ArcGIS 技術在土地利用管理中的應用

張仕美

（山東省臨沂市河東區(qū)自然資源局，山東 臨沂 276000）

我國地域遼闊，地形西高東低，各地區(qū)對土地的利用受到地形限制，所以土地利用率普遍偏低。為了從宏觀方面更好地實施對土地的配置和利用，各級政府對土地整改計劃進行編制，并運用到實際執(zhí)行當中。結合當下土地的供給情況，規(guī)劃管理具體宗地的用途。通過一系列的整改措施，在基層土地規(guī)劃的基礎上，深度開發(fā)土地資源，讓現(xiàn)有的土地得到更高的利用價值。土地整改計劃不僅提高了土地的利用率，還有利于改善當?shù)丨h(huán)境，讓土地達到永續(xù)利用的狀態(tài)，從而促進國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)[1]。

1 ArcGIS 基本概述

1.1 ArcGIS 介紹

ArcGIS 是一款由ArcMap、ArcCatalog、Arc-Globe、ArcToolbox 以及ArcScene 五個模塊構成的專業(yè)地理信息系統(tǒng)軟件，旨在為從事地理信息編輯、使用和管理的專業(yè)人員提供高效便捷的服務。ArcGIS 提供了強大而實用的地理空間信息展示、分析處理和綜合應用功能，能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、空間數(shù)據(jù)處理、圖形輸出等一系列操作。當前，ArcGIS 軟件經(jīng)過數(shù)十載的改進與完善，已經(jīng)演變成一個架構完備的地理信息平臺，具有易于學習、方便擴展和部署靈活等優(yōu)勢。

1.2 ArcGIS 五大模塊簡述

（1）ArcMap：在ArcGIS 的五大模塊中，ArcMap 模塊是一款集空間數(shù)據(jù)編輯、繪制、顯示、計算、統(tǒng)計和地圖查詢等多種功能于一身的應用程序，在ArcGIS軟件中扮演著主要角色，是ArcGIS 的地圖編輯器。該系統(tǒng)集成了地圖制圖、地圖編輯、地圖分析等一系列基于地圖的高級功能，為用戶提供了全方位的地圖服務。（2）ArcCatalog：ArcCatalog（弧形目錄）是地理數(shù)據(jù)資源管理器，該系統(tǒng)以數(shù)據(jù)為中心，用于定位、檢索、組織和管理空間數(shù)據(jù)。用戶可以使用ArcCatalog 進行GIS 數(shù)據(jù)庫的組織、管理和創(chuàng)建，實現(xiàn)元數(shù)據(jù)的定義與應用，極大地簡化了數(shù)據(jù)組織、管理和維護等方面的工作，可實現(xiàn)空間信息數(shù)據(jù)的高效利用。（3）Arc-Globe：ArcGlobe 是一種適用于大尺度地理范圍的三維處理工具，可用于展示全省、全市、全縣或全鄉(xiāng)甚至全世界的林業(yè)數(shù)據(jù)，其將所有地理信息數(shù)據(jù)投射至球體表面，使場景呈現(xiàn)更貼近于真實世界的形態(tài)，為林業(yè)調查工作提供了更可靠的可視化和分析方法，可用于處理表面數(shù)據(jù)。在Arc Globe 中，用戶可以從多個方面對表面數(shù)據(jù)進行瀏覽和查詢，進而確定哪些對象可見。用戶使用多種格式的地理數(shù)據(jù)，比如疊加柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)，可制作出逼真的透視圖。因ArcGlobe適用于大規(guī)模、廣泛的場景展示，特別是海量數(shù)據(jù)的柵格數(shù)據(jù)展示，成為許多大范圍項目的理想選擇，在林業(yè)、交通、空間規(guī)劃、土地利用等多個領域都具有顯著的優(yōu)勢[2]。（4）ArcToolbox：ArcGIS 中的地理處理工具集成，被稱為ArcToolbox，是空間分析工具，其由工具箱、工具集和工具三個部分構成。由于ArcGIS 系統(tǒng)包含的空間處理工具繁多，這些空間處理工具大部分集中在ArcToolbox 這樣一個工具集中，用戶可以在ArcToolbox中輕松找到所需工具，熟練掌握ArcToolbox 的應用，有助于用戶更加高效地處理數(shù)據(jù)。（5）ArcScene：ArcScene 是一種適用于小尺度地理范圍的三維處理工具，可用于呈現(xiàn)特定小區(qū)或某個公園的林業(yè)數(shù)據(jù)，為林業(yè)設計工作提供了精細化的數(shù)據(jù)表現(xiàn)方式。該模塊將全部地理信息數(shù)據(jù)投射到當前場景所定義的空間參考中，場景呈現(xiàn)主要為平面投影形式，適應于精細描繪小范圍場景的特征。

