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2026 , Vol. 16 >Issue 5: 43 - 50

DOI: https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2025-0048

GIS-based Suitability Evaluation and Analysis of Agricultural Land in Pingyin County

  • FENG Pengfei , 1 ,
  • SHEN Chenglong 1 ,
  • JIANG Huizhong 2
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  • 1 Shandong Zhituo Geographic Information Engineering Co., LTD, Jinan 250100
  • 2 Zhengyuan Geographic Information Group Co., LTD., Beijing 101399

Received date: 2025-02-08

  Revised date: 2025-07-10

  Online published: 2026-05-15

Fold

Abstract

To protect agricultural land and improve the efficiency of agricultural land use in Pingyin County, a suitability evaluation of agricultural land in Pingyin County was conducted. Based on the data of land use status of the third land survey in Pingyin County, this study selected nine evaluation factors, including topography, soil, water resources, and human and social factors, to construct an evaluation index system. Using the principal component analysis method to determine the factor weight, combined with GIS spatial analysis and natural breakpoint classification method, the suitability evaluation of cultivated land, garden land and forest land in Pingyin County was carried out. The results show that: (1) the proportion of highly suitable farmland in Pingyin County is 33%, concentrated along the northwest bank of the Yellow River and the southeast bank of the Hui River. (2) The proportion of areas suitable for gardens and forests is around 11%, distributed relatively loosely, while the southern central mountainous region is generally less suitable. (3) Due to the influence of mountainous terrain, the suitability of agricultural land varies among townships, with uneven spatial distribution. In particular, more than half of the arable land in Xiaozhi Township is highly suitable. This GIS comprehensive suitability assessment aims to identify potential agricultural land and provide support for scientific planning and optimization of agricultural land spatial layout.

Key words： GIS; suitability evaluation; spatial analysis; agricultural land; land use type; principal component analysis; natural breakpoint classification method

Cite this article

FENG Pengfei , SHEN Chenglong , JIANG Huizhong . GIS-based Suitability Evaluation and Analysis of Agricultural Land in Pingyin County[J]. Journal of Agriculture, 2026 , 16(5) : 43 -50 . DOI: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2025-0048

0 引言

当前国际粮食危机导致中国粮食进口面临价格攀升与供应不稳的双重压力，在此背景下，构建可持续粮食系统、筑牢粮食安全根基已成为紧迫需求。为实现资源环境与经济社会协调发展，土地保护应遵循“宜耕则耕、宜林则林、宜园则园”原则[1]。在此背景下，亟待开展农用地适宜性评价，科学优化农业布局，稳步推动粮食安全向食品安全进阶。土地适宜性是指某一特定类型的土地对于某一特定用途的适宜性。农用地是指直接用于农业生产的土地，包括耕地、林地、草地、农田水利用地养殖水面等[2]。农用地适宜性评价是农用地资源空间分析和优化配置的基础，对于最大化土地生产潜力、缓解人地矛盾、促进农业土地可持续利用具有重要作用[3-4]。
地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是以空间地理数据为基础，在计算机软、硬件支持下，对空间中分布的地理数据进行采集、存储、运算、分析等操作的技术系统[5]。近年来国外将GIS技术应用于土地评价的案例有很多[6-7]，ESA等[8]利用GIS技术对埃塞俄比亚西北高地Gelda流域农业可持续规划分析土地适宜性评价。CHANDRAKALA等[9]利用GIS和RS相结合，对印度南特朗加高原地区豌豆生产进行土地适宜性评价。国内土地评价研究也在不断深入。陈颖等[10]将RS和GIS技术相结合，运用DTM模型对四川省马尔康县进行土地适宜性评价分析。陈露露等[11]利用GIS技术，选取高程、坡度、土壤质地、有机质含量和水资源可利用性对浙江省诸暨市农用地进行适宜性评价。李潇等[12]通过构建三级土地类型以土地类型为评价单元，综合自然条件、经济和生态环境因素，对西峡县耕地、园地和林地进行适宜性评价。
目前未见基于GIS针对济南市平阴县的相关分析，故本研究以山东省济南市平阴县为研究对象，分析自然地理、人文经济等多方面要素，选取涵盖地形地貌、土壤地质和人文社会等共9个评价因子，建立综合评价指标体系，分别对耕地、园地和林地等农业生产的适宜性进行评价，并分析了农业用地可能的优化方向，为该区域的土地规划修订提供借鉴意义。

