基于RS/GIS的鄉鎮級土地利用信息系統建設＊
——以西疇縣法斗鄉為例

許新惠 徐艷紅

(云南大學資源環境與地球科學學院,云南昆明 650091)

基于RS/GIS的鄉鎮級土地利用信息系統建設＊
——以西疇縣法斗鄉為例

許新惠 徐艷紅

(云南大學資源環境與地球科學學院,云南昆明 650091)

利用GIS組件技術,采用面向對象的系統分析和設計方法,確保系統軟件的實用性、可靠性、規范性、可擴展性,提高系統開發的效率,降低成本,為土地管理部門的業務操作提供決策支持。本文介紹了土地利用信息系統的設計目標,闡述了系統的體系結構、開發環境、技術流程和各個系統功能實現。在遙感技術(RS)、地理信息系統(GIS)的支持下,建立土地利用系統,以便快速、準確、經濟地獲取土地利用變化信息,并對土地利用的時空數據,包括空間數據和專題屬性數據進行存儲、管理、處理、分析和顯示,為土地管理部門提供先進的管理工具、為區域可持續發展提供決策支持均有重要的現實意義。

遙感;地理信息系統;土地利用

土地利用是生態環境系統的一個敏感因子,是人類為了經濟社會的目的而進行的一整套對土地進行長期的或周期性經營的生物和技術活動。由于全球人口的快速增長對土地資源帶來的嚴重的壓力,特別是“國際地圈、生物圈計劃”(International Geosphere-Biosphere program,簡稱IGBP)和“全球環境變化人為因素計劃”(International Human Di mension Program,簡稱I HDP)聯合提出了“土地利用與土地覆蓋變化”的研究計劃后,現階段土地利用變化研究已經逐漸成為全球環境變化研究的前沿和熱點問題[1-2],掌握土地利用現狀和變化規律從而制定正確的決策也成為各國政府追求的目標。研究土地利用的變化情況,其實質是人類為滿足社會經濟發展需要,不斷調整配置各類土地利用的過程[3-4]。所以研究土地利用的變化情況,不僅有助于了解土地利用變化的原因和機制,同時還可以通過調整人類社會經濟活動,促使土地利用更加合理化,從而達到土地資源可持續利用的目的。因此,利用高新技術精確地找出變化的壩區或變更地塊是進一步開展工作的基礎。

本文利用遙感技術和地理信息系統技術,把法斗鄉1988年和2003年的土地利用情況的相關信息放在地理空間的背景下進行分析,這不僅可以了解西疇縣法斗鄉土地利用變化的原因,還可為西疇縣喀斯特地區土地利用情況的研究提供基礎。

1 研究地區概況

法斗鄉位于云南省西疇縣境東南部,東鄰董馬鄉,東南與麻栗坡六河鄉、八布鄉接壤,西南接柏林鄉、興街鎮,西靠蚌谷鄉,北與雞街鄉、西灑鎮毗鄰。法斗鄉轄:法斗村、脫皮樹村、新箐村、董有村、三元井村等。全鄉國土面積221km,絕大部分為喀斯特地形,巖溶山區面積占43.05%,境內山區狹沖較多,全境地勢高差較大,全鄉最高點海拔為1 785m,最低點海拔為670m,相對高差1 115 m。有3萬余畝南亞熱帶森林生態系統類型的國家級自然保護區,是縣境原始森林最多的地區,區內還有殘存的地史第三、四紀古老珍稀植物。全鄉耕地面積為1 655.8 hm2,其中:田437.67hm2,旱地1 218.13hm2,屬于典型的山區農業鄉。

2 系統設計

2.1 系統體系結構設計

隨著計算機技術及GIS的發展,組件式GIS已經成為當今地理信息系統軟件開發與應用的主流。組件式地理信息系統(Components GIS,以下簡稱ComGIS)是面向對象技術和組件式軟件技術在GIS軟件開發中的應用。ComGIS不依賴于某一種開發語言,而是嵌入通用的開發環境中開發GIS應用系統。