2 ArcGIS 應用于土地利用管理的意義

2.1 對土地管理相關信息進行更加準確合理的分析

通過使用ArcGIS 技術，可以實現(xiàn)對地表的實況監(jiān)測及實地考察，將其應用于土地資源的管理中，可以提升土地信息的精確度和有效性。相較于傳統(tǒng)的資訊處理方法，ArcGIS 能提供更深入的信息搜索和公正評估，并可結合實際的地形狀況，使得土地資源管理機構能更好地了解其所管轄區(qū)域內(nèi)的土地狀態(tài)。

2.2 提高土地產(chǎn)出率和利用率

運用ArcGIS 技術來處理土地使用管理的任務，可以根據(jù)實際情況了解并制定合理的用地計劃，進而提升土地使用的效益。然而，一些地區(qū)或單位可能并不具備專業(yè)的土地使用知識，導致他們隨意占用或者浪費土地資源。但當ArcGIS 被用于土地管理時，它能實時監(jiān)控土地的使用與規(guī)劃狀況，確保有效的監(jiān)管。

2.3 使自然環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展形成良性循環(huán)

長久以來，我國的自然資源及經(jīng)濟增長之間的關系一直呈現(xiàn)出較大的緊張性和對立性。而ArcGIS 技術的引入則成功結合了地理科學的空間數(shù)據(jù)和電腦科技，并通過構建體系、運作流程和模式研究，生成了諸如資源分配、生態(tài)環(huán)境建設、地區(qū)發(fā)展計劃、管理策略、災害預防和環(huán)保措施等相關信息的產(chǎn)物。這是一種基于電腦軟件和硬件的支持下的用于執(zhí)行地理空間數(shù)據(jù)的輸入、儲存、操作、審查、處理和整合分析的技術框架。各國已經(jīng)開始采用數(shù)字化地籍數(shù)據(jù)庫來實施合理化的土地使用管理方式，以期遏制過度開發(fā)的現(xiàn)象，進而促成自然的生態(tài)平衡與經(jīng)濟發(fā)展的和諧共存[3]。

2.4 促進我國經(jīng)濟的健康發(fā)展

隨著我國經(jīng)濟飛速增長，各政府部門急需獲取更精確且全方位的地域用地情況等數(shù)據(jù)資料。所以，當前對ArcGIS 的使用旨在構建一套合理的土地資源分配系統(tǒng)，以支持土地開墾、改建、經(jīng)營及征稅活動的基礎數(shù)據(jù)與理論支撐。通過建設土地管理信息系統(tǒng)，它能在土地管理的各個環(huán)節(jié)起到更大的影響。而ArcGIS為我們深入理解土地特性如何影響社會經(jīng)濟發(fā)展提供了極佳的機會。要有效實施土地管理，數(shù)字化信息的生成至關重要，然而僅僅依靠這些信息是不夠的，從過去的實踐來看，法律法規(guī)、政策制定、財政支出等問題才是核心所在。唯有解決所有內(nèi)生的問題，才有可能獲得顯著的效果。

3 我國土地利用管理現(xiàn)狀

3.1 土地產(chǎn)權關系較為模糊

根據(jù)我國法律，全國范圍內(nèi)的土地屬于國有資產(chǎn)，但實際上，部分地區(qū)的行政部門對該區(qū)域內(nèi)土地具有實質性的管理權力，這使得土地的管理與產(chǎn)權有時會產(chǎn)生脫節(jié)的情況，從而影響了土地的長遠發(fā)展及最大化其價值的可能性。

