GIS在國土資源管理中的應用研究

■陳繼新 蔣慶麗

（廣西壯族自治區地理國情監測院廣西南寧530000）

GIS在國土資源管理中的應用研究

■陳繼新 蔣慶麗

（廣西壯族自治區地理國情監測院廣西南寧530000）

國土資源是一個國家經濟社會發展的重要物質基礎，事關國計民生，事關長遠大局，對一個國家和民族的發展，經濟的繁榮，社會的進步有著至關重要的作用。隨著社會的發展，我國國土資源信息也在不斷變化，不斷增長，國家要對國土資源進行有效的管理，就必須了解、分析、管理好這些變化的海量數據，而地理信息系統（GIS）在采集、管理和使用這些海量數據提供了強大支持。

地理信息系統（GIS）國土資源管理 應用研究

1 引言

隨著我國經濟的快速發展，城市化的迅猛推進，城市用地、道路建設、土地開發、資源開發等不斷增加，在這一過程中，出現了不合理用地，不合理開發等諸多問題，這不僅給我國國土資源管理帶來了許多困難，同時也對這些不合理開發、用地所投入的生產資料、資金、人員造成了巨大的浪費。

為了適應國民經濟和社會發展的需要，國土資源管理現代化建設必須進一步加強，通過對國土資源的調查，運用地理信息系統技術（GIS）與遙感（RS）、全球定位系統（GPS）技術相結合，有效管理和分析國土資源的空間數據和屬性數據，從基礎地理數據庫中提取國土資源規劃區域的行政界線，資源分布等統計信息，建立起統一集成、管理、查詢、顯示地圖數據、遙感數據及地理要數相關屬性數據的國土資源信息管理系統，為制定綜合性的國土資源戰略，解決國土資源管理的方向性、全局性長遠問題，明確國土資源管理在經濟社會發展中的定位和走向提供指導和依據。

2 地理信息系統（GIS）

地理信息系統，即Geographic Information System，簡稱GIS，它是一種特定的十分重要的空間信息系統。在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。可以從地理信息和地理信息技術這兩個方面對其進行了解。地理信息，也稱為地理空間信息、地球空間信息，是指與地球上某個位置直接或間接相關的目標或現象的信息。地理信息不僅要描述地理空間實體的性質、特征以及實體之間的相互關系，同時還需要表達實體變化的狀態，也就是說，空間、屬性以及時間的融合是地理信息的主要特征。地理信息技術是指對地理信息進行獲取、加工、傳輸以及服務的相關技術，在地理信息技術中，地理信息系統（GIS）、全球衛星定位系統（GPS）及遙感（RS）（統稱“3S”）技術是最基礎和基本的三大技術核心。其中，GIS是為特定應用目標建立的空間信息系統，是在計算機軟、硬件及網絡的支持下，對有關空間數據進行預處理、輸入、存儲、查詢檢索、處理、分析、顯示、更新和提供應用的技術系統。GPS是通過導航衛星實現空間位置的確定。RS是通過遠程感知手段獲得地物空間信息，在“3S”技術中，GIS技術在地理信息的處理和應用中起著基礎性作用，而GPS、RS則作為信息獲取的主要手段，是GIS重要的數據來源。［1］

3 國土資源及其管理

國土資源有廣義和狹義之分。狹義指一個國家主權管轄疆域范圍內從上空到地下的自然資源，主要包括土地資源、氣候資源、水資源、生物資源、礦產資源五大類自然資源；廣義除了包含前者外，還有被稱為社會資源的人力資源，以及人類通過開發利用自然資源所創造出來，并且作為進一步開發利用自然資源重要條件的各種設施。

國土資源，它是一個國家和民族賴以生存的物質基礎。國土包括一國的土地、山川、領海、大陸架以及它們上面的大氣圈、生物圈和下面的巖石圈，它是國家管轄包含著各種資源的全部空間。國土作為一個國家和居民立足的自然環境，既是生活場所，又是生產基地。資源是一個包羅種類廣泛的概念，自然資源是在一定的時間、地點，能夠產生某些效能，以滿足人類生存需要的自然條件，是一個國家和居民發展生產、繁榮經濟、促進社會進步的物資源泉。［2］

