關(guān)于GIS 在土地資源管理中的應(yīng)用綜述

邢曉彤XING Xiao-tong；楊雨璇YANG Yu-xuan

（海南大學(xué)，?？?570100）

0 引言

近十年來，GIS 相關(guān)技術(shù)已經(jīng)在公路交通運輸、城市規(guī)劃建設(shè)管理、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、測繪、制圖技術(shù)等許多領(lǐng)域里發(fā)揮社會作用，取得了顯著的環(huán)境經(jīng)濟效益和綜合社會效益。在國土資源管理相關(guān)領(lǐng)域中，人們也正開始在逐漸積極地研究將GIS 相關(guān)技術(shù)成果引入土地決策行為模式設(shè)計和相關(guān)理論應(yīng)用分析工作中。

本文主要利用中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫對國內(nèi)近過去10 年以來GIS 技術(shù)在各類土地資源綜合管理實踐中得到的具體應(yīng)用結(jié)果進行全面檢索，總結(jié)中國土地資源開發(fā)利用管理方面的幾個熱點問題，并通過對15 篇代表性文獻內(nèi)容及其在實踐中應(yīng)有改進的一些GIS 軟件方法等進行了歸納提煉和總結(jié)。

1 GIS 與土地資源管理

1.1 GIS 技術(shù)介紹

地理信息系統(tǒng)科學(xué)（GIS，Geographic Information System）一般是指地理信息系統(tǒng)計算機綜合性學(xué)科，結(jié)合現(xiàn)代地理學(xué)基礎(chǔ)和地理信息系統(tǒng)與現(xiàn)代計算機地圖學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)以及現(xiàn)代測繪、遙感系統(tǒng)科學(xué)原理和地理信息計算機科學(xué)，是指一門主要用于信息處理輸入、存儲、查詢、分析各種數(shù)據(jù)資料和分析處理顯示的有關(guān)地理數(shù)據(jù)圖形等數(shù)據(jù)的各種復(fù)雜的計算機系統(tǒng)。因此，借助地理GIS 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以來實時分析與土地空間有關(guān)信息的大量相關(guān)數(shù)據(jù)，對于研究中國不同的地理空間類型的地理現(xiàn)狀、變化以及土地的動態(tài)監(jiān)測，對于土地資源管理的創(chuàng)新性發(fā)展是十分必要的。

1.2 土地資源管理學(xué)科主要研究的問題

土地資源管理學(xué)專業(yè)主要方向包括土地資源現(xiàn)狀及其利用規(guī)律分析、土地市場中的土地資源的存儲變動情況現(xiàn)狀與及其未來及其發(fā)展變化趨勢、地籍調(diào)查管理實務(wù)中常見的土地權(quán)屬、土地市場調(diào)查、土地規(guī)劃、土地整治和土地評估等一系列過程，沒有良好健全的土地資源管理系統(tǒng)運作，就談不上我國自然資源的良好規(guī)劃以及各種資源的可持續(xù)性發(fā)展。

因為現(xiàn)階段我國依然面臨著城鄉(xiāng)各地間發(fā)展程度的總體不協(xié)調(diào)平衡、地區(qū)之間經(jīng)濟發(fā)展空間差距顯著增大的社會現(xiàn)象，所以通過GIS 信息處理和手段，調(diào)整城鄉(xiāng)產(chǎn)業(yè)空間布局，引導(dǎo)區(qū)域資源進行合理協(xié)調(diào)配置，優(yōu)化本地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展融合等三個方面將顯得越來越重要。

2 關(guān)于GIS 在土地資源管理專業(yè)應(yīng)用的文獻綜述

本文利用中國知網(wǎng)（中國知網(wǎng)（cnki.net））網(wǎng)絡(luò)平臺，在總字庫中進行關(guān)鍵字“GIS 在土地資源管理專業(yè)應(yīng)用”進行高級檢索，搜尋到了2210 篇相關(guān)研究文章，考慮了時間因素，選擇了2015 年-2022 年發(fā)表的兩篇有關(guān)的文章來進行相關(guān)研究，首先是以度進行了統(tǒng)計與分析，用相關(guān)文獻數(shù)量來反映了研究發(fā)展進程情況；然后是以每隔三年左右為另一時間段來進行文獻標(biāo)準的檢索，以文獻標(biāo)準“被引頻次”為基本參考，分析研究每三年一階段主要研究工作內(nèi)容變化的主要重點方向和變動趨勢。在主要研究統(tǒng)計方法內(nèi)容的檢索方法上，將主要數(shù)據(jù)分析研究工作方法內(nèi)容細化和拆分，用7 年的時間統(tǒng)計主要數(shù)據(jù)和分析主要研究統(tǒng)計方法研究的發(fā)展重點內(nèi)容和動態(tài)趨勢。