1 研究区概况及数据来源

1.1 研究区概况

平阴县位于山东省西部、济南市西南部，地处北纬36°1′~36°23′、东经116°12′~116°37′，东邻泰安肥城市，西隔黄河与聊城东阿县相望，南邻泰安东平县，北邻长清区，是济南、聊城、泰安三市的交会点，平阴县下辖2个街道、6个镇，总面积827 km2（图1）。泰山余脉贯穿县内中部和西部，黄河流经北部。平阴县有丘陵、山地、平原和洼地（盆地）四种地形，地势南高北低，中部隆起。平阴县属暖温带大陆性半湿润季风气候，四季分明，春季干燥多风，夏季高温多雨，秋季秋高气爽，冬季寒冷少雪，年平均气温14.6℃，年均降雨量641.7 mm。平阴县境内土壤类型主要分为6个土类，9个亚类。
图1 研究区地理位置[审图号：GS(2024）0650号]

1.2 数据来源

为开展本次农业用地适宜性评价研究，收集的相关数据包括两大类，一是自然地理数据主要包括平阴县土壤类型[13]、土壤酸碱度、土壤有机质[14-15]、地形地貌以及水资源数据；二是人文社科数据包括平阴县行政区划、交通数据和土地利用现状图，数据来源见表1。
表1 数据类型及数据来源
数据 来源
土壤类型 国家地球系统科学数据中心(https://www.geodata.cn)
土壤pH 国家青藏高原科学数据中心
（https://data.tpdc.ac.cn/home）
土壤有机质
行政区划 地理空间数据云(http://www.gscloud.cn/)
地形数据
交通数据 OSM数据集
水系数据
土地利用现状 第三次全国国土调查

2 研究方法

2.1 评价指标体系构建

农业用地适宜性评价以平阴县土地利用现状为基础，参照《土地利用现状分类》及第三次国土调查数据，结合研究区地形、土壤、水文特征，将农用地划分为耕地、园地、林地三大类。结合研究区自然地理、人文经济等多方面的要素，参考文献[16-18]，选取9个因素作为综合评价因子，建立评价指标体系。评价因子包括土壤有机质、土壤类型、土壤酸碱度、地形地貌（海拔、坡度）、水文条件（距水系距离）、社会因素（路网交通、距居民点距离、土地利用现状）。

2.2 评价因子赋分

依据平阴县土地类型划分情况，对选取出的9个评价因子，建立农业用地适宜性的评价因子分级标准并赋值打分，表2中各因子的分级所对应的分值反映其对农业适宜性产生的作用程度[19-20]。农用地适宜性评价的各因子分级及权重配比参考农业部GB/T 33469—2016《耕地质量等级》[21]确定。根据《第三次全国国土调查》的土地分类系统对土地利用现状利用类型进行评分，若与适宜性农用地类型一致则为满分6分；若不一致，则为0分。
表2 平阴县农用地适宜性评价指标及分级标准
评价因子 6分 5分 4分 3分 2分 1分
DEM/m <50 50~90 90~135 135~190 190~260 >260
坡度/° <2 2~5 5~10 10~15 15~20 >20
距水系距离/km <1.5 1.5~3 3~5 >5
距道路距离/km <1 1~2 2~3 3~4 4~5 >5
居民点/km <0.3 0.3~0.6 0.6~1 1~2 1.5~2 >2
土壤类型 褐土、潮褐土、褐土性土 潮土 石灰性褐土 钙质粗骨土 石灰性砂姜黑土 冲积土、其他
土壤pH <7.5 - 7.5~8 - - >8
土壤有机质/(g/kg) >2.6 2.1~2.6 1.6~2.1 1.2~1.6 0.8~1.2 <0.8
地形地貌条件：高程和坡度是影响土地作为耕地资源的重要因素。坡度越陡，农业种植难度越大，且耕地易变得零散破碎，不利于管理。该研究将高程和坡度数据采用自然间断点分级法[22]（下同）进行重分类并赋值。
人文条件：生产道路（机耕路）为粮食生产提供便利的交通，河流水库为灌溉农田提供必要的水系资源。道路、水系和居民点采用欧氏距离工具，GIS欧氏距离能计算目标位置到最近设施点的距离，准确分析某区域受某类环境影响的程度。
土壤条件：土壤类型、酸碱度和土壤有机质作为农作物树木基础保障，且直接影响作物的生长和产量，具体表现在土壤质地、保水保肥能力、酸碱度、通气性等方面。平阴县内褐土适宜种植各种农作物及果木，特别是潮褐土、褐土亚类；其次是潮土较适宜种植小麦、玉米等作物；最差的是砂浆黑土，对作物有选择性，适宜性差。大多数农作物适宜的酸碱度适中的土壤，pH 6~7.5，有利于作物的生长和营养吸收。土壤有机质具有提供养分、促进微生物活动、改善土壤理化性质等功能，是评价土壤肥力的核心指标[14-15]。

