淺析GIS在國土資源管理中的運用和效能

摘要：國土資源信息是關系國家安全的重要戰略資源，同時也是影響我國國民經濟的基礎性資源。近年來，隨著我國國土資源信息化建設的不斷加強，國土資源信息正以海量增長，其增速已達到歷史最高水平。建設“兩型”社會、發展低碳經濟以及建設現代化國土資源管理系統都迫切需要具備海量空間數據管理能力的地理信息系統(Geographic Information System，簡稱GIS)。

關鍵詞：GIS；國土資源管理；運用；效能

中圖分類號：F323211

文獻標識碼：A

文章編號：1004－0544(2010)04－0069－03

推進國土資源信息化，是適應國民經濟和社會發展的需要，是國土資源管理現代化的必然要求，是實現國土資源管理方式根本轉變和國土資源工作現代化的重要途經。我國國土資源信息化工作雖然取得一些成績，但還遠遠不能適應經濟建設和國土資源管理工作的要求。《國土資源信息化“十一五”規劃》中將“基本建成結構合理、功能完整、安全穩定、監管有效、服務全面、覆蓋全局的國土資源信息化體系。信息技術在國土資源調查評價、規劃、管理、保護與合理利用等各個環節得到充分應用，國土資源監管能力進一步增強，參與宏觀調控更加主動，初步形成‘天上看、地上查、網上管’的國土資源管理信息化運行體系”，是我國國土資源信息化的總體目標。

以信息化建設帶動國土資源信息技術跨越式發展和國土資源管理方式的根本轉變是大勢所趨。搶抓國民經濟和社會信息化的機遇。加快國土資源管理的信息化，以管理信息化帶動管理科學化和服務社會化將成為推動社會發展的重要力量。因此，國土資源信息化建設工作必須進一步加強。

一、GIS運用于國土資源管理工作的重要意義

國土資源是指在國家管轄范圍內可以利用的一切資源的總和。是包括土地資源、礦產資源及海洋資源等自然資源和勞動力資源。以及兩者結合衍生出來的經濟資源的總稱。這些資源都是分布在一定地理空間環境中，和地理位置密切相關。國土資源的這些特點，注定了國土資源信息天然就是一種地理信息。

國土資源是國民經濟和社會發展的重要基礎?，F階段，我國正處于全面建設小康社會的關鍵時期。工業化、城鎮化、市場化、國際化步伐加快，資源消耗快速增長，土地、淡水、能源、礦產資源和環境狀況對經濟發展構成嚴重制約，國土資源在經濟社會發展中的地位和作用更加重要，同時也存在突出矛盾和問題。生產和消費結構升級需要更多、更優質的資源。人口的持續增長和城市化進程的不斷加快需要占用更多耕地，消耗更多的能源和礦產，經濟高速發展對資源的需求保持著旺盛的增長勢頭。過快的資源消耗增長速度加劇了資源供需矛盾。隨著我國經濟快速發展以及人民對生活質量要求的不斷提高，我國面臨的人口、資源和環境的壓力也逐漸增大。中國國土資源的形勢，總的來說比較嚴峻，但發展機遇與挑戰并存。要應對國土資源運行過程中出現的這些新情況、新問題。要實現中國經濟和社會的更好更快發展，實現全面建設小康社會的宏偉目標，就必須根據中國的國情和實際承受能力，走科學合理利用自然資源的可持續發展道路。緩解資源壓力，實現資源與經濟社會的協調發展，這就需要我們針對國家經濟運行的現狀，加強調查評價、科學制定規劃、強化監督管理、優化集約利用，以此不斷提高國土資源對可持續發展的保障能力。