國土資源分布在一定的地理空間環境中，和地理位置密切相關，其信息不僅海量，而且還比較復雜。在國土資源管理中，我們經常需要對這些資源進行空間定位、面積測算、類型調查以及權屬確認等，面對這種復雜的程序和海量的數據，就需要一種具有兼容存儲、管理、分析、顯示與應用地理信息、能分析和處理海量數據的計算機系統——地理信息系統。地理信息系統以其強大的空間數據管理系統，形象直觀應用界面，強大的空間分析能力等特點，能為顯示地理空間上的物質和能量運動規律研究提供方便，準確的管理和空間分析手段。因此，GIS與國土資源管理的結合運用有著巨大的發展潛力。

4 GIS在國土資源管理中的實際應用

早期的地理信息系統應用與各類資源環境的管理中,目前在國土資源管理應用也非常的廣泛。隨著社會發展，GIS的應用越來越廣泛，如森林保護、礦產開發、水利利用、農林牧業等的管理,各類自然資源的調查,自然災害的監測、預報、評估,應急監測，環境保護等方面。［3］下面以GIS在土地資源管理中的應用、西部大開發戰略決策的應用方面進行分析研究。

4.1 GIS在土地資源管理中的應用現狀

隨著計算機技術的發展，網絡技術和數據庫技術實現了軟件、硬件、信息資源更好更快捷的共享，實現了更大范圍的信息綜合協同處理，大大增強了原有的管理信息系統、分析決策系統、各種采集系統、查詢系統的功能。GIS能夠有效管理各類土地資源信息，功能上滿足了多項土地相關事物處理的需要。隨著信息技術的發展和社會新需求，目前土地資源信息系統已不再局限于日常事務管理，而是面向各類決策處理提供數據支持。現在，人們獲取土地信息方式可通過測繪、遙感、立體采集等多種方法，更加便捷高效的信息處理方式，能夠建立各類土地評價系統、土地動態監測系統以及新的土地信息管理系統。各類數據的集成和應用，利用網絡化、信息化技術實現了土地管理決策的高效化、科學化。

4.2 GIS對土地管理信息系統的支持

土地管理信息系統的主要功能有：①數據采集、檢驗與編輯②數據操作③數據的存儲與組織④查詢、檢索、統計、計算功能⑤空間分析⑥顯示。通過應用3S技術建立起實用的高起點的土地管理信息系統，定期監測土地利用動態變化，改造傳統的土地資源調查、評價、規劃、執法手段，為土地資源的規劃、管理、保護與合理利用提供翔實的基礎資源，為國土資源管理部門的正確決策提供科學依據，對解決土地管理部門的自動化管理，對“數字城市”或“數字國土”建設具有十分重要的意義。土地信息系統還可以利用土地資源基礎數據庫、信息技術、辦公自動化以及網絡技術建立土地資源信息服務網站。形成網上服務系統，可以把一定區域及全國的土地部門連接在一起，使信息、知識、人力以及創新的方法、管理制度、管理方式、管理理念等各種資源正在實現共享，提高包括信息資源、土地資源在內的各種資源利用的效率。

4.3 土地利用現狀動態監測

土地管理的內容之一是對土地資源進行動態監測。我國的土地詳查圖是基于1:1萬比例尺的，利用數字攝影測量技術和高分辨衛星遙感技術可以快速得到1:1萬分辨率的數字正射影像，［4］在ERDAS軟件平臺上對遙感影像的色彩、對比度、清晰度等表征進行自動處理，目的是為了讓遙感影像色彩真實，增強其清晰度。然后再對影像進行融合、糾正、鑲嵌和分幅等處理得到現勢性強的成果圖件，將現勢性強的成果圖件與往期影像土地利用詳查圖疊加分析就可以得到某一時間段內的土地利用現狀圖，而分析過程主要利用GIS工具進行自動或者人工輔助判圖，這類成果即為國土資源管理部門提供信息服務。

4.4 自動化獲取信息

土地利用動態監測是及時、準確掌握土地利用狀況，為政府決策以及各級土地管理部門制定管理政策和落實各項管理措施提供科學依據的重要手段。人們可以利用遙感對地測量技術具有覆蓋面廣、宏觀性強、快速、多時相、豐富的綜合信息特點，獲取和提取各類專題土地信息；利用航空相片高幾何分辨率與衛星影像的高分辨率的融合的復合多源遙感影像技術，采集宏觀現勢性強的地表覆蓋信息；利用GPS定位技術，實現快速測量與定位；利用衛星遙感技術與GIS技術相結合，促進定位高速自動化和多維分析的實用化；利用GIS技術輔助遙感數據的解譯與提取，提高遙感信息識別的精度和效率；利用計算機網絡通訊技術以及WEBGIS技術，從其他政府部門，尤其是最新土地變更情況，獲取最新信息。

