基于因素组合的耕地质量等级监测样点布控方法

科学确定耕地质量等级监测样点布控方法,形成中国耕地质量动态监测布控体系,是掌握耕地质量动态、支撑国家粮食安全的重要技术依据。该文基于标准样地设置,以滇黔高原山地区为例,提出以耕地质量等别为控制,熟制—土壤类型—海拔—土地利用系数—土地经济系数因素组合确定监测样点的方法,即因素组合法;其步骤为：根据因素组合类型初步确定监测点数量;依据面积比例修正各等别监测点数量;基于GIS确定和选取监测点空间位置和来源,形成监测样点;构建模型对监测点代表性进行检验。结果表明,滇黔高原山地区确定144个监测样点,其中7个来源于国家级标准样地,44个来源于省级标准样地,93个来源于耕地分等单元图斑;采用因素组合法形成滇黔高原山地区监测样点,能够实现国家尺度上二级区内对耕地质量变化的动态监测,监测样点满足统计学要求和面积代表性。基于因素组合的耕地质量监测样点布控方法,可以为建立覆盖全国的耕地质量监测体系提供借鉴,为中国耕地数量、质量并重的宏观管理提供技术支撑。     

基于变化向量的耕地利用方式变化下耕地质量评价

耕地利用方式变化下耕地质量的变化研究意义重大。该文以浙江省耕地质量监测试点松阳县为例,以变化向量凸显耕地利用方式变化,探讨基于变化向量的耕地利用方式变化下耕地质量变化的快速评价方法。充分考虑各特征向量之间的联系以及不同意义不同量纲元素间的共同作用问题,选择典型相关分析CCA(canonical correlation analysis)构建变化向量;采用CCA为基础的多元变化检测MAD(multivariate alteration detection)最大限度的消除相关性影响,以方差最大的形式凸显耕地利用方式变化下耕地质量的变化;选择基于高斯混合模型(GMM)的期望最大化算法(EM)快速评价耕地利用方式变化下耕地质量的变化情况。重点分析基于快速评价的耕地利用方式变化下耕地质量变化区域的空间分布及其和传统因素法的对比分析。结果表明:基于变化向量法得到的耕地质量变化结果与传统的因素法在监测耕地质量水平不变的吻合度在80%~100%以上,耕地质量水平提高的吻合度在16.6%~50%,耕地质量水平下降的吻合度在66.7%~100%。提出的基于变化向量法的耕地质量变化评价模型能对耕地利用方式变化下耕地的质量变化做出正确的评价,评价方法科学、合理、易操作推广,为合理优化配置耕地利用方式提供定量数据支撑。     

土地整治项目提升耕地质量可实现潜力测算

耕地质量潜力测算是土地整治项目设计的基础工作,其测算方法有待进一步研究。该文依据农用地分等方法和数据,利用自然等指数、利用等指数,构建可实现潜力测算模型,测算出经土地整治后自然等、利用等别提升的可实现潜力。以中江县土地整治项目进行了实证研究,在利用预评价法对项目区分等因素可改变和消除的幅度进行了可行性分析的基础上,测算了项目区耕地质量可实现潜力。结果表明,整治后项目区自然及利用等指数均可有所提升,分等单元的省自然等、利用等指数提升区间为171.24～605.34、89.30～232.96,国家自然等、利用等指数提升区间为161.10～471.67、62.26～162.09。按照划分等别区间分值转换后,省自然等、省利用等、国家自然等、国家利用等分别平均提升0.66等、0.63等、0.84等、0.62等。该研究方法符合当地土地整治实际情况,提高了耕地质量潜力测算的应用性,可为土地整治项目设计编制和耕地质量建设提供参考。     

基于Kriging估计误差的县域耕地等级监测布样方法

为了监测耕地的质量等级,通常采取抽样调查的方法.由于空间样本间存在不独立性等原因,传统抽样方法效率低、精度不高.为此,该文提出基于Kriging估计误差的布样方法,定义了反映Kriging估计情况的统计量作为评估监测网的标准,通过分析样本量与抽样精度的变化趋势确定最优样本容量,将调整过的方形格网作为监测网的基础,在泰森多边形限制下对监测网优化增密,并选用部分标准样地作为监测点.以北京市大兴区为例对该方法进行验证,结果表明,当监测点数同为48时,该文方法均方根误差小于简单随机抽样、分层抽样以及单一使用格网布样的方法,预测总体均值的相对误差为0.07%.因此,该文方法使用较少的监测点反映县域耕地等级的分布状况和变化趋势,能够满足县域耕地等级监测的需求.     

