在农用地分等中需要对地块（图斑）进行空间定位、面积测算、类型调查以及权属确认等，图件是辅助农用地分等最重要的技术手段，这些图件包括土壤图、地形图、土地利用现状图、坡度图等。这些图件如果采用手工方式绘制，操作起来费时费力，更新时也极其不方便。采用GIS技术可以轻松地完成这些工作。GIS技术在农用地分等中的应用贯穿于工作的整个过程。该工作实质上是针对农用地这一特定空间对象所做的多因素叠加综合分析，以及基于此分析的进一步数据挖掘。在农用地分等中，GIS技术主要应用在以下几个方面。
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（一）数据库建设
1.数据采集、检验与编辑
主要用于获取数据，保证农用地分等工作中的数据在内容与空间上的完整性、数据值逻辑上的一致性等。而这一过程的工作量超过全部分等工作量的一半。该过程主要采用自动化扫描输入与遥感数据集成的方法，扫描后的数据进行自动化编辑与处理后成为工作的基础数据（底图）。
2.数据处理
农用地分等工作中，数据的初步处理主要包括数据格式化、转换和综合。由于各地采用的专业软件不同，在开始工作前必须对各种来源的数据进行数据格式、坐标系统和比例尺的统一，使之满足农用地分等工作的具体要求，同时为分等成果数据的共享打下基础。数据的格式化是指不同数据结构之间的转化；数据比例尺的变换涉及数据比例尺缩放、平移、旋转等方面，其中最为重要的是投影变换；数据综合包括数据平滑、特征集结等。
3.数据的存储与组织
这一部分工作在农用地分等工作中表现为空间数据与属性数据的对接，是一个数据集成的过程，也是建立分等数据库的关键步骤，涉及空间数据和属性数据的组织。在地理数据组织与管理中，最为关键的是如何将空间数据与属性数据融合为一体。采用GIS软件系统将二者分开存储，通过唯一标识码（单元编码）连接起来。
以上部分构建了分等数据库，是农用地分等工作开展的前提和基础。而在农用地分等过程中同样应用了GIS技术，主要表现为采用GIS技术的空间分析技术提取和传输空间信息。
（二）在分等计算过程及省级汇总中的应用
1.空间叠加
农用地分等中同一个图斑受多种因素（主要表现为10个分等因素，涉及土壤图、地形图、坡度图、水文图等图件叠加）覆盖，需要采用叠置分析方法，按照面积或者中心权重进行运算。通过叠置分析将同一地区、同一比例尺的数据层进行叠置，生成一个新的数据层（含有分等相关属性的图层），实现了各个图斑具有多重属性和各叠置层目标属性的统计计算。
2.缓冲分析
在因素量化的过程中大量采用了缓冲区分析方法计算确定某一因素的影响范围。将点、线、面等因素，根据各自的衰减方式计算得出缓冲区多边形，采用叠置分析的方法将分值赋予各个图斑。这是GIS重要的和基本的空间分析功能之一。
3.空间分析与计算
在实现三级分等成果的联动追溯查询中还使用了包括泰森多边形分析在内的多种分析方法，解决市级图斑与县级图斑、省级图斑与市级图斑的一对多关系。泰森多边形可用于定性分析、统计分析、邻近分析等。如用离散点的性质来描述泰森多边形区域的性质；用离散点的数据来计算泰森多边形的数据；判断一个离散点与其他离散点相邻时，可根据泰森多边形直接得出。
4.地形分析
主要是利用等高线内插生成DEM或DTM模型描述地表起伏状况，用于提取各种地形参数，如坡度、坡向等数据。
（三）在数据库管理信息系统中的应用
1.用户管理
用户管理主要指用户的添加、删除和用户属性的编辑。该程序是系统安全运行的重要保证。通过菜单或工具栏，用户可以进行关联查询，通过省或市的数据查询县级数据，或者通过市、县的数据查询该数据相对应的省、市数据；还可查询汇总图中的某个分等单元是由工作底图中的哪些分等单元综合而成。
2.综合查询
