許新惠 徐艷紅

(云南大學(xué)資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院,云南昆明 650091)

基于RS/GIS的鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)土地利用信息系統(tǒng)建設(shè)＊
——以西疇縣法斗鄉(xiāng)為例

許新惠 徐艷紅

(云南大學(xué)資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院,云南昆明 650091)

利用GIS組件技術(shù),采用面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)分析和設(shè)計(jì)方法,確保系統(tǒng)軟件的實(shí)用性、可靠性、規(guī)范性、可擴(kuò)展性,提高系統(tǒng)開發(fā)的效率,降低成本,為土地管理部門的業(yè)務(wù)操作提供決策支持。本文介紹了土地利用信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo),闡述了系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、開發(fā)環(huán)境、技術(shù)流程和各個(gè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)。在遙感技術(shù)(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)的支持下,建立土地利用系統(tǒng),以便快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)地獲取土地利用變化信息,并對土地利用的時(shí)空數(shù)據(jù),包括空間數(shù)據(jù)和專題屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理、處理、分析和顯示,為土地管理部門提供先進(jìn)的管理工具、為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供決策支持均有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

遙感;地理信息系統(tǒng);土地利用

土地利用是生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的一個(gè)敏感因子,是人類為了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的目的而進(jìn)行的一整套對土地進(jìn)行長期的或周期性經(jīng)營的生物和技術(shù)活動(dòng)。由于全球人口的快速增長對土地資源帶來的嚴(yán)重的壓力,特別是“國際地圈、生物圈計(jì)劃”(International Geosphere-Biosphere program,簡稱IGBP)和“全球環(huán)境變化人為因素計(jì)劃”(International Human Di mension Program,簡稱I HDP)聯(lián)合提出了“土地利用與土地覆蓋變化”的研究計(jì)劃后,現(xiàn)階段土地利用變化研究已經(jīng)逐漸成為全球環(huán)境變化研究的前沿和熱點(diǎn)問題[1-2],掌握土地利用現(xiàn)狀和變化規(guī)律從而制定正確的決策也成為各國政府追求的目標(biāo)。研究土地利用的變化情況,其實(shí)質(zhì)是人類為滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要,不斷調(diào)整配置各類土地利用的過程[3-4]。所以研究土地利用的變化情況,不僅有助于了解土地利用變化的原因和機(jī)制,同時(shí)還可以通過調(diào)整人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng),促使土地利用更加合理化,從而達(dá)到土地資源可持續(xù)利用的目的。因此,利用高新技術(shù)精確地找出變化的壩區(qū)或變更地塊是進(jìn)一步開展工作的基礎(chǔ)。

本文利用遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù),把法斗鄉(xiāng)1988年和2003年的土地利用情況的相關(guān)信息放在地理空間的背景下進(jìn)行分析,這不僅可以了解西疇縣法斗鄉(xiāng)土地利用變化的原因,還可為西疇縣喀斯特地區(qū)土地利用情況的研究提供基礎(chǔ)。

1 研究地區(qū)概況

法斗鄉(xiāng)位于云南省西疇縣境東南部,東鄰董馬鄉(xiāng),東南與麻栗坡六河鄉(xiāng)、八布鄉(xiāng)接壤,西南接柏林鄉(xiāng)、興街鎮(zhèn),西靠蚌谷鄉(xiāng),北與雞街鄉(xiāng)、西灑鎮(zhèn)毗鄰。法斗鄉(xiāng)轄:法斗村、脫皮樹村、新箐村、董有村、三元井村等。全鄉(xiāng)國土面積221km,絕大部分為喀斯特地形,巖溶山區(qū)面積占43.05%,境內(nèi)山區(qū)狹沖較多,全境地勢高差較大,全鄉(xiāng)最高點(diǎn)海拔為1 785m,最低點(diǎn)海拔為670m,相對高差1 115 m。有3萬余畝南亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)類型的國家級(jí)自然保護(hù)區(qū),是縣境原始森林最多的地區(qū),區(qū)內(nèi)還有殘存的地史第三、四紀(jì)古老珍稀植物。全鄉(xiāng)耕地面積為1 655.8 hm2,其中:田437.67hm2,旱地1 218.13hm2,屬于典型的山區(qū)農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及GIS的發(fā)展,組件式GIS已經(jīng)成為當(dāng)今地理信息系統(tǒng)軟件開發(fā)與應(yīng)用的主流。組件式地理信息系統(tǒng)(Components GIS,以下簡稱ComGIS)是面向?qū)ο蠹夹g(shù)和組件式軟件技術(shù)在GIS軟件開發(fā)中的應(yīng)用。ComGIS不依賴于某一種開發(fā)語言,而是嵌入通用的開發(fā)環(huán)境中開發(fā)GIS應(yīng)用系統(tǒng)。