3.2 土地利用管理過程中信息出現(xiàn)偏差

由于國家在監(jiān)管地方政府土地利用管理的成本較高，因此無法全面掌握其動態(tài)。在此背景下，地方政府可能存在無視規(guī)劃而隨意調整的行為，以建設形象項目或政治業(yè)績?yōu)槟繕耍瑫r伴隨的是土地產(chǎn)權與使用的分割，這會導致濫用土地并導致資源的不必要消耗及低效運用，從而威脅到我國的土地資源持續(xù)發(fā)展的前景。

3.3 土地資源利用過程中存在不合理現(xiàn)象

我國一直致力于實施一項關鍵策略——即制定并貫徹其長久以來的國土使用計劃（Land Use Planning），該政策旨在有效地控制和平衡各地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展狀況及用地需求，同時為我國的整體進步產(chǎn)生深遠的影響。然而在我國長年累月的土地管理工作中仍有諸多無法克服的問題出現(xiàn)：部分地區(qū)的地方行政部門未能完全遵照國家的指導方針行事；而農(nóng)民們也常常無視官方的規(guī)定去處理他們的農(nóng)田問題等行為都可能造成不當?shù)氖褂没蜻^度的開采現(xiàn)象發(fā)生，這不僅會使有限的地力被浪費，而且也不符合全國健康發(fā)展的需要。

3.4 我國土地利用管理制度需要進一步健全

在我國國市場的成長歷程里，政府的主要職責在于監(jiān)督和管控，而不是作為市場經(jīng)濟的一部分積極參與其中。由于政府無法擁有直接的管理土地權利，只能行使監(jiān)管職能，這可能導致土地資源的不必要消耗。這種情況下，我國在土地使用管理的制度安排上存在的問題影響到了其土地的高效運用[4]。

4 Arcgis 技術在土地整理項目管理中的運用

4.1 Arcgis 技術在土地整理項目管理中的地籍管理應用

土地整理項目中的地籍管理工作，需要對土地所屬權的第一次登記、多次變更登記進行記錄，而土地整理過程面臨的一項重要并且困難的工作，就是對土地所屬權變更的統(tǒng)計。而地籍管理系統(tǒng)不僅匯總了整理區(qū)內(nèi)土地的所屬權、生產(chǎn)能力，土地的利用率、等級、地表覆蓋程度和居民住所的空間分布情況，還具有更高端的自行查詢、漫游、分析和統(tǒng)計等功能，并能夠實現(xiàn)在ArcSDE、ArcIMS、Server 三種服務端查看。利用其高端的空間分析功能，可以有效檢查采集的基礎數(shù)據(jù)，保證土地整改計劃的順利開展。

4.2 Arcgis 技術在決策土地復墾中的應用

規(guī)劃區(qū)內(nèi)的土地是否適宜復墾，需要通過對采集的一系列數(shù)據(jù)進行研究和評定，最終確定土地的復墾方向和復墾模式。客觀而有效的分析方法是GIS 最為突出的空間分析功能之一，也是決定土地復墾的一個重要輔助手段。它可以將計算機生成的數(shù)值和圖形進行有機結合，就是將規(guī)劃區(qū)域土地的空間信息和屬性信息連結，讓計算機代替人工來完成復雜的計算過程，從而大大提高土地整改的工作效率。利用ArcGIS 空間分析模塊（SpatialAnalyst），對土地復墾的方向進行評價，以圖形分析圖為單元，將初始數(shù)據(jù)變更為柵格，經(jīng)過獨特的空間分析技術再將柵格中的數(shù)據(jù)計算出來，進而完成土地復墾的重大決策。