综合查询指对图形数据和属性数据的提取和显示，主要有单目标查询、多目标查询和条件查询。单目标查询指通过鼠标选择某个分等单元，以查看其所有的属性。多目标查询指由多边形框选择多个分等单元，然后在列表中查看每个分等单元的属性。条件查询指使用界面提供的SQL语句编辑工具生成一个SQL条件语句，然后根据它来查找与条件相符合的目标，并把他们突出显示。
3.空间量算
空间量算包括空间位置、长度、面积的度量和图层的管理。图层管理包括图层的添加和删除、图层的移动、图层数据的表现形式和图形信息的提示方式。
4.图形操作
对图形的操作主要指对图形的浏览，主要有缩放、漫游、全图显示、导航图的显示、分等单元的突出显示、前景色及背景色的设置以及图层的分色显示。
5.数据分析
数据分析主要指数据的统计和分析。数据可以是当前的选择集，也可以是某个图层的全部对象。选择分类的字段，如镇、自然质量等，可对选择统计的对象进行和、最大值、最小值、计数等的统计，并以表的形式表达出来。
6.文件操作
文件操作主要是外部数据的输入和输出。主要分为两个方面，即所有图层的基本信息（包括图层的名称、类型、保存的路径等）导入工作环境和各图层文件的生成。图层信息的入库通过程序代码自动录入。
（一）系统界面
江苏省农用地分等信息系统运行界面包含三大区，见图3-87。
（1）图示区：分级显示从全省→市→县（区）→乡（镇）→分等单元的图形。
（2）数据区：调用并显示分等单元自然属性数据和“产量－成本”数据库中的相关数据。
（3）分析区：以统计图和统计表的形式动态分析显示区和数据区中的相关数据。
图3-87 江苏省农用地分等信息系统运行界面
（二）基于系统的分等工作流程与特点
常规的农用地分等工作流程一般有5个工作步骤：①准备工作地图；②在底图上手工描绘划分分等单元；③建立分等单元表；④计算分等单元的属性值；⑤计算等指数、确定分等结果。由于受技术条件的限制，分等工作的手工过程将是一个工作量极其巨大而又繁复无比的过程。基于分等信息系统的江苏省农用地分等工作流程见图3-88。
图3-88 基于分等系统的江苏省农用地分等工作流程图
基于系统的江苏省农用地分等工作在分等单元的产生、分等单元属性值的计算等关键环节充分应用GIS平台技术和计算机快速运算能力，具体体现在以下几个方面：
（1）在产生农用地分等单元中，系统应用GIS技术进行工作底图的空间叠加操作，提取分等单元，并建立空间分等单元数据库。系统应用GIS技术能在保证精度的情况下充分体现出快速性、便捷性特点。
（2）系统基于Map GIS平台建立分等单元空间数据库和属性数据库，并通过分等单元代码进行动态绑定，实现了空间数据与属性数据的一一对应。数据库和属性库能够双向查询与编辑，充分体现了操作方便性与技术先进性。
（3）系统基于Map GIS平台建立分等计算模型库，包括分等指标控制区模型库、分等因素分值隶属函数模型库、土地利用系数/土地经济系数计算模型库、其他相关模型库。其中，模型库的构成及建模过程采用开放式设计，允许专家根据知识对相关的模型进行一定程度的添加与调整。开放式的设计使系统具有更大的适用性，能够通过对系统相关模型的调整，使之适用于不同研究区域。
（4）系统实现了农用地分等成果的动态调整。动态调整体现在两个方面：一是分等成果的图形化显示能够使其调整更加直观化，可以通过点击图斑来浏览并编辑相应的属性库数据；二是实现整个分等过程的可重复性操作，通过显示分等成果图形库，并与全省农用地的实际情况进行验证，查找分等过程中不合理的部分，浏览编辑原始数据库，修改调整模型库中模型的具体参数，并实现整个分等成果的重新快速生成。
（三）系统分等的主要处理方法
1.分等单元划分
分等单元是农用地评价的最小单位，它是由影响农用地生产力水平诸评价因素组成的综合体。在同一分等单元内，农用地的诸评价因素具有相对的均质性，不同单元之间具有明显的差异性，同时又有可比性。
