基于ModelBuilder的垦造水田耕地质量等别评价

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0260

中国农学通报 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (11): 71-78.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0260

所属专题：资源与环境；耕地保护

• 资源·环境·生态·土壤·气象 • 上一篇下一篇

基于ModelBuilder的垦造水田耕地质量等别评价

陈朝¹^,²(), 陈进栋¹^,²(), 吴乐芹¹^,², 于海彬³, 王琦¹^,², 刘婷¹^,², 邓南荣¹^,²

¹广东省科学院生态环境与土壤研究所,广东省农业环境综合治理重点实验室,广州 510650
²华南土壤污染控制与修复国家地方联合工程研究中心,广州 510650
³广州大学生命科学学院,广州 510006

收稿日期:2020-07-16 修回日期:2020-09-18 出版日期:2021-04-15 发布日期:2021-04-13
通讯作者: 陈进栋
作者简介:陈朝,男,1978年出生,湖北广水人,高级工程师,博士,研究方向：土地利用与农业生态。通信地址：510650 广州市天河区天源路808号,Tel：020-87580291,E-mail： chenc.09b@igsnrr.ac.cn。
基金资助:
广东省科学院发展专项资金项目“城市化背景下珠江三角洲耕地质量动态评价”(2019GDASYL-0105042);“广东省耕地土壤养分时空变化研究”(2019GDASYL-0105043);广州大学校内科研项目“横断山区植物多样性格局及其形成原因研究”(RP2020079);国家自然科学基金“基于人工智能模型的土壤重金属污染成因解析”(41877514)

The Evaluation of Farmland Quality Grades for Reclaimed Paddy Based on ModelBuilder

Chen Zhao¹^,²(), Chen Jindong¹^,²(), Wu Leqin¹^,², Yu Haibin³, Wang Qi¹^,², Liu Ting¹^,², Deng Nanrong¹^,²

¹Guangdong Key Laboratory of Integrated Agro-environmental Pollution Control and Management, Institute of Eco-environmental and Soil Sciences, Guangdong Academy of Sciences, Guangzhou 510650
²National-regional Joint Engineering Research Center for Soil Pollution Control and Remediation in South China, Guangzhou 510650
³School of Life Sciences, Guangzhou University, Guangzhou 510006

Received:2020-07-16 Revised:2020-09-18 Online:2021-04-15 Published:2021-04-13
Contact: Chen Jindong

摘要/Abstract

摘要：

为快速准确的掌握土地整治工程前后耕地质量等别的时空变化信息,提升耕地质量等别评价实践工作效率,以连平县隆街镇沐河村垦造水田项目区为研究区域,将传统农用地分等方法与ModelBuilder建模方法融合,构建了垦造水田工程项目背景下的耕地质量等别快速评价框架体系。研究以连平县2016年耕地质量等别更新成果作为数据基础,结合项目区工程资料、耕地利用现状勘查、实地土壤采样检测等数据信息完成ModelBuilder建模流程,运用加权平均及等间距法,对研究区耕地质量等别进行评价对比分析。评价结果显示：研究区垦造水田工程建设实施后,耕地质量等别有显著提升。其中,耕地质量省自然等、利用等与经济等分别提高1.31、0.63和0.97,耕地质量国家自然等、利用等与经济等分别提高1.06、0.56和1.02。研究表明：Modelbuilder建模可实现垦造水田耕地质量等别评价复杂计算自动流程化过程,且可快速形成图表合一成果。Modelbuilder建模相比传统算法具备全自动、超高效、高交互及可移植特征,可结合轻量python编程高效应用于复杂耕地质量评价相关工作之中。

关键词: 垦造水田, 耕地质量等别, 评价因子, ModelBuilder建模, python

Abstract:

To quickly and accurately grasp the spatio-temporal changes of the consolidated farmland’s quality and improve the evaluating efficiency of farmland quality grades, the paper took the reclaimed paddy project area in Muhe Village, Longjie Town, Lianping County as the research area, combined the traditional farmland classification with ModelBuilder modeling method to construct a rapid evaluation framework system of farmland quality grades in the context of reclaimed paddy engineering projects. Based on the updated results of farmland quality grades in Lianping County in 2016, the study completed the ModelBuilder modeling process by combining the information of engineering data, farmland utilization status survey and field soil sampling inspection in the project area. The weighted average and spacing division methods were used to evaluate and compare the farmland quality grades in the study area. The evaluation results showed that the farmland quality grades were significantly improved after the implementation of reclaiming paddy project in the study area. The provincial natural, utilized and economic quality grade of farmland was promoted by an average of 1.31, 0.63 and 0.97, respectively, and the national natural, utilized and economic quality grade of farmland quality was promoted by an average of 1.06, 0.56 and 1.02, respectively. The research showed that ModelBuilder modeling could realize the automatic flow process of complex calculation of farmland quality evaluation for reclaimed paddy fields, and could quickly form the integrated results of charts and graphs. Compared with the traditional algorithm, ModelBuilder modeling has the characteristics of full automation, super-efficiency, high interaction and portability, and could be efficiently applied to the related work of complex farmland quality evaluation in combination with lightweight python programming.

Key words: reclaimed paddy, farmland quality grades, evaluation factors, ModelBuilder modeling, python

中图分类号:

F323.2

陈朝, 陈进栋, 吴乐芹, 于海彬, 王琦, 刘婷, 邓南荣. 基于ModelBuilder的垦造水田耕地质量等别评价[J]. 中国农学通报, 2021, 37(11): 71-78.

