“３Ｓ”技術在土地資源利用管理研究中的進展綜述

潘佩佩　王曉旭

摘要：“3S”技術及其集成是土地資源可持續利用研究中的高新技術，在土地資源調查、土地利用動態監測、土地利用規劃、土地定級估價以及基本農田保護等方面得到廣泛的應用。文章通過詳細闡述GPS、KS、GIS、“3S”技術集成及它們在土地資源利用和管理中的應用原理，結合“3S”技術的發展探討其在土地資源利用管理中的發展趨勢及應用前景。

關鍵詞：“3S”技術：土地資源利用管理

一、引言

十七屆三中全會提出要“實行最嚴格的節約用地制度，從嚴控制城鄉建設用地總規模”，這正是由于我國當前正處于經濟加速發展、社會轉型和體制轉軌加快的特殊時期，“黃金發展時期”和“矛盾凸顯期”不期而遇，而且現代社會新技術以幾何級數的趨勢增長，并且相互滲透、相互交叉，對土地信息的快速準確獲取、空間分析、動態監測、圖形圖像綜合處理和數字制圖的需求變得更為迫切。如何利用“3S”技術對土地綜合信息進行提取、分析和處理，提高土地資源利用的效率已成為當前土地管理工作的重點和難點。

二、“3S”技術及其應用原理

“3S”即指全球定位系統(GPS)、遙感(RS)和地理信息系統(GIS)及“3S”集成。

GIS主要以TM、SPOT、Quickbird、Ikonos和我國資源衛星獲取的遙感信息作為數據源，通過運用系統工程和信息科學的理論，能夠對多種來源的時空數據進行綜合處理、集成管理、動態存取，為智能化數據采集提供地學知識。

RS是利用可見光、紅外線、微波等探測儀器，通過攝影或掃描、信息感應、傳輸和處理，識別探測對象的性質和運動狀態的技術體系，可以實時地提供目標及其環境的語義或非語義信息。當前遙感信息的應用已經從單一遙感資料向多時相、多數據源的融合與分析過渡，從對各種現象的表面描述向軟件分析和計量探索過渡。

GPS是以衛星為基礎的全天候無線電定位導航和時間傳遞系統，具有提供全天候、連續、實時、高精度的三維位置、三維速度以及時間數據的功能。用GPS測定三維坐標的技術方法將測繪定位技術從靜態擴展到動態，從事后處理擴展到實時定位與導航，使其絕對和相對精度也發展到了米、厘米乃至亞毫米級。

“3S”集成是指將三者與其相關技術集成在統一的平臺中，形成對地觀測、空間定位和空間分析的完整體系結構，使其不僅具有自動、實時地采集、處理和更新數據的功能，而且能夠智能式的分析和運用數據。其中GIS相當于中樞神經，能有機地對反映地理位置的圖形信息進行綜合集成及空間分析，KS相當于傳感器，GPS相當于定位器。“3S”集成為土地利用和管理提供了新一代的觀測手段、描述語言和思維工具，形成現代高科技手段在土地管理領域“天上查、地上看、網上管”全方位應用格局。

三、“3S”技術在土地資源利用管理中的應用

(一)基于“3S”技術的土地資源利用現狀調查

土地利用現狀調查即是全面盤點土地資源利用變化的數量、質量及空間結構的最新格局，通過地理信息系統建立反映產權結構、產業結構和行業結構用地數量與空間布局的地籍總歸戶。在反映資源配置的經濟狀況、資源安全的保護狀況、資源權屬的分布狀況等基礎信息基礎上，突出安排經濟快速發展地區、國家糧食基地地區、生態環境脆弱地區等特殊地域的調查，調查成果通過“3S”并應用網絡技術直接上傳到國土資源部匯總，綜合“3S”集成推出一整套精確定時、定位、定量控制的現代化土地調查技術體系。利用KS能精度較高地定位、定量到地塊，結合專家知識和人工智能的分類方法，以及基于分形理論和神經網絡的分類算法等提取信息，最終提供精確的土地資源利用數據和圖件；GPS廣泛應用于土地資源的外業調繪和數據采集工作；GIS通過系統的統計和覆蓋分析，提供區域多種條件組合，實現資源統計和原始數據的快速再現，形成集信息獲取、處理、存儲、傳輸、分析和服務為一體的調查技術流程。

(二)基于“3S”技術的土地利用動態監測

土地利用動態監測是反映土地質量和農業生產動態變化的窗口，是摸清土地資源承載力的重要途徑，常規監測手段難以及時主動發現變化區域。“3S”以分布式的多源異構數據共享平臺為基礎，把各個土地利用動態監測系統連接起來，建立并更新每一塊土地的影像庫和覆蓋全國的土地利用數據庫，提供了一個快速、有效的時空數據管理與分析的平臺。

GPS技術主要用于土地利用特征數據、用地范圍變化數據的采集，從而精確獲取土地利用變化的數量和性質；GIS在研究區域基礎地理數據的引入、數字地面模型分析、GPS數據轉換應用、動態變化分析、數據的空間疊加和無縫拼接等多方面發揮了重要的作用；RS在圖像數據處理、土地利用分類、柵格數據統計分析等方面具有不可替代的作用，將近期的高分辨率遙感影像與歷史時期的GIS土地利用數據庫套合，可快速、準確的更新土地利用現狀數據庫。2006年中國土地學會學術年會上，專家認為，土地利用動態監測中遙感數據源的選擇對其精度的提高至關重要。基于“3S”的動態監測，可以發現變化的空間分布及變化來源和去向，為深入分析提供了很好的數據基礎。

