陳燕斌

（廈門理鷺信息產(chǎn)業(yè)有限公司，福建 廈門 361024）

我國幅員遼闊，農(nóng)林牧副漁等產(chǎn)業(yè)對(duì)土地資源的依賴性極強(qiáng)。但隨著城市化建設(shè)的推進(jìn)和工業(yè)用地的開發(fā)，土地資源緊缺問題日益突出，如何提高土地資源利用率成為國土資源管理部門面臨的重要課題。地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）是融合測(cè)繪遙感技術(shù)、地理科學(xué)技術(shù)的綜合性系統(tǒng)，能對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、查詢、存儲(chǔ)及分析，從而為土地資源管理提供數(shù)據(jù)支持。在信息化背景下，國土資源管理部門應(yīng)充分依托GIS 對(duì)土地資源進(jìn)行多層次、多來源、動(dòng)態(tài)化管理，以促進(jìn)人地資源協(xié)調(diào)。

1 GIS和土地資源管理概述

GIS 是將地理學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)繪遙感技術(shù)、信息處理技術(shù)等整合應(yīng)用的綜合性系統(tǒng)，可采集、存儲(chǔ)、顯示、查詢和分析地球表面、地球空間的地理數(shù)據(jù)。使用者可以利用編碼程序標(biāo)記系統(tǒng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并通過檢索獲取資料。土地資源管理所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)（如地理位置、圖層劃分、相鄰關(guān)系等）均可以在GIS 中得以體現(xiàn)。

GIS 綜合了多種技術(shù)，在土地資源管理領(lǐng)域具有多種功能。一是采集、存儲(chǔ)、編輯及分析地理數(shù)據(jù)。GIS突破了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，可以根據(jù)使用者的需求將地理信息數(shù)據(jù)以特定形式存儲(chǔ)于系統(tǒng)內(nèi)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)糾錯(cuò)和修改，形成完善的地理信息網(wǎng)絡(luò)。二是管理地理數(shù)據(jù)。GIS可以根據(jù)使用者的需求調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫，更新各項(xiàng)指標(biāo)，進(jìn)行文本和圖片分類，還可以與其他管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和信息共享。三是圖形處理。GIS 自帶制圖軟件，能將收集的地理數(shù)據(jù)制成圖或表并進(jìn)行編輯圖或表，更直觀地展示各方面數(shù)據(jù)，展示各個(gè)類型的全要素地圖、專題地圖，體現(xiàn)出極強(qiáng)的適用性。四是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化和輸出。GIS 能綜合分析地理信息數(shù)據(jù)，將不同類型的地理數(shù)據(jù)、圖形轉(zhuǎn)化為使用者需要的形式，從而大幅度提高工作效率。

2 GIS在土地資源管理中的應(yīng)用

2.1 地籍管理

地籍記錄了土地的位置、數(shù)量、權(quán)屬類型等內(nèi)容，涵蓋了各地區(qū)土地的基本屬性。地籍管理是對(duì)土地的權(quán)屬進(jìn)行登記和變更處理，是土地資源管理的重要組成部分。將GIS 應(yīng)用于地籍管理中，可以實(shí)現(xiàn)地籍管理信息化，使用者可以輸入、存儲(chǔ)、檢索及綜合分析地籍信息，為制定地籍管理決策提供支持。同時(shí)，可以更科學(xué)地開發(fā)未利用的土地，準(zhǔn)確劃分已投入使用土地的權(quán)屬，全面分析土地使用、地表覆蓋、居民分布等信息，再以圖表的形式儲(chǔ)存起來，便于相關(guān)人員開展地籍管理工作。此外，在信息化環(huán)境中，使用者可以將GIS 與辦公自動(dòng)化系統(tǒng)整合起來，形成地籍信息系統(tǒng)，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析、檢索效率，從而更高效地管理地籍信息。

2.2 土地評(píng)估和利用規(guī)劃

土地評(píng)估和利用規(guī)劃是指控制、監(jiān)督和協(xié)調(diào)土地的利用情況，從而實(shí)現(xiàn)土地資源的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益，這也是土地資源管理的重要環(huán)節(jié)。在土地評(píng)估和利用規(guī)劃中，依托GIS可以分析區(qū)域內(nèi)的空間結(jié)構(gòu)，建立多種數(shù)學(xué)模型，如因子分析模型、聚類分析模型等，評(píng)估土地的適宜性和土地質(zhì)量。此外，GIS 具有土地資源數(shù)據(jù)分析功能，可以根據(jù)已輸入的土地?cái)?shù)量、質(zhì)量分析土地開發(fā)的利用潛力，如人口承載力、農(nóng)作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)等，通過分析和計(jì)算得出相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算出適宜的糧食、人口比例，增強(qiáng)土地適宜性，并為土地評(píng)估和利用規(guī)劃提供參考?？傊?，依托GIS能提高土地評(píng)估和利用規(guī)劃的效率，實(shí)現(xiàn)土地資源的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益，同時(shí)避免不必要的損失。