而要走上這條可持續發展的道路，實現真正的科學發展。其首要關鍵任務就是要充分運用科學技術，切實摸清資源家底，只有及時準確地掌握各類資源不同時期的總量和發展態勢，才能對資源進行一系列戰略性的合理規劃、開發、利用與保護。從而實現經濟社會的持續良性發展。地理信息系統(GIS)技術，為實現國土資源信息化提供了重要的技術支撐，它在國土資源信息化管理中的運用，對國土資源信息的查詢、統計、分析等具有重要作用，以此為平臺，適時提供多種空間和動態的國土資源信息，有利于管理者及時準確地掌握資源不同時期的總量和發展態勢，對資源進行一系列戰略性的合理規劃、開發、利用與保護，為決策提供依據。

二、基于GIS的國土資源管理應用系統的建立

GIS作為獲取、整理、分析和管理地理空間數據的重要工具、技術和學科。近年來得到飛速發展。GIS具有空間數據的獲取、存儲、顯示、編輯、處理、分析、輸出和應用等功能，是分析和處理海量地理數據的通用技術。地理信息系統萌芽于20世紀60年代的加拿大和美國。1972年世界上第一個運行型的地理信息系統——加拿大地理信息系統(CGIS)全面投入運行與使用。經過了40年的發展，到今天GIS已經逐漸成為一門相當成熟的技術，并且得到了極廣泛的應用。尤其是近些年，GIS更以其強大的地理信息空間分析功能，在GPS及路徑優化中發揮著越來越重要的作用。作為學科體系，它植根于地理學、地圖學、測量學和計算機科學等學科，并逐漸發展成為一門獨立的學科，具有完整的體系。

GIS是以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，運用系統工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據，以提供管理、決策等所需信息的技術系統。地理信息系統是一種決策支持系統。它與其他信息系統的主要區別是其存儲和處理的信息是經過地理編碼的，地理位置及與位置有關的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。簡單的說，地理信息系統就是綜合處理和分析地理空間數據的一種技術系統。由于信息技術的發展，數字時代的來臨，理論上來說，GIS可以運用于現階段任何行業。

從應用的角度，地理信息系統由硬件、軟件、數據、人員和方法五部分組成。硬件和軟件為地理信息系統建設提供環境；數據是GIS的重要內容；方法為GIS建設提供解決方案：人員是系統建設中的關鍵和能動性因素，直接影響和協調其它幾個組成部分。硬件主要包括計算機和網絡設備、存儲設備、數據輸入、顯示和輸出的外圍設備等等。軟件主要包括以下幾類：操作系統軟件、數據庫管理軟件、系統開發軟件、GIS軟件等等。GIS軟件的選型，直接影響其它軟件的選擇，影響系統解決方案，也影響著系統建設周期和效益。數據是GIS的重要內容，也是GIS系統的靈魂和生命。

GIS是地理信息自動處理與分析系統，在數據采集——分析——決策應用的全過程中，能夠回答和解決5類問題：位置，在某個地方有什么的問題；條件，符合某些條件的實體在什么地方的問題；趨勢，某個地方發生的某個事件及其變化過程；模式，某個地方存在的空間實體的分布模式的問題：模擬，某個地方如果具備某種條件會發生什么的問題。

國土資源信息化技術的發展突飛猛進，技術成果日臻完善，本文以其中的一項研發成果為例，介紹GIS如何在國土資源管理工作中發揮其作用(王愛國，劉春雷，胥存華，2007)。

1.3DGIS平臺建立

3D地形數據庫平臺是3DGIS技術應用的基礎。TerraBuilder是用于融合大量的影像、高程和矢量數據，以此來創建精確三維地形模型，能迅速創建、編輯和維護三維地形數據庫的3D平臺構造器。它具有海量數據庫處理能力以及無損高比例壓縮能力，通過疊加航片、衛星影像、地形數據、數字高程模型以及各種矢量地理數據，可以迅速方便地創建海量3D地形數據庫。此外，還支持多種輸入數據格式，能夠實現多種不同分辨率、不同大小數據的融合、動態數據投影變換以及數據剪裁，從而構建最終的海量地形數據庫，制作出任意尺寸具有真實質感的三維場景。