4.5 基本農田的保護

我國土地資源的特點是“一多三少”，即總量多，人均耕地少，高質量的耕地少，可開發后備資源少。雖然我國現有土地面積居世界第三位，但人均僅為世界人均的1/3；耕地面積位列世界第二位，而人均排在世界第六十七位。從這些數字可以看出，我國耕地的保護任務尤為艱巨。

在保護18億畝耕地紅線中，基本農田是保護的重要對象之一，基于GIS建立一個基本農田保護區信息系統是十分重要的，它可以有效的保護基本農田，采集各地區基本農田的空間位置、面積范圍、管理責任人信息、以及其他重要信息，利用GIS分析技術，可以掌握一定范圍內農田空間信息是否發生變化，并能直觀的顯示變化的范圍、面積、類型。

4.6 GIS在土地儲備與交易信息管理中的應用

土地儲備，是指各級人民政府依照法定程序在批準權限范圍內，對通過收回、收購、征用或其他方式取得土地使用權的土地，進行儲存或前期開發整理，并向社會提供各類建設用地的行為。

在GIS平臺上采用C/S結構，以大型關系型數據庫為支撐，以國土資源管理相關法律、法規與技術規范為標準，實現集土地儲備申請、土地儲備臺帳管理、土地使用權掛牌交易業務、土地使用權拍賣業務、土地使用權招標業務、土地轉讓交易鑒證、土地出租交易鑒證和土地供求信息登記發布等主要業務的信息化管理系統，從而達到業務流程明確，辦事過程規范，職權界限清晰等優點。

4.7 GIS在城鎮地籍管理和國土資源信息化中的應用

經過地籍測量、權屬調查等外業工作，利用MAPGIS、MAPSUV、超圖、CAD、CASS、ArcGIS等軟件進行內業處理，將土地權屬來源、土地使用權類型、地籍號、地類圖斑、變更土地登記等地籍信息建立城鎮地籍數據庫。在GIS平臺上轉入城鎮地籍數據庫以國土資源管理相關法律、法規與技術規范為標準，建立具有城鎮土地統計臺帳建立、建筑面積計算、統計匯總、查詢、數據上報、圖表生成等城鎮地籍管理管理系統，從而為國土管理部門全面查清我國境內土地利用狀況，掌握真實的土地基礎數據，實現城鎮地籍管理辦公自動化、土地資源信息的社會化服務和滿足我國經濟社會發展、土地宏觀調控及國土資源管理需要。

利用GIS平臺與基礎地理信息數據庫以統一技術規范，統一數據格式，建立基礎地理信息系統，該系統可以實現數據共享，為國土資源部門提供多種權威的、符合國標規范的基礎地理信息數字產品服務，包括基本產品、復合產品等。基本產品包括國家基本比例尺地形圖系列的數字柵格地圖（DRG）、數字正射影像圖（DOM）、數字高程模型（DEM）、數字線劃地圖（DLG），可根據需要以數字和模擬兩種形式提供；通過不同基本產品或不同要素的疊加，可生成各種復合產品。

利用GIS的空間分析功能，進行數據增值服務。例如：通過以不同時期的地理空間基礎數據和正射影像圖為數據核心，結合土地利用詳查圖，可進行國土資源動態監測，為科學規劃和管理提供決策依據；通過數字高程模型、數字正射影像圖、數字線劃圖為數據核心，結合人口經濟、土地利用等專題數據，運用生態學理論和方法以及3S技術，可更好地分析耕地分布現狀，提出社會經濟與生態合理退耕還林規劃方案，增強退耕還林規劃的可操作性。［5］