土地分等单元划分方法，最常见的有网格法、地类法和叠置法。其中，网格法是借鉴了城市用地评价的方法，认为评价范围内地块基本平整，地理要素较为均一，因此，以一定精度的分块格网来区分地块得到分等单元；地类法则以用地类型（或土壤分类土属或土种）界线为单元划分的依据；叠置法则是吸收地类法地理要素分类界线明晰的优点，根据评价的需要，在用地类型（或土壤分类土属或土种）图基础上，再分别叠加行政区划图、地形图进行空间叠加处理，从而得到分等单元。
传统的农用地评价多采用手工方式进行，将评价指标在多种图件上分别划分等值区，通过多图件上的各等值区的叠加求得评价单元及其定性的等别。现代农用地评价则更多借助于计算机技术的强大处理能力，采用综合法划分分等单元，即多种基本图件基于GIS进行空间叠加的方法。综合法的优点就是通过叠加得到的分等单元其空间内部地理要素相对均一，空间叠加操作的过程同时就是对地类、土壤分类和地形进行空间分异的评价过程。
江苏省农用地分等信息系统在划分分等单元过程中采用基于GIS平台的叠置法。其原理是基于GIS软件强大的空间数据运算功能，分别提取相同比例尺土地利用现状图中的耕地面状特征、土壤图中的土属面状特征和行政界线图进行叠加操作得到分等单元。系统产生分等单元的过程如图3-89所示。
图3-89 系统产生分等单元过程示意图
分等单元划分，一方面要满足工作精度要求，另一方面要把技术方法的先进性和合理性结合起来，分等单元的划分与土地评价工作量的大小及评价结果的应用有密切关系。根据《农用地分等定级规程》（国土资源大调查专用），农用地分等单元的划分应遵守如下原则：
（1）主导因素原则：不同地貌部位的土地不应划为同一单元，地下水、土壤条件等土地构成因素指标差异明显的不应划分为同一单元。
（2）相似性原则：分等单元边界不跨分等因素指标控制区和土地利用系数、土地经济系数等值区。
（3）边界完整性原则：单元内同一主要因素的分值差异不超过100/(N+1），其中N为等别数；且单元不破乡镇行政界线。
2.分等指标区划分
分等指标区划分应注意以下几点：
（1）指标区是对区域内决定农用地自然质量的各分等因素和分等因素组合，依主导因素原则和区域分异原则划分的区域，是区别于其他指标区的最小单元。
（2）指标区是指计算农用地自然质量分的推荐分等因素指标和自选分等因素指标所构成的评价指标体系的适用区。
（3）一个指标区内，只适用一套经过科学分析论证的农用地分等因素指标体系。被选定的分等因素应该对农用地的质量差异有明显影响，未选定的分等因素对土地质量差异的影响小或不明显，农用地自然质量分的计算只用该指标区内所选用的各分等因素。
根据农业生产现状、作物组成、生产条件、限制因素等，江苏省农用地可分为相互间差异较为明显的6个分等指标区，即里下河平原区、沿江平原区、沿海平原区、太湖平原区、徐淮平原区和宁镇扬丘陵区。由于农业区划是以农业环境参数为标准进行划分，与现行的县、市行政区划不完全一致，所以要建立农业区划数据库，对分等单元进行农业区划归类，精确到分等单元，即每个分等单元编辑有区划属性。农业区划数据库采用四级体系结构，即一级农业区划、二级地级市、三级县、四级乡镇。其中，市－县－乡镇有着完全的行政隶属关系，农业区划则与上述的行政区划有着交叉关系。分等单元按级别进行区划属性的动态编辑调整，一旦分等单元的农业区划属性出现调整，系统将根据分等单元新的区划属性调用相应的农业区划指标体系重新进行分等结果的计算。
3.分等因素质量分值隶属函数的动态调整
依据农用地分等技术路线，按照稳定性、代表性原则从土壤理化特性、农业生产限制性等角度，分别选取了土壤pH值、有机质含量、表层土壤质地、耕层厚度、障碍层深度、盐渍化程度、排水条件、灌溉条件和土壤侵蚀程度共9个分等因素。分等因素指标分值量化是一个无量纲处理过程。由于各个因素的性质不同，其作用方式、作用程度亦不相同，必须针对因素性质采取不同的标准来实现原始指标数据－因素质量分值的换算，从而科学地刻画不同因素对农用地等别的影响。根据研究区实际情况，参照《农用地分等定级规程》（国土资源大调查专用）及第二次土壤普查相关的土地因素质量分级标准，制定江苏省农用地分等自然质量参评因素分值计算的隶属函数。隶属函数的分布采用模拟作物的适宜性曲线，以作物的生产适宜性突变点为断点，在断点之间采用逼近的线性内插，隶属函数实质上是一种分段线状函数。
