划。尤其在平原地区和粮食主产区，集中连片的耕地地块通常也是耕作时间长，水肥充足，自然条件好、产出能力强的优质耕地，应该作为基本农田优先保护起来（张凤荣，2006）。
所以基本农田保护空间规划应在充分利用农用地定级成果的基础上，引入能够衡量和判定基本农田地块空间集中连片的方法，并将地块空间集中连片性纳入基本农田保护空间规划中不可或缺地限制因素。
1.研究内容
同时考虑片区规模、耕地质量、地块空间距离三个对耕地划为基本农田的影响因素，采用简单易行，成熟高效的方式方法构建。在耕地质量状况成果基础上运用该模型制作出广东西北部基本农田适宜性等级图。 2.研究区概况
位于广东省西北部的阳山县，清远市北部，南岭山脉南麓，连江中游；位于北回归线北侧，属亚热带季风气候区，四季分明，气候温和，雨量充沛；为广东省海拔最高的地区，与湖南省交界的秤架国家级南岭自然保护区石坑崆海拔高度1902米，有广东屋脊之称；2000-2010年，阳山县社会经济持续增长，产业结构逐步调整，根据2009年阳山县第二次土地调查结果，全县土地总面积为332953公顷。
3.研究方法
3.1层次分析法
层次分析法（Analytic Hierarchy Process，简称AHP）是由美国运筹学家A.L.Saaty于本世纪70年代提出的一种定性与定量相结合的系统化的、层次化的决策分析方法。它通过将决策问题分解成目标、准则、指标等层次及因素，在各因素之间进行简单的比较和计算，得出不同指标的权重，为最佳方案的选择提供依据。它特别适用于那些难以完全定量分析的较为复杂、较为模糊的多目标、多层次、多因素和多方案的复杂系统问题。
层次分析法（AHP）基本原理：首先把待评价或识别的复杂问题分解成若干层次，一般分为目标层、准则层、指标层；然后由专家或决策者对所列指标通过重要程度的两两比较逐层进行判断评分，利用计算判断矩阵的特征向量确定下层指标对上层指标的贡献程度或权重，从而得到指标层各具体指标对于总体目标的重要性权重；最后依据权重和指标数据计算综合得分并排序作出决策。
3.2空间分析法
空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息（王家耀，2001）。其包括基于空间图形数据的分析运算、基于空间隶属信息的空间属数据的运算。
空间分析运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析、代数运算等手段，其最终目的是解决人们所涉及的地理空间的实际问题，提取和传输地理信息，挖掘隐含在空间数据背后的信息，从而为日常实际问题提供辅助决策支持（基于GIS空间分析的地铁线路规划决策支持研究）。
在日常应用中，最普遍的空间分析方法有缓冲区分析、叠置分析、空间插值、统计分析、网络分析等。本文在研究各指标对区域土地开发潜力的影响程度时，运用到的空间分析方法主要有叠置分析与统计分析。
4.连片性模型的设计与构建
4.1模型设计
模型旨在从研究图层中选择出质量等级高并且连片的耕地地块。首先排除适宜等级低的地块，将剩余质量高的地块根据一定的空间半径进行融合组成片区，接着选出片区面积较大的，然后通过片区的面积、得分、以及连片度进行评价，最后得出基本农田片区的等级图。
图1 模型设计流程图
其中提取高质量等级耕地地块这一步是可选，进行这一步的好处是首先将质量等级低的地块排除，减少耕地地块数量以降低运算量提高运算效率的同时也保证最终结果的耕地地块质量都是较高的，但是这样就会造成耕地地块质量分由连续的函数人为的变为分段函数，这个阈值也难以确定，人为随机性大，往往由于阈值设置不当而使得一些不该被排除的地块被排除，如质量分可能仅少于阈值0.01。融合一定范围内的地块是采用缓冲区分析，在给定的缓冲半径下将相邻的耕地图斑连成一个整体，即基本农田片区图，这里还需要通过空间关联赋值回原来的耕地地块，使得耕地地块标识出属于哪个基本农田片区。这里还可以进行类似排除低质量地块的操作，提取片区面积大于一定阈值的片区，它带来的优缺点一样。接下来就对这些基本农田片区进行评分，具体的数学公式如下：
式中，P（m=1，2，…）为某一个基本农田片区总分值，无量纲；n为该基本农田片区内耕地地块的个数，A（i=1，2，…，n）代表各个耕地地块面积的累计值，即该基本农田片区的总面积。S（i=1，2，…，n）是组成该基本农田片区的耕地地块质量分；D（i=1，2，…，n）表示该基本农田片区内各个地块与其最邻近耕地地块的最近距离值。A、S、D均为经过归一化处理后的无量纲值，归一化的数学公式为：
式中x、y分别为转换前、后的值，Max、Min分别为样本的最大值和最小值。