MapObjects是ESR I推出的一個(gè)可嵌入的制圖與地理信息系統(tǒng)組件集合,它包括一個(gè)OLE控件(OCX)并提供了40個(gè)OLE對象,可以插入到Visual Basic、Visual C++等支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的W indows開發(fā)環(huán)境中調(diào)用。通過MO可靈活地建立適合用戶的地圖接口,在小內(nèi)存空間中,適用于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)程序環(huán)境,專為程序開發(fā)者設(shè)計(jì)的。它支持Arc/Info COVERAGE、ESR I Shape等格式,同時(shí)支持20余種柵格圖像格式和AutoCAD的DXF、DWG格式,也能夠通過ODBC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對外部數(shù)據(jù)庫的訪問。MO組件有放大、縮小、漫游圖層,通過SQL描述來選擇物體,對所選地圖元素的屬性進(jìn)行更新、查詢,繪制專題地圖,生成、繪制圖形元素,通過線、方框、區(qū)域、多邊形、圓來拾取物體,把數(shù)據(jù)投影到不同的坐標(biāo)下等功能,它的這一系列功能對于分析土地利用情況有很大的作用。

以VisualBasic 6.0為平臺(tái),并結(jié)合MO組件進(jìn)行二次開發(fā),初步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的建立,可以充分結(jié)合VB6.0和MO組件的優(yōu)點(diǎn),不僅使系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)更加簡便,也使系統(tǒng)更加實(shí)用(見圖1)。

圖2 功能模塊圖

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

西疇縣法斗鄉(xiāng)土地利用信息系統(tǒng)是以法斗鄉(xiāng)遙感圖像為基礎(chǔ),對法斗鄉(xiāng)的土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、處理、查詢、分析以及輸出等。根據(jù)系統(tǒng)的需求分析,系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)有面向管理人員用戶和非管理人員用戶的,系統(tǒng)界面要友好,管理人員和非管理人員都能夠通過特定的界面進(jìn)行權(quán)限范圍內(nèi)的操作。該系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)中將系統(tǒng)分為六個(gè)子系統(tǒng)(見圖2):

(1)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng):數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)可對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理和處理,可進(jìn)行數(shù)據(jù)的添加、刪除和更新,同時(shí)可將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成E00格式。

(2)地圖瀏覽子系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)對法斗鄉(xiāng)地圖圖層的顯示,主要包括圖層的放大、縮小、漫游和全圖顯示等操作。

(3)地圖查詢子系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的雙重查詢功能,系統(tǒng)通過按屬性查詢要素的方式查詢地圖圖層要素的信息。

(4)圖層管理子系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)對圖層的修改操作。加載在數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)中已經(jīng)更新的數(shù)據(jù),或者任何用戶所需要的數(shù)據(jù)信息,刪除舊的數(shù)據(jù)圖層。