3D平臺制作流程：

3D平臺實現步驟：

(1)獲取影像或者航片數據和DEM數據：

(2)將影像或者航片數據和DEM數據甚至矢量數據添加到TerraBuilder中，并且利用其提供的數據處理工具對原始數據進行裁剪、調色等處理：

(3N影像或者航片數據和DEM數據進行融合：

(4)最后生成地形數據庫(.mpt)，把它導入到TerraExplorer Pro進行專題數據制作。

2.國土專題信息添加

國土資源信息管理包括基本農田保護、規劃預審、征轉用、開發復墾、違法用地管理、土地儲備管理、礦產資源管理、來案管理等日常業務。為了在3DGIS技術上實現國土資源信息的日常業務管理，必須在3D平臺上為每項日常業務添加相應的專題信息。

專題信息的添加主要有兩種方式：一是在TerraExplorer Pro子系統中手工進行添加，即點、線、面空間對象，然后為其添加屬性；二是直接導入專題數據，在其它GIS平臺上如Mapinfo.Arc-GIS等采集、編輯專題數據，根據需要進行數據轉換，導入系統中。在5.0版本中，可以直接導入shp文件。

(1)在TerraExplorer Pro子系統中手工進行添加。以開發復墾為例，可以在3D平臺的基礎上增加灘涂、鹽堿地、荒草地、裸土地等未利用的土地以及挖損、塌陷、壓占等造成破壞的土地等信息。過去接收一宗案件，根據二維圖形初審后，還必須到現場去實地查看，確定是否符合要求。若符合則利用在圖上畫范圍線，再自動生成占用各村面積明細表(具體到村→圖幅→圖斑)。有了3D平臺之后，只要影像夠新，分辨率夠高，甚至可以代替現場察看。直接在三維平臺進行審查，減少外業工作量。

(2)直接導入專題數據。以導入礦產資源管理信息為例，可以在TerraExplorer Pro子系統中直接導入shp文件，即在其它GIS平臺上制作好礦產地質調查評價與礦產勘查規劃圖；礦產資源保護與開發利用規劃圖；礦產生態環境現狀與恢復治理規劃圖；限制開山采石圖(無井下，磚瓦1；露采礦山分布及地質現狀圖；露采礦山地質環境治理規劃圖：地址災害圖。

(3)GIS國土應用系統實現。文中采用TerraDeveloper對3DGIS技術在國土資源信息管理中應用進行了實現。TerraDeveloper以ActiveX控件形式提供豐富的應用客戶化定制功能?？稍诳梢暬砷_發環境Visual Studio2003中，利用TerraDeveloper開發工具，集成TerraExplorer Pro軟件系統的全部功能以及國土資源信息管理中的業務功能，開發用戶自己的3D可視化應用系統。其應用界面如圖2所示。

三、GIS在國土資源管理中發揮的效能

上世紀60年代，第一個GIS應用就是從加拿大土地管理應用開始的。這以后很長一段時間，計算機的普及程度十分有限，主要限于專業人士使用，而GIS更是一種新生技術，只有在少數發達國家得到運用。加上當時開發的GIS軟件操作和使用也并不方便，在國土資源管理中的應用仍然是以制圖為核心，只是具備簡單的一些空間查詢定位、面積量算等功能。到了上世紀90年代中期，隨著PC的普及，網絡技術的出現，GIS技術得到巨大發展。GIS軟件操作性更強，能更好地與業務系統集成整合在一起；在服務端能很好地與通用關系數據庫技術集成，把國土資源空間地圖數據存儲在關系數據庫中；同時能與互聯網等網絡技術集成，能把國土資源信息以地圖形式通過Web方式進行瀏覽查詢。這些技術讓GIS能真正融入到輔助國土資源的管理及決策過程中。