江苏省农用地分等信息系统采用开放式思想设计，实现隶属函数模型库的动态性与直观性。现以沿海平原区小麦土壤pH值因素分值计算为例说明。分等过程中系统预装入小麦土壤pH值因素分值隶属函数，系统从分等属性数据库中读入沿海平原区土壤pH值的原始值，并对土壤pH值原始值进行统计分析，建立其频率分布图，见图3-90。
图3-90中柱状频率图显示，在沿海平原区中土壤pH值集中在7.9～8.4区间，表明了沿海平原区由于受海洋环境影响土壤pH值偏高的现状。图中折线则是系统根据模型库中预装入的小麦土壤pH分值隶属函数自动生成的初始分等因素指标分值量化线，分值量化线上的折点表示隶属函数中指标量化取值的区间临界点，纵轴线表示横轴上不同的土壤pH值在隶属函数指标分值量化标准下的因素分值。
图3-90 沿海平原区小麦土壤pH值分值计算原始数据频率分布图
系统中的初始分等因素指标量化线的动态性表现在两方面：
（1）指标分值量化线上的折点可以用鼠标在屏幕上点取，直接增加或减少折点。其实际意义是通过增加或删除折点来改变隶属函数的指标分值量化取值区间，进而改变了因素的指标分值量化标准，系统在后台自动重新计算整个农用地分等结果。
（2）在不增加或减少折点的情况下，用鼠标在屏幕上点取折点，并对折点进行拖动，以改变整条指标分值量化线的走向。其实际意义是通过改变指标分值量化线走向来改变原有的隶属函数的指标量化标准，系统在后台也将自动重新计算整个农用地的分等结果。
4.分等结果的动态分析
由于农用地分等结果要求在全国范围排列并具有横向可比性，为此要求采用等距分这样的绝对标准进行结果的等别划分。但另一方面，分等结果的等别划分也应该考虑到同一地区内部相同等别土地质量的相似性和收敛性，以及不同等别土地质量的差别性和离散性。为此，农用地分等结果等别划分采用等距分与各市分等单元分等指数频率直方图相结合的办法进行。应用系统进行江苏农用地等别划分的步骤和方法如下：
（1）建立研究区、市所属分等单元的分等指数频率直方图。
（2）根据频率直方图上的明显拐点确定研究区、市分等指数等别划分的初步界线，对各市、研究区分等指数等别划分的初步界线进行横向比较，并综合研究区实际情况，最终确定分等指数等别划分界线标准。
（3）根据上述农用地分等指数等别划分标准，按市对各分等单元进行等别的初步划分，并以此作为农用地等别划分的初步结果，绘制各市分等初步结果图。
（4）把分等初步结果图与研究区农业耕作制度、农用地自然质量状况相验证，查找分等结果不合理区域。
（5）调用分等的自然质量属性库，查找、编辑、调整数据；调用分等模型数据库，分析隶属函数模型的初始参数，并不断调试，使隶属函数模型逐步与分等知识库耦合；调用并调整等别划分模型，根据研究区分等结果的偏差，按市域分别调整等别划分标准。
（6）系统重新计算研究区等别，并动态刷新江苏省农用地等别分布图和面积统计结果。
农用地分等定级估价是一个相互联系的整体工作，分等是定级估价的基础。开展农用地分等定级估价的目的是为农用地转用过程中制定土地征用与征购补偿标准，为农用地生产能力核算，为深化农村土地使用制度改革和培育土地市场，为依法、科学、合理、统一管理农用地，提供完整、科学的土地等级标准体系。
农用地定级是在农用地分等的基础上进行的一项工作，是根据农用地的自然属性和经济属性，对农用地质量的优劣进行综合、定量评定，并划分出级别。农用地定级的技术流程主要包括建立定级因素体系和评分准则、建立因素分值图和属性库、划定定级单元、计算定级指数、划分农用地级别。
