“３Ｓ”技術(shù)在土地資源利用管理研究中的進(jìn)展綜述

潘佩佩　王曉旭

摘要：“3S”技術(shù)及其集成是土地資源可持續(xù)利用研究中的高新技術(shù)，在土地資源調(diào)查、土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、土地利用規(guī)劃、土地定級(jí)估價(jià)以及基本農(nóng)田保護(hù)等方面得到廣泛的應(yīng)用。文章通過(guò)詳細(xì)闡述GPS、KS、GIS、“3S”技術(shù)集成及它們?cè)谕恋刭Y源利用和管理中的應(yīng)用原理，結(jié)合“3S”技術(shù)的發(fā)展探討其在土地資源利用管理中的發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：“3S”技術(shù)：土地資源利用管理

一、引言

十七屆三中全會(huì)提出要“實(shí)行最嚴(yán)格的節(jié)約用地制度，從嚴(yán)控制城鄉(xiāng)建設(shè)用地總規(guī)模”，這正是由于我國(guó)當(dāng)前正處于經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展、社會(huì)轉(zhuǎn)型和體制轉(zhuǎn)軌加快的特殊時(shí)期，“黃金發(fā)展時(shí)期”和“矛盾凸顯期”不期而遇，而且現(xiàn)代社會(huì)新技術(shù)以幾何級(jí)數(shù)的趨勢(shì)增長(zhǎng)，并且相互滲透、相互交叉，對(duì)土地信息的快速準(zhǔn)確獲取、空間分析、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、圖形圖像綜合處理和數(shù)字制圖的需求變得更為迫切。如何利用“3S”技術(shù)對(duì)土地綜合信息進(jìn)行提取、分析和處理，提高土地資源利用的效率已成為當(dāng)前土地管理工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

二、“3S”技術(shù)及其應(yīng)用原理

“3S”即指全球定位系統(tǒng)(GPS)、遙感(RS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)及“3S”集成。

GIS主要以TM、SPOT、Quickbird、Ikonos和我國(guó)資源衛(wèi)星獲取的遙感信息作為數(shù)據(jù)源，通過(guò)運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，能夠?qū)Χ喾N來(lái)源的時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、集成管理、動(dòng)態(tài)存取，為智能化數(shù)據(jù)采集提供地學(xué)知識(shí)。

RS是利用可見光、紅外線、微波等探測(cè)儀器，通過(guò)攝影或掃描、信息感應(yīng)、傳輸和處理，識(shí)別探測(cè)對(duì)象的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的技術(shù)體系，可以實(shí)時(shí)地提供目標(biāo)及其環(huán)境的語(yǔ)義或非語(yǔ)義信息。當(dāng)前遙感信息的應(yīng)用已經(jīng)從單一遙感資料向多時(shí)相、多數(shù)據(jù)源的融合與分析過(guò)渡，從對(duì)各種現(xiàn)象的表面描述向軟件分析和計(jì)量探索過(guò)渡。

GPS是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的全天候無(wú)線電定位導(dǎo)航和時(shí)間傳遞系統(tǒng)，具有提供全天候、連續(xù)、實(shí)時(shí)、高精度的三維位置、三維速度以及時(shí)間數(shù)據(jù)的功能。用GPS測(cè)定三維坐標(biāo)的技術(shù)方法將測(cè)繪定位技術(shù)從靜態(tài)擴(kuò)展到動(dòng)態(tài)，從事后處理擴(kuò)展到實(shí)時(shí)定位與導(dǎo)航，使其絕對(duì)和相對(duì)精度也發(fā)展到了米、厘米乃至亞毫米級(jí)。

