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GIS技术支持的土地资源可持续利用度评价
摘要：将土地生态系统作为复合的大系统，结合研究区域土地资源可持续利用的实际情况，确立了环境支撑度、社会经济可行度、土地资源退化度以及资源支撑度四个集成指标，以及水源涵养支撑度、生物多样性维护支撑度、经济发展水平、区域人口密度、区位优势度、潜在地质危害危险性、土壤侵蚀敏感性、土地资源可利用度八项基础指标的多级别比较完整的指标体系。通过各集成指标模型的相互关系及其对目标层的贡献作用，在全网格技术的支持下，建立了土地资源可持续利用度指数模型。以山西省天镇县为研究对象，对集成指标指数模型与技术方法进行了实例研究，天镇县实际土地资源可持续利用状况与此模型的评价结果基本吻合，结果表明该模型与技术方法是切实可行的。
关键词：GIS技术；网格单元；模型；土地资源可持续利用度
中图分类号：X24 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）19-4831-05
随着社会经济的快速发展与人口的持续增长，土地荒漠化、水土流失、环境污染等问题日益严重[1]，土地资源可持续利用的研究成为全球可持续发展研究的热点问题。目前国内外学者主要考虑资源与环境的本质不同与内涵差异，从经济、社会与环境可持续发展的思路上对土地资源可持续利用进行了评价研究，而以社会经济、环境、土地退化及资源为指标进行土地资源可持续利用度研究的很少，且未能进行较为全面的分析与量化。为此，本文建立了土地资源可持续利用度综合指数模型，首次提出了基于全网格的土地资源可持续利用度集成技术，实现土地资源可持续利用定量化研究的目的。
1 土地资源可持续利用度评价的方法与模型
1.1 评价指标体系的建立
土地资源可持续利用度评价指标的选择以土壤环境质量、人们对事物或现象的理解与分析为原则，且应具有空间性和可操作性。本文以可持续发展、环境承载力理论为基础，采用理论分析、经验借鉴和专家咨询相结合的方法，以“社会经济-环境-资源-土地资源退化”为模型，全面考虑区域的自然地形地貌、社会经济发展、土地退化情况、土地资源利用状况，建立评价指标体系如图1。
1.2 评价单元的确定
本研究选择能够反映自然特征连续变化的网格为计算单元，网格的大小可根据研究区域的空间几何尺度、影响土地资源可持续利用度的各方面数据源信息的特征、精度合理地选取。
1.3 评价指标权重的确定
确定权重的方法有很多[2-4]，现根据研究的具体情况，选用层次分析法确定各个指标的权重[5]。
1.4 土地资源可持续利用度综合指数模型的建立
1.4.1 社会经济可行度综合指数模型 从区域人口密度、经济发展状况以及区位优势度三个方面建立了社会经济可行度综合指数模型。
1）人口密度模型。以村庄或乡镇为单元进行的区域人口数量统计往往与所属区域的空间特征脱节[6]，为实现空间网格密度赋值，拟采用以基本圆为单位的赋值法，即以每个待计算网格为中心确定基本圆域，按圆域内人口（TP）与土地面积（AREA）比值作为网格密度值。具体模型如下：
同理，利用GIS空间分析功能可计算得到土地资源可持续利用度评价图。
2 应用实例
2.1 数据来源与分析处理
遥感数据：选用2010年美国Landsat TM遥感影像数据。其他数据：主要包括天镇县1∶50 000 DEM（数字高程模型），用于获取地貌类型、地形起伏度、坡度等信息[13]；社会、经济、自然、资源等方面的文字与图件资料。
采用ERDAS遥感影像处理系统对各单波段图像进行融合，将融合后遥感图像进行计算机非监督分类处理，并辅以目视等人机交互解译，进行区域景观分类，得到土地利用类型图。并运用GIS分析处理技术及其相应工具得到居民点、河流水域等矢量数据[14]。
2.2 土地资源可持续利用度综合计算
利用上文确定的模型与各因子的计算方法，基于网格技术与GIS技术得到社会经济可行度、资源支撑度、环境支撑度、土地资源退化度评价结果，均进行归一化后按式（11）得到研究区域土地资源可持续利用度综合评价结果，阈值范围为[-1，1]，进一步对网格单元的属性进行4级分类，最终得到天镇县土地资源可持续利用度综合评价图（图2）。
2.3 土地资源可持续利用度综合分析
由图2可知，天镇县土地资源可持续利用度高的区域主要分布在中西部地区，结合图3所示，该区域的土地利用类型主要为地形坡度平缓的耕地。而土地资源可持续利用度低的区域由图3对比分析可知多为林地与灌木，地形坡度大且地形较为复杂。根据上述结论并结合天镇县土地利用现状调查与实际资料，不仅验证了本文所建模型的正确性与合理性，而且所得结论与当地实际情况符合性高。
3 结论
本研究以土地资源可持续利用度评价为研究对象，依据相应的理论与原则对指标因子进行筛选，确立了土地资源可持续利用度评价指标体系，并最终建立了综合评价模型，实现了地理信息系统技术与遥感技术在土地资源可持续利用度评价中的应用与初步探讨，具有一定的理论价值和现实意义。
1）从社会、经济、资源、环境以及土地资源退化等方面，筛选确定具有代表性、涵盖性、独立性等的特征因素，依据目标层—准则层—要素层的层次结构，构建了土地资源可持续利用度评价指标体系。
2）基于评价指标体系，确立了社会经济可行度、资源支撑度、环境支撑度、土地资源退化度模型以及四者结合的土地资源可持续利用度模型，应用层次分析法确定了各单因子指标的权重。
3）基于全网格技术进行了土地资源可持续利用度指标因子的评价，采用“网格重心法”实现了交通、人口等社会经济指标的网格表达，避免了以往以行政区域为单元进行数据统计以及在空间上“强制平均”的缺点与不足。 4）以山西省天镇县为例，应用统计技术与GIS技术对所确定模型及方法进行了验证研究，其研究结果与实际情况基本符合，验证了模型的正确性与方法的可行性，评价结果也可为天镇县土地资源规划与合理利用以及县域内生态环境的保护提供一定的科学依据与技术支持。
在下一步的研究中，还将在以下方面对模型进行改进与完善：①考虑将微观土壤理化性质与宏观生态环境相结合，对土地资源可持续利用度评价进行深入研究。②在土地资源退化度模型中将进一步考虑农药、化肥、农膜覆盖等要素因子对土壤环境质量的影响与破坏，以及从土壤环境中污染物迁移的角度进行更为具体的探讨与研究。
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