地理信息系統(tǒng)在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

陳 旭

黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開封 475004

1 利用地理信息系統(tǒng)實(shí)施土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的必要性

土地是農(nóng)作物栽培和房屋建造的基礎(chǔ)，與人類社會(huì)的生活生產(chǎn)息息相關(guān)。新經(jīng)濟(jì)形態(tài)下，社會(huì)生產(chǎn)業(yè)態(tài)形式逐漸多樣化，土地資源開發(fā)、利用的模式也逐漸多樣化。為了精準(zhǔn)把控土地資源利用情況，實(shí)現(xiàn)土地利用的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和管理，要依托現(xiàn)代高新技術(shù)，對(duì)土地的利用情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

在傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)模式下，以人工監(jiān)測(cè)為主的土地利用監(jiān)測(cè)方式在人力、物力、財(cái)力上的投入較大，監(jiān)測(cè)效率較低，土地利用監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)度也不高。地理信息系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)土地利用信息數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存，還在數(shù)據(jù)管理、運(yùn)算、分析方面作用突出，并能實(shí)現(xiàn)土地利用信息數(shù)據(jù)的顯示和描述。在這種自動(dòng)化的數(shù)據(jù)整理、編輯中，土地利用信息數(shù)據(jù)最終形成大數(shù)據(jù)，有助于數(shù)據(jù)資源的共享管理，提高土地資源利用和管理的效率與質(zhì)量[1]。

2 地理信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

地理信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局直接關(guān)系其在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作中的應(yīng)用效果。從地理信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成來看，除硬件、軟件要素外，地理數(shù)據(jù)、人員、應(yīng)用模型等都是地理信息系統(tǒng)的重要單元。在這些單元的協(xié)同作用下，地理信息系統(tǒng)按照信息源、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫（存儲(chǔ)）、空間分析、數(shù)據(jù)表達(dá)的流程（見圖1），實(shí)現(xiàn)土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的高效處理[2]。

圖1 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程

硬件單元、軟件單元是地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的兩個(gè)基本結(jié)構(gòu)。就硬件單元而言，其不僅包含計(jì)算機(jī)主機(jī)、輸出輸入設(shè)備，還涉及傳輸設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備。合理配置并使用地理信息系統(tǒng)的硬件單元，能有效提高數(shù)據(jù)采集、處理、加工、分析的效率。目前，土地資源利用形式多樣，要充分發(fā)揮地理信息系統(tǒng)的作用，還應(yīng)在對(duì)設(shè)備單元進(jìn)行升級(jí)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)與信息網(wǎng)絡(luò)的互通互聯(lián)，為系統(tǒng)軟件功能的實(shí)現(xiàn)奠定良好的基礎(chǔ)。

在地理信息系統(tǒng)軟件單元中，除數(shù)據(jù)輸入編輯、數(shù)據(jù)管理協(xié)議外，數(shù)據(jù)操作及顯示輸出協(xié)議等都是其重要的組成部分。作為地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的靈魂與核心，土地利用數(shù)據(jù)不僅包含基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還涉及專題數(shù)據(jù)等諸多形式。因此，應(yīng)在系統(tǒng)硬件單元的支撐下，充分發(fā)揮軟件系統(tǒng)功能，有效提升各種數(shù)據(jù)的利用價(jià)值，這對(duì)于土地資源利用的高效化、精確化管理具有積極作用。

3 地理信息系統(tǒng)在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用內(nèi)容

目前，土地資源利用具有多元化的特點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)土地利用情況的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，相關(guān)部門需對(duì)土地地籍、評(píng)估規(guī)劃、估價(jià)工作等情況進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測(cè)[3]。

（1）地籍管理。地理信息系統(tǒng)在土地地籍管理中被廣泛應(yīng)用。地籍管理主要是登記土地的所有權(quán)歸屬或者變更所有權(quán)。在土地資源開發(fā)利用中，所有權(quán)的歸屬和變更問題處理難度大，處理過程相對(duì)棘手。依托地理信息系統(tǒng)開展地籍管理，能快速整合、分析龐大冗雜的信息數(shù)據(jù)，極大程度上提高地籍管理的效率，在解決土地沉積問題上具有突出作用。

