土地利用變化分析與決策系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

摘要：土地利用變化分析與決策是提高土地利用效率、促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，為了提高對土地進行利用變化進行分析的效率，本文在介紹了土地利用分析變化的基礎上，簡述了土地利用變化監(jiān)測分析系統(tǒng)的設計原理，分析了土地利用變化的提取與分析決策，希望能夠對土地利用變化系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)提供幫助。

關鍵詞：土地利用；分析決策；系統(tǒng)設計

土地是人類社會生存與發(fā)展的主要資源，其利用過程的變化與發(fā)展關系著社會可持續(xù)發(fā)展的實現(xiàn)，是近年來土地利用研究的重點與關鍵，這就為研究快速準確的提取不同土地利用的變化信息，提高土地信息監(jiān)測與管理的效率水平提供了現(xiàn)實的必要性。

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，反映了人類對土地開發(fā)利用與管理保護的措施與過程，是人類社會發(fā)展與土地資源之間關系發(fā)展變化的基本數(shù)據(jù)資料。

我國建立的土地利用數(shù)據(jù)庫包括了地理要素、土地利用要素、權屬要素、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)兩種形式儲存在系統(tǒng)中，并且具備了空間位置、屬性特征以及時態(tài)特征三個基本特征。

（二）對土地利用數(shù)據(jù)變化的分析

土地利用會隨著土地資源總量與質量的變化而變化，也會隨著時間的變化而變化，也會隨著土地利用的空間變化以及土地利用的類型而不斷變化，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，分別為屬性變化以及空間變化。

這兩種變化在實際的土地利用中可能單獨發(fā)生也可能同時發(fā)生，其中屬性的變化指的是土地利用的類型、耕地的等級以及屬性的信息數(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程中發(fā)生的新生、消亡以及擴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)檢測分析系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

（一）基本思想

國家標準的土地利用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)包括了空間數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)兩類，空間數(shù)據(jù)指的是附帶了地理信息，能夠對地理物體的位置形態(tài)、幾何特征以及形態(tài)體積進行表述的信息數(shù)據(jù)，涵蓋了點、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)指的是對地理事物的實體質量以及數(shù)量的特征都進行了表述的數(shù)據(jù)類型，比如耕地的等級以及土壤的類型等基本的信息。

數(shù)據(jù)的類型為系統(tǒng)的設計提供了基本的思路與方向，明確了系統(tǒng)必須要能夠有相應的要素來與不同類型的數(shù)據(jù)進行匹配，才能夠對土地利用的數(shù)據(jù)變化進行分析與總結，進而提出相應的決策建議。

屬性數(shù)據(jù)的檢測，是通過標識號的使用來對數(shù)據(jù)中對應字段的數(shù)值進行比較與分析的，其在檢測之后能夠將變化前后的數(shù)值一起記錄到一個新的字段中，進而將發(fā)生了變化的字段與其他的字段區(qū)別開來，方便了土地利用變化的查詢與統(tǒng)計，提高了變化情況被發(fā)現(xiàn)的幾率。

空間數(shù)據(jù)的檢測具有較高的復雜性以及多樣性，因為空間數(shù)據(jù)在發(fā)生圖形變化的同時也在進行著屬性字段的變化，無論是圖形與屬性的變化是否同步，都會增加檢測的難度，所以在對屬性數(shù)據(jù)進行檢測設計的過程中，通常都會采用疊加的方式進行要素的匹配檢測。因為土地利用數(shù)據(jù)多為簡單的多邊形，在圖形疊加的過程中不會產(chǎn)生復雜的情況，在檢測之后，可以根據(jù)要素的匹配算法來進行土地變化的檢測，進而提取出發(fā)生了變化的信息，并需要將其記錄在新的字段中。

掌握不同類型土地利用變化的特征，以及過程是土地利用變化研究的重點，可以對土地利用變化的信息進行進一步的統(tǒng)計與分析，進而計算出相應的土地利用的變化效率、地類面積的變化情況以及利用程度的變化分析結果等一系列的項目內(nèi)容，進而更加透徹與全面的對土地利用的變化進行分析與總結。

（二）系統(tǒng)體系設計

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

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)公測還能夠，其中空間數(shù)據(jù)包括了地理定位的基礎、行政區(qū)劃的信息、地貌種類以及其特征、地類的圖斑、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)計臺賬以及土地面積的失衡情況與人口勞動力的統(tǒng)計信息等相關的信息。

應用層是系統(tǒng)的核心層，其使用了ArcObject開發(fā)出來的獨立程序進行運轉，具有部分的GIS的功能，實現(xiàn)了土地利用變化檢測與對結果進行分析的功能，同時結合了ArcGIS，增強了自身的分析功能，進而在封裝的條件下實現(xiàn)了結果分析、結果模擬以及發(fā)展預測與空間分配的模擬等功能，進而為決策者提供了更加準確與科學的數(shù)據(jù)支持。

（三）系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

本文所述的系統(tǒng)采用是主流的GIS平臺，進行了二次開發(fā)的基礎上，應用了大型的商用數(shù)據(jù)庫Oracle，并采用了Arcsde9.2作為了數(shù)據(jù)庫的引擎對其空間數(shù)據(jù)進行了管理與分析，并同時對土地利用的各種數(shù)據(jù)與圖像進行了存儲與管理，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)功能的有效性與實用性，本文選擇了土地利用變化最快的廣東省作為實驗研究的對象，利用其土地利用的高速演化頻率，以及較低的空間穩(wěn)定性的特點來測試系統(tǒng)的土地利用變化的分析與決策功能。

1.檢測試驗

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

為了精確分析的結果，本文還檢測的基礎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果，以及土地利用變化概率的分布與分析的最終結果，并通過轉移矩陣計算、變化度計算與發(fā)展趨勢的分析展示了各類用地變化的詳細信息。

2.結果分析

我們選定的時間段為2004到2008年間深圳的土地利用變化的情況作為檢測分析的基礎數(shù)據(jù)進行了使用，經(jīng)過檢測與分析，總體上表現(xiàn)出了建設用地以及交通用地不斷擴大而農(nóng)業(yè)用地不斷減少的趨勢，其具體表現(xiàn)為：

建設用地的規(guī)模顯著上升，新增的建設用地主要為林地、園地以及耕地轉化來的，同時也包括了部分經(jīng)由水域轉化而來的建筑用地。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，同時大量的林地以及園地轉化為了建設用地，連帶著大量的未利用的土地一并實現(xiàn)了轉化；同時，市區(qū)內(nèi)被的水域也實現(xiàn)了轉化，主要是通過填埋的方式轉化為了交通用地。

市區(qū)內(nèi)部的草場面積一方面呈現(xiàn)出了顯著增長的趨勢，一方面也呈現(xiàn)出了與其他土地類型進行不斷轉換的特點與變化方式，對失去內(nèi)部的綠化事業(yè)調(diào)整做出了突出的貢獻。

結語：

為了能夠提高對于土地資源的利用效率、科學土地的規(guī)劃與利用的方式，需要對土地利用的變化進行科學的分析與決策，進而為今后的發(fā)展提出科學恰當?shù)慕ㄗh，土地利用變化分析與決策系統(tǒng)的設計與實現(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確全面的信息，促進地理國情監(jiān)測事業(yè)的發(fā)展，促進社會經(jīng)濟的進步。

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