地理信息系統在土地資源管理中的應用研究

朱豐杰

（青島西海岸新區自然資源局，山東 青島 266555）

0 引言

地理信息系統（Geographic Information System，GIS）是一個基于地理位置信息，能用于收集、存儲、更新、分析、顯示地理信息的計算機硬件、軟件、數據及用戶的集合。其應用范圍廣泛，已應用到人們的生活、工作中，在土地資源管理、城市規劃中也發揮著重要作用，同時也是城市管理、災害防治、工程建設的重要工具。隨著技術的發展和完善，地理信息系統的應用領域越來越廣，在土地資源管理中的作用也越來越突出。

1 地理信息系統概述

1.1 發展歷程

20 世紀是高新技術產生和發展的世紀，也是地理信息系統產生和發展的世紀。地理信息系統的發展歷程可分為以下幾個階段：一是探索階段（20 世紀60 年代）；二是發展階段（20 世紀70 年代）；三是成熟階段（20世紀80 年代）；四是全面應用階段（20 世紀90 年代至今）。20 世紀90 年代以后，信息技術的迅猛發展對人類社會的進步產生了巨大推動作用，對地理信息系統的發展也產生了深遠影響，新技術極大地促進了地理空間信息的采集、處理、存儲和發布，特別是計算機和Internet 技術的發展，為海量地理信息數據的處理、存儲和發布提供了解決方案，有效推動了地理信息產業的發展，并催生了一大批地理信息數字產品。在地理信息系統不斷演進的過程中，地理信息系統的一個分支——土地信息系統也逐漸發展和完善起來，并在土地資源管理中發揮著越來越重要的作用。

1.2 分類

地理信息系統分為基礎地理信息系統和專題地理信息系統。基礎地理信息系統是指以基礎空間地理信息為基礎，滿足公眾和政府管理決策需求的地理信息系統平臺，主要用于公共服務。專題地理信息系統是以專題地理信息為基礎，滿足專題信息數據服務的地理信息系統平臺，主要用于行業服務。我國自然資源部門作為地理信息行業的主管部門，不僅在基礎地理信息系統方面有天地圖等應用，同時也廣泛應用專題地理信息系統。通常情況下，基礎地理信息系統和專題地理信息系統互相融合，基礎地理信息系統可作為專題地理信息系統的底圖數據提供位置底圖參考，專題地理信息系統可以滿足專題數據的統計分析等專題應用。

2 地理信息系統在土地資源管理中的具體應用

2.1 國土空間規劃編制和管理

國土空間規劃是國家空間發展的指南、可持續發展的空間藍圖，是各類開發保護建設活動的基本依據。國土空間規劃編制整合了主體功能區規劃、土地利用總體規劃、城鎮體系規劃、城市（鎮）總體規劃、海洋功能區劃、村莊規劃等，因此國土空間規劃中包含大量的基于地理空間位置的專題信息，這些不同類型的自然資源空間要素之間經常存在矛盾和不一致的問題。為著力解決自然資源要素空間規劃重疊、不一致等一系列問題，黨中央決定構建國土空間規劃體系。傳統的管理和編制模式已無法滿足海量地理信息數據的處理需求，在已有各類地理信息數據資源的基礎上，建設國土空間基礎信息平臺，為自然資源部門實現全業務、全過程的數字化管理提供信息平臺，還可與上級國土空間規劃信息平臺進行對接，為各級政府部門提供共享數據，向社會公眾提供政務信息共享服務。

2.2 永久基本農田劃定和管理

永久基本農田的劃定是為了保障國家糧食安全，保障經濟社會的可持續發展。依據調查區土地利用總體規劃，按照永久基本農田劃分及補劃、調整的相關要求，將永久基本農田落實到土地利用現狀圖上，計算統計基本農田面積。通常按下列步驟進行：第一，對基本農田的區域、大小及各項資料數據進行充分搜集，然后分門別類地進行整理存放；第二，調查上圖，即根據上述搜集到的信息對分幅提低利用現狀圖進行完善和調整，并依據相關標準和規范，檢查基本農田要素層的數據格式、屬性結構、精度等是否符合要求；第三，開展劃定工作，即確認基本農田的地理位置、區域大小等基本數據是否存在有誤的情況，這一工作主要由相關負責部門共同牽頭開展；第四，對上述工作中涉及的圖紙、數據及其他資料進一步匯總和整理，然后編制基本農田分布圖；第五，檢查驗收，即可以將基于地理信息系統的永久基本農田數據庫應用于對永久基本農田的占用、補劃、統計、分析等管理工作。

2.3 查詢統計分析

土地資源管理工作常常需要查詢某一宗土地的現狀地類分布情況，而運用土地和數據庫的查詢功能可以實現這一目標。通常情況下，界址線矢量數據多采用計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）軟件的DWG 格式，其坐標系統與土地利用數據庫系統的坐標系統不一致，在使用時首先要將DWG 格式的矢量數據通過坐標轉換為與土地利用數據庫系統一致的坐標系，再將DWG 格式文件轉換為土地利用數據庫要求的格式，然后導入土地利用數據庫中，之后便可應用地理信息系統的查詢分析功能，查詢并匯總該地對應的地類分布數據和各權屬單位的權屬分布數據。道路交通工程可利用土地和數據庫對道路和道路附屬設施的建設用地進行快速分析，為道路交通工程決策提供參考信息，提供最佳的施工方案；也可利用土地和數據庫實施項目選址，計算土地的占用量，輔助進行方案比較。在“城中村”改造工作中，可應用土地和數據庫快速完成對“城中村”的土地資源調查，為“城中村”綜合改造提供可靠、翔實的數據。在大型項目和重點項目的建設工作當中，可應用土地和數據庫確定項目的空間位置，計算土地分類面積，統計耕地和基本農田占用量，制訂占補平衡、基本農田補劃及征地拆遷安置補償方案，并快速完成對各種方案的比較和確定，為實施項目提供參考。總之，利用土地和數據庫的查詢、統計、分析功能，能夠為許多重大項目的科學決策提供輔助。