“3S”集成是指將三者與其相關(guān)技術(shù)集成在統(tǒng)一的平臺(tái)中，形成對(duì)地觀測(cè)、空間定位和空間分析的完整體系結(jié)構(gòu)，使其不僅具有自動(dòng)、實(shí)時(shí)地采集、處理和更新數(shù)據(jù)的功能，而且能夠智能式的分析和運(yùn)用數(shù)據(jù)。其中GIS相當(dāng)于中樞神經(jīng)，能有機(jī)地對(duì)反映地理位置的圖形信息進(jìn)行綜合集成及空間分析，KS相當(dāng)于傳感器，GPS相當(dāng)于定位器。“3S”集成為土地利用和管理提供了新一代的觀測(cè)手段、描述語(yǔ)言和思維工具，形成現(xiàn)代高科技手段在土地管理領(lǐng)域“天上查、地上看、網(wǎng)上管”全方位應(yīng)用格局。

三、“3S”技術(shù)在土地資源利用管理中的應(yīng)用

(一)基于“3S”技術(shù)的土地資源利用現(xiàn)狀調(diào)查

土地利用現(xiàn)狀調(diào)查即是全面盤點(diǎn)土地資源利用變化的數(shù)量、質(zhì)量及空間結(jié)構(gòu)的最新格局，通過(guò)地理信息系統(tǒng)建立反映產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和行業(yè)結(jié)構(gòu)用地?cái)?shù)量與空間布局的地籍總歸戶。在反映資源配置的經(jīng)濟(jì)狀況、資源安全的保護(hù)狀況、資源權(quán)屬的分布狀況等基礎(chǔ)信息基礎(chǔ)上，突出安排經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展地區(qū)、國(guó)家糧食基地地區(qū)、生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)等特殊地域的調(diào)查，調(diào)查成果通過(guò)“3S”并應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)直接上傳到國(guó)土資源部匯總，綜合“3S”集成推出一整套精確定時(shí)、定位、定量控制的現(xiàn)代化土地調(diào)查技術(shù)體系。利用KS能精度較高地定位、定量到地塊，結(jié)合專家知識(shí)和人工智能的分類方法，以及基于分形理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分類算法等提取信息，最終提供精確的土地資源利用數(shù)據(jù)和圖件；GPS廣泛應(yīng)用于土地資源的外業(yè)調(diào)繪和數(shù)據(jù)采集工作；GIS通過(guò)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)和覆蓋分析，提供區(qū)域多種條件組合，實(shí)現(xiàn)資源統(tǒng)計(jì)和原始數(shù)據(jù)的快速再現(xiàn)，形成集信息獲取、處理、存儲(chǔ)、傳輸、分析和服務(wù)為一體的調(diào)查技術(shù)流程。

(二)基于“3S”技術(shù)的土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是反映土地質(zhì)量和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化的窗口，是摸清土地資源承載力的重要途徑，常規(guī)監(jiān)測(cè)手段難以及時(shí)主動(dòng)發(fā)現(xiàn)變化區(qū)域。“3S”以分布式的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)為基礎(chǔ)，把各個(gè)土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接起來(lái)，建立并更新每一塊土地的影像庫(kù)和覆蓋全國(guó)的土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)，提供了一個(gè)快速、有效的時(shí)空數(shù)據(jù)管理與分析的平臺(tái)。

GPS技術(shù)主要用于土地利用特征數(shù)據(jù)、用地范圍變化數(shù)據(jù)的采集，從而精確獲取土地利用變化的數(shù)量和性質(zhì)；GIS在研究區(qū)域基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的引入、數(shù)字地面模型分析、GPS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用、動(dòng)態(tài)變化分析、數(shù)據(jù)的空間疊加和無(wú)縫拼接等多方面發(fā)揮了重要的作用；RS在圖像數(shù)據(jù)處理、土地利用分類、柵格數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等方面具有不可替代的作用，將近期的高分辨率遙感影像與歷史時(shí)期的GIS土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)套合，可快速、準(zhǔn)確的更新土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫(kù)。2006年中國(guó)土地學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)上，專家認(rèn)為，土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中遙感數(shù)據(jù)源的選擇對(duì)其精度的提高至關(guān)重要。基于“3S”的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)變化的空間分布及變化來(lái)源和去向，為深入分析提供了很好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