最近距离采用Near工具获得两个多边形上任意两点最短距离。
整个公式可以简单表述为基本农田片区的总分是片区面积、片区内地块质量分的平均值与片区内地块距离的平均值。
4.2模型的构建
模型的数据准备
（1）获取数据
本模型以广东省阳山县做为研究区域，在此将图层命名为“阳山底图”。其中为本模型所需要的字段为“分值”字段，该字段即代表各个图斑的适宜性大小，由前面的耕地质量评价加权叠加算出。
（2）建立工作空间
即建立空间数据库，统一管理模型所需数据以及模型运行过程中所生成的各类数据，包括空间图层数据及属性表数据。
具体的操作步骤是在ArcCatalog中合适目录下，如在目录下新建一个Personal Geodatabase，更改命名为：GP建模，再将处理好的“阳山底图.shp”导入该数据库中。
（3）新建工具箱并设置环境
在新建的GP建模.mdb中新建工具箱（New ToolBox），为工具箱命名为：GP。接下来即要将地理处理环境设置为当前新建的工作空间。环境是被多个工具使用的值，类似全局参数，例如当前工作空间、像素大小、族容限值等，环境可以被设置成应用级、模型级、处理级，用户可以决定在一个模型执行时“重载”环境设置，有模型级重载应用级设置和处理级重载模型级设置，环境可以作为模型的变量。
打开选项设置对话框（ToolOptions），选择Geoprocessing标签页，将My Toolboxes的地址指向阳山底图.gdb所在工作目录。点击环境设置（Environment Setting），选择 “GeneralSettings”常规设置项中，如图21所示，将“curreniworksPace”指定当前工作空间为工作目录Project，“scratchworksPace”指定暂时工作空间为工作目录Project，并保存环境设置。 图3 环境变量设置
（4）新建模型
ArcGIS的模型组织在ArcToolbox工具箱中。在ArcMap中打开ArcToolbox，加载刚刚创建的GP.tbx工具箱。在GP工具箱中新建一个模型（New Model）。更改模型名为：项目区评分Model。
模型步骤
图4 模型步骤流程图
实现步骤
图5 模型实现流程图
综合上述步骤，模型最终流程图如下所示：
图6 连片分心模型总流程图
4.3连片性分析
耕地的连片性关乎耕地的机械化生产，统一规模化的管理。所以考虑到连片性，则阳山县各镇的耕地划为基本农田适宜性统计如下：
表1 阳山县各镇连片区面积情况表 单位：亩
镇名 优先 适宜 较适宜 合计
七拱镇 14987.34 25410.48 4684.14 45081.96
大崀镇 0 10799.43 7020.22 17819.65
太平镇 24882.59 849.16 1265.74 26997.48
小江镇 0 15579.18 19188.61 34767.78
岭背镇 9009.64 7438.48 1692.58 18140.69
杜步镇 0 10208.67 782.63 10991.29
杨梅镇 0 308.40 4077.97 4386.36
江英镇 0 1995.94 1866.72 3862.67
秤架乡 0 3662.17 3145.54 6807.71
阳城镇 686.51 16941.05 7182.83 24810.40
青莲镇 48.45 11721.02 1044.37 12813.84
黄坌镇 0 8172.34 7110.56 15282.90
黎埠镇 15696.63 25411.12 13272.73 54380.48
合计 65311.15 138497.40 72334.62 276143.20
图20 阳山县各镇连片区面积图（单位：亩）
由上表及图可看出，阳山县可优先划为基本农田的耕地面积有65311.15亩，其中大部分位于七拱镇、黎埠镇以及太平镇，其可优先开发土地分别占了全县可优先划为基本农田耕地的22.94%、24.03%及38.10%；全县适宜划为基本农田的耕地面积共138497.43亩，其中大部分位于七拱镇、黎埠镇，分别占了全县适宜面积的18.35%及18.35%；全县较适宜划为基本农田的耕地总面积为72334.62亩，其中大部分位于小江镇和黎埠镇，分别占全县较适宜面积的26.53%及18.35%。总体上看，七拱镇及黎埠镇耕地资源好，太平镇及小江镇次之，杨梅镇及江英镇较差。
抽取部分分析成果与实际情况（数据来自统计年鉴、第二次土地调查成果数据和规划文本）的比较如下：
表2 分析成果与实际情况比较
镇名 研究成果 实际情况
