王嘉慧　李畫(huà)

【摘 要】我國(guó)在經(jīng)濟(jì)全球化和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日益加劇背景下進(jìn)入城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，土地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。本文介紹了3S技術(shù)在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的集成應(yīng)用，闡述了建立動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一般步驟，并探討了在集成應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題以及解決辦法。

【關(guān)鍵詞】快速城鎮(zhèn)化； 土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)； 3S； 土地利用

1 自然資源及其對(duì)區(qū)域發(fā)展的影響

1.1 自然資源的概念

自然資源是指存在于自然界，能被人類(lèi)利用并能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)或社會(huì)價(jià)值的自然條件（或自然環(huán)境要素）。然而自然資源僅僅是一個(gè)相對(duì)的概念，隨著社會(huì)生產(chǎn)力水平的提高和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，自然資源的概念也在不斷變化。那些雖然在當(dāng)前不能為人類(lèi)利用而轉(zhuǎn)化為自然資源的自然環(huán)境因素，可能在今后也能被人類(lèi)利用，轉(zhuǎn)化為自然資源。

1.2 自然資源的特征

自然資源具有有限性、區(qū)域性、整體性、多用途性和社會(huì)性等特征。

1.2.1 有限性

自然資源的有限性是指自然資源的數(shù)量供應(yīng)與人類(lèi)不斷增長(zhǎng)的需求存在矛盾，即用經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀點(diǎn)看自然資源存在稀缺性。

1.2.2 區(qū)域性

任何一種自然資源，無(wú)論在數(shù)量上或質(zhì)量上都有顯著的地域差異，并且在地球上的分布都是不均衡的。自然資源的地域差異（區(qū)域性）不但表現(xiàn)在不同區(qū)域同一種資源在數(shù)量和質(zhì)量上存在差別，而且還表現(xiàn)在不同區(qū)域的各種自然資源在其品種組合上的差異。這兩個(gè)方面的差別，會(huì)對(duì)自然資源的利用都會(huì)產(chǎn)生重大影響。

1.2.3 整體性

各種自然資源要素一個(gè)區(qū)域彼此都有生態(tài)上的聯(lián)系，形成一個(gè)整體，即自然資源生態(tài)系統(tǒng)。其中一種資源的開(kāi)發(fā)利用，就可能引起系統(tǒng)中其他資源或環(huán)境要素的連鎖反應(yīng)。自然資源的這種整體性特征，要求人們?nèi)嫜芯?、綜合開(kāi)發(fā)自然資源。

1.2.4 多用途性

大部分自然資源都具有多重功能。如一條河流，可以用作發(fā)電，也可以作為灌溉系統(tǒng)的主要部分，對(duì)交通部門(mén)而言則是航運(yùn)線，而旅游部門(mén)又把它當(dāng)作旅游資源。

1.2.5 社會(huì)性

自然資源上附加人類(lèi)勞動(dòng)是是自然資源中的社會(huì)因素。這種社會(huì)因素是人類(lèi)世世代代利用自然、改造自然的結(jié)晶.

2 土地和土地利用

2.1 土地利用的概念

土地利用是指人類(lèi)通過(guò)一定的行為，以土地為勞動(dòng)對(duì)象，利用土地的特征，來(lái)滿足自身需要的過(guò)程。土地利用可以是一項(xiàng)生產(chǎn)性活動(dòng)，如種植作物、栽培樹(shù)木、養(yǎng)殖牲畜，也可以是一項(xiàng)非生產(chǎn)性活動(dòng)，如建筑住宅、修建公園等。

2.2 土地的平面利用與立體利用

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，土地是指地球的表面，是一個(gè)平面的概念。農(nóng)業(yè)用地，尤其是種植業(yè)用地，一般也是平面利用。然而，土地又是立體的，下至地殼，上至大氣層，都可以作為土地的范疇。城市土地日益趨向立體利用方向發(fā)展。在現(xiàn)代城市中，地下停車(chē)場(chǎng)、地下管線網(wǎng)、地下商場(chǎng)、隧道、地下鐵路比比皆是，甚至有些城市地下可作三四層空間使用。另外，城市的高空利用也越來(lái)越多，現(xiàn)代城市中高樓大廈、高架鐵路與公路、人行天橋、高空管線也到處可見(jiàn)。