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图/表 9

图1. 垦造水田耕地质量等别评价流程框架

图2. 研究区位置及主要土地利用类型

地块编号	地形坡度	田面坡度	地下水位/cm	土层厚度/cm	表土质地	剖面构型	有机质/(g/kg)
285-1	G1	G1	100	100	轻壤土	通体壤	12.60
285-2	G1	G1	100	100	轻壤土	通体壤	13.90
地块编号	pH值	灌溉保证率	排水条件	岩石露头度	盐渍化程度	障碍层距地表深度/cm
285-1	6.47	1	1	1	1	100
285-2	6.66	1	1	1	1	100

表1. 项目区评价单元分等因素属性

地形坡度	田面坡度	地下水位	有效土层厚度	表层土壤质地
0.09	0.08	0.03	0.17	0.12
剖面结构	有机质含量	pH值	灌溉保证率	排水条件
0.10	0.07	0.07	0.19	0.08

表2. 项目区分等因素权重

等指数类型	自然质量等指数		利用等指数		经济等指数
计算公式	R_ij=α_tjC_Lijβ_j	$R i = ∑ R ij$	Y_ij=R_ij*K_Lj	$Y i = ∑ Y ij$	G_ij=Y_ij*K_Cj	$G i = ∑ G ij$
算式说明	R_ij—第i个分等单元第j种指定作物自然质量等指数; α_tj—第j种作物光温(气候)生产潜力指数; C_Lij—第i个分等单元内第j种指定作物自然质量分; β_j—第j种作物产量比系数; R_i–第i个分等单元耕地自然质量等指数。		Y_ij–第i个分等单元第j种指定作物利用等指数; R_ij–第i个分等单元内第j种指定作物自然质量等指数; K_Lj–分等单元所在等值区的第j种指定作物土地利用系数; Y_i–第i个分等单元耕地利用等指数。		G_ij–第i个分等单元第j种指定作物经济等指数; Y_ij–第i个分等单元第j种指定作物利用等指数; K_Cj–分等单元所在等值区的第j种指定作物土地经济系数; G_i–第i个分等单元耕地经济等指数。
python 算式	!JZGWZS! * !JZZWF! !ZDZW1GW! * !ZDZW1F!		!JZZRDZS! * !JZTDLYXS! !ZD1ZRDZS! * !ZD1TDLYXS!		!JZLYDZS! * !JZTDJJXS! !ZD1LYDZS! * !ZD1TDJJXS!

等指数类型	自然质量等指数		利用等指数		经济等指数
计算公式	R_ij=α_tjC_Lijβ_j	$R i = ∑ R ij$	Y_ij=R_ij*K_Lj	$Y i = ∑ Y ij$	G_ij=Y_ij*K_Cj	$G i = ∑ G ij$
算式说明	R_ij—第i个分等单元第j种指定作物自然质量等指数; α_tj—第j种作物光温(气候)生产潜力指数; C_Lij—第i个分等单元内第j种指定作物自然质量分; β_j—第j种作物产量比系数; R_i–第i个分等单元耕地自然质量等指数。		Y_ij–第i个分等单元第j种指定作物利用等指数; R_ij–第i个分等单元内第j种指定作物自然质量等指数; K_Lj–分等单元所在等值区的第j种指定作物土地利用系数; Y_i–第i个分等单元耕地利用等指数。		G_ij–第i个分等单元第j种指定作物经济等指数; Y_ij–第i个分等单元第j种指定作物利用等指数; K_Cj–分等单元所在等值区的第j种指定作物土地经济系数; G_i–第i个分等单元耕地经济等指数。
python 算式	!JZGWZS! * !JZZWF! !ZDZW1GW! * !ZDZW1F!		!JZZRDZS! * !JZTDLYXS! !ZD1ZRDZS! * !ZD1TDLYXS!		!JZLYDZS! * !JZTDJJXS! !ZD1LYDZS! * !ZD1TDJJXS!

表3. 等指数计算公式

图3. 垦造水田耕地质量等别评价Modelbuilder建模流程

等别类型		自然等	利用等	经济等
省等python算式	指数	ZRDZS=!JZZRDZS!+!ZD1ZRDZS!+!ZD2ZRDZS!+!ZD3ZRDZS!+ !ZD4ZRDZS!+!ZD5ZRDZS!	LYDZS = !ZRDZS! * !TDLYXS!	JJDZS = !LYDZS! * !TDJJXS!
省等python算式	等别	ZRD = Int (!ZRDZS! /200)+1	LYD = Int ( !LYDZS!/200 )+1	JJD = Int ( !JJDZS! /200 )+1
国家等python算式	指数	GJZRDZS=!ZRDZS!*1.6153+245.28	GJLYDZS=!LYDZS!*0.8675+532.07	GJJJDZS=!JJDZS!*1.05+780.03
国家等python算式	等别	GJZRD=15-Int(!GJZRDZS!/400 )	GJLYD=15-Int(!GJLYDZS!/200 )	GJJJD=15-Int(!GJJJDZS!/200 )

表4. 等别划定算式

图4. 项目区垦造水田前后耕地国家等别变化

耕地质量等别变化		自然等	利用等	经济等
省耕地质量等别	整治前	12.55	8.09	4.69
	整治后	13.86	8.72	5.66
	等别变化	+1.31	+0.63	+0.97
国家耕地质量等别	整治前	5.25	6.33	7.18
	整治后	4.19	5.77	6.16
	等别变化	+1.06	+0.56	+1.02

表5. 项目区垦造水田前后耕地质量等别变化

参考文献 34

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基于ModelBuilder的垦造水田耕地质量等别评价

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