土地利用變化分析與決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：土地利用變化分析與決策是提高土地利用效率、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為了提高對(duì)土地進(jìn)行利用變化進(jìn)行分析的效率，本文在介紹了土地利用分析變化的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)述了土地利用變化監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，分析了土地利用變化的提取與分析決策，希望能夠?qū)ν恋乩米兓到y(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供幫助。

關(guān)鍵詞：土地利用；分析決策；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

土地是人類(lèi)社會(huì)生存與發(fā)展的主要資源，其利用過(guò)程的變化與發(fā)展關(guān)系著社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的實(shí)現(xiàn)，是近年來(lái)土地利用研究的重點(diǎn)與關(guān)鍵，這就為研究快速準(zhǔn)確的提取不同土地利用的變化信息，提高土地信息監(jiān)測(cè)與管理的效率水平提供了現(xiàn)實(shí)的必要性。

一、土地利用變化

（一）土地利用變化數(shù)據(jù)

土地利用的變化數(shù)據(jù)反映了土地以利用系統(tǒng)以及土地利用要素的狀態(tài)、特征以及變化分布的特點(diǎn)，反映了人類(lèi)對(duì)土地開(kāi)發(fā)利用與管理保護(hù)的措施與過(guò)程，是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展與土地資源之間關(guān)系發(fā)展變化的基本數(shù)據(jù)資料。

我國(guó)建立的土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)包括了地理要素、土地利用要素、權(quán)屬要素、基本的農(nóng)田信息、以及其他的要素信息等內(nèi)容，這些信息主要以圖形數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)兩種形式儲(chǔ)存在系統(tǒng)中，并且具備了空間位置、屬性特征以及時(shí)態(tài)特征三個(gè)基本特征。

（二）對(duì)土地利用數(shù)據(jù)變化的分析

土地利用會(huì)隨著土地資源總量與質(zhì)量的變化而變化，也會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化，也會(huì)隨著土地利用的空間變化以及土地利用的類(lèi)型而不斷變化，為了能夠詳盡明確的反映出土地利用的變化情況，我們將土地利用的數(shù)據(jù)變化劃分為了兩大類(lèi)，分別為屬性變化以及空間變化。

這兩種變化在實(shí)際的土地利用中可能單獨(dú)發(fā)生也可能同時(shí)發(fā)生，其中屬性的變化指的是土地利用的類(lèi)型、耕地的等級(jí)以及屬性的信息數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，空間的變化指的是土地地塊的形態(tài)變化，表現(xiàn)為地塊在土地利用的過(guò)程中發(fā)生的新生、消亡以及擴(kuò)展或者縮減以及分裂合并等現(xiàn)象。

二、土地利用變化系統(tǒng)檢測(cè)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（一）基本思想

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)包括了空間數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)兩類(lèi)，空間數(shù)據(jù)指的是附帶了地理信息，能夠?qū)Φ乩砦矬w的位置形態(tài)、幾何特征以及形態(tài)體積進(jìn)行表述的信息數(shù)據(jù)，涵蓋了點(diǎn)、線、面三種形態(tài)，囊括了各種地理要素的基本信息；屬性數(shù)據(jù)指的是對(duì)地理事物的實(shí)體質(zhì)量以及數(shù)量的特征都進(jìn)行了表述的數(shù)據(jù)類(lèi)型，比如耕地的等級(jí)以及土壤的類(lèi)型等基本的信息。

數(shù)據(jù)的類(lèi)型為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了基本的思路與方向，明確了系統(tǒng)必須要能夠有相應(yīng)的要素來(lái)與不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，才能夠?qū)ν恋乩玫臄?shù)據(jù)變化進(jìn)行分析與總結(jié)，進(jìn)而提出相應(yīng)的決策建議。

屬性數(shù)據(jù)的檢測(cè)，是通過(guò)標(biāo)識(shí)號(hào)的使用來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)字段的數(shù)值進(jìn)行比較與分析的，其在檢測(cè)之后能夠?qū)⒆兓昂蟮臄?shù)值一起記錄到一個(gè)新的字段中，進(jìn)而將發(fā)生了變化的字段與其他的字段區(qū)別開(kāi)來(lái)，方便了土地利用變化的查詢(xún)與統(tǒng)計(jì)，提高了變化情況被發(fā)現(xiàn)的幾率。

空間數(shù)據(jù)的檢測(cè)具有較高的復(fù)雜性以及多樣性，因?yàn)榭臻g數(shù)據(jù)在發(fā)生圖形變化的同時(shí)也在進(jìn)行著屬性字段的變化，無(wú)論是圖形與屬性的變化是否同步，都會(huì)增加檢測(cè)的難度，所以在對(duì)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通常都會(huì)采用疊加的方式進(jìn)行要素的匹配檢測(cè)。因?yàn)橥恋乩脭?shù)據(jù)多為簡(jiǎn)單的多邊形，在圖形疊加的過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的情況，在檢測(cè)之后，可以根據(jù)要素的匹配算法來(lái)進(jìn)行土地變化的檢測(cè)，進(jìn)而提取出發(fā)生了變化的信息，并需要將其記錄在新的字段中。

掌握不同類(lèi)型土地利用變化的特征，以及過(guò)程是土地利用變化研究的重點(diǎn)，可以對(duì)土地利用變化的信息進(jìn)行進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)與分析，進(jìn)而計(jì)算出相應(yīng)的土地利用的變化效率、地類(lèi)面積的變化情況以及利用程度的變化分析結(jié)果等一系列的項(xiàng)目?jī)?nèi)容，進(jìn)而更加透徹與全面的對(duì)土地利用的變化進(jìn)行分析與總結(jié)。