2.1 總體趨勢

由現(xiàn)有文獻和檢索得到的分析結(jié)果可看，基于地理信息GIS 軟件在高等學(xué)校土地資源管理專業(yè)內(nèi)的實踐應(yīng)用研究水平，2020 年以前是呈逐年高速遞增狀態(tài)的。文獻數(shù)量在2015-2016 年中增長的幅度仍然是全時間段最大的，在2020 年以后則有所下降。

2.2 研究熱點

2.2.1 文獻匯總（表1、圖1）

圖1 GIS 在土地資源管理應(yīng)用研究熱點可視化分析

表1 GIS 在土地資源管理研究應(yīng)用的文獻

2.2.2 熱點匯總

根據(jù)表1 和圖1 我們可以初步歸納判斷出我國2015年-到2022 年的研究和熱點方向主要表現(xiàn)在以下方面：

①關(guān)于土地資源（國土資源）的研究。

土地資源是實現(xiàn)人類的賴以長期生存發(fā)展和持續(xù)發(fā)展活動的自然物質(zhì)基礎(chǔ)，是進行社會一切生產(chǎn)勞動的物質(zhì)勞動基本資料，是發(fā)展農(nóng)業(yè)一切生產(chǎn)技術(shù)的重要基本力量生產(chǎn)的資料，是一切不能被出讓利用的社會存在自然條件和自然再生產(chǎn)條件。

隨著今后區(qū)域經(jīng)濟社會水平和的國民經(jīng)濟持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展總體水平提高和全省區(qū)域城市的用地規(guī)模都不斷地在持續(xù)擴大，要高效、合理、集約和有效地利用開發(fā)每一寸有限的土地，快捷科學(xué)地搞好資源綜合統(tǒng)計、分析與評估和監(jiān)測，科學(xué)高效地做出規(guī)劃、決策高效地有序利用土地。保住全國農(nóng)村18 億畝耕地、永久保留耕地紅線問題等這樣的一系列十分棘手嚴峻的土地現(xiàn)實問題隨之應(yīng)運而生。GIS 能夠進一步及時、客觀、有效、準確真實、全面地反映全國宗的整體信息及后備資源存儲，成為確保全國土地資源可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)管理手段。

②關(guān)于GIS 技術(shù)在土地利用（轉(zhuǎn)型）應(yīng)用演變。

通過文獻閱讀發(fā)現(xiàn)，GIS 技術(shù)最初應(yīng)用于土地利用中的土地調(diào)查來提高效率，其次是利用GIS 的定位、導(dǎo)航功能對現(xiàn)場進行實地考察，最后利用GIS 處理與分析功能對考察成果進行測量與計算、轉(zhuǎn)換與編輯、依據(jù)得到的數(shù)據(jù)進行制圖工作。

3 GIS 在土地資源管理中的應(yīng)用

3.1 基本功能：數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計與分析更新

高粉等對GIS 在土地資源管理的開發(fā)與利用中做出了GIS 基本功能的闡釋，包括采集、存儲、編輯和處理地理數(shù)據(jù)、管理地理數(shù)據(jù)、制圖和處理圖像、輸出與轉(zhuǎn)化地理數(shù)據(jù)，這些較為表面的功能反映出GIS 在有關(guān)數(shù)據(jù)處理方面的作用。李淑彬和李國敏則是將其分為較為典型的3 個部分，分別是數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)更新。

①數(shù)據(jù)查詢。

GIS 地圖查詢應(yīng)用系統(tǒng)能夠提供全面信息和支持多種地形數(shù)據(jù)地圖查詢及處理應(yīng)用方式，包括界面點擊圖表查詢、行政區(qū)表圖查詢、緩沖區(qū)表查詢、多邊形圖表查詢等及多種地理空間圖數(shù)據(jù)查詢方式。同時也可以直接通過屬性字段的查詢、模糊查詢、組合查詢等各種方法實現(xiàn)對多粒度、跨存儲的單元數(shù)據(jù)的查詢功能擴展和對圖斑歷史數(shù)據(jù)的變更情況自動追溯跟蹤，對結(jié)果數(shù)據(jù)進行實時保存匯總和自動打印輸出。

