论文导读:：我国土地适宜性评价始于50年代，综合的土地适宜性评价从70年代末全面展开，近l0年来，土地适宜性评价得到了更快的发展，更重视定性与定量相结合。人工神经网络模型等新方法开始尝试，GIS技术和专家系统在土地评价尤其是土地适宜性评价中得到了广泛应用。本文主要描述了国内土地适宜性评价的主要理论和评价方法，适当兼顾国外，以及不同基础之上评价方法的优缺点。
论文关键词：适宜性评价，土地适宜性，GIS
0引言
土地适宜性评价作为土地评价的重要组成部分，是根据土地的自然和社会经济属性，研究土地对某一现状用途或预定用途的适宜程度。1976年联合国粮农组织（FAO）正式公布的《土地评价纲要》是最为典型的土地适宜性评价指南。由于土地适宜性评价针对性强，实用性大，应用很广，适宜性评价方法也不断有新的进展。
1评价方法
1.1经验法
评价人员与当地科技人员和有实际经验的人讨论，并依据研究区的具体情况和自己多年土地利用的经验，决定如何将各单项土地质量的适宜等级综合为总的土地适宜等级。该方法的优点是能考虑数学方法所不能包括的各种非数量因子及具体变化情况，缺点是要求评价者对当地条件、土地质量状况和作物生物学特性具有丰富的知识，才能做出正确的判断（夏敏，2000），而且不可避免的是易造成评价结果的主观性。由于这些局限加上新方法、新技术的发展，经验法的受用面越来越小。
徐樵利（1994）在湖北省宜昌县完成的适种柑橘的土地评价系统就采用经验法，参照《土地评价纲要》建立起来的。首先确定影响柑橘生长的限制因素，然后逐项对它们进行分级，最后再综合成总的土地适宜等级。同时，在评价过程中适当考虑管理、投资和柑橘产量等社会经济因素。李秀斌(1989)对黄淮海平原土地做的农业适宜性评价也采用了此法。
1.2极限条件法
该方法主要强调主导因子的作用，运用“木桶原理”，将单项因子评价中的最低等级直接作为综合评价的等级（黑龙江省农、林、牧土地适宜性评价，赵松乔等；江苏省宜兴市南部丘陵山区的土地适宜性评价，倪绍祥）。极限条件法简单易操作，能很好体现个别极端决定土地利用适宜性的因素，但该方法未考虑到在一些情况下，土地某种性质的不足可为其他部分所弥补（陈建飞等GIS，1999），因此得出的结论偏于草率和绝对，而且在多数情况下，综合评定出的土地等级偏低。
1.3数学方法
数学方法以权重法为中心，即确定各个参评因子及其权重，然后对两者的乘积加总，以和作为分等级的根据。主要分为多因素综合评定法和模糊综合评判法。
1.3.1多因素综合评定法（指数和法）
该方法将各参评因子按其对土地适宜性贡献或限制的大小进行经验分级或统计分级并赋值，然后用各参评因子指数之和来表示土地适宜性的高低。最后按照指数和大小排序，以经验确定指数和的分等界线。其中各参评因子及其权重系数的确定可依据回归分析法、层次分析法、专家征询法（Delphi）等。采用这些数学方法的目的都是为了获得尽量准确的权重和指数和，以期尽量准确地评价适宜性等级（夏敏，2000），而且非数量化质量性状数量化和不同计量单元无量纲化使得各参评因子间具有了明显的可比性（何敦煌，1994），缺点在于较极限条件法需增加大量计算过程，在地类复杂、评价单元数量较多的区域工作量明显增加（何敦煌，1994），同时不能考虑到非数量因子的具体变化情况（夏敏，2000），而以和值计算土地质量综合指数往往会掩盖某些特别限制因子对评价目标所造成的质的影响（徐丽莎，2008），层次分析法、Delphi法在确定权重系数时主观性过大。
刘胤汉等（1995）在陕西采用专家征询法对农业土地资源作了综合性适宜性评价，经过两轮征询后确定了坡度、高程等6个指标极其权重系数，最后将农业土地分为最佳适宜、中等适宜和临界适宜三等，并按此法对水稻作了单向性土地适宜性评价。吴燕辉等（2008）以湖北省潜江市为研究范围，在GIS技术的支持下，阐述了如何用层次分析法进行土地适宜性评价，得到了潜江市的适宜性等级图，并单独对农用地、林地、建设用地的适宜性评价结果作了分析。