农用地估价是在农用地分等定级的基础上进行的，反映的是一个区域内不同级别的农用地收益状况的差异，是各级别农用地在现时土地利用条件下所产生的经济效益的价值表现，而不是某一地块的具体价格，同时，所评估的农用地基准地价，是农用地的使用权价格，是统一级别农用地使用权的平均水平。
农用地定级与估价是农用地分等成果的延伸，是对农用地质量更全面、更准确的评价。通过农用地定级与估价，可以科学量化区域内农用地的质量及其分布，为土地整理、耕地占补平衡、基本农田保护、征地补偿及相关土地管理工作提供科学依据。
目前，甘肃省已经完成崆峒区、嘉峪关市、合作市、平川区、榆中县 5 个县（市、区）的农用地定级与估价试点工作。甘肃省农用地分等成果在农用地定级与估价中的应用主要表现在建立定级因素体系和评分准则两个方面。
定级因素包括自然质量因素和区位因素两部分。自然质量因素直接应用农用地因素法分等中的地形坡度、表层土壤质地、有效土层厚度、土壤有机质含量、灌溉保证率、土壤 pH 值等因素；区位因素用中心城镇影响度和交通条件共同体现，其中，交通条件又通过交通通达度、交通枢纽便利度及区域内路网密度三方面来体现。
对于所采用的各分等因素，仍然采用因素法分等时的分级分值标准。在因素法定级时，考虑的是区域内农用地级别的可比性，所以不再针对指定作物来给各因素赋分，这样可以避免因作物间赋分的不平衡而导致农用地级别的不可比。
对于区位因素（中心城镇影响度、交通通达度、交通枢纽便利度和区域内路网密度）的分值直接利用地理信息系统的量算距离功能取得各耕地单元到各级城镇、车站以及各等级公路、农村道路的距离，然后通过中心城镇影响度、交通通达度和交通枢纽便利度的计算方法在Excel里自动求出其分值。以交通现状图为依据，利用 MapGIS 地理信息系统库管理模块的属性库管理子模块导出各级公路、农村道路的长度和宽度，在 Excel 里自动求出区域内道路的总面积。通过区域内路网密度分值计算方法可求得区域内路网密度分值。
GIS技术可以为多种来源的空间信息数据采集提供地学知识与处理。空间数据是指描述“空间实体”的空间位置特征与专题属性的数据，通常包括不同来源和形式的遥感数据、地形图数据、专题图数据、野外采样数据、统计调查数据等。
广西壮族自治区农用地分等是在掌握全自治区农用地数量与分布的基础上，借助于地理信息系统和计算机技术，对农用地的质量进行全面、科学、综合的评价，为提高农用地管理提供依据。工作中主要利用MapGIS软件强大的图形编辑功能、数据库管理功能和空间分析功能，科学量化农用地数量、质量和分布，形成数字化的各类农用地分等工作底图，对全自治区农用地进行综合分析、评价，提高了分等结果的准确性和精确性。广西壮族自治区农用地分等采用的信息系统是以MapGIS软件为基础平台，结合Excel电子表格和Access数据库等软件，根据该自治区农用地分等的技术路线，对MapGIS软件进行局部的二级开发，保证了广西壮族自治区农用地分等信息系统的结构完整和功能齐全，建库方便、快捷。
（一）资料整理与图件准备
将资料整理录入计算机，对资料数据进行综合核实，剔除不符合实际的特殊的极值，为入库做好准备。图件的准备工作包括工作底图的准备和其他专业要素图件的准备。图件比例尺要满足农用地分等精度要求，图上内容要素齐全、图面清晰，满足扫描矢量化要求。
（二）工作底图的入库（数字化）
具体工作过程中，采用各县（市、区）1∶5万～1∶10万的土地利用现状图作为工作底图，用扫描仪将工作底图资料进行灰度扫描，以栅格形式存贮于图像文件中（例如TIFF格式），在MapGIS软件编辑功能下，经过图像黑白转换，进行矢量化，转换成矢量数据，把点、线分层存入，成为线文件或点文件，再进行点、线、面的编辑，然后把编辑好的图形文件进行光栅处理，输出图件校对。其中，图形编辑包括对点、线、面3种图元的空间数据和图形属性进行编辑。首先，对已经矢量化好的图形文件（线文件或点文件）进行参数设置（即分层设置、线形设置、符号设置、区颜色设置），编辑点、线属性结构；然后，对图形数据进行自动拓扑处理，经过建立拓扑关系的图形，每个区域赋予属性并自动控制为区域填色。根据图件的用途，可以更改区域参数及属性。