②數(shù)據(jù)分析。

根據(jù)事先訂制開發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)空間綜合分析應(yīng)用規(guī)則，選擇相應(yīng)空間數(shù)據(jù)源為空間分析應(yīng)用參考分析對象，可通過直接分析實現(xiàn)用戶對空間大量或多大粒度、跨時間地域連續(xù)存儲和多單元數(shù)據(jù)資源空間的數(shù)據(jù)綜合空間分析，如對土地資源利用結(jié)構(gòu)綜合分析、年度空間變化綜合分析等空間應(yīng)用問題；具有支持數(shù)據(jù)緩沖區(qū)分析、疊置分析等功能等支持各類復(fù)雜大型的GIS 數(shù)據(jù)資源以及通用的數(shù)據(jù)空間資源的自動分析處理的功能特點；還包括實時統(tǒng)計采集及智能分析及報告功能，能輕松自動地實現(xiàn)對區(qū)域數(shù)據(jù)進行自由化定制。

③數(shù)據(jù)更新。

結(jié)合地球遙感技術(shù)平臺（RS）系統(tǒng)和高精度全球軌道定位服務(wù)系統(tǒng)平臺（GPS）的技術(shù)能夠快速地對區(qū)域國土資源現(xiàn)狀進行動態(tài)遙感監(jiān)測，獲取實時國土資源信息，系統(tǒng)可實現(xiàn)對變化的地理空間數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、表格數(shù)據(jù)和與區(qū)域其他信息變化關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)信息進行更新管理；并可以在線生成土地數(shù)據(jù)及更新統(tǒng)計報告，以便做出對全國土地資源利用現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，大大可以提高了工作效率。

3.2 專業(yè)功能：土地管理系統(tǒng)建立與專業(yè)性應(yīng)用

丁銳在介紹現(xiàn)代GIS 等技術(shù)成果——當(dāng)前土地資源管理行業(yè)的典型應(yīng)用范例中也寫到土地資源管理領(lǐng)域已相繼建立且應(yīng)用了土地登記管理信息系統(tǒng)、土地資源動態(tài)監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)、城鎮(zhèn)建設(shè)地籍資料管理信息系統(tǒng)、基于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的縣域土地利用發(fā)展總體規(guī)劃及管理信息系統(tǒng)、農(nóng)用地綜合分戶等地定級綜合信息系統(tǒng)。這些系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用給區(qū)域土地資源開發(fā)利用管理工作者帶來決策幫助，使其原來紛繁和復(fù)雜的圖件采集和各種數(shù)據(jù)處理的工作變得十分方便簡單，同時這也大大地推動到了整個社會經(jīng)濟快速發(fā)展。

根據(jù)趙志偉文獻，本文總結(jié)了與GIS 相應(yīng)的土地資源管理體系，簡要概括總結(jié)如下3 個方面。

①地籍管理。

地籍管理是指國家為獲得地籍資料和為全面研究土地的權(quán)屬、自然和經(jīng)濟狀況而進行的以地籍調(diào)查（測量）、土地登記、土地統(tǒng)計和土地分等定級等為主要內(nèi)容的國家管理措施。而在地籍管理獲取信息的調(diào)查項目中，利用現(xiàn)代GIS 中的制圖技術(shù)能夠快速將地圖信息輸入地籍系統(tǒng)信息中，并能夠根據(jù)各地籍要素數(shù)據(jù)建立一套相應(yīng)系統(tǒng)的地籍庫，從而最終實現(xiàn)國家對中國地籍?dāng)?shù)據(jù)的實時信息化動態(tài)管理，并可根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)中采集的中國地籍信息進行系統(tǒng)實時更新。

②土地調(diào)查。

在我國土地資源綜合管理實務(wù)中，進行動態(tài)土地現(xiàn)狀調(diào)查工作的重要目的是明確動態(tài)土地現(xiàn)狀的有效使用管理情況、土地條件、土地面積現(xiàn)狀及合理分布狀態(tài)等，而通過現(xiàn)代GIS 網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)應(yīng)用可直接幫助國土資源部管理人員及時進行綜合內(nèi)業(yè)土地管理，包括加強對現(xiàn)有土地基礎(chǔ)信息資源的動態(tài)整理、測量、匯總、錄入分析等，使基層土地資源開發(fā)管理相關(guān)人員最終能夠準確根據(jù)以上這些相關(guān)信息數(shù)據(jù)來合理開發(fā)利用規(guī)劃管理土地資源。