1.3.2模糊综合评判法
这种方法用于评价的原理，是对参评因子和适宜性等级建立隶属函数，对参评因子的评价由参评因子对每一个适宜性等级的隶属度构成，评定结果是参评因子对适宜性等级的隶属值矩阵；参评因子对适宜性的影响大小用权重系数表示，构成权重矩阵，将权重矩阵与隶属值矩阵进行复合运算，得到一个综合评价矩阵，表示该土地单元对每一个适宜性等级的隶属度。模糊综合评判方法较好地体现了主导因素和综合分析的相结合，比较符合客观实际，通过对参评因素隶属度的计算和模糊矩阵的复合运算得出评价单元对应于各等级的隶属度，其计算过程无需再掺入人为因素，减少了主观性的干扰（陈建飞等，1999）。但是根据实地采集的调查数据对模糊综合评判模型进行验证，会发现模型存在一定的误差，有一部分正确的样本数据却得不到正确的结果（焦利民等，2004）。
E. Van Ranst等（1994）采用该法对泰国半岛的橡胶生产区做了土地适宜性评价。他们创新地根据每个因素对产量的影响赋予一定的权重系数，并将单项因子的适宜性评价与综合的土地适宜等级结合起来。最后将评价结果与常规的极 限条件法、参数法和多元线性回归的评价结果相比较，得出模糊综合评价法的准确性较好，从而证明了该法的潜力。P.A.BURROUGH等（1992）采用加拿大阿尔伯塔农业实验农场的数据，分别用布尔数学法和模糊分类法对每个细胞的土地属性进行分类，得出布尔方法比模糊分类拒绝更多的细胞GIS，选取的细胞也不够毗连论文发表。而模糊分类法在所有的阶段都获得更多的有效信息，分类的连续变化性也更好。
姚建民（1994）在典型的黄土残塬沟壑区――隰县针对如何利用农作物、果树、林木和牧草开发土地资源问题，重点筛选出原土地利用类型、坡度、坡向和海拔高程4个指标，运用模糊综合评判法进行适宜性评价，划分出土地适宜性开发类型区。刘耀林等（1995）在十堰市土地利用现状调查的基础上，针对现有坡荒地，通过对制约土地的自然因素和社会经济条件的综合分析，依照土地质量满足对预定用途要求的程度，采用模糊数学的方法完成了坡荒地的宜农、宜林、宜牧、宜园4个适宜类的评价。陈建飞等（1999）应用模糊综合评判(Fuzzy Set)法、经验指数和法、极限条件法进行长乐市土地适宜性评价，对不同方法及结果进行对比分析，得出模糊综合评判的结果与经验指数和的结果有较大的相似性、极限条件法的结论往往过于简单，着重探讨了模糊综合评判方法的优点――合理、客观。
1.4人工智能方法
人工智能方法基于自学习、自适应系统的样本学习机制，如人工神经网络方法、遗传算法、元胞自动机等。刘耀林、焦利民（2004）基于神经网络来构造模糊系统，建立了土地适宜性评价的模糊神经网络模型；根据神经网络误差反向修正的原理，设计和推导了该模型的学习算法，并通过实验证明该模型应用于土地适宜性评价具有高效、客观、准确等优点。次年（2005），两人将计算智能理论引入土地评价领域，构建了一个全新的土地适宜性评价模型：首先基于模糊逻辑和人工神经网络构造了一个模糊神经网络模型，然后采用改进的遗传算法进行训练，能够快速收敛到最优解，对初始的规则库进行修正，形成了一个自学习、自适应的评价系统。
1.5改进后的方法
以上介绍了在土地适宜性评价中常用的基本方法。近年来，鉴于各种方法本身的局限性，很多学者提出了各种方法相互结合或对原方法加以改进的评价方案，并应用于某地的土地适宜性评价，取得了较好的结果。
厦门大学何敦煌（1994）在福建龙海适宜性评价中尝试采用了极限条件法和指数和法相结合的两次评价，即用极限条件法评价土地适宜类，用极限条件法和指数和法评价土地适宜等并确定土地限制性（适宜级）是同时进行的。这一方法不仅克服了极限条件法和指数和法的缺点，还相互间起了交叉检验的作用。