3 土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容和目的

土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)對(duì)本底資料（監(jiān)測(cè)土地的具體數(shù)據(jù)和圖件），采用遙感和土地調(diào)查等手段，利用計(jì)算機(jī)及監(jiān)測(cè)儀對(duì)土地利用的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行綜合反映，并對(duì)這些反映進(jìn)行科學(xué)分析。其監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包括土地利用變化的動(dòng)態(tài)信息，耕地總量的動(dòng)態(tài)平衡情況，農(nóng)業(yè)用地內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整情況以及基本農(nóng)田的保護(hù)區(qū)情況等。通過(guò)對(duì)以上的監(jiān)測(cè)，做到及時(shí)、準(zhǔn)確的掌握相關(guān)土地的具體情況，為政府的決策和對(duì)各項(xiàng)規(guī)劃管理提供科學(xué)的依據(jù)。

3.1 土地利用變化的動(dòng)態(tài)信息

土地的利用情況以及利用性質(zhì)隨著時(shí)間的推移會(huì)發(fā)生不同的變化。土地利用變化的類(lèi)型、具體位置以及相關(guān)數(shù)量構(gòu)成變化的動(dòng)態(tài)信息。為更好地對(duì)土地進(jìn)行利用，有關(guān)政府和部門(mén)應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確了解這些內(nèi)容。

3.2 耕地總量的動(dòng)態(tài)平衡情況

為保證耕地的數(shù)量能夠滿足人們對(duì)農(nóng)作物的需求，必須對(duì)耕地總量的動(dòng)態(tài)平衡情況進(jìn)行充分的調(diào)查研究，相關(guān)部門(mén)根據(jù)現(xiàn)有的耕地資源具體數(shù)量，結(jié)合土地資源可以提供的最大限度及目前的耕地需求情況，將耕地的數(shù)量進(jìn)行合理的協(xié)調(diào)。

3.3 農(nóng)業(yè)用地內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整情況

農(nóng)業(yè)用地內(nèi)部的結(jié)構(gòu)情況就是為了能夠?qū)r(nóng)業(yè)用地進(jìn)行科學(xué)合理的管理，對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整情況及時(shí)掌握，以求其發(fā)揮最大效益。

3.4 基本農(nóng)田的保護(hù)區(qū)情況

基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)指的是依照相關(guān)的法定程序確定的對(duì)基本農(nóng)田實(shí)行特定保護(hù)區(qū)域?；巨r(nóng)田的保護(hù)區(qū)不能進(jìn)行占用。因此，應(yīng)及時(shí)掌握并充分利用對(duì)基本農(nóng)田的保護(hù)用情況。

土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，就是對(duì)土地進(jìn)行了全面性的調(diào)查，掌握其數(shù)量、質(zhì)量、權(quán)屬、利用現(xiàn)狀等信息后，對(duì)土地進(jìn)行的調(diào)查和監(jiān)測(cè)，使土地在總體規(guī)劃的控制下，更好地發(fā)揮其效用。

3S技術(shù)的土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以為相關(guān)管理部門(mén)提供一個(gè)快速、有效的土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)手段和時(shí)空數(shù)據(jù)管理與分析的平臺(tái)。在土地利用現(xiàn)狀更新調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)和土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行土地利用遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，不但節(jié)約成本，提高了數(shù)據(jù)更新速度，而且能夠有效推動(dòng)土地利用規(guī)劃跟蹤管理和用途管制的實(shí)施，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境利社會(huì)效益。

4 3S技術(shù)及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)綜述

4.1 利用3S技術(shù)進(jìn)行土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)

3S技術(shù)是指RS（Remote Sensing）、GPS（Global Positioning System）、GIS（Geographical Information System） 三者的有機(jī)結(jié)合。通過(guò)應(yīng)用綜合的技術(shù)，構(gòu)成了信息獲取、信息處理、信息應(yīng)用一體化的技術(shù)系統(tǒng)，實(shí)踐性和應(yīng)用性較強(qiáng)。

地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的對(duì)空間數(shù)據(jù)處理和對(duì)現(xiàn)實(shí)世界模擬的能力，是采集、存儲(chǔ)、管理、檢索、分析和描述地球表面與空間地理分布數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。

GIS系統(tǒng)通過(guò)空間要素的疊置，能夠產(chǎn)生相關(guān)綜合的信息，外界情況發(fā)生變化時(shí)，只需改變局部的數(shù)據(jù)，就可維持?jǐn)?shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)性和有效性。

