地理信息系統在土地資源管理中的應用

陳燕斌

（廈門理鷺信息產業有限公司，福建 廈門 361024）

我國幅員遼闊，農林牧副漁等產業對土地資源的依賴性極強。但隨著城市化建設的推進和工業用地的開發，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（Geographic Information System，GIS）是融合測繪遙感技術、地理科學技術的綜合性系統，能對地理空間數據進行采集、查詢、存儲及分析，從而為土地資源管理提供數據支持。在信息化背景下，國土資源管理部門應充分依托GIS 對土地資源進行多層次、多來源、動態化管理，以促進人地資源協調。

1 GIS和土地資源管理概述

GIS 是將地理學技術、計算機技術、測繪遙感技術、信息處理技術等整合應用的綜合性系統，可采集、存儲、顯示、查詢和分析地球表面、地球空間的地理數據。使用者可以利用編碼程序標記系統存儲的數據，并通過檢索獲取資料。土地資源管理所需的各項數據（如地理位置、圖層劃分、相鄰關系等）均可以在GIS 中得以體現。

GIS 綜合了多種技術，在土地資源管理領域具有多種功能。一是采集、存儲、編輯及分析地理數據。GIS突破了傳統計算機的數據存儲功能，可以根據使用者的需求將地理信息數據以特定形式存儲于系統內，并對數據進行檢測糾錯和修改，形成完善的地理信息網絡。二是管理地理數據。GIS可以根據使用者的需求調整系統內的數據庫，更新各項指標，進行文本和圖片分類，還可以與其他管理系統進行數據交換和信息共享。三是圖形處理。GIS 自帶制圖軟件，能將收集的地理數據制成圖或表并進行編輯圖或表，更直觀地展示各方面數據，展示各個類型的全要素地圖、專題地圖，體現出極強的適用性。四是數據轉化和輸出。GIS 能綜合分析地理信息數據，將不同類型的地理數據、圖形轉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用

2.1 地籍管理

地籍記錄了土地的位置、數量、權屬類型等內容，涵蓋了各地區土地的基本屬性。地籍管理是對土地的權屬進行登記和變更處理，是土地資源管理的重要組成部分。將GIS 應用于地籍管理中，可以實現地籍管理信息化，使用者可以輸入、存儲、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，可以更科學地開發未利用的土地，準確劃分已投入使用土地的權屬，全面分析土地使用、地表覆蓋、居民分布等信息，再以圖表的形式儲存起來，便于相關人員開展地籍管理工作。此外，在信息化環境中，使用者可以將GIS 與辦公自動化系統整合起來，形成地籍信息系統，進一步提高數據統計、分析、檢索效率，從而更高效地管理地籍信息。

2.2 土地評估和利用規劃

土地評估和利用規劃是指控制、監督和協調土地的利用情況，從而實現土地資源的經濟效益、社會效益和生態效益，這也是土地資源管理的重要環節。在土地評估和利用規劃中，依托GIS可以分析區域內的空間結構，建立多種數學模型，如因子分析模型、聚類分析模型等，評估土地的適宜性和土地質量。此外，GIS 具有土地資源數據分析功能，可以根據已輸入的土地數量、質量分析土地開發的利用潛力，如人口承載力、農作物產量預測等，通過分析和計算得出相關數據，計算出適宜的糧食、人口比例，增強土地適宜性，并為土地評估和利用規劃提供參考。總之，依托GIS能提高土地評估和利用規劃的效率，實現土地資源的經濟效益、社會效益和生態效益，同時避免不必要的損失。

2.3 土地定級估價

依托GIS 進行土地定級估價，使用者可以建立圖件數據庫，使用掃描設備掃描比例地圖，利用圖片處理技術修正地形圖，統一展示區域內地形圖。在土地定級估價中，使用者可以將土地坐標輸入GIS內，精確標注土地的地理位置，分析不同地塊的幾何定義、性質等要素，分析和表述不同地塊的質量差異［1］。使用GIS 進行土地定級估價時，使用者要做好系統維護、土地定級、土地估價3項工作。其中，系統維護主要針對數據進行備份，設置評估區域，管理用戶和權限等；土地定級需要實現調查樣點數字化，輸入調查數據，管理分值圖等；土地估價需要設置估價參數，測算樣點地價、基本地價，建立宗地地價修正體系等。