2.3 土地定級(jí)估價(jià)

依托GIS 進(jìn)行土地定級(jí)估價(jià)，使用者可以建立圖件數(shù)據(jù)庫，使用掃描設(shè)備掃描比例地圖，利用圖片處理技術(shù)修正地形圖，統(tǒng)一展示區(qū)域內(nèi)地形圖。在土地定級(jí)估價(jià)中，使用者可以將土地坐標(biāo)輸入GIS內(nèi)，精確標(biāo)注土地的地理位置，分析不同地塊的幾何定義、性質(zhì)等要素，分析和表述不同地塊的質(zhì)量差異［1］。使用GIS 進(jìn)行土地定級(jí)估價(jià)時(shí)，使用者要做好系統(tǒng)維護(hù)、土地定級(jí)、土地估價(jià)3項(xiàng)工作。其中，系統(tǒng)維護(hù)主要針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，設(shè)置評(píng)估區(qū)域，管理用戶和權(quán)限等；土地定級(jí)需要實(shí)現(xiàn)調(diào)查樣點(diǎn)數(shù)字化，輸入調(diào)查數(shù)據(jù)，管理分值圖等；土地估價(jià)需要設(shè)置估價(jià)參數(shù)，測(cè)算樣點(diǎn)地價(jià)、基本地價(jià)，建立宗地地價(jià)修正體系等。

2.4 監(jiān)測(cè)土地利用狀態(tài)

監(jiān)測(cè)土地利用狀態(tài)主要是利用遙感技術(shù)調(diào)查分析土地利用情況，如繪制土地利用變更圖、對(duì)比歷史數(shù)據(jù)與變更后的數(shù)據(jù)等，為土地利用決策提供信息支持。在土地利用狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，最常用的GIS功能為土地變更分析、土地?cái)?shù)據(jù)錄入、土地?cái)?shù)據(jù)輸出。其中，土地變更分析的應(yīng)用最為關(guān)鍵，使用者利用GIS 數(shù)據(jù)庫內(nèi)的資料生成動(dòng)態(tài)監(jiān)控圖，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)波動(dòng)，為土地版圖修正提供數(shù)據(jù)［2］。同時(shí)，使用者可以將土地變更圖層傳入數(shù)據(jù)庫，供其他用戶查詢，或查找錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。

3 GIS在土地資源管理中的應(yīng)用方式

3.1 采集數(shù)據(jù)，建立大型數(shù)據(jù)庫

利用GIS 技術(shù)建立大型數(shù)據(jù)庫涉及眾多學(xué)科知識(shí)，數(shù)據(jù)庫除具備常規(guī)制圖功能外，還需進(jìn)行數(shù)據(jù)的適時(shí)更新與動(dòng)態(tài)管理，以實(shí)現(xiàn)土地資源的自動(dòng)化管理。土地?cái)?shù)據(jù)是了解土地資源情況的一手資料。我國幅員遼闊，依靠傳統(tǒng)的人工檢測(cè)已不現(xiàn)實(shí)，因此需要利用GIS 技術(shù)衛(wèi)星遙感技術(shù)建立GIS數(shù)據(jù)庫，適時(shí)采集地理數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享與更新，其步驟包括獲取遙感數(shù)據(jù)、建立遙感數(shù)據(jù)庫、開展野外GPS調(diào)查等，見圖1。

圖1 GIS土地資源數(shù)據(jù)庫建立與利用流程

大型數(shù)據(jù)庫包括數(shù)據(jù)輸入及編寫、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)匯總與變更、符號(hào)庫管理、圖形縮編輔助等子系統(tǒng)，此外，還包括數(shù)據(jù)查詢、檢索及輸出等子系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、查詢、分析等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)利用的最大化。