2.3 权重指标确定

确定因子分值的方法有很多，一般有两大类：一类是主观赋值法，如专家估测法、调查问卷法、层次分析法[23-24]等；另一类是客观赋值法，如主成分分析法[25]、多元线性回归法[26]、聚类分析法等。本研究使用的是多元统计学中的主成分分析法来归纳评价因子分值，并根据主成分分析法的结果，赋予评价因子不同的权重，见表3。
表3 评价因子权重值
评价因子 耕地 园地 林地
DEM 0.112 0.111 0.124
坡度 0.123 0.124 0.176
距水系距离 0.142 0.098 0.091
距道路距离 0.083 0.079 0.081
距居民点距离 0.096 0.092 0.075
现状用地 0.225 0.223 0.223
土壤类型 0.099 0.153 0.12
土壤pH 0.06 0.06 0.06
土壤有机质 0.06 0.06 0.05

2.4 适宜性评价方法及等级划分

结合权重，利用ArcGIS空间分析工具，计算各单元格的适宜性指标值，生成适宜性评价指标图。平阴县农业适宜性评价综合指数的计算采用加权求和法，具体见公式(1)。
${H}_{i}={\sum }_{j=1}^{n}{f}_{ij}{w}_{i}$
式中，Hi为第i个像元的综合分值；wi为第j个评价指标的权重；fij为第i个评价像元内的第j个评价指标的分值；n为评价指标总数。
根据各像元的分值，利用自然间断点分级方法将研究区结果划分为4个不同的适宜性等级：高度适宜、比较适宜、勉强适宜、不适宜。以耕地为例，根据评价指标值进行重分类，将评价指标值>4.5的区域定为高度适宜区；评价指标值3.7~4.5（含）的区域定为比较适宜区；评价指标值2.9~3.7（含）的区域定为勉强适宜区；评价指标值≤2.9的区域定为不适宜区。以同样的方法，划分园地和林地各适宜等级的评价指标值。高度适宜区为农业生产高度适宜（农业生产的自然条件中各因子均处于最优或较优的状态，土地可持久应用于某种用途而不受限制，具有较高的生产率）。比较适宜（农业生产的自然条件中有的因子存在限制性，但总体质量较好）。勉强适宜（农业生产的自然条件中多个因子存在限制性，但总体质量能够保障生产）。不适宜（农业生产的自然条件中各因子均存在限制性，在当前条件下不宜利用或不能持续利用）。