遙感具有較高的空間分辨率，可以高效的信息采集信息。利用GIS對(duì)遙感資料進(jìn)行處理，就可以獲得土地資源數(shù)據(jù)，反映土地資源的現(xiàn)狀。GPS是全球定位系統(tǒng)，利用衛(wèi)星技術(shù)提供全球地理坐標(biāo)。具有極高的精確度、靈活性和實(shí)時(shí)性。

遙感技術(shù)可以對(duì)土地利用進(jìn)行分類(lèi)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，但由于遙感圖像上半讀圖上的區(qū)域界線比較困難。而GPS的應(yīng)用，則能準(zhǔn)確地界定區(qū)域界線。GIS的應(yīng)用可以為多種來(lái)源的海量時(shí)刻數(shù)據(jù)綜合處理、動(dòng)態(tài)存取、集成管理及建模，因此，3S集成技術(shù)建立了土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3S土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）土地利用的變化信息能及時(shí)、主動(dòng)地發(fā)現(xiàn)，獲取土地利用變化信息的數(shù)量準(zhǔn)確、快速；

（2）土地利用變化信息與歷史信息的比對(duì)分析；

（3）計(jì)算機(jī)管理土地利用變化信息，輸出圖件成果方便快捷。

4.2 3S技術(shù)土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的一般程序

4.2.1 根據(jù)需要選擇遙感影像，同時(shí)選擇土地利用本底圖。要根據(jù)遙感數(shù)據(jù)及所在地區(qū)的特點(diǎn)選擇數(shù)據(jù)。

4.2.2 利用掃描儀數(shù)字化土地利用圖，形成數(shù)字專(zhuān)題圖；對(duì)衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行幾何校正和輻射校正。

4.3 遙感圖像解譯

4.3.1 交互式目視解譯

在計(jì)算機(jī)上利用GIS編輯功能對(duì)遙感圖像進(jìn)行交互式目視解譯。首先對(duì)分布范圍確定，用鼠標(biāo)跟蹤類(lèi)型邊界，邊界封閉后，再?zèng)Q定該圖斑的土地利用類(lèi)型的代碼。

4.3.2 計(jì)算機(jī)分類(lèi)

采用專(zhuān)家系統(tǒng)，依據(jù)地物光譜特征解譯遙感圖像土地利用類(lèi)型；圖像由柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)，將解譯結(jié)果（土地利用變化圖）保存到GIS數(shù)據(jù)庫(kù)。

4.4 通過(guò)GPS調(diào)查最新土地利用及權(quán)屬變化。

4.4.1 利用GPS前往調(diào)查目的區(qū)，精確定位發(fā)生土地類(lèi)型變化的區(qū)域邊界；

4.4.2 對(duì)每個(gè)地塊進(jìn)行編號(hào)，每個(gè)地塊邊界各點(diǎn)坐標(biāo)和該地塊的屬性進(jìn)行記錄，土地利用現(xiàn)狀圖和各個(gè)地塊的屬性信息保存在GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中。

4.5 利用GIS進(jìn)行疊加、統(tǒng)計(jì)、分析、制圖、輸出，GIS是整個(gè)土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)支撐。

4.5.1 疊加分析

疊加同一區(qū)域范圍內(nèi)2個(gè)不同圖層的數(shù)據(jù)，就生成1個(gè)新的圖層。在該圖上標(biāo)明了土地利用變化范圍與分布區(qū)域。

4.5.2 統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)土地利用本底圖與土地利用變化圖上不同類(lèi)型的圖斑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，求出各種類(lèi)型變化的面積。將不同土地利用類(lèi)型的面積繪制圖表，比較土地利用類(lèi)型在數(shù)量上的變化。

4.5.3 生成土地利用變化圖。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李德仁， 關(guān)澤群.空間信息系統(tǒng)的集成與實(shí)現(xiàn)[M].武漢：武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社，2000：1-244.

[2]李德仁.論RS、GPS與GIS集成的定義理論與關(guān)鍵技術(shù)[J].遙感學(xué)報(bào)，1997，1（1）：64-68.

[3]任志遠(yuǎn)， 張亮芳.土地利用變化與生態(tài)安全評(píng)價(jià)[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

[責(zé)任編輯：孫珊珊]