GIS技術最初在土地資源開發與管理上的應用主要是土地利用現狀調查和城鎮地籍調查圖件和屬性數據的存儲、查詢等管理工作等，基本上沒有數據的空間分析及其它決策功能。隨著技術的不斷發展，目前在土地科學中的應用主要包括了土地評價工作(土地的適宜性或多宜性評價、土地的生產潛力評價、土地持續利用評價、城市地價評估、耕地地價評價等)；土地利用規劃(包括土地利用總體規劃、土地利用多目標規劃)：土地利用與土地覆被現狀分類與制圖：以及土地利用與土地覆被動態監測。GIS引入國土資源管理以后，不僅大大提高了工作效率和管理的規范化、科學化水平，提高了信息社會化服務水平，而且在加強批后監管、執法監察等方面都發揮著重要的作用。同時，為政府宏觀決策提供了重要數據源，取得了顯著的社會經濟效益。

1.實現了國土資源管理工作的技術飛躍

國土資源管理工作具有技術密集的特點，信息技術應用潛力巨大?；A地理空間信息的數據采集、貯存管理、輸出、分發的技術體系的建立。使傳統模擬產品轉變成了數字產品，傳統的測繪產業轉變成現代地理信息產業。實現這一革命性的傳統產業改造，使產業的技術結構、生產結構、組織結構、產品結構都發生了巨大轉變，同時管理人員、技術人員、生產作業人員也成功地實現了技術轉崗，形成了電腦作業的規?；a能力。

2.給國土資源執法監察工作提供了科學的平臺和手段

通過將執法監察過程數據采集的信息與數據統一進行存儲，實現調查結果與土地、礦業數據庫信息的比對，以查糾違法違規行為。并能夠方便存儲、查閱歷史數據與案件信息。更加方便的對違法用地進行監測，準確掌握違法用地地點、發生時間、違法面積等，從而作出管理措施。

3.為土地分析、評價及利用等提供必要的技術支持

第一，建立基本農田保護區信息系統，有效保護基本農田顯示基本農田的位置、范圍、面積、責任人、以及保護區比例達標情況，將農田保護范圍線與不同時期的影像迭合，可以監測保護情況。第二，建立土地利用規劃，規劃圖與不同年代的航空正射影像迭合，從中分析是否按規劃進行建設、規劃的科學性與合理性是否正確，是否需要修編等。第三，灘涂圍墾決策的應用：可以了解圍墾位置、地點、圍墾進展、已成圍的面積，水流方向、暢順情況，分析它的排洪能力。

4.在政府土地使用決策中的應用

對于農業土地，從兩個時相的影像，可掌握農業結構發生變化的地域、具體地點，可量算已變化的面積，可了解發生的變化，從而可確定制定鼓勵還是限制的政策。對于城市建設規模，可以掌握城鎮建設規模的擴展，根據建設占用耕地情況。分析人口、土地資源與環境協調發展的關系，從而修訂城鎮擴展有關政策。

5.在國土安全中的應用

根據GIS的信息，有關部門可以掌握河堤、水閘的位置、地點、結構、防洪能力和作防災預測。預先分析該地區可能發生的變故，出事的類型和規模，進而擬定和推演相應的救急方案。GIS的強大分析能力以及多年來積累的豐富應用功能為國土安全提供了未雨綢繆的最好條件，這些防患于未然的分析研究又為不斷改進準備工作指出了方向。

6.其它

GIS還可應用于農村集體土地登記應用，以管理區為權屬單位，范圍面積較大，可以利用正射影象劃定權屬界線，位置與面積精度可達到現階段農村集體土地管理的要求。GIS在土地利用變更調查工作中也發揮著重要作用，逐步將數字正射影像用于土地利用變更調查，利用計算機對數據直接統計、匯總、上報，它能夠較有效地檢查實地、圖件、數據三者是否一致，以實現對土地用途的監管。

有了基于GIS技術構建的國土資源管理系統，各級政府部門可以輕松摸清國土資源家底，適時掌握多種空間和動態的國土資源信息，及時準確地把握資源不同時期的總量和發展態勢，這有利于管理者對資源進行一系列戰略性的合理規劃、開發、利用與保護，為決策提供依據。

責任編輯 楊小民