南京大学彭补拙等在做中亚热带北缘青梅土地适宜性评价时对盛花期温度和土壤PH值这两项对青梅生产发育有重要限制作用的因素采用极限条件法，对其余的评价因子采用逐步回归分析法进行分析，作必要的因子剔除，得到它们的总适宜等级，最后再对这三项评价的结果按极限条件法进行归总，得到该土地利用方式的适宜性等级最后评价结果，该结合体现各土地构成要素的不同贡献，提高评价结果的科学性和合理性。
北大的杜红悦等以攀枝花为例，用模糊数学方法对FAO的农业生态地带法(AEZ)进行改进，并将GIS技术应用于AEZ法中；欧阳进良等针对不同作物进行土地适宜性评价，并据评价结果、各类土地的特点及区位和经济因素进行作物种植分区。
2新技术的应用
随着数学方法的改进和新技术如3S（遥感技术RS、全球定位系统GPS和地理信息系统GIS）、ES（专家系统）的应用，给土地评价，尤其是土地适宜性评价带来了飞跃，它们在数据的获得、处理、分析上的强大功能不仅使工作效率大大提高，还使基于大范围的调查评价成为可能。
Jacek Malczewski (2004)对基于GIS的土地适宜型分析做了系统全面的梳理，他先从历史的角度介绍了GIS的知识及其发展过程，然后回顾了基于GIS的土地适宜型评价的相关方法和技术，最后分析了其存在的挑战、未来趋势和前景。胡小华等（1995）通过专家系统的引入、层次分析法的应用以及如何借助地理信息系统强大的空间分析功能及图形和属性的结合，实现了多目标土地适宜性的评价。张红旗（1998）在评价柑桔土地适宜性时，结合GIS技术GIS，改变以往仅考虑自然条件的做法，分别建立柑桔土地的自然、经济、社会属性适宜性评价模型及综合评价模型，提高评价结果的科学性和合理性，也为其他类型的单作物(广义)土地适宜性评价提供了一个可行的模式。
S.Kalogirou (2002)运用专家系统和地理信息系统技术，建立了支持实证研究的土地适宜性评价模型――LEIGIS软件。该模型基于联合国粮农组织的作物土地分类，分为物理评价和经济评价。物理评估选用了17种指标因子，采用布尔分类法，包括了一般种植作物和5种特定作物（小麦，大麦，玉米，棉花种子，甜菜）的评价模型。经济评价考虑了市场限制下的收入最大化问题。专家系统使得评价不同作物时规则可以适当改变，地理信息系统使得空间数据的管理和结果可视化成为可能。该软件支持任何空间数据集的评价和介绍，而且不需要评价者掌握特殊的电脑技能。夏敏（2000）在其硕士论文里探讨了以地理信息系统和专家系统为技术支持，开发农地适宜性评价专家系统的可行性，在Mapinfo地理信息系统的支持下，建立了一个具有一定通用性的农地适宜性评价专家系统，并通过了在邳州市的实证研究。
3结论
我国的土地适宜性评价始于50年代，综合的土地适宜性评价从70年代末全面展开,近l0年来，土地适宜性评价得到了更快的发展，更重视定性与定量相结合、针对特定目标或对象。经验法、极限条件法、多因素综合评定法法、层次分析法等继续得到使用，但通常做适当的改进或与其他方法相结合，弥补各自的缺陷。模糊综合评价法、灰色关联度分析法仍然得到了很广的应用，神经网络模型、遗传算法等新方法开始尝试性应用。科技的发展使得3S技术和专家系统等新技术广泛用于土地评价，尤其给土地适宜性评价中带来了质的飞跃，接下来的土地适宜性评价仍基于上述技术的支持是必然的趋势。
参考文献：
[1]Burrough Pa, Macmillan Ra and Vandeursen W. 1992. Fuzzy Classification Methodsfor Determining Land Suitability from Soil-profile Observations and Topography[J].Journal of Soil Science, 43(2), pp. 193-210