（1）根據(jù)現(xiàn)有的土地狀態(tài)，制定出土地復墾后應達到的標準。（2）確定土地復墾方向的主導因素。影響土地復墾方向的因素有：整改區(qū)內(nèi)土壤的狀態(tài)、現(xiàn)階段經(jīng)濟水平下土地的利用方向和當?shù)氐牡匦蔚孛蔡卣鳌Ｍ恋貜蛪ㄟ€需要將各方面因素的變異情況考慮進去，并找出能夠決定本區(qū)域土地生產(chǎn)力的因素[5]。（3）選取一部分土地作為研究對象。以在規(guī)劃地段采集的各區(qū)域土地的數(shù)據(jù)為基礎，制作出單元對比圖。對圖中每一塊土地的屬性進行逐一評定，最終確定每一塊土地，更適應的復墾方向和種植等級。（4）選取合適、有效的評價方法。（5）統(tǒng)計最終數(shù)據(jù)，決定規(guī)劃區(qū)域內(nèi)土地的復墾方向。

5 ARCGIS 在土地利用變更中的應用

5.1 通過技術完成復雜的數(shù)據(jù)分析

土地利用變更是一項復雜而漫長的工作，過程中會耗費大量的人力物力。利用ARCGIS 技術來完成這項工作，可以免去難度很高的空間分析過程，不僅讓土地利用變更在更短的時間內(nèi)完成，也讓土地變更的方向更為客觀準確。

5.2 土地利用現(xiàn)狀變更調查技術問題

（1）外業(yè)調繪和精度檢驗。由于土地整改工作者在很多情況下都無法明確地區(qū)分地類（比如菜地和旱地不容易區(qū)分），這時候就需要專門研究土地的人員進行補充性的調會。外業(yè)調繪利用GPS（RTK）和全站儀相結合，對規(guī)劃區(qū)內(nèi)，土地上生存的物種和土地的種類進行實際考察，將考察結果與利用ARCGIS 影像自動生成的數(shù)據(jù)進行對比，從而找出利用影像，獲得數(shù)據(jù)中存在的誤差。（2）變化圖斑、地物的判讀。通過對比收集到的一系列圖片，需要對來自不同時間的拍攝照片進行適當?shù)恼{整，接著使用光譜特性差異化方法來做出判斷。當兩個地塊的數(shù)據(jù)獲取日期間隔較大時，由于光譜特性的差異化分析可能受到現(xiàn)實中土地使用的變動影響，因此可能會產(chǎn)生較大的誤差。（3）變化圖斑界、地物的提取。獨有的多光譜影像技術可以對土地的利用情況進行分類。通過統(tǒng)計學的方法分析波譜曲線，并將這些曲線中相似的象元歸為一類，而后期要進行的動態(tài)檢測中也需要用到這些曲線。為了更好地區(qū)分不同地段的地物監(jiān)測結果，需要用到不同的波段進行色彩合成。采集不清楚的影像也需要做出標記，以免增加外業(yè)調繪的工作難度。

5.3 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

工作人員將外業(yè)調查得到的數(shù)據(jù)轉入之后，地籍信息系統(tǒng)可以根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)規(guī)劃界限范圍，并及時變更數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。而且ArcGIS 技術會對土地利用信息的點、線、面三方面的圖斑進行存儲，所以在變更信息的時候，這三個方面的數(shù)據(jù)需要同時更新。土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫會預留與VCT 的接口。在將外業(yè)工作人員采集到的變更信息導入數(shù)據(jù)庫中之前，應當先將這些數(shù)據(jù)通過SKTool 轉換工具轉換成VCT 格式。然后再利用地基信息系統(tǒng)中附帶的轉換工具，將外業(yè)VCT數(shù)據(jù)導入土地利用現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)庫當中。在轉換數(shù)據(jù)時還需要注意，VCT 文件的路徑以及投影帶的相關信息都需要重新設置。完成這些操作之后，ARCGIS 技術的圖層分層設計信息會在土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫自動生成相關圖層。

6 結語

隨著我國對土地管理工作的逐步重視，土地利用現(xiàn)狀圖會進一步普及使用。實踐表明，ArcGIS 作為一種高端的數(shù)據(jù)統(tǒng)計技術，能夠將電子表格和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)有機結合起來，并通過圖形清晰而直觀地展現(xiàn)在人們面前，讓人們更容易發(fā)現(xiàn)各數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在關聯(lián)。ArcGIS 技術還可以對基礎數(shù)據(jù)進行空間可視化分析，在參考對象與現(xiàn)有業(yè)務之間搭建橋梁，做出更為客觀、準確的決策。