3.2 三維GIS與動(dòng)態(tài)GIS的同步應(yīng)用

利用GIS技術(shù)建立的數(shù)據(jù)庫能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效查詢與實(shí)時(shí)更新。當(dāng)前，GIS數(shù)據(jù)庫是基于GIS技術(shù)建立的軟件平臺(tái)，包括空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)兩種數(shù)據(jù)，其中空間數(shù)據(jù)是和點(diǎn)線面等地理要素相對(duì)應(yīng)而描述數(shù)據(jù)的。此外，GIS技術(shù)具有統(tǒng)計(jì)分析功能，可根據(jù)區(qū)域、地區(qū)等進(jìn)行年度變化分析及地球成分分析等。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及所構(gòu)建的海量土地資源數(shù)據(jù)庫也為三維GIS的應(yīng)用提供了可能性，技術(shù)瓶頸是突破二維空間帶來的局限，從真三維空間進(jìn)行問題分析，如礦山、地質(zhì)、城市景觀規(guī)劃、海洋等方面都需借助三維技術(shù)來開展工作；利用3D GIS技術(shù)進(jìn)行土地資源的三維空間分析，在土地管理方面也取得了較好的效果。

動(dòng)態(tài)GIS的技術(shù)核心就是把土地?cái)?shù)據(jù)置于同一時(shí)間層面進(jìn)行土地管理。以土地買賣為例，同一宗土地可能幾經(jīng)易手，多次買賣，難免產(chǎn)生糾紛，在處理糾紛時(shí)就可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)建立時(shí)間軸系統(tǒng)，以多時(shí)態(tài)顯示該宗土地的數(shù)據(jù)記錄、反饋與評(píng)價(jià)。所以，基于三維GIS技術(shù)的土地?cái)?shù)據(jù)的采集、評(píng)價(jià)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)的，能更直觀地反映土地的實(shí)際情況。

4 GIS在土地資源管理中的應(yīng)用實(shí)例

H地區(qū)是S省的一個(gè)市區(qū)，也是區(qū)域內(nèi)的重要交通樞紐。近年來，H地區(qū)城市化發(fā)展迅速，建設(shè)用地面積逐漸達(dá)到區(qū)域上限，城市發(fā)展受到嚴(yán)重阻礙。為進(jìn)一步協(xié)調(diào)區(qū)域內(nèi)人地關(guān)系，促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展，H地區(qū)國土資源管理部門依托GIS 統(tǒng)籌調(diào)查和管理區(qū)域內(nèi)的土地資源，重點(diǎn)了解城市內(nèi)的閑置土地及利用程度不高的土地等，并開發(fā)這類土地資源。

4.1 依托GIS進(jìn)行土地資源全面調(diào)研

在以往的土地資源調(diào)研中，工作人員主要利用人工操作的方法，周期長、速度慢、開支大、效益低。H地區(qū)利用GIS 全面調(diào)研區(qū)域內(nèi)的土地資源。第一，利用無人機(jī)拍攝航空相片，大范圍掃描區(qū)域內(nèi)的土地資源，以掃描分辨率確定航空相片的比例尺并調(diào)查成圖的比例尺，為后續(xù)圖片處理提供方便的格式［3］。第二，利用系統(tǒng)定位、導(dǎo)航及測(cè)量功能為外業(yè)人員調(diào)繪提供支持。第三，利用GIS進(jìn)行內(nèi)業(yè)工作，將調(diào)繪成果提供給工作人員，測(cè)算土地面積、田坎系數(shù)；通過制作坡度圖，進(jìn)行耕地坡度分級(jí)，統(tǒng)計(jì)和輸出表格數(shù)據(jù)，繪制成果圖等。

4.2 評(píng)估區(qū)域農(nóng)用地情況

為促進(jìn)區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國土資源管理部門利用GIS確定土地類型圖，生成土地評(píng)價(jià)單元圖，其中包含土壤信息、土地利用信息。國土資源管理部門還利用GIS獲取土地?cái)?shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）數(shù)據(jù)，最高可獲得分辨率為5 m 的DEM 數(shù)據(jù)，并通過DEM 數(shù)據(jù)獲取土地坡度、坡向等信息，進(jìn)一步提高農(nóng)用土地信息的準(zhǔn)確性［4］。此外，利用上述數(shù)據(jù)對(duì)H 區(qū)域內(nèi)的農(nóng)用土地進(jìn)行統(tǒng)一管理，建立歸一化編輯圖形，為土地資源利用提供幫助。