[2]E. Van Ranst, H. Tang, R. Groenemam andS. Sinthurahat. 1996. Application of Fuzzy Logic to Land Suitability for RubberProduction in Peninsular Thailand[J]. Geoderma, 70(1), pp. 1-19
[3]FAO. A Framwork for Land Evaluation[S]. FAO Soil Bulletin32,Rome, 1976
[4]Jacek Malczewski. 2004. GIS-basedLand-use Suitability Analysis: a CriticalOverview[J]. Progress in Planning, 62(1), pp. 3-65
[5]S. Kalogirou. 2002. Expert Systems and GIS: an Applicationof Land Suitability Evaluation[J]. Computers, Environment and Urban Systems, 26( 2-3), pp. 89-112
[6]陈建飞，刘卫民.Fuzzy综合评判在土地适宜性评价中应用[J].资源科学，1999，21（4）：71-74
[7]杜红悦等.土地农业适宜性评价方法研究与系统实现――以攀枝花为例[J].资源科学，2001，23（5）：41-45
[8]何敦煌.关于土地适宜性评价工作的几个问题探讨[J].中国土地科学，1994，8（6）：11-15
[9]胡小华等.GIS支持的多目标土地适宜性评价[J].中国土地科学，1995，9（5）：33-37
[10]焦利民，刘耀林.土地适宜性评价的模糊神经网络模型[J].武汉大学学报信息科学版，2004，29（6）：513-516
[11]李秀斌等.黄淮海平原土地农业适应性评价[J].自然资源，1989，（4）：32-38
[12]刘胤汉等.农业土地资源适宜性评价的理论和方法[J].地域研究与开发，1995，14（3）：11-16
[13]刘耀林等.模糊综合评判在土地适宜性评价中应用研究[J].武汉测绘大学学报，1995，20（1）：71-75
[14]刘耀林，焦利民.基于计算智能的土地适宜性评价模型[J].武汉大学学报信息科学版，2005，30（4）：283-287
[15]倪绍祥著.土地类型与土地评价概论[M].高等教育出版社，1999
[16]倪绍祥.近10年来中国土地评价研究的进展[J].自然资源学报，2003，18（6）：672-683
[17]欧阳进良，宇振荣.基于GIS的县域不同作物土地综合生产力评价[J].农业现代化研究，2002，23(2)：97-10
[18]彭补拙等.中亚热带北缘青梅土地适宜性评价方法探讨[J].自然资源，1994，（2）：14-21
[19]邱炳文等.GIS在土地适宜性评价中的应用与展望[J].地理与地理信息科学，2004，（5）：20-23，44
[20]钱海滨等.土地资源合理利用评价研究综述[J].中国土地科学，2001，15（2）：14-19
[21]吴燕辉等.土地利用规划中的土地适宜性评价[J].农业系统科学与综合研究，2008，24（2）：232-235，242
[22]徐丽莎.土地适应性评价的理论与评价方法综述[J].今日南国，2008，（9）：18-20
[23]夏敏.农地适宜性评价专家系统研究[D].南京农业大学硕士论文.2000
[24]徐樵利，谭传凤等.山地地理系统综论[M].华东师范大学出版社，1994
[25]姚建民.黄土残塬沟壑区土地开发适宜性评价方法研究[J].自然资源学报，1994，9（2）：185-192
[26]张红旗．GIS支持的县级区域柑桔土地适宜性综合评价[J].资源科学，1998，20(1)：62-70
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