2.4 監測土地利用狀態

監測土地利用狀態主要是利用遙感技術調查分析土地利用情況，如繪制土地利用變更圖、對比歷史數據與變更后的數據等，為土地利用決策提供信息支持。在土地利用狀態監測中，最常用的GIS功能為土地變更分析、土地數據錄入、土地數據輸出。其中，土地變更分析的應用最為關鍵，使用者利用GIS 數據庫內的資料生成動態監控圖，監測數據波動，為土地版圖修正提供數據［2］。同時，使用者可以將土地變更圖層傳入數據庫，供其他用戶查詢，或查找錯誤數據。

3 GIS在土地資源管理中的應用方式

3.1 采集數據，建立大型數據庫

利用GIS 技術建立大型數據庫涉及眾多學科知識，數據庫除具備常規制圖功能外，還需進行數據的適時更新與動態管理，以實現土地資源的自動化管理。土地數據是了解土地資源情況的一手資料。我國幅員遼闊，依靠傳統的人工檢測已不現實，因此需要利用GIS 技術衛星遙感技術建立GIS數據庫，適時采集地理數據，從而實現數據的實時共享與更新，其步驟包括獲取遙感數據、建立遙感數據庫、開展野外GPS調查等，見圖1。

圖1 GIS土地資源數據庫建立與利用流程

大型數據庫包括數據輸入及編寫、數據處理、數據匯總與變更、符號庫管理、圖形縮編輔助等子系統，此外，還包括數據查詢、檢索及輸出等子系統，可以實現數據的采集、查詢、分析等，實現數據利用的最大化。

3.2 三維GIS與動態GIS的同步應用

利用GIS技術建立的數據庫能實現數據的有效查詢與實時更新。當前，GIS數據庫是基于GIS技術建立的軟件平臺，包括空間數據與屬性數據兩種數據，其中空間數據是和點線面等地理要素相對應而描述數據的。此外，GIS技術具有統計分析功能，可根據區域、地區等進行年度變化分析及地球成分分析等。利用計算機技術及所構建的海量土地資源數據庫也為三維GIS的應用提供了可能性，技術瓶頸是突破二維空間帶來的局限，從真三維空間進行問題分析，如礦山、地質、城市景觀規劃、海洋等方面都需借助三維技術來開展工作；利用3D GIS技術進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。

動態GIS的技術核心就是把土地數據置于同一時間層面進行土地管理。以土地買賣為例，同一宗土地可能幾經易手，多次買賣，難免產生糾紛，在處理糾紛時就可以根據歷史數據建立時間軸系統，以多時態顯示該宗土地的數據記錄、反饋與評價。所以，基于三維GIS技術的土地數據的采集、評價系統的數據是動態的，能更直觀地反映土地的實際情況。

4 GIS在土地資源管理中的應用實例

H地區是S省的一個市區，也是區域內的重要交通樞紐。近年來，H地區城市化發展迅速，建設用地面積逐漸達到區域上限，城市發展受到嚴重阻礙。為進一步協調區域內人地關系，促進城市可持續發展，H地區國土資源管理部門依托GIS 統籌調查和管理區域內的土地資源，重點了解城市內的閑置土地及利用程度不高的土地等，并開發這類土地資源。

4.1 依托GIS進行土地資源全面調研

在以往的土地資源調研中，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地區利用GIS 全面調研區域內的土地資源。第一，利用無人機拍攝航空相片，大范圍掃描區域內的土地資源，以掃描分辨率確定航空相片的比例尺并調查成圖的比例尺，為后續圖片處理提供方便的格式［3］。第二，利用系統定位、導航及測量功能為外業人員調繪提供支持。第三，利用GIS進行內業工作，將調繪成果提供給工作人員，測算土地面積、田坎系數；通過制作坡度圖，進行耕地坡度分級，統計和輸出表格數據，繪制成果圖等。