(5)實(shí)現(xiàn)圖斑面積量算,查詢結(jié)果在數(shù)據(jù)輸出子系統(tǒng)中以直方圖、圖表、報(bào)表等形式顯示和輸出。

數(shù)據(jù)輸出子系統(tǒng):完成各種數(shù)據(jù)和報(bào)表的輸出,其中包括用戶在地圖查詢子系統(tǒng)中查詢的各種數(shù)據(jù)和土地利用情況數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計(jì)的各種報(bào)表等。

2.3 用戶界面設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)以面向用戶的原則,強(qiáng)調(diào)界面的直觀性、可操作性。根據(jù)系統(tǒng)的需求分析,系統(tǒng)的登陸界面可分為管理人員用戶的登陸界面和非管理人員用戶(游客)的登陸界面。不同的用戶有不同范圍的操作權(quán)限。用戶可以利用屬性查詢要素的方式查詢自己所需要了解的要素信息,而且用戶可根據(jù)項(xiàng)目需要放大或縮小可視區(qū)域。

2.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的建立需要若干類型的數(shù)據(jù),包括屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)。因此在進(jìn)行本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)步驟為:①選取適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)源,并對數(shù)據(jù)源進(jìn)行處理;②建立屬性數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫;③對屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

2.4.1 數(shù)據(jù)源的選取和處理

系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)有西疇縣法斗鄉(xiāng)1988年土地利用圖和法斗鄉(xiāng)2003年T M、ET M衛(wèi)星遙感圖像(30m分辨率)作為基本數(shù)據(jù)源。

2.4.2 屬性數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)的分類編碼是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效管理的重要依據(jù),也是建立屬性數(shù)據(jù)庫的一個(gè)重要的內(nèi)容。對系統(tǒng)數(shù)據(jù)制定統(tǒng)一的編碼標(biāo)準(zhǔn),不僅有利于數(shù)據(jù)信息的計(jì)算、錄入、存儲(chǔ)、傳輸和操作,且有利于空間數(shù)據(jù)的交換和共享。本系統(tǒng)在指定數(shù)據(jù)的編碼方案時(shí),結(jié)合法斗鄉(xiāng)土地利用類型的特點(diǎn),本著系統(tǒng)性、唯一性、簡單性、可擴(kuò)充性的原則設(shè)計(jì)編碼[3]。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)形式(見表1、表2)。

表1 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫字段表

表2 數(shù)據(jù)庫代碼表

2.4.3 空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

空間數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫的主體部分,其中表示空間定位關(guān)系的圖形數(shù)據(jù)說明了地表地理現(xiàn)象的位置及其相互關(guān)系,表示識(shí)別地類能力和地類面積量測精度的圖像數(shù)據(jù)反映了各種地類的變化狀況?？臻g數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程如下:

(1)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在本數(shù)據(jù)庫中空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用了矢量結(jié)構(gòu)形式。點(diǎn)狀由一對平面坐標(biāo)(X,Y)來表示;線狀具有一定的走向和長度;面狀由一條或多條首尾坐標(biāo)對相同的封閉弧線組成[4]。

(2)空間數(shù)據(jù)的編輯處理?？臻g數(shù)據(jù)的編輯是通過檢查和修改在數(shù)字化、拓?fù)浣⒑蛯傩员磔斎脒^程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤,并將數(shù)字化數(shù)據(jù)重新組織,完善拓?fù)潢P(guān)系,便于進(jìn)一步處理成可使用的格式[5]。

2.4.4 屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的組織關(guān)聯(lián)

在ArcView系統(tǒng)中對遙感圖像獲取的每一個(gè)空間地物特征圖形建立起拓?fù)潢P(guān)系,并對該空間地物建立起的唯一標(biāo)識(shí),形成地物圖形圖像數(shù)據(jù)庫之間的一一對應(yīng)關(guān)系,從而達(dá)到對圖形圖像數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)目的。在數(shù)字化輸入處理過程中,ArcView系統(tǒng)環(huán)境下分別建立起存儲(chǔ)圖形點(diǎn)、線、面等空間特征的數(shù)據(jù)文件,作為具有拓?fù)潢P(guān)系的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式。由于西疇縣法斗鄉(xiāng)土地利用信息系統(tǒng)涉及到了大量的空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù),考慮到空間數(shù)據(jù)維護(hù)、更新以及空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的管理存儲(chǔ)方便性,為了提高數(shù)據(jù)管理的效率,系統(tǒng)在建立的過程中通過設(shè)置,將屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)建立相同的標(biāo)識(shí)字段Xu_cg,在ArcView中根據(jù)關(guān)鍵字進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