3 结果与分析

3.1 耕地适宜性分析

耕地适宜性评价综合考虑自然环境、土地质量以及研究区人文社会经济特征，参照相应构建的指标体系进行评价，得到最终的评价结果，如图2所示。耕地高度适宜区主要分布于东南孝直镇及西北黄河沿岸，东北地区有少量零星分布；不适宜区集中在贯穿县域的山脉周边，因坡度大、海拔高，无法满足粮食生产需求。分析表明，在耕地适宜性评价中，地形坡度和距离水资源要素对粮食生产起到重要影响作用，其权重值分别为0.123和0.142。经统计，全县高度适宜种植粮食作物的面积达231.23 km2，占研究区总面积的33.03%；比较适宜的面积为197.73 km2，占研究区总面积的28.25%；勉强适宜的面积为170.76 km2，占研究区总面积的24.39%；不适宜的面积为100.2 km2，占研究区总面积的14.32%。
图2 平阴县耕地综合评价图
叠加各乡镇边界进行分析并统计计算得到各乡镇不同耕地适宜等级的数据，如表4所示。分析得出：各乡镇在高度适宜的占比中，孝直镇居于第1位有70.99 km2，占乡镇面积一半以上，高达56.81%。排在第2位的是东阿镇有30.97 km2，占该乡镇面积的38.58%。安城镇排在第3位，面积为37.28 km2，占该乡镇面积的33.66%。这几个乡镇地形相对平缓，水资源充足、交通便利及社会经济条件良好，但在平原地区受已有建筑物群的影响较大，不适宜大规模种植。耕地种植不适宜的乡镇主要有洪范池镇和孔村镇，分别占各乡镇总面积的35.90%和24.42%，究其原因是洪范池镇南部东部有大寨山及其支脉、洪顶山及其支脉，孔村镇西部为延绵的奥陶系石灰岩山丘区，地面坡度较大，故不适宜种植粮食作物。
表4 各乡镇耕地综合评价分析表
乡镇 高度适宜/km2 比例/% 比较适宜/km2 比例 勉强适宜/km2 比例 不适宜/km2 比例 总计/km2
孝直镇 70.99 56.81 20.99 16.80 20.93 16.75 12.06 9.65 124.97
东阿镇 30.97 38.58 25.42 31.66 15.7 19.56 8.19 10.20 80.28
安城镇 37.28 33.66 22.17 20.02 37.87 34.19 13.43 12.13 110.75
玫瑰镇 30.02 31.11 33.75 34.97 26.51 27.47 6.22 6.45 96.5
锦水街道 9.21 25.60 19.75 54.91 6.8 18.90 0.21 0.58 35.97
孔村镇 24.11 24.61 22.76 23.23 27.17 27.74 23.92 24.42 97.96
洪范池镇 18 19.48 24.79 26.83 16.43 17.78 33.17 35.90 92.39
榆山街道 10.65 17.41 28.1 45.95 19.35 31.64 3.06 5.00 61.16
总计 231.23 33.03 197.73 28.25 170.76 24.39 100.26 14.32 699.98

3.2 园地适宜性分析

根据三调土地利用现状数据可知，平阴县园地面积仅有74.88 km2。对园地适宜性评价分析，划分园地适宜性等级，得到园地适宜性评价图，图3显示平阴县园地高度适宜种植区域分布广泛且较为稀松，中部相对集中；比较适宜和勉强适宜种植园地占绝大部分面积，主要分布在西北黄河沿岸和东南地势相对平缓、海拔较低的区域；不适宜种植园地的区域集中在南部中部以及东北部海拔较高的山脉附近。统计园地适宜性评价结果，平阴县高度适宜园地种植的面积为78.76 km2，占总面积的11.25%；比较适宜园地种植的面积为255.61 km2，占总面积的36.52%；勉强适宜园地种植的面积为250.49 km2，占总面积的35.79%；平阴县不适宜园地种植的面积为115.11 km2，占总面积的16.44%。需以市场为导向，结合当地土壤质地、自然资源及人文经济条件，优化园地产业结构与管理水平，提高品种质量、产量。
图3 平阴县园地综合评价图
叠加各乡镇边界分析，统计得到各乡镇园地适宜等级，如表5所示。对比各乡镇在高度适宜的占比，玫瑰镇居于首位有16.35 km2，占该乡镇面积的16.94%。排在第2位的是榆山街道9.58 km2，占该乡镇面积的15.66%。锦水街道排在第3位，面积为4.58 km2，占该乡镇面积的12.73%。不适宜种植园地的乡镇同样是洪范池镇和孔村镇，分别占各乡镇总面积的38.23%和28.74%。园地相对于耕地种植对地形地貌的要求较弱，不需要大面积的平整土地，只需保证水资源充足和便利交通，合理规划园业产业布局，更好的提质增收。
表5 各乡镇园地综合评价分析表
乡镇 高度适宜/km2 比例/% 比较适宜/km2 比例/% 勉强适宜/km2 比例/% 不适宜/km2 比例/% 总计/km2
玫瑰镇 16.35 16.94 46.04 47.70 27.95 28.96 6.17 6.39 96.51
榆山街道 9.58 15.66 29.16 47.67 18.94 30.96 3.49 5.71 61.17
锦水街道 4.58 12.73 22.92 63.70 8.25 22.93 0.23 0.64 35.98
东阿镇 8.99 11.20 37.05 46.15 24.98 31.12 9.26 11.53 80.28
孔村镇 9.83 10.04 25.63 26.17 34.34 35.06 28.15 28.74 97.95
安城镇 10.5 9.48 22.69 20.49 61.15 55.22 16.39 14.80 110.73
孝直镇 11.42 9.14 47.02 37.63 50.41 40.34 16.1 12.89 124.95
洪范池镇 7.51 8.13 25.1 27.16 24.47 26.48 35.32 38.23 92.4
总计 78.76 11.25 255.61 36.52 250.49 35.79 115.11 16.44 699.97