（三）分等单元图的编制
根据分等评价单元的基本要求和单元划分时应遵循的原则，结合广西壮族自治区区域内地貌类型多样、地形复杂、土壤类型异常明显，呈垂直分带性、农用地分布零碎等特点，采用叠置法将同比例尺的土地利用现状图（工作底图）与地形图、土壤图叠加，手工划分分等评价单元，并按行政区划编号。
在已经编制好的各县（市、区）分等评价单元图上，进行农用地分等单元图数字化，即将划分好的分等评价单元的手工图作为作者原图，在已经数字化的同比例尺土地利用现状图上，采用MapGIS在图上进行点图元编辑。然后，在图形编辑菜单中打开区属性编辑栏，根据单元编号所在的区域（即面域），输入单元编号，编辑单元区属性（即分等单元属性编辑），使单元编号成为图、表链接的关键字段，完成分等单元图件数字化。
（四）编制单元因素分值
以手工划分的分等评价单元图为工作底图，按照广西壮族自治区农用地分等所确定的分等因素图逐一套合分等评价单元，读出该评价单元所应有的因素分值，即计算单元因素分值，对照“指定作物－分等因素－自然质量分”关系表，将分等因素分值转换成分等因素自然质量分，再把各分等评价单元的自然质量分录入计算机，编制分等单元分等因素自然质量分值表。
（五）分等评价单元的自然属性和经济属性入库
将分等评价单元自然质量分值表以Excel格式录入计算机，成为电子表格文件，即分等评价单元的自然属性入库。分等评价单元的经济属性指单元的土地利用系数和土地经济系数，是将有关资料在电子表格上按指标区进行汇总计算得出，根据规程要求划分土地利用等值区和土地经济等值区，将各分等评价单元所处的土地利用等值区的值与土地经济等值区的值读出并录入分等评价单元自然属性表，再在计算机上对电子表格进行分析，计算出各类等指数，完成分等评价单元的自然属性和经济属性入库，把Excel电子表转到数据库存为DBASE格式文件。
（六）建立农用地分等数据库
将编辑好的分等单元图形属性的数据文件与数据库中的分等单元自然属性和经济属性质量分值电子表（DBASE格式）数据文件，根据关键属性字段（分等单元编号）挂接，即把已经存在的图形属性信息和空间数据库中的自然属性和经济属性信息用关键字段链接起来，使图、表合一，成为统一的空间数据库。这样建立起来的农用地分等数据库，可以把图形属性数据和空间属性数据库的采集并行，便于图、表的修改，即对表格进行修改，就能使图形自动完成更改，提高成图的工作效率和精度。在计算机系统软件属性管理菜单中，根据属性赋参数栏，对各种农用地分等因素值、分等指数参数值规定一定范围域，给范围域设置颜色参数，完成颜色参数设置后，农用地分等信息系统自动给数据图形的值域赋予颜色，进行农用地的各种因素图件和等别图件的制作，并根据系统内的条件生成点文件，把区域属性转换成等别号，图形上注解等级信息，由此完成广西壮族自治区农用地分等数据库的建立。
（七）农用地等别面积的汇总统计
根据等别图图形属性数据文件，在MapGIS软件实用服务功能上，打开投影变换菜单，点击工具栏，在属性生成文件文本目录下，打开图元文件，由图形属性库（各单元图形属性）生成文件，存为TXT格式的报表文件，再由TXT文件转为Excel电子表格，进行分等面积汇总。由图形属性文件转换成的Excel电子表格文件，保留了农用地各单元的属性，例如，乡（镇）、村、地类号、单元号、等别、面积等。在此基础上分村汇总等别面积，并结合各县（市、区）土地利用现状变更台账数据，进行单元面积平差。经过平差的农用地单元面积，分村、乡（镇）、县（市、区）、全自治区4级，在计算机上进行等别面积汇总统计。