（2）土地評(píng)估規(guī)劃。現(xiàn)階段，我國(guó)土地資源短缺問題較為明顯，出于提高土地利用效率的考慮，在土地利用之前需要規(guī)范化地開展土地資源的規(guī)劃和評(píng)估工作。地理信息系統(tǒng)為土地規(guī)劃評(píng)估工作的開展創(chuàng)造了有利條件，工作人員不僅可以依托系統(tǒng)計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)土地的潛力進(jìn)行判斷，確定土地潛在的生產(chǎn)力，還可以對(duì)一些建設(shè)用地的承建能力進(jìn)行預(yù)測(cè)，繼而決定建筑的建設(shè)高度、穩(wěn)定性、防滲方案等。

（3）土地估價(jià)。作為合理利用土地的重要途徑，土地定級(jí)估價(jià)對(duì)于提高土地資源利用效率具有積極作用。土地估價(jià)工作的開展能實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)土地與開發(fā)利用項(xiàng)目的高度匹配。目前，地理信息系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在土地估價(jià)中，在地理信息系統(tǒng)的支撐下，工作人員可以精準(zhǔn)掃描、分析土地的地形，然后保存地形圖，以便進(jìn)行對(duì)比。另外，依托地理信息系統(tǒng)開展土地估價(jià)時(shí)，工作人員可以將土地精準(zhǔn)到點(diǎn)進(jìn)行篩查和判斷，能很大程度地提高土地估價(jià)的準(zhǔn)確性，對(duì)于提高土地資源利用效率具有較強(qiáng)的輔助作用。

3.2 應(yīng)用流程

（1）選擇基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)選擇獲取是地理信息系統(tǒng)在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理中應(yīng)用的基礎(chǔ)項(xiàng)目。在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)選擇中，工作人員通常會(huì)通過衛(wèi)星遙感技術(shù)獲取待監(jiān)測(cè)土地的自然環(huán)境和覆蓋數(shù)據(jù)，從而判斷土地利用情況。在數(shù)據(jù)獲取的過程中，不但要確保數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)范圍的全面性，而且需要保證衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。基于這一要求，在初期階段還需要控制與明確衛(wèi)星遙感影像的分辨率，從而提高地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性。

（2）數(shù)據(jù)預(yù)處理。實(shí)施土地利用數(shù)據(jù)預(yù)處理的目的在于剔除無效監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，確保土地利用數(shù)據(jù)后期分析的合理性、規(guī)范性和準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)預(yù)處理不僅包含了數(shù)據(jù)融合、矯正方式，還涉及數(shù)據(jù)鑲嵌及調(diào)色等手段。依托這些方式，可以快速消除遙感影像數(shù)據(jù)誤差，滿足相關(guān)的地物信息要求。此外，地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)預(yù)處理還能避免信息損傷，降低后期數(shù)據(jù)處理難度，提高數(shù)據(jù)解譯的精度。

（3）解譯及土地動(dòng)態(tài)變化信息提取。完成數(shù)據(jù)預(yù)處理后，需要建立解譯標(biāo)志，開展土地利用數(shù)據(jù)解譯工作。在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，數(shù)據(jù)解譯標(biāo)志的建立不僅需要考慮土地的利用類型，還需要對(duì)地貌類型進(jìn)行有效分析，然后通過人機(jī)交互式解譯、計(jì)算機(jī)分類后解譯等方法完成解譯工作，為數(shù)據(jù)的后期分析、處理和利用提供參考。在土地動(dòng)態(tài)變化信息提取的過程中，工作人員要充分考慮相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)際特點(diǎn)，同時(shí)在數(shù)據(jù)提取方式的選擇上還需考慮土地資源監(jiān)管范圍和使用目的，確保數(shù)據(jù)提取方式的針對(duì)性、有效性。