2.4 征收土地管理相關稅費核算

土地管理相關稅費主要是耕地占用稅、水土保持設施補償費、征地管理費、耕地開墾費等。征收上述土地管理相關稅費的一個重要問題是稅費的征收標準問題。稅費的征收標準是按照土地用途來制定的，這就需要計算征收稅費的地塊各地類的面積分別是多少。利用土地和數據庫的查詢統計功能，可以很方便地計算地塊各地類的面積，從而計算出應繳的稅費。土地利用數據庫為征收土地管理相關稅費提供了重要的收稅標準。

2.5 衛片執法監察

我國開展衛片執法檢查專項行動已有10 多年，如今技術已經十分成熟。衛片執法監察是依托土地利用數據庫平臺，結合3S 技術，利用現代遙感、地理信息及全球定位等信息技術和年度土地變更調查成果實施的一項專項執法行動。以前時相、后時相衛星遙感正射影像圖作為工作底圖，提取變化圖斑，下發各地開展外業實地核查、舉證等工作，判定合法、違法、未變化等，并上報衛片執法系統。衛片執法系統上存儲了大量的專題地理信息數據，為便于管理，可利用地理信息系統對監測圖斑、土地利用數據、土地規劃數據等地理信息數據進行邏輯性檢查、分析、匯總，從而有效提高衛片執法的工作效率。同時，利用衛片執法系統可動態掌握轄區內的執法監察動態信息，進一步加強對監測成果和檢查成果的分析應用，研究確定執法監察重點和巡查路線，合理劃分巡查區域，有針對性地確定巡查頻率和巡查重點并落實責任人，及時發現土地違法行為，從而大大提升執法監管水平。

3 地理信息系統的發展趨勢展望

地理信息系統的發展經歷了從早期的功能處理模塊到組件式地理信息系統和萬維網（World Wide Web，WEB）地理信息系統的過程，并向著產業化方向發展，同時還表現出從單一的地理信息系統向多元化的地理信息科學轉變的趨勢。從未來的技術發展特征和土地資源管理需求來看，其發展趨勢體現在以下幾點。

3.1 組件式地理信息系統的集成化與開放化

目前，組件式地理信息系統仍舊是地理信息系統的重要開發方向。其中，組件式地理信息系統的優勢在于能夠使地理信息系統嵌入其他軟件，或是將其他軟件的功能整合到地理信息系統中。其核心思想為：對地理信息系統的各模塊進行分類，分成不同的控件，每個控件都有其功能，通過各控件之間、控件與非控件之間的互動與連接形成可視化的開發工具，把龐大的地理信息系統分解成能夠“定制功能”的集成化“元件”。在理論上，所有人都可以參與地理信息系統的建設，不斷完善數據庫，用戶可根據需求調用元件并進行管理。

3.2 WEB 地理信息系統的網絡化

地理信息系統可借助網絡化成為真正為大眾所用的工具，使得任意用戶均可通過WEB 地理信息系統內的空間數據、專題地圖等獲取自己所需要的信息，這是將地理信息系統與互聯網技術相結合的革命性技術，將使地圖應用在各個行業得到普及。經過近幾年的發展，WEB 地理信息系統已經積累豐富的構造模型和方法，單個WEB 地理信息系統開始向著增強空間分析功能、處理分布式多源數據的方向發展，對構建數字地球起到了重要作用。

3.3 地理信息系統的產業化

地理信息系統可應用到土地資源管理、城市規劃、林業、應急管理、水務、地下管線、導航、智慧城市、智慧園區等多個領域，具有龐大的潛在市場。當前，我國的地理信息系統產品主要包括軟件、硬件、電子數據、數據采集與轉換等方面。隨著我國信息化社會的逐步發展，地理信息系統的市場還會進一步擴大。

3.4 新一代地理信息系統朝著時空大數據、廣域多重空間發展

物聯網、對地觀測網絡、泛在網絡的發展使持續更新的時空數據成為地理信息的主流，海量、動態、非結構化的多元時空數據分析成為未來地理信息系統急需的核心功能。同時，當前使用的地理信息系統逐漸難以支撐日益復雜的大數據管理，新一代地理信息系統應運而生。新一代地理信息系統進一步融合了云計算、網格計算等技術，能夠進行高性能的復雜計算，這也是新一代地理信息系統的必備功能，如圖1所示。

圖1 新一代GIS 系統的發展趨勢

4 結語

地理信息系統集成了多種技術的功能和優勢，通過對地理信息數據進行科學的分析和處理，在土地資源管理中發揮了重要作用。相關專業技術人員在開展土地資源管理工作時，應靈活應用地理信息系統的各個功能模塊，提升土地資源管理效能，提高工作效率，實現對土地資源的高效利用。