(三)基于“3S”技術(shù)的土地利用規(guī)劃

土地利用規(guī)劃的編制、審批和實(shí)施涉及大量圖件、指標(biāo)等空間和屬性數(shù)據(jù)，對(duì)規(guī)劃成果質(zhì)量和管理的時(shí)效性要求都很高，“3S”技術(shù)在土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)采集、集成、規(guī)劃方案編制、規(guī)劃成果管理與應(yīng)用等方面都起著關(guān)鍵作用。

“3S”技術(shù)能夠在空間分析模型的支持下，編制土地時(shí)空最優(yōu)利用方案，促進(jìn)以管理規(guī)劃成果、提供輔助決策為目標(biāo)的土地利用規(guī)劃管理信息系統(tǒng)發(fā)展。借助“3S”技術(shù)采用合適的規(guī)劃模型，以輔助規(guī)劃的編制和修改、報(bào)批用地規(guī)劃審查、規(guī)劃實(shí)施情況監(jiān)測(cè)、規(guī)劃效果評(píng)價(jià)和執(zhí)法檢查等，實(shí)現(xiàn)圖形和屬性數(shù)據(jù)共享，方便地籍、耕地保護(hù)、監(jiān)察等負(fù)責(zé)人能及時(shí)掌握最新的規(guī)劃成果。“3S”技術(shù)和仿真模擬技術(shù)結(jié)合還可以對(duì)土地利用規(guī)劃進(jìn)行跟蹤管理和實(shí)時(shí)調(diào)整，系統(tǒng)地提供土地資源供求的時(shí)空預(yù)測(cè)模型，為區(qū)域土地利用規(guī)劃工作提供全面的技術(shù)支持。

(四)基于“3S”技術(shù)的土地定級(jí)估價(jià)

土地定級(jí)估價(jià)需要利用“3S”技術(shù)對(duì)涉及的大量空間和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的覆合疊加、空間分析和統(tǒng)計(jì)計(jì)算。RS可以實(shí)時(shí)獲取各類土地定級(jí)單元的屬性信息和利用現(xiàn)狀；GPS可以實(shí)現(xiàn)各土地定級(jí)單元的準(zhǔn)確定位，并指導(dǎo)實(shí)地評(píng)價(jià)、核查工作；利用GIS選擇土地分等定級(jí)指標(biāo)和各自權(quán)重值及其他土地利用信息，實(shí)現(xiàn)空間位置信息和屬性信息聯(lián)接，還可完成土地利用要求與土地條件的比較，根據(jù)因素

體系和評(píng)分規(guī)則，形成相應(yīng)的屬性庫(kù)，最后評(píng)價(jià)土地適宜性等級(jí)。借助“3S”建立土地評(píng)價(jià)、定級(jí)或地價(jià)信息發(fā)布系統(tǒng)，不僅保護(hù)了社會(huì)公眾應(yīng)當(dāng)享有的知情權(quán)，有利于促進(jìn)和加強(qiáng)政府對(duì)城市土地價(jià)格的管理，而且提高了地價(jià)評(píng)估專業(yè)機(jī)構(gòu)評(píng)估地價(jià)的科學(xué)性和客觀性。

四、“3S”技術(shù)在土地資源利用管理研究中發(fā)展趨勢(shì)展望

(一)繼續(xù)開展“3S”關(guān)鍵技術(shù)的研究

土地利用和管理涉及多學(xué)科的相互滲透和支撐，根據(jù)當(dāng)前國(guó)際上的技術(shù)走向和“3S”市場(chǎng)需求，繼續(xù)開展嵌入式及多維GIS的研究，逐步實(shí)現(xiàn)“3S”與其他相關(guān)技術(shù)的集成與整合，綜合“3S”技術(shù)建立土地信息系統(tǒng)和專題信息空間數(shù)據(jù)庫(kù)、圖像數(shù)據(jù)庫(kù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，為土地資源科學(xué)管理提供技術(shù)支持，從而使一站式電子服務(wù)真正服務(wù)于大眾。同時(shí)還要提高相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品的易用性和穩(wěn)定性，并研制基于大型“3S”技術(shù)的土地資源信息應(yīng)用與服務(wù)系列標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)程，使土地資源信息獲取、交換與應(yīng)用更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，并保證數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性、完整性和一致性，隨著土地管理理論研究的深入以及“3S”技術(shù)更為人性化、可視化，將更加有利于土地管理工作者的操作。