MapObjects是ESR I推出的一個可嵌入的制圖與地理信息系統組件集合,它包括一個OLE控件(OCX)并提供了40個OLE對象,可以插入到Visual Basic、Visual C++等支持工業標準的W indows開發環境中調用。通過MO可靈活地建立適合用戶的地圖接口,在小內存空間中,適用于工業標準程序環境,專為程序開發者設計的。它支持Arc/Info COVERAGE、ESR I Shape等格式,同時支持20余種柵格圖像格式和AutoCAD的DXF、DWG格式,也能夠通過ODBC標準進行對外部數據庫的訪問。MO組件有放大、縮小、漫游圖層,通過SQL描述來選擇物體,對所選地圖元素的屬性進行更新、查詢,繪制專題地圖,生成、繪制圖形元素,通過線、方框、區域、多邊形、圓來拾取物體,把數據投影到不同的坐標下等功能,它的這一系列功能對于分析土地利用情況有很大的作用。

以VisualBasic 6.0為平臺,并結合MO組件進行二次開發,初步實現系統的建立,可以充分結合VB6.0和MO組件的優點,不僅使系統的實現更加簡便,也使系統更加實用(見圖1)。

圖2 功能模塊圖

圖1 系統結構圖

2.2 系統功能模塊設計

西疇縣法斗鄉土地利用信息系統是以法斗鄉遙感圖像為基礎,對法斗鄉的土地利用數據進行管理、處理、查詢、分析以及輸出等。根據系統的需求分析,系統的界面設計有面向管理人員用戶和非管理人員用戶的,系統界面要友好,管理人員和非管理人員都能夠通過特定的界面進行權限范圍內的操作。該系統功能模塊設計中將系統分為六個子系統(見圖2):

(1)數據管理子系統:數據管理子系統可對數據庫進行管理和處理,可進行數據的添加、刪除和更新,同時可將數據轉換成E00格式。

(2)地圖瀏覽子系統:實現對法斗鄉地圖圖層的顯示,主要包括圖層的放大、縮小、漫游和全圖顯示等操作。

(3)地圖查詢子系統:實現對空間數據與屬性數據的雙重查詢功能,系統通過按屬性查詢要素的方式查詢地圖圖層要素的信息。

(4)圖層管理子系統:實現對圖層的修改操作。加載在數據管理子系統中已經更新的數據,或者任何用戶所需要的數據信息,刪除舊的數據圖層。

(5)實現圖斑面積量算,查詢結果在數據輸出子系統中以直方圖、圖表、報表等形式顯示和輸出。

數據輸出子系統:完成各種數據和報表的輸出,其中包括用戶在地圖查詢子系統中查詢的各種數據和土地利用情況數據匯總統計的各種報表等。

2.3 用戶界面設計

系統的界面設計以面向用戶的原則,強調界面的直觀性、可操作性。根據系統的需求分析,系統的登陸界面可分為管理人員用戶的登陸界面和非管理人員用戶(游客)的登陸界面。不同的用戶有不同范圍的操作權限。用戶可以利用屬性查詢要素的方式查詢自己所需要了解的要素信息,而且用戶可根據項目需要放大或縮小可視區域。

2.4 數據庫設計

系統的建立需要若干類型的數據,包括屬性數據和空間數據。因此在進行本系統的數據庫設計時步驟為:①選取適當的數據源,并對數據源進行處理;②建立屬性數據庫和空間數據庫;③對屬性數據和空間數據進行關聯。

2.4.1 數據源的選取和處理

系統采用的數據有西疇縣法斗鄉1988年土地利用圖和法斗鄉2003年T M、ET M衛星遙感圖像(30m分辨率)作為基本數據源。

2.4.2 屬性數據庫的設計

數據的分類編碼是系統實現數據有效管理的重要依據,也是建立屬性數據庫的一個重要的內容。對系統數據制定統一的編碼標準,不僅有利于數據信息的計算、錄入、存儲、傳輸和操作,且有利于空間數據的交換和共享。本系統在指定數據的編碼方案時,結合法斗鄉土地利用類型的特點,本著系統性、唯一性、簡單性、可擴充性的原則設計編碼[3]。本系統設計采用了關系型數據庫設計形式(見表1、表2)。