基礎地理信息系統可以真實再現我國的地形地貌，為可視化地掌握國土資源全面了解我國的自然地理環境提供了一個理想的空間支撐，為國土資源合理配置提供科學依據。

4.8 GIS在其他方面的應用

在信息現代化的今天，各種高新測繪、數據采集、數據處理的發展，以及在“全國一張圖”的目標下，GIS行業呈現出百花齊放的特點。不僅在軟件開發、數據庫建立、數據標準化有著越來越清晰、細致的思路，也在不斷擴展的應用領域、多樣的使用方法、多方面的成果利用方面也有了更加系統的分類和聚合，比如將土地信息系統（LIS）、地籍信息系統（MCIS）、管理信息系統（MIS）等聚合，使得GIS的開發利用得到了極大的發展。

多數據融合處理，分類數據輸出，能夠保證數據的現勢性和準確性。地理國情監測、數字城市、不動產登記等更多應用于民生、國計的使用領域使得GIS成為不可或缺的數據采集、處理和管理工具。

5 GIS在國土資源管理應用的前景

GIS是基于地理信息（如電子地圖、衛星地圖、航空影像、衛星定位數據等）的計算機管理信息系統。GIS賦予了數據全新的面貌，各級行政主管部門以及大量的企業都在自己的工廠規劃和治理中自覺地引入或整合GIS技術，未來移動GIS的應用以及其他新技術的出現，還將推動GIS在各行業的進一步發展。

5.1 移動GIS

隨著GPS，輕巧的移動計算定位設備與軟件的整合，人們將越來越多地看到用于野外測量和更新的數據采集、編輯應用。特別是這些移動設備多為無線設備，因此數據采集時直接和迅速的將測量信息返回在線GIS數據庫進行更新。運用GIS技術可將地理信息、動態監測信息、多媒體信息等融合為一體，實現國土資源管理的可視化、實時化的管理模式。

5.2 開發型（OPEN）GIS

目前一種多用戶、跨平臺的open GIS技術正在被國外的許多研究機構、政府部門和高等院校所研究和開發應用。開放型GIS的研究和應用使得各政府部門及企業之間不同格式的數據能夠方便地互訪，有利于網絡GIS及分布式GIS空間數據庫的建立，使GIS在國土資源管理應用領域及其功能大大拓寬。

5.3 3DGIS

3DGIS是目前GIS研究領域的另一重要方向，3DGIS對客觀世界的表達能給人以更真實的感受，它以立體造型技術給用戶展現地理空間現象，能方便地對空間對象進行三維空間分析和操作。采用三維GIS可提供精確方位，在地圖上通過三維立體圖像可以直觀顯示國土資源利用現狀，各種資源的分布情況以及城市發展規模和發展趨勢，為政府部門的決策提供更科學的依據。

5.4 聚合GIS

海量的GIS數據隨著生產建設不斷更新當中，建立標準統一、多數據支持、自動更新和快速出圖的系統能夠節約大量的人力物力。在已有多數據源的基礎上建立聚合GIS數據庫也能夠根據需求分模塊輸出、自動或者半自動更新，多數據支持更加能夠打破多行業隔閡，真正實現“一個庫”、“一張圖”。

6 結語

GIS能夠將數字正射影像用于土地利用變更調查，利用計算機對數據直接統計、匯總、上報，它能夠較有效地檢查實地、圖件、數據三者是否一致，以實現對土地用途的監管。利用GIS技術，開展網絡體系、數據庫、數據中心、應用系統、安全系統和標準化體系等六個方面的工程建設，形成“天上看、地上查、網上管”的國土資源管理運行體系，各級政府部門可以輕松摸清國土資源家底，適時掌握多種空間和動態的國土資源信息，及時準確地把握資源不同時期的總量和發展態勢，這有利于管理者對資源進行一系列戰略性的合理規劃、開發、利用與保護，為決策提供科學的依據。

［1］黃杏元.馮勁松等.地理信息概論（修訂版） ［M］.北京：高等教育出版社，2001.

［2］王秋賓.土地資源學［M］.北京：中國農業出版社 ，2002.

［3］陸守一，唐小明等.地理信息系統實用教程（第二版） ［M］.北京：中國林業出版社,2001.

［4］張清浦，劉紀平.政府地理信息系統［M］.北京：科學出版社，2003.

［5］周 濤.廣西省級基礎地理信息系統建設及在國土資源信息化中的作用 [EB/ OL].http://www.studa.net/lixueqita/080801/1146522-2.html./2008-08-01/11:46:00/.

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-5-358-3