3 系統(tǒng)實(shí)施

3.1 系統(tǒng)軟硬件配置

系統(tǒng)的軟件配置需要VB6.0系統(tǒng)、MO組件、Access數(shù)據(jù)庫。如果用戶需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行添加、刪除、更新等處理,則系統(tǒng)的軟件配置還需要AreView 3.2。

系統(tǒng)硬件配置如下:

計(jì)算機(jī)——Pentium3以上PC機(jī),內(nèi)存最低配置128M,硬盤4G以上,W indows98或以上版本;

數(shù)據(jù)輸入設(shè)備——數(shù)字化儀、掃描儀等;

數(shù)據(jù)輸出設(shè)備——打印機(jī)等設(shè)備;

存貯設(shè)備——光學(xué)刻錄機(jī)、可移動(dòng)硬盤等存儲(chǔ)器。

3.2 系統(tǒng)分析

本系統(tǒng)立足于用戶的角度,面向土地管理人員和所有非管理人員用戶,對法斗鄉(xiāng)的土地利用情況做統(tǒng)一管理,以實(shí)現(xiàn)管理的科學(xué)化、系統(tǒng)化、自動(dòng)化,最大限度的為用戶提供方便,節(jié)約人力、物力等各方面的資源,消除由于信息冗余而造成的數(shù)據(jù)不一致和數(shù)據(jù)查詢的困難。本系統(tǒng)的分析主要從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可移植性、可擴(kuò)充性、效益性、易操作性五個(gè)方面進(jìn)行。

(1)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析:用戶可以通過需要選擇不同的屬性信息,對所感興趣的要素進(jìn)行查詢,用戶得到所要查詢要素的空間信息和屬性信息后,可以以同樣的方法對所另一個(gè)要素用屬性查詢要素的方法進(jìn)行查詢,此過程可以不斷進(jìn)行。如果用戶在操作過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤,系統(tǒng)自動(dòng)跳出提示,提醒用戶應(yīng)如何操作才能避免此類錯(cuò)誤。

(2)系統(tǒng)的可移植性分析:西疇縣法斗鄉(xiāng)土地利用信息系統(tǒng)以VB6.0作為開發(fā)語言,并且系統(tǒng)的開發(fā)是采用模塊化的開發(fā)方式,因此系統(tǒng)的可移植性比較強(qiáng)。

(3)系統(tǒng)的可擴(kuò)充性分析:根據(jù)用戶需求,系統(tǒng)可被方便地裁減和靈活的擴(kuò)展,使系統(tǒng)能適應(yīng)用戶需求的變化。此系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用了功能模塊,子系統(tǒng)的增加或子系統(tǒng)功能的增加應(yīng)該只是功能模塊的增加,系統(tǒng)中其他子系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)不會(huì)因此而受到影響。

(4)系統(tǒng)的效益性分析:系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源是遙感數(shù)據(jù),遙感數(shù)據(jù)具有快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn),為數(shù)據(jù)的獲取提供方便。系統(tǒng)采用VB6.0為開發(fā)語言,并結(jié)合MO組件的強(qiáng)大地圖數(shù)據(jù)操作功能,可以節(jié)約人力、物力等各方面的資源。

(5)系統(tǒng)的易操作性分析:西疇縣法斗鄉(xiāng)土地利用信息系統(tǒng)的使用者既包括管理人員也包括非管理人員,因此根據(jù)系統(tǒng)的需求分析,采用VB6.0系統(tǒng)開發(fā)出來的系統(tǒng)的操作界面設(shè)計(jì)友好。此系統(tǒng)具有準(zhǔn)確簡明的操作形式,簡單方便的操作過程,可使各種類型的用戶很容易的掌握操作方法。