表1 關系型數據庫字段表

表2 數據庫代碼表

2.4.3 空間數據庫的設計

空間數據是數據庫的主體部分,其中表示空間定位關系的圖形數據說明了地表地理現象的位置及其相互關系,表示識別地類能力和地類面積量測精度的圖像數據反映了各種地類的變化狀況?？臻g數據庫的設計過程如下:

(1)空間數據結構設計。在本數據庫中空間數據結構設計中采用了矢量結構形式。點狀由一對平面坐標(X,Y)來表示;線狀具有一定的走向和長度;面狀由一條或多條首尾坐標對相同的封閉弧線組成[4]。

(2)空間數據的編輯處理。空間數據的編輯是通過檢查和修改在數字化、拓撲建立和屬性表輸入過程中出現的錯誤,并將數字化數據重新組織,完善拓撲關系,便于進一步處理成可使用的格式[5]。

2.4.4 屬性數據與空間數據的組織關聯

在ArcView系統中對遙感圖像獲取的每一個空間地物特征圖形建立起拓撲關系,并對該空間地物建立起的唯一標識,形成地物圖形圖像數據庫之間的一一對應關系,從而達到對圖形圖像數據和屬性數據的存儲目的。在數字化輸入處理過程中,ArcView系統環境下分別建立起存儲圖形點、線、面等空間特征的數據文件,作為具有拓撲關系的空間數據存儲格式。由于西疇縣法斗鄉土地利用信息系統涉及到了大量的空間數據與屬性數據,考慮到空間數據維護、更新以及空間數據與屬性數據的管理存儲方便性,為了提高數據管理的效率,系統在建立的過程中通過設置,將屬性數據與空間數據建立相同的標識字段Xu_cg,在ArcView中根據關鍵字進行關聯。

3 系統實施

3.1 系統軟硬件配置

系統的軟件配置需要VB6.0系統、MO組件、Access數據庫。如果用戶需要對數據進行添加、刪除、更新等處理,則系統的軟件配置還需要AreView 3.2。

系統硬件配置如下:

計算機——Pentium3以上PC機,內存最低配置128M,硬盤4G以上,W indows98或以上版本;

數據輸入設備——數字化儀、掃描儀等;

數據輸出設備——打印機等設備;

存貯設備——光學刻錄機、可移動硬盤等存儲器。

3.2 系統分析

本系統立足于用戶的角度,面向土地管理人員和所有非管理人員用戶,對法斗鄉的土地利用情況做統一管理,以實現管理的科學化、系統化、自動化,最大限度的為用戶提供方便,節約人力、物力等各方面的資源,消除由于信息冗余而造成的數據不一致和數據查詢的困難。本系統的分析主要從系統的穩定性、可移植性、可擴充性、效益性、易操作性五個方面進行。

(1)系統的穩定性分析:用戶可以通過需要選擇不同的屬性信息,對所感興趣的要素進行查詢,用戶得到所要查詢要素的空間信息和屬性信息后,可以以同樣的方法對所另一個要素用屬性查詢要素的方法進行查詢,此過程可以不斷進行。如果用戶在操作過程中出現錯誤,系統自動跳出提示,提醒用戶應如何操作才能避免此類錯誤。

(2)系統的可移植性分析:西疇縣法斗鄉土地利用信息系統以VB6.0作為開發語言,并且系統的開發是采用模塊化的開發方式,因此系統的可移植性比較強。

(3)系統的可擴充性分析:根據用戶需求,系統可被方便地裁減和靈活的擴展,使系統能適應用戶需求的變化。此系統的軟件設計采用了功能模塊,子系統的增加或子系統功能的增加應該只是功能模塊的增加,系統中其他子系統功能的實現不會因此而受到影響。