县域耕地地力与农用地自然质量等级差异及关联性研究

探寻县域耕地地力评价与农用地自然质量分等的联系与差异,有助于二者可比衔接。采用叠置法划分评价单元,系统聚类法确定评价的定量指标,特尔菲法筛选影响评价结果的定性指标,层次分析法确定评价指标权重,模糊数学法建立各参评指标与评价级别的关系模型,分别进行了湖南省衡东县县域耕地地力与农用地自然质量等级划分;采用GIS叠加分析法得到等别转移分布,并对等别转移分布规律及原因进行了研究。结果表明:衡东县农用地自然质量前5个级别所占面积比例达91.29%,而耕地地力只有74.37%,总体上耕地地力低于农用地自然质量1个级别;耕地地力和农用地自然质量高、中、低级别面积比例分别为32∶42∶26和33∶43∶24,均呈两头小、中间大的分布规律;耕地地力相应级别在水田和旱地的分布比例具有明显差异,高等级(1、2、3级)基本分布在水田,而农用地自然质量比例比较稳定;两种评价结果的等别转移量能清楚地显示二者对应地块级别的差异程度及空间分布,呈平地区丘岗区山地区的变化规律。评价对象的不同及布点采样的差异导致同一图斑上的评价结果出现一定差异,评价指标及权重的差异是二者评价结果差异的主要原因。     

基于网格的耕地质量分等成果省级汇总方法

耕地质量分等成果由县、省、国家3级成果组成,省级成果由县级成果汇总获取,是农用地分等工作中必不可少的环节。由于传统的汇总方法对汇总底图的过分依赖性,导致汇总效率低下,汇总后的质量完全取决于汇总底图的质量。基于该缺陷,该文提出利用网格取代汇总底图,将县级成果按照“权属-地类-等别”进行分类,根据面积占优原则确定对应网格所属类别,并通过空间最邻近方法寻找距离县级单元最近的网格单元,建立“网格-县级分等单元”的追溯关系。该文提出了以县行政代码、网格所在行列码、等别、地类组成21位省级汇总网格的编码方法。最后利用平均中心和标准差椭圆检验汇总前后耕地空间分布的相似性。以北京市大兴区为研究区进行了实例验证,大兴区根据“地类-自然等-利用等-经济等”组合共分为8类,根据大兴区耕地的分布,最终确定688个有效耕地网格。利用该文方法实现了省级汇总。经过检验表明,汇总前后耕地分布的平均中心和分布方向仅相差405.6 m和0.34°,说明该汇总方法保证了汇总前后耕地空间分布的一致性。与依赖汇总底图的方法相比较,省去了制作底图的工作量,提高了工作效率,并且将省级耕地定位在每个网格中,通过网格编码能够快速查找到对应位置的耕地质量,方便管理和应用。     

基于样地法的喀斯特山区县域耕地质量等别变化监测评价——以重庆市秀山县为例

[目的]对喀斯特山区县——重庆市秀山县耕地质量等别变化进行监测评价,为该区耕地保护工作提供科学依据。[方法]采用样地法开展监测评价。[结果]首先通过对秀山县自然条件及社会经济现状进行分析,对该县耕地质量监测因素区域划分及叠加分析后,构建了10等旱地沉陷等40个秀山县2014年度耕地等别渐变类型区。在此基础上,利用样地法获取各等别渐变类型区监测指标。根据获得的监测因素值,按照"农用地质量分等规程"计算得到2014年耕地利用等指数。[结论]通过测算,秀山县2014年度各等别渐变类型区耕地平均等别表现稳定。耕地质量不同等别之间变化较小、各等别渐变类型区平均等别表现稳定和各等别之间面积增减较小3个方面。     