七拱镇 优先 该镇为阳山县城南部乡镇的中心，交通便利，经济发展水平仅次于阳城镇，水资源丰富。该镇平原面积较大，且分布集中，土地适宜性强，连片性好。
太平镇 优先 该镇位处于阳山县南部。该镇属丘陵地带，大部分地区呈聚落性块状，地势较为平坦，西南部四周高，中间为盆地。水力资源丰富。土地利用率高，但山多地少。
黎埠镇 适宜 该镇位于阳山县西部，为该镇为平坦的冲击平原。其土地质量差，利用率不高，但是土地适宜性强。
七拱镇 适宜 该镇为阳山县城南部乡镇的中心，交通便利。经济发展水平仅次于阳城镇。该镇平原面积较大，且分布集中，土地适宜性强，地下水源丰富。现有耕地质量较差。但连片性好。
小江镇 较适宜 该镇位处于阳山县西北部，多雷雨，除中部为狭长冲击平原，四周皆是山地，水陆交通便利。土地利用率高，但山多地少。
黎埠镇 较适宜 该镇位于阳山县西部，为该镇为平坦的冲击平原。其土地质量差，利用率不高，但是土地适宜性强。
七拱镇 优先 该镇为阳山县城南部乡镇的中心，交通便利。经济发展水平仅次于阳城镇。该镇平原面积较大，且分布集中，土地适宜性强。现有耕地质量较差，但连片性较好。
太平镇 优先 该镇属丘陵地带，大部分地区呈聚落性块状，地势较为平坦。
江英镇 适宜 该镇为全县基本农田保护面积最大的乡镇，耕地面积也仅次于黎埠镇。
黎埠镇 适宜 该镇为全县耕地面积最大的乡镇，基本农田保护面积仅次于江英镇，且地势较其他镇更平坦，多为低山丘陵，土地适宜性强。
秤架乡 较适宜 该镇为阳山县重要的林业保护区，林地面积大，耕地面积较少，且土壤质量较差。山地面积大，平原面积较少且分散。
江英镇 较适宜 该镇为当前全县基本农田保护面积最大的乡镇，但其中部地区生态承载力弱，不适宜进行大范围农业生产活动。
5.小结
耕地是人类赖以生存的基础和保障，关系到国家的粮食安全、经济发展和社会稳定。本文对基本农田的耕地质量和空间布局情况进行了分析与研究。
主要是研究评价单元之间的连片程度，以一个片区的连片程度做为其内部耕地是否能入选基本农田的一个重要指标。介绍了基于Geoprocessing的基本农田连片性模型的建立，再利用此模型，输入阳山县的数据，运行模型得出阳山县基本农田连片性分析结果。
基本农田连片性模型的设计过程，包括模型的整个流程图设计、模型设计的主体思想及大致处理过程描述；然后根据模型设计构建此模型。基本农田连片性模型包含了一个主体模型和一个地块距离分析子模型，在模型的构建小章节中都进行了详细的描述，包过各个参与工作的输入、输出参数以及调用该工具的原因入结果需求。最后根据模型需要，输入阳山县对应数据，获得连片性分析结果，通过统计图、表对阳山县基本农田连片性分析结果进行分析，用此分析结果验证本文分析过程的正确性。并通过与单纯的耕地质量评价结果进行了比较分析，结果显示，考虑了连片性的分析结果与实际情况更为吻合。
参考文献：
[1] 单美，王训.我国耕地质量研究进展[J].泰山学院学报，2011（6）：110-116.
[2] 侯学平.广东省耕地后备资源开发利用潜力分析[J].广东农业科学，2004，3（3）：27-29.
[3] 朱德举，卢艳霞，刘丽.土地开发整理与耕地质量管理[J].农业工程学报，2002，18（4）：167-171.
[4] 杨明龙，潘萍.层次分析法在耕地质量评价中的应用[J].昆明冶金高等专科学校学报，2010（3）：23-26.
[5] 赵建军等.基于AHP和GIS的省级耕地质量评价研究——以吉林省为例[J].土壤通报，2012（01）：70-75.
[6] 徐胜祥等.GIS支持下的湖北省江陵县耕地质量评价及对粮食安全的影响研究[J].农业现代化研究，2006（2）：148-152.
[7] 邢世和等.GIS支持下的区域耕地质量评价[J].福建农林大学学报（自然科学版），[J].2（3）：378-382.
[8] 聂艳，周勇，陈平等.基于GIS的耕地定级方法及其应用[J].长江流域资源与环境，2005，14（3）：342-347.
[9] 袁天凤等.基于GIS的重庆市丘陵山地耕地质量评价与比较[J].农业工程学报，2007（11）：101-107+292.
[10] 苗洁等.GIS在耕地质量评价与管理中的应用[J].现代农业科技，2007（2）：129-131+133.
[11] 浦玉朋.基于耕地质量评价的土地整治潜力评价研究[D].石家庄：河北农业大学研究生.
作者简介：
吴强（1968-），男，大专，工程师，E-mail：[email protected]；
通讯作者：景美清（1986-），硕士，E-mail：jingmeiqing113@163com。