(4)系統的效益性分析:系統的數據源是遙感數據,遙感數據具有快速、準確、經濟效益高等特點,為數據的獲取提供方便。系統采用VB6.0為開發語言,并結合MO組件的強大地圖數據操作功能,可以節約人力、物力等各方面的資源。

(5)系統的易操作性分析:西疇縣法斗鄉土地利用信息系統的使用者既包括管理人員也包括非管理人員,因此根據系統的需求分析,采用VB6.0系統開發出來的系統的操作界面設計友好。此系統具有準確簡明的操作形式,簡單方便的操作過程,可使各種類型的用戶很容易的掌握操作方法。

3.3 系統功能實現

(1)不同用戶類型權限范圍內的操作。在登陸界面中有不同用戶的登錄途徑,包括管理員用戶和游客用戶。登錄管理員用戶后進入“土地利用信息管理”系統,在此界面中,管理員用戶可以對法斗鄉的土地利用信息進行對比查詢,以及對數據的管理操作。登錄游客用戶,進入“土地用戶信息查詢”系統,游客用戶在此系統中只能對法斗鄉的土地利用信息進行查詢,而不能進行任何對數據進行修改的操作。

(2)土地利用信息的查詢和顯示。在“土地利用信息管理”和“土利利用信息查詢”界面中,用戶可根據項目需要選擇所要查詢的相關要素,查詢結果包括圖斑代碼、土地類型、面積及土地利用類型的空間分布等等,并且該管理界面也實現了無級放大、縮小,漫游等基本功能?！巴恋乩眯畔⒐芾怼苯缑孢€可以把用戶的查詢信息以報表的形式輸出,以及加載已經更新的最新數據、刪除已經過期的老、舊數據,生成新的數據,保證了系統信息的時效性和可利用性。

(3)不同年份土地利用信息的比較。通過比較不同年份同一屬性要素的空間分布變化和面積變化,或者同一空間位置的不同土地利用類型的變更,用戶不僅可以了解到其土地利用方式的變化情況,還可以制定相應的措施以更改不適當的土地利用類型的改變,使其能夠適應當地的土地資源管理方法。

(4)數據的處理和輸出?；贕IS技術,實現了數據統計分析、圖表制作、數據交換接口等功能,使數據分析更直觀有效。

4 結 論

通過建立鄉鎮級土地利用信息系統,探索出科學地管理鄉鎮級土地利用的方法,為更好地管理好土地資源,實現數據共享,為土地管理部門提供可業許的時勢數據具有重要意義。

(編輯:田 紅)

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AbstractThe system cites component GIS,uses designedmethod geared to objects,ensures system practical,reliable,normal,extending,improves efficiency of system,reduces production costs,and provides a strategic decision for land management.This paper introduces the design destinations of the land use management system firstly and presents the architecture,development environment aswell as technique flow of the system.Finally,it describes the each step function of the system.The land use change data can be collected quickly,economically and precisely under the support of RS and GIS.The spatial temporal data,which dealwith the spatial and theme data,can be stored,managed,processed,analyzed and visualized in the system.The land use system plays an i mportant role in decision making system for regional sustainable development on the base of integration of RS and GIS.A case study on land use system for Fadou County in Yunnan province is done.

Key wordsremote sensing;GIS;land use

The Building of the Land Use Information System at County Level Based on RS/GIS:Taking the Southeast of Yunnan as an Example

XU Xin-hui XU Yan-hong
(Geographic Information System,Yunnan University,Kunming Yunnan 650091,China)

F49

A

1002-2104(2010)03專-0055-04

2009-11-02

許新惠,碩士,助理研究員,主要研究方向為遙感與地理信息系統。

＊云南大學理(工)科校級科研基金(編號:2008YB023)資助;云南省自然科學基金(編號:2008ZC005M)資助。