3.3 林地适宜性分析

对林地适宜性进行评价分析，划分园地适宜性等级，得到园地适宜性评价图，图4显示平阴县林地高度适宜种植区域分布广泛且松散；比较适宜和勉强适宜种植林地占据绝大部分土地，主要分布在西北黄河沿岸和东南地势相对平缓、海拔较低的区域；不适宜林地种植的区域分布在南部、中部和东北部海拔较高区域。统计林地适宜性评价结果，平阴县高度适宜林地种植的面积为75.75 km2，占总面积的10.82%；比较适宜林地种植的面积为243.97 km2，占总面积的34.85%；勉强适宜林地种植的面积为269.76 km2，占总面积的38.54%；不适宜林地种植的面积为110.48 km2，占总面积的15.78%。
图4 平阴县林地综合评价图
叠加乡镇边界分析，统计得到各乡镇林地适宜等级数据，如表6所示。比较各乡镇高度适宜的面积，玫瑰镇居于首位有14.83 km2，占该乡镇面积的15.37%。安城镇排第2位有13.92 km2，占该乡镇面积的12.57%。东阿镇排第3位，面积为12.4 km2，占该乡镇面积的15.45%。林地相对于耕地、园地的要求更低，不需要大块平整土地和便利的交通，建议大力推进荒山育林、荒地育林，持续改善生态环境及绿色城市建设，深入推进碳达峰、碳中和，绿色可持续发展。
表6 各乡镇林地综合评价分析表
乡镇 高度适宜/km2 比例/% 比较适宜/km2 比例/% 勉强适宜/km2 比例/% 不适宜/km2 比例/% 总计/km2
玫瑰镇 14.83 15.37 43.63 45.21 30.36 31.46 7.69 7.97 96.51
安城镇 13.92 12.57 28.03 25.31 50.23 45.36 18.56 16.76 110.74
东阿镇 12.4 15.45 35.18 43.82 23.52 29.30 9.18 11.43 80.28
榆山街道 8.92 14.58 31.04 50.74 16.37 26.76 4.84 7.91 61.17
锦水街道 8.14 22.62 20.36 56.59 6.79 18.87 0.69 1.92 35.98
洪范池镇 7.78 8.42 27.42 29.68 33.84 36.63 23.35 25.27 92.39
孔村镇 5.84 5.96 18.16 18.54 43.73 44.65 30.22 30.85 97.95
孝直镇 3.92 3.14 40.15 32.14 64.92 51.96 15.95 12.77 124.94
总计 75.75 10.82 243.97 34.85 269.76 38.54 110.48 15.78 699.96

4 结论与展望

本研究根据平阴县土地利用现状，选取自然地理、土壤地质和人文经济3个方面共9个因子综合分析平阴县耕地、园地、林地的土地适宜性评价。结果表明，平阴县耕地高度适宜区面积为231.23 km2，占比33%，集中分布于西北黄河沿岸地区和东南汇河两岸，而南部中部山脉地区适宜性较低；园地和林地高度适宜区面积分别为78.76 km2和75.75 km2，占比均在11%左右，分布较为松散。针对平阴县适宜性评价结果提出一下建议：（1）引入现代科技提升耕作水平，确保耕地质量稳步提高。（2）发展高效水果与花卉产业，增强园地经济活力。（3）推动林果融合，拓展林下经济新路径，为平阴县农业可持续发展注入强劲动力。
本研究选取的评价因子未涵盖地下水、气候（气温、降水）及生物多样性等指标，存在一定局限性。未来可聚焦精准农业方向，重点强化土壤健康与微生物多样性研究，推广喷灌、滴灌等高效节水技术，同时识别适宜发展生态友好型农业的重点区域，进一步完善评价体系。

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