（4）數(shù)據(jù)庫建立與更新。土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理涉及大量數(shù)據(jù)的管理與應(yīng)用，因而基于地理信息系統(tǒng)開展土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)，需要注意數(shù)據(jù)庫的建立與更新。在數(shù)據(jù)庫建設(shè)中，需要在計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)上規(guī)范使用大數(shù)據(jù)技術(shù)、云存儲(chǔ)技術(shù)，并系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序和存儲(chǔ)分類原則，然后將利用遙感技術(shù)獲取的土地利用信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于其中，完成具體數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。依托地理信息系統(tǒng)土地資源利用數(shù)據(jù)庫，可構(gòu)建出矢量化圖形，同時(shí)工作人員還可快速構(gòu)建三維地理模型，以充分展現(xiàn)土地利用現(xiàn)狀各元素。

在完成土地資源利用數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫建設(shè)后，在地理信息系統(tǒng)作用下，工作人員應(yīng)長(zhǎng)期開展目標(biāo)地塊的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的持續(xù)更新。在土地利用數(shù)據(jù)庫更新應(yīng)用中，應(yīng)系統(tǒng)復(fù)查和測(cè)量那些解譯信息不夠準(zhǔn)確或者出現(xiàn)變化的區(qū)域，以此提升數(shù)據(jù)庫信息應(yīng)用的準(zhǔn)確性，保證土地資源利用、監(jiān)測(cè)、管理的效率和質(zhì)量。

3.3 應(yīng)用要點(diǎn)

（1）外業(yè)調(diào)查。在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，依托地理信息系統(tǒng)開展外業(yè)調(diào)查是最基礎(chǔ)的工作內(nèi)容，直接關(guān)系土地資源利用監(jiān)測(cè)和管理的效率與質(zhì)量。在外業(yè)調(diào)查中，工作人員應(yīng)重視兩個(gè)方面的要點(diǎn)：一是應(yīng)重視土地利用外業(yè)調(diào)查方法的有效選擇，如采用GPS定位、遙感技術(shù)、實(shí)地測(cè)量等多種方法，快速、全面、準(zhǔn)確地捕獲土地資源利用信息；二是在外業(yè)調(diào)查中應(yīng)開展可疑圖斑的實(shí)地調(diào)查，系統(tǒng)繪制可疑斑點(diǎn)實(shí)地草圖，并填寫外業(yè)調(diào)查表，為后期內(nèi)業(yè)判讀和土地利用信息的分析奠定良好基礎(chǔ)。

（2）內(nèi)業(yè)判讀。內(nèi)業(yè)判讀是土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容。基于地理信息系統(tǒng)開展內(nèi)業(yè)資料判讀時(shí)，應(yīng)對(duì)遙感影像、數(shù)據(jù)庫以及現(xiàn)狀圖等所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理；然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)校正和增強(qiáng)，獲得更加準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)；最后應(yīng)重視異樣數(shù)據(jù)信息的提取、對(duì)比和處理，消除數(shù)據(jù)誤差。

（3）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。要想進(jìn)一步提高土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和管理的質(zhì)量，相關(guān)人員還應(yīng)重視土地利用信息的有效統(tǒng)計(jì)和分析。當(dāng)前，地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用為土地資源利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析創(chuàng)造了有利條件。在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析中，應(yīng)重視以下要點(diǎn)：①要注意數(shù)據(jù)庫的及時(shí)更新，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的補(bǔ)充和修正；②應(yīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確核實(shí)，確保空間數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)屬性的一一對(duì)應(yīng)；③應(yīng)重視接邊情況和拓?fù)溴e(cuò)誤的檢查與修正，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確應(yīng)用；④應(yīng)構(gòu)建土地利用現(xiàn)狀圖和土地利用三維模型，提高土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)質(zhì)量，為后期土地資源的規(guī)劃、利用和管理提供參考。

4 結(jié)束語

地理信息系統(tǒng)在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。新時(shí)期，人們只有充分認(rèn)識(shí)到土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值，然后系統(tǒng)建設(shè)、完善地理信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，深化其在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，才能實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)與土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而提升地理信息系統(tǒng)應(yīng)用水平，確保土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及管理質(zhì)量。