（二）系統(tǒng)體系設(shè)計(jì)

本文提出的系統(tǒng)采用的是Client/Server的體系結(jié)構(gòu)，主要包括了數(shù)據(jù)層以及應(yīng)用層兩大部分。

數(shù)據(jù)層主要由土地利用的空間數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)公測(cè)還能夠，其中空間數(shù)據(jù)包括了地理定位的基礎(chǔ)、行政區(qū)劃的信息、地貌種類(lèi)以及其特征、地類(lèi)的圖斑、宗地圖以及基本的農(nóng)田遙感的成像以及數(shù)字高程的信息；屬性數(shù)據(jù)包括了土地的統(tǒng)計(jì)臺(tái)賬以及土地面積的失衡情況與人口勞動(dòng)力的統(tǒng)計(jì)信息等相關(guān)的信息。

應(yīng)用層是系統(tǒng)的核心層，其使用了ArcObject開(kāi)發(fā)出來(lái)的獨(dú)立程序進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，具有部分的GIS的功能，實(shí)現(xiàn)了土地利用變化檢測(cè)與對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析的功能，同時(shí)結(jié)合了ArcGIS，增強(qiáng)了自身的分析功能，進(jìn)而在封裝的條件下實(shí)現(xiàn)了結(jié)果分析、結(jié)果模擬以及發(fā)展預(yù)測(cè)與空間分配的模擬等功能，進(jìn)而為決策者提供了更加準(zhǔn)確與科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。

（三）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本文所述的系統(tǒng)采用是主流的GIS平臺(tái)，進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用了大型的商用數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle，并采用了Arcsde9.2作為了數(shù)據(jù)庫(kù)的引擎對(duì)其空間數(shù)據(jù)進(jìn)行了管理與分析，并同時(shí)對(duì)土地利用的各種數(shù)據(jù)與圖像進(jìn)行了存儲(chǔ)與管理，提高了數(shù)據(jù)調(diào)用與分析的效率。

（四）土地利用變化的提取與分析

為了證明系統(tǒng)功能的有效性與實(shí)用性，本文選擇了土地利用變化最快的廣東省作為實(shí)驗(yàn)研究的對(duì)象，利用其土地利用的高速演化頻率，以及較低的空間穩(wěn)定性的特點(diǎn)來(lái)測(cè)試系統(tǒng)的土地利用變化的分析與決策功能。

1.檢測(cè)試驗(yàn)

收集目標(biāo)實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的基本地理信息，并按照規(guī)則將其土地類(lèi)型劃分為了八大類(lèi)，之后對(duì)其在一段時(shí)間內(nèi)的土地利用變化進(jìn)行了檢測(cè)，并建立起了各種變化的相應(yīng)圖層，同時(shí)按照土地利用變化的不同情況建立起了分類(lèi)的顯示圖，反映出了土地在一定時(shí)期內(nèi)的分類(lèi)、數(shù)量以及空間上的精確變化。

為了精確分析的結(jié)果，本文還檢測(cè)的基礎(chǔ)上建立起了土地變化利用率、土地面積變化分析圖、土地利用程度與方向的變化分析結(jié)果，以及土地利用變化概率的分布與分析的最終結(jié)果，并通過(guò)轉(zhuǎn)移矩陣計(jì)算、變化度計(jì)算與發(fā)展趨勢(shì)的分析展示了各類(lèi)用地變化的詳細(xì)信息。

2.結(jié)果分析

我們選定的時(shí)間段為2004到2008年間深圳的土地利用變化的情況作為檢測(cè)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行了使用，經(jīng)過(guò)檢測(cè)與分析，總體上表現(xiàn)出了建設(shè)用地以及交通用地不斷擴(kuò)大而農(nóng)業(yè)用地不斷減少的趨勢(shì)，其具體表現(xiàn)為：

建設(shè)用地的規(guī)模顯著上升，新增的建設(shè)用地主要為林地、園地以及耕地轉(zhuǎn)化來(lái)的，同時(shí)也包括了部分經(jīng)由水域轉(zhuǎn)化而來(lái)的建筑用地。農(nóng)業(yè)用地被占用的情況比較明顯。

新增的建設(shè)用地主要集中在南山、光明新區(qū)、平山新城以及寶安的沿海地區(qū)等區(qū)域內(nèi)，具有比較明顯的地域性。

市區(qū)內(nèi)部的耕地面積正在逐漸的減少，同時(shí)大量的林地以及園地轉(zhuǎn)化為了建設(shè)用地，連帶著大量的未利用的土地一并實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)化；同時(shí)，市區(qū)內(nèi)被的水域也實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)化，主要是通過(guò)填埋的方式轉(zhuǎn)化為了交通用地。

市區(qū)內(nèi)部的草場(chǎng)面積一方面呈現(xiàn)出了顯著增長(zhǎng)的趨勢(shì)，一方面也呈現(xiàn)出了與其他土地類(lèi)型進(jìn)行不斷轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)與變化方式，對(duì)失去內(nèi)部的綠化事業(yè)調(diào)整做出了突出的貢獻(xiàn)。

結(jié)語(yǔ)：

為了能夠提高對(duì)于土地資源的利用效率、科學(xué)土地的規(guī)劃與利用的方式，需要對(duì)土地利用的變化進(jìn)行科學(xué)的分析與決策，進(jìn)而為今后的發(fā)展提出科學(xué)恰當(dāng)?shù)慕ㄗh，土地利用變化分析與決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能夠很好的提高土地利用信息提取的效率與速度，為土地利用的決策提供準(zhǔn)確全面的信息，促進(jìn)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)事業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

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