③土地規(guī)劃。

在實施土地資源規(guī)劃活動中，需要對土地自然資源的各項規(guī)劃活動情況進行環(huán)境適宜性調(diào)查評價，并合理制定各項規(guī)劃方案，同時需在大型計算機模型中建立地理空間變化預(yù)測分析模型。而GIS 通過相關(guān)處理技術(shù)應(yīng)用則可初步實現(xiàn)對土地利用資源項目的動態(tài)定時、定量跟蹤與三維定位等規(guī)劃，進而能夠為各類土地建設(shè)項目規(guī)劃時提供真實準確的設(shè)計依據(jù)。

并且基于GIS 分析地圖技術(shù)，用戶可實時通過計算機建立土地規(guī)劃數(shù)據(jù)庫，將當(dāng)?shù)厮袑嶋H需要和進行科學(xué)規(guī)劃建設(shè)的重要土地信息實時輸入到數(shù)據(jù)庫，進行數(shù)據(jù)查詢、計算與準確分析評價土地資源。

4 結(jié)論

4.1 GIS 在國土資源管理應(yīng)用未來發(fā)展方向

①整合化。GIS 將國土資源信息數(shù)據(jù)相交叉融合，將眾多政府部門現(xiàn)有的多種GIS 自然資源信息整合成為一個信息綜合體，以便于實現(xiàn)政府?dāng)?shù)據(jù)應(yīng)用及土地人才市場等方面多種地理信息資源間的良性互動及共享。

②多維化。GIS 將向多維度的兩個方向發(fā)展。四維GIS能夠在原有三維GIS 知識的基礎(chǔ)上加入時間未知的函數(shù)參數(shù)。地質(zhì)發(fā)生了變化，外部特征得到了很好的體現(xiàn)，甚至能夠系統(tǒng)地模擬洪水、暴風(fēng)雨、滑坡和大地震等局部組織水文地質(zhì)發(fā)生急劇翻天覆地變化的具體過程。

③同多種技術(shù)相結(jié)合。例如，與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，能夠有效地進一步提升GIS 在數(shù)據(jù)采集、處理方式、所得結(jié)果的表達和輸出等方面的工作效率，充分發(fā)揮聲學(xué)、圖像等效果?？臻g視覺技術(shù)對比和增強現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，能夠模擬和再現(xiàn)復(fù)雜的地形環(huán)境，結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)，計算機用戶能夠如臨其境地體驗水文地質(zhì)環(huán)境。

4.2 GIS 與國土資源經(jīng)濟效益利用分析

眾所周知，國土資源一種觀點認為，國土資源作為自然資源的重要組成部分，在第二和第三經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)中，其經(jīng)濟效益還沒有被有效地引導(dǎo)，也就是說整個土地資源的經(jīng)濟價值還沒有被完全發(fā)揮出來，我國的經(jīng)濟增長是土地資源拉動起來的，土地對整個國家經(jīng)濟增長的情況，拉動地區(qū)經(jīng)濟，帶動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟都有著至關(guān)重要的作用。

在我國城市化和工業(yè)化的發(fā)展下，各種信息與數(shù)據(jù)庫數(shù)量龐大，GIS 可以通過分析各個要素對產(chǎn)業(yè)貢獻的不同，建立商業(yè)模型，結(jié)合權(quán)重計算區(qū)域土地利用所能產(chǎn)生的經(jīng)濟價值，進而讓我國有限的國土資源能夠依托最優(yōu)化的決策創(chuàng)造出最大經(jīng)濟。

除此以外，GIS 技術(shù)能夠融合商圈分析、投資環(huán)境評價、市場分析、經(jīng)濟流模擬等方面，可以對空間區(qū)位與屬性信息的綜合分析。彌補傳統(tǒng)經(jīng)營中只能對屬性信息進行管理，缺乏空間信息管理與分析功能。通過GIS 技術(shù)屬性信息、空間信息一體化管理與強大的分析功能將會在商業(yè)發(fā)展以及國土資源管理領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。