基于半方差函数与等别的耕地质量监测样点优化布设方法

耕地的数量和质量在维护国家安全、社会稳定方面具有举足轻重的作用。该文以浙江省耕地质量监测试点松阳县为例,探讨县级尺度的耕地质量监测样点的布设方法。选择自然等指数的均方差和绝对偏差计算在允许误差范围内监测样点的样本容量;采用地统计学半方差函数分析耕地质量的变异情况,利用自然等指数的变异特征与规律实现监测样点的预布设;重点分析耕地质量等别、分等因素、耕地质量潜在变化区域的空间分布,结合等别组合的空间分布特征对预布设的监测样点进行优化,得到40个监测样点。研究成果提高了监测样点的精度、代表性、科学性,方法易操作推广,具有很好的应用价值,能为耕地质量监测的管理工作提供参考。     

基于空间平衡法的县域耕地质量监测布样方法

县域监测样点布局是反映耕地质量等级变化的基础,样本点布设的质量直接影响到耕地质量监测的结果和精度。因此,该文提出了基于空间平衡法的县域耕地质量监测布样方法,对影响耕地质量监测成本和精度的主要因素进行分析,选取样本点距离道路远近、样本点所在位置坡度高低和自然质量各等别样本容量3个方面综合生成包含概率栅格图层,图层中的像元值指总体单元中一个单元相对于其他单元被抽中的相对概率,在此基础上,运用空间平衡算法对包含概率栅格层进行空间改造,抽样选取监测样点,以平均Kriging预测标准差和监测样本点距县级主要道路的平均距离作为优化评价准则,将该方法与传统抽样方法进行比较分析。以江西省吉安县为例,全县布设78个监测样点,结果表明,当样点数量相同时,该方法相较传统布样方法在抽样精度和抽样成本方面均有一定的优势,能有效地监测耕地质量变化,满足县域耕地质量监测的需求。     

基于监测指标复合式控制区的耕地质量监测点布设方法

为探寻耕地质量监测点布设方法,解决现有监测点空间布局不合理、针对性不强,监测精准化程度差和监测成本过高的问题.该文以耕地地力调查与质量评价成果为数据源,在样点数据分析基础上,采用变异系数法、可视离散化法、克里格插值法、叠加法,以及误差理论和抽样理论,确定监测控制区层级、层级划分区间及与之对应的监测点位数量,形成监测指标复合式控制区,布设监测点位.以克山县为例进行技术应用,将11个指标200个监测点位进行2200次测试化验,110 kg土壤样本消耗量、44万元监测费用的方案,优化至7个指标30个监测点位进行81次测试化验,4.05 kg土壤样本消耗量、1.62万元监测费用,增强了耕地质量监测的针对性,降低了监测成本和资源消耗,且研究布设监测点位数据对耕地地力调查与质量评价数据具有较好的代表性.该方法切实可行,具有很好的应用价值,可以通过较少的投入,获取精准、较大的信息量,可为耕地质量监测点位优化提供方法借鉴.     

基于农用地分等修正的土地整治项目耕地质量评价

提高耕地质量是土地整治的核心任务之一。在现有国土资源调查评价成果的基础上,快速有效地在项目尺度上对整治后的耕地质量进行评价,是当前土地整治研究与实践的迫切要求。该文从分析土地整治项目对耕地质量的影响入手,甄别敏感因素及稳定因素,在农用地分等基础上,补充自然质量和生产条件修正因素,建立相应的评价体系,并以海南省陵水县典型土地整治项目进行实证分析。研究结果表明:修正后的项目区综合自然等别由4.7提升至4.2,综合利用等别由4-3提升至3.2,修正后利用等指数与基准作物实际产量的相关系数为O.86,高于修正前的O.82,说明所构建的评价体系能有效反映土地整治项目对耕地质量的影响,分析结果满足实践中耕地质量的变化评价的需要。该研究可为项目尺度土地整治耕地质量评价提供参考和借鉴。     