3.3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

(1)不同用戶類型權(quán)限范圍內(nèi)的操作。在登陸界面中有不同用戶的登錄途徑,包括管理員用戶和游客用戶。登錄管理員用戶后進(jìn)入“土地利用信息管理”系統(tǒng),在此界面中,管理員用戶可以對法斗鄉(xiāng)的土地利用信息進(jìn)行對比查詢,以及對數(shù)據(jù)的管理操作。登錄游客用戶,進(jìn)入“土地用戶信息查詢”系統(tǒng),游客用戶在此系統(tǒng)中只能對法斗鄉(xiāng)的土地利用信息進(jìn)行查詢,而不能進(jìn)行任何對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改的操作。

(2)土地利用信息的查詢和顯示。在“土地利用信息管理”和“土利利用信息查詢”界面中,用戶可根據(jù)項(xiàng)目需要選擇所要查詢的相關(guān)要素,查詢結(jié)果包括圖斑代碼、土地類型、面積及土地利用類型的空間分布等等,并且該管理界面也實(shí)現(xiàn)了無級(jí)放大、縮小,漫游等基本功能?！巴恋乩眯畔⒐芾怼苯缑孢€可以把用戶的查詢信息以報(bào)表的形式輸出,以及加載已經(jīng)更新的最新數(shù)據(jù)、刪除已經(jīng)過期的老、舊數(shù)據(jù),生成新的數(shù)據(jù),保證了系統(tǒng)信息的時(shí)效性和可利用性。

(3)不同年份土地利用信息的比較。通過比較不同年份同一屬性要素的空間分布變化和面積變化,或者同一空間位置的不同土地利用類型的變更,用戶不僅可以了解到其土地利用方式的變化情況,還可以制定相應(yīng)的措施以更改不適當(dāng)?shù)耐恋乩妙愋偷母淖?使其能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)氐耐恋刭Y源管理方法。

(4)數(shù)據(jù)的處理和輸出?；贕IS技術(shù),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、圖表制作、數(shù)據(jù)交換接口等功能,使數(shù)據(jù)分析更直觀有效。

4 結(jié) 論

通過建立鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)土地利用信息系統(tǒng),探索出科學(xué)地管理鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)土地利用的方法,為更好地管理好土地資源,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,為土地管理部門提供可業(yè)許的時(shí)勢數(shù)據(jù)具有重要意義。

(編輯:田 紅)

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AbstractThe system cites component GIS,uses designedmethod geared to objects,ensures system practical,reliable,normal,extending,improves efficiency of system,reduces production costs,and provides a strategic decision for land management.This paper introduces the design destinations of the land use management system firstly and presents the architecture,development environment aswell as technique flow of the system.Finally,it describes the each step function of the system.The land use change data can be collected quickly,economically and precisely under the support of RS and GIS.The spatial temporal data,which dealwith the spatial and theme data,can be stored,managed,processed,analyzed and visualized in the system.The land use system plays an i mportant role in decision making system for regional sustainable development on the base of integration of RS and GIS.A case study on land use system for Fadou County in Yunnan province is done.

Key wordsremote sensing;GIS;land use

The Building of the Land Use Information System at County Level Based on RS/GIS:Taking the Southeast of Yunnan as an Example

XU Xin-hui XU Yan-hong
(Geographic Information System,Yunnan University,Kunming Yunnan 650091,China)

F49

A

1002-2104(2010)03專-0055-04

2009-11-02

許新惠,碩士,助理研究員,主要研究方向?yàn)檫b感與地理信息系統(tǒng)。

＊云南大學(xué)理(工)科校級(jí)科研基金(編號(hào):2008YB023)資助;云南省自然科學(xué)基金(編號(hào):2008ZC005M)資助。