4.3 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)土地利用情況

近年來，H地區(qū)城市化發(fā)展進(jìn)程不斷推進(jìn)，土地利用信息瞬息萬變，如開發(fā)閑置土地，推倒舊建筑來建設(shè)新建筑。以人工的方式探索土地利用情況難以準(zhǔn)確、快速地得出結(jié)果，這就加大了土地資源管理的難度［5］。對(duì)此，工作人員將GIS 引入土地利用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別、人機(jī)交互識(shí)別的方式解釋遙感圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)土地資源的全面監(jiān)測(cè)，掌握土地資源變化動(dòng)態(tài)，從而為土地資源管理提供支持。

4.4 應(yīng)用效果評(píng)估

在H 區(qū)域的土地資源管理中，應(yīng)用GIS 能有效改善傳統(tǒng)的土地資源管理方式，明顯提高土地資源管理效率［6］。同時(shí)，在土地資源管理中，依托GIS快速處理遙感圖像，定期監(jiān)測(cè)土地動(dòng)態(tài)變化，能大大提高土地調(diào)查、評(píng)價(jià)、規(guī)劃的準(zhǔn)確度，動(dòng)態(tài)化管理土地資源，同時(shí)能節(jié)省人工成本，改善工作人員的工作環(huán)境，推動(dòng)數(shù)字城市建設(shè)。

5 GIS用于土地資源管理的趨勢(shì)

5.1 GIS用于土地資源管理的限制性因素

作為一種先進(jìn)的數(shù)據(jù)技術(shù)，GIS 技術(shù)能為土地資源管理帶來極大的便利，但當(dāng)前該技術(shù)的應(yīng)用仍存在一定限制。一是軟硬件不相適應(yīng)。硬件從研發(fā)到投入使用只需花費(fèi)較短的時(shí)間，但軟件系統(tǒng)的開發(fā)周期則較長，相應(yīng)的開發(fā)費(fèi)用也較高，二者的不平衡導(dǎo)致軟件投入應(yīng)用后存在一定的不適應(yīng)性，影響并限制GIS 技術(shù)的進(jìn)一步推廣使用。二是數(shù)據(jù)更新緩慢。盡管GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了地理數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新，但地理數(shù)據(jù)信息的收集成本高，導(dǎo)致未更新的原始數(shù)據(jù)信息需要在GIS 系統(tǒng)內(nèi)停留較長的時(shí)間，也使得地理數(shù)據(jù)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)有一定的遲緩性。三是系統(tǒng)質(zhì)量還需進(jìn)一步提高。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的GIS系統(tǒng)集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢與分析于一體，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)數(shù)據(jù)采集與調(diào)查技術(shù)還有待提高，并且利用GIS 技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)模擬、分析等功能還有待完善。

5.2 GIS用于土地資源管理的趨勢(shì)展望

GIS技術(shù)的應(yīng)用推進(jìn)了地理學(xué)科理論知識(shí)的深入研究與知識(shí)創(chuàng)新，同時(shí)學(xué)科發(fā)展也會(huì)反向促進(jìn)GIS 技術(shù)的不斷改進(jìn)，作為一項(xiàng)應(yīng)用前景廣泛的新技術(shù)，其在土地資源管理中的應(yīng)用將更加廣泛。一是“3S”技術(shù)將成為必然趨勢(shì)，利用“3S”技術(shù)構(gòu)建空間決策系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的一體化管理，利用GIS技術(shù)提供精準(zhǔn)的空間信息，遙感技術(shù)（Remote Sensing，RS）提供適時(shí)圖像信息，由GIS 技術(shù)為信息的存儲(chǔ)、匯總、分析及處理提供技術(shù)保障，可以在土地總體規(guī)劃、利用調(diào)查、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及土地整理等方面發(fā)揮作用。二是GIS 系統(tǒng)和專家系統(tǒng)組合構(gòu)建的智能系統(tǒng)，能解決未來地理空間領(lǐng)域的復(fù)雜問題。三是利用“互聯(lián)網(wǎng)+”GIS 技術(shù)構(gòu)建Web GIS 系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)信息的空間網(wǎng)絡(luò)化管理。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、采取分布式結(jié)構(gòu)的Web GIS系統(tǒng)必將在各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并且利用該技術(shù)，人們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上可以瀏覽各種分布式、超媒體特征的地理空間及各類屬性數(shù)據(jù)，能快速地查詢與分析空間數(shù)據(jù)，為決策提供便利。

6 結(jié)語

在土地資源管理中，GIS具有極高的應(yīng)用價(jià)值，且其在其他社會(huì)生活領(lǐng)域也具有突出作用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GIS的功能將更加完善，應(yīng)用范圍也會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，土地資源也將會(huì)得到集約化利用。