基于农用地分等修正的土地整治项目对耕地质量的影响评价

土地整治可提升耕地自然质量,改善耕地生产条件,研究土地整治项目对耕地质量的影响具有一定意义。该文以上高县2012年土地整治项目为例,在耕地质量等别年度更新的基础上,分析土地整治项目工程对耕地自然质量和生产条件的影响,通过判别耕地自然质量稳定因素和变化因素,增加土地利用修正因素构成评价体系,按农用地分等思路,从整治前后耕地质量等别的变化来研究土地整治项目对耕地质量的影响,并通过多元回归分析方法分析对耕地质量影响较显著的因素。研究结果为：整治后研究区自然质量等从9.06等提升至8.81等,利用等从6.03等提升至4.68等;土地整治项目对耕地质量变化影响较显著的因素主要有：有机质含量、土壤pH值、排水条件、灌溉保证率、田块规整度、路网密度。研究结果表明：耕地自然质量变化因素和土地利用修正因素的选取可准确反映土地整治项目工程特征,评价结果也符合耕地质量真实情况。该文的农用地分等修正方法对于整治后耕地质量评价是可行的,同时评价结果可作为土地整治绩效提供依据。     

基于耕地质量指数局部空间自相关的耕地保护分区

科学合理地制定耕地保护分区,是实现耕地差异化保护、精细化管理的重要保障。该文采用Moran散点图和局部空间自相关分析相结合的方法,以耕地质量指数为空间变量,探讨广宁县耕地质量的空间结构性特征和聚集性规律,并据此提出耕地保护分区方案。研究结果表明:广宁县耕地质量在空间分布上呈现出一定的聚集性规律,正相关类型(高-高和低-低型)多以"组团"形式出现,聚集性较强;负相关类型(高-低和低-高型)无明显集中区域,零星分布。基于局部空间自相关分析的耕地保护分区,既综合考虑了耕地自然条件、利用条件和经济条件,同时将耕地质量的空间属性作为第4维,纳入到耕地保护分区研究中,为耕地差异化保护、精细化管理提供了思路。最后,提出了基于局部空间自相关的耕地保护分区方案及相应的保护措施,可为研究区域耕地保护分区提供参考。     

农用地等级监测指标体系与方法

通过农用地等级质量监测,实时获取农用地等级质量信息是实现农用地可持续开发利用和耕地占补平衡的基础。在已有农用地分等定级指标体系成果的基础上,通过指标易变性分析选出引起农用地等级质量变化的易变性指标,进一步分析导致易变性指标变化的驱动力,并结合当前相关指标或驱动力因子的监测技术现状,筛选出了能够直接或间接监测并评价农用地等级质量的监测指标,建立了农用地等级质量监测指标体系,并针对各种指标提出了相应的监测方法。分析结果表明,由于充分考虑了驱动力的区域差异性,构建的监测指标体系也具有很强的区域性,相应的监测方法更为实用。     

基于多层级指标的省域耕地质量评价体系构建

为了更好表征耕地质量的空间差异,服务耕地的保护与管理,合理的耕地质量评价体系更为重要。省域尺度耕地质量评价现有思路与方法的改进,能够科学量化省域内耕地质量的分布,实现耕地质量省级统筹可比。该研究试图建立以表征气候影响的熟制为控制轴,以土地条件和工程条件为评价轴的评价体系,并且构建级别评价三维魔方,创新评价结果查询模式。选择河北省内丘县为研究区进行试点评价,评价结果显示,1级地9 681.30 hm~2,占全县耕地总面积的31.88%;2级地11 708.28 hm~2,占38.56%;3级地6 739.46 hm~2,占22.19%;4级地2 112.59 hm~2,占6.96%;5级地123.55 hm~2,占0.41%,多层级指标方法评价结果对内丘县域内耕地质量的分布规律有较好的表达,与县域自然地貌条件分布趋势基本一致。评价结果与农用地分等定级成果对比分析表明,多层级指标方法技术操作简捷,显化了整治工程因素,实现了省域耕地质量可比,可为土地整治、耕地占补平衡、基本农田保护及其他有关土地管理工作提供依据。