(二)“3S”與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、專家模型綜合集成

將“3S”技術(shù)進(jìn)一步集成和融合，并引入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和專家決策系統(tǒng)，進(jìn)行土地專題模型以及預(yù)測(cè)模型的開發(fā)研究，形成一個(gè)高度協(xié)調(diào)化、信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化和信息分析智能化的系統(tǒng)。一旦真正實(shí)現(xiàn)“3S”技術(shù)有機(jī)的結(jié)合、在線連接、實(shí)時(shí)處理和系統(tǒng)的整體性，在分析模型支持下快速完成多維多元復(fù)合分析，實(shí)現(xiàn)土地信息的集中管理、更新和應(yīng)用的共享。基于網(wǎng)絡(luò)GIS的電子地圖瀏覽、查詢、分析應(yīng)用等功能，能夠構(gòu)建智能化、個(gè)性化、交互式的土地信息管理和服務(wù)平臺(tái)，新一代土地資源管理決策支持系統(tǒng)將“3S”、專家群體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，對(duì)土地資源的開發(fā)進(jìn)行模擬分析或仿真，從而實(shí)現(xiàn)土地資源的科學(xué)管理和規(guī)劃。

(三)“3S”與電子政務(wù)及業(yè)務(wù)型土地管理系統(tǒng)綜合集成

“3S”作為國(guó)推動(dòng)信息化、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的重要組成部分，正在與電子政務(wù)、電子商務(wù)系統(tǒng)相融合，越來(lái)越顯示它的跨行業(yè)、多功能的優(yōu)勢(shì)趨勢(shì)。由于土地利用管理中數(shù)據(jù)種類繁多，涉及地理分布現(xiàn)象的數(shù)據(jù)采集、時(shí)空分析，以及城市或區(qū)域規(guī)劃、管理與決策，還涉及到土地部門的人事檔案管理、財(cái)務(wù)管理等，而且這些信息之間的依賴關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜，所以以后的發(fā)展中“3S”要與業(yè)務(wù)型土地管理系統(tǒng)以及電子政務(wù)相結(jié)合，加強(qiáng)部門內(nèi)部、之間及社會(huì)的聯(lián)系交流，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的集中管理，提高辦公自動(dòng)化水平，達(dá)到業(yè)務(wù)和政務(wù)管理一體化。

五、結(jié)束語(yǔ)

“3S”技術(shù)促使土地資源管理的研究進(jìn)入從平面向立體發(fā)展，從封閉式向開放式轉(zhuǎn)變，從常規(guī)方法向高科技發(fā)展，從單一行政管理向法律、行政、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)綜合管理發(fā)展的新階段，提升了土地資源管理決策的科學(xué)化和管理的現(xiàn)代化水平，使國(guó)土行業(yè)由的經(jīng)營(yíng)管理模式由單一粗放邁上動(dòng)態(tài)化、科學(xué)化和現(xiàn)代化。土地資源利用管理的研究是一項(xiàng)不斷發(fā)展并且復(fù)雜的系統(tǒng)工程，“3S”所提供的技術(shù)支持系統(tǒng)也處于不斷的完善之中，兩者的發(fā)展將逐步實(shí)現(xiàn)土地資源實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、綜合分析評(píng)價(jià)和模擬預(yù)測(cè)，從而為促進(jìn)國(guó)家土地政策的落實(shí)，協(xié)調(diào)人地關(guān)系提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，為土地資源利用管理研究開拓一片嶄新的天地。