4.2 評估區域農用地情況

為促進區域農業經濟發展，國土資源管理部門利用GIS確定土地類型圖，生成土地評價單元圖，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獲取土地數字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）數據，最高可獲得分辨率為5 m 的DEM 數據，并通過DEM 數據獲取土地坡度、坡向等信息，進一步提高農用土地信息的準確性［4］。此外，利用上述數據對H 區域內的農用土地進行統一管理，建立歸一化編輯圖形，為土地資源利用提供幫助。

4.3 動態監測土地利用情況

近年來，H地區城市化發展進程不斷推進，土地利用信息瞬息萬變，如開發閑置土地，推倒舊建筑來建設新建筑。以人工的方式探索土地利用情況難以準確、快速地得出結果，這就加大了土地資源管理的難度［5］。對此，工作人員將GIS 引入土地利用監測系統中，通過計算機自動識別、人機交互識別的方式解釋遙感圖像，實現對區域內土地資源的全面監測，掌握土地資源變化動態，從而為土地資源管理提供支持。

4.4 應用效果評估

在H 區域的土地資源管理中，應用GIS 能有效改善傳統的土地資源管理方式，明顯提高土地資源管理效率［6］。同時，在土地資源管理中，依托GIS快速處理遙感圖像，定期監測土地動態變化，能大大提高土地調查、評價、規劃的準確度，動態化管理土地資源，同時能節省人工成本，改善工作人員的工作環境，推動數字城市建設。

5 GIS用于土地資源管理的趨勢

5.1 GIS用于土地資源管理的限制性因素

作為一種先進的數據技術，GIS 技術能為土地資源管理帶來極大的便利，但當前該技術的應用仍存在一定限制。一是軟硬件不相適應。硬件從研發到投入使用只需花費較短的時間，但軟件系統的開發周期則較長，相應的開發費用也較高，二者的不平衡導致軟件投入應用后存在一定的不適應性，影響并限制GIS 技術的進一步推廣使用。二是數據更新緩慢。盡管GIS技術實現了地理數據的實時更新，但地理數據信息的收集成本高，導致未更新的原始數據信息需要在GIS 系統內停留較長的時間，也使得地理數據系統提供的數據有一定的遲緩性。三是系統質量還需進一步提高。實驗室環境下的GIS系統集數據存儲、查詢與分析于一體，但在實際應用時數據采集與調查技術還有待提高，并且利用GIS 技術進行復雜的數據模擬、分析等功能還有待完善。

5.2 GIS用于土地資源管理的趨勢展望

GIS技術的應用推進了地理學科理論知識的深入研究與知識創新，同時學科發展也會反向促進GIS 技術的不斷改進，作為一項應用前景廣泛的新技術，其在土地資源管理中的應用將更加廣泛。一是“3S”技術將成為必然趨勢，利用“3S”技術構建空間決策系統，能實現各系統的一體化管理，利用GIS技術提供精準的空間信息，遙感技術（Remote Sensing，RS）提供適時圖像信息，由GIS 技術為信息的存儲、匯總、分析及處理提供技術保障，可以在土地總體規劃、利用調查、動態監測及土地整理等方面發揮作用。二是GIS 系統和專家系統組合構建的智能系統，能解決未來地理空間領域的復雜問題。三是利用“互聯網+”GIS 技術構建Web GIS 系統，可以實現信息的空間網絡化管理。隨著互聯網技術的發展，基于網絡平臺、采取分布式結構的Web GIS系統必將在各領域得到廣泛應用，并且利用該技術，人們在網絡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據，能快速地查詢與分析空間數據，為決策提供便利。

6 結語

在土地資源管理中，GIS具有極高的應用價值，且其在其他社會生活領域也具有突出作用。隨著科學技術的不斷發展，GIS的功能將更加完善，應用范圍也會進一步擴大，土地資源也將會得到集約化利用。