(三)基于“3S”技術的土地利用規劃

土地利用規劃的編制、審批和實施涉及大量圖件、指標等空間和屬性數據，對規劃成果質量和管理的時效性要求都很高，“3S”技術在土地利用規劃數據采集、集成、規劃方案編制、規劃成果管理與應用等方面都起著關鍵作用。

“3S”技術能夠在空間分析模型的支持下，編制土地時空最優利用方案，促進以管理規劃成果、提供輔助決策為目標的土地利用規劃管理信息系統發展。借助“3S”技術采用合適的規劃模型，以輔助規劃的編制和修改、報批用地規劃審查、規劃實施情況監測、規劃效果評價和執法檢查等，實現圖形和屬性數據共享，方便地籍、耕地保護、監察等負責人能及時掌握最新的規劃成果。“3S”技術和仿真模擬技術結合還可以對土地利用規劃進行跟蹤管理和實時調整，系統地提供土地資源供求的時空預測模型，為區域土地利用規劃工作提供全面的技術支持。

(四)基于“3S”技術的土地定級估價

土地定級估價需要利用“3S”技術對涉及的大量空間和屬性數據進行一系列的覆合疊加、空間分析和統計計算。RS可以實時獲取各類土地定級單元的屬性信息和利用現狀；GPS可以實現各土地定級單元的準確定位，并指導實地評價、核查工作；利用GIS選擇土地分等定級指標和各自權重值及其他土地利用信息，實現空間位置信息和屬性信息聯接，還可完成土地利用要求與土地條件的比較，根據因素

體系和評分規則，形成相應的屬性庫，最后評價土地適宜性等級。借助“3S”建立土地評價、定級或地價信息發布系統，不僅保護了社會公眾應當享有的知情權，有利于促進和加強政府對城市土地價格的管理，而且提高了地價評估專業機構評估地價的科學性和客觀性。

四、“3S”技術在土地資源利用管理研究中發展趨勢展望

(一)繼續開展“3S”關鍵技術的研究

土地利用和管理涉及多學科的相互滲透和支撐，根據當前國際上的技術走向和“3S”市場需求，繼續開展嵌入式及多維GIS的研究，逐步實現“3S”與其他相關技術的集成與整合，綜合“3S”技術建立土地信息系統和專題信息空間數據庫、圖像數據庫和統計數據庫，為土地資源科學管理提供技術支持，從而使一站式電子服務真正服務于大眾。同時還要提高相關技術產品的易用性和穩定性，并研制基于大型“3S”技術的土地資源信息應用與服務系列標準與規程，使土地資源信息獲取、交換與應用更加規范化、標準化，并保證數據的現勢性、完整性和一致性，隨著土地管理理論研究的深入以及“3S”技術更為人性化、可視化，將更加有利于土地管理工作者的操作。

(二)“3S”與網絡技術、專家模型綜合集成

將“3S”技術進一步集成和融合，并引入網絡技術和專家決策系統，進行土地專題模型以及預測模型的開發研究，形成一個高度協調化、信息系統網絡化和信息分析智能化的系統。一旦真正實現“3S”技術有機的結合、在線連接、實時處理和系統的整體性，在分析模型支持下快速完成多維多元復合分析，實現土地信息的集中管理、更新和應用的共享。基于網絡GIS的電子地圖瀏覽、查詢、分析應用等功能，能夠構建智能化、個性化、交互式的土地信息管理和服務平臺，新一代土地資源管理決策支持系統將“3S”、專家群體、網絡技術有機結合起來，對土地資源的開發進行模擬分析或仿真，從而實現土地資源的科學管理和規劃。

(三)“3S”與電子政務及業務型土地管理系統綜合集成

“3S”作為國推動信息化、實現現代化的重要組成部分，正在與電子政務、電子商務系統相融合，越來越顯示它的跨行業、多功能的優勢趨勢。由于土地利用管理中數據種類繁多，涉及地理分布現象的數據采集、時空分析，以及城市或區域規劃、管理與決策，還涉及到土地部門的人事檔案管理、財務管理等，而且這些信息之間的依賴關系相當復雜，所以以后的發展中“3S”要與業務型土地管理系統以及電子政務相結合，加強部門內部、之間及社會的聯系交流，實現業務流程的集中管理，提高辦公自動化水平，達到業務和政務管理一體化。

五、結束語

“3S”技術促使土地資源管理的研究進入從平面向立體發展，從封閉式向開放式轉變，從常規方法向高科技發展，從單一行政管理向法律、行政、經濟、技術綜合管理發展的新階段，提升了土地資源管理決策的科學化和管理的現代化水平，使國土行業由的經營管理模式由單一粗放邁上動態化、科學化和現代化。土地資源利用管理的研究是一項不斷發展并且復雜的系統工程，“3S”所提供的技術支持系統也處于不斷的完善之中，兩者的發展將逐步實現土地資源實時動態監測、綜合分析評價和模擬預測，從而為促進國家土地政策的落實，協調人地關系提供強有力的技術支撐，為土地資源利用管理研究開拓一片嶄新的天地。