GIS在土地管理中的應用

制作：邱金木演講：鄒永烔GIS在土地管理中的應用概述：

土地是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此對世界各國政府來說，管理土地尤為重要，然而如何高效的管理土地卻成為土地管理中的一個難題。何高效的管理土地卻成為土地管理中的一個難題。地理信息系統(tǒng)應運而生，在土地管理中做出了不可磨滅的貢獻。 地理信息系統(tǒng)(GIS)的產(chǎn)生和發(fā)展首先是在土地管理中得到應用。這是因為：一方面，土地管理本身是一項既重要又復雜的系統(tǒng)。這是因為土地是人類最寶貴的非可再生的自然資源之一，從古至今人類一直重視對土地的管理和利用。土地的管理工作包含多方面的內(nèi)容，比如土地資源調(diào)查、理工作包含多方面的內(nèi)容，比如土地資源調(diào)查、土地利用規(guī)劃、地籍管理、土地市場管理等，是一門非常復雜的系統(tǒng)，迫切需要采用信息化的手段來進行科學、高效的管理;另一方面，由于土地管理中存在大量的空間數(shù)據(jù)，需要采用空間技術(shù)來進行管理。傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)對屬性數(shù)據(jù)的管理已相當成熟，但對空間信息的管理顯得力不從心，地理信息系統(tǒng)技術(shù)不僅可以管理屬性信息和空間信息，而且還可以實現(xiàn)空間信息和屬性信息間關(guān)系的管理。因此，土地是地理信息系統(tǒng)(GIS)最古老、最廣泛的應用領(lǐng)域之一。早期的地理信息系統(tǒng)(GIS)幾乎全部是處理和土地有關(guān)的信息系統(tǒng)，GIS的概念正是由于計算機在土地管理中的應用而產(chǎn)生的。一、GIS在土地管理中的應用歷史世界上第一個地理信息系統(tǒng) 1962年，著名地理學家羅杰·湯姆林森(RogerTomlinson)提出利用計算機處理和分析大量的土地利用地圖數(shù)據(jù)，并建議加拿大土地調(diào)查局建立加拿大地理信息系統(tǒng)，以實現(xiàn)專題地圖的疊加、面積量算等。羅杰·湯姆林森于1963年首先提出了面積量算等。羅杰·湯姆林森于1963年首先提出了地理信息系統(tǒng)(GIS)一詞。1967年世界第一個投入實際操作的GIS系統(tǒng)在安大略省的渥太華開發(fā)出來。這個系統(tǒng)是由RogerTomlinson開發(fā)的，被稱為“加拿大地理信息系統(tǒng)（CanadaGeographicInformationSystem，簡稱CGIS）”。它被用來存儲，分析以及處理所收集來的有關(guān)加拿大土地存貨清單（CLI）數(shù)據(jù)。CLI通過在1:250，000的比例尺下繪制關(guān)于土壤,農(nóng)業(yè),休閑、野生生物、水鳥、林業(yè),和土地利用等各種信息為加拿大農(nóng)村測定土地能力，并增設了了等級分類因素來進行分析。CGIS是世界的第一個地理信息系統(tǒng)，并且在“繪圖”應用上進行了改進，它具有覆蓋，測量，資料數(shù)”應用上進行了改進，它具有覆蓋，測量，資料數(shù)字化/掃描的功能，支持一個跨越大陸的國家坐標系統(tǒng)，將線編碼為具有真實的嵌入拓撲結(jié)構(gòu)的“弧”，并且將屬性和位置的信息分別存儲在單獨的文件中。1972年，加拿大地理信息系統(tǒng)全面投入運行與使用，成為世界上第一個運行型的地理信息系統(tǒng)。它的開發(fā)者——地理學家RogerTomlinson，被稱為“GIS之父”。羅杰·湯姆林森(RogerTomlinson)二、GIS在土地管理中的應用

地理信息系統(tǒng)（GIS）和土地方面的這種淵源使地理信息系統(tǒng)（GIS）在土地方面得到了廣泛的應用。據(jù)統(tǒng)計，在土地資源管理領(lǐng)域,地理信息系統(tǒng)的應用有地籍信息管理、土地資源評價、土地利用現(xiàn)狀動態(tài)監(jiān)測、城市地價評估、土地利用結(jié)構(gòu)對非點源污染的影響、土地利用現(xiàn)狀計算機成圖等;建立了土地管理信息系統(tǒng)、土地資源動態(tài)監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)、城市土地利用擴展模式、用地管理系統(tǒng)、基于網(wǎng)絡的土地利用總體規(guī)劃管理信息系統(tǒng)、紅壤開發(fā)區(qū)多媒體電子地圖與土地管理信息系統(tǒng)、縣域土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、土地利用總體規(guī)劃管理信息系統(tǒng)。在目前，地理信息系統(tǒng)在土地資源管理中的應用領(lǐng)域概括起來主要包括這五個大的方面：（一）、地籍信息管理

地理信息系統(tǒng)對地籍信息的管理體現(xiàn)在其信息直接反映每一塊宗地的特征,它包括宗地的基本信息(位置、面積、利用類別、等級等),權(quán)屬管理(所有權(quán)、使用權(quán)、他項權(quán)利等),附著物信息(地上、地下建筑及各種設施情況),文檔信息(調(diào)查原始資料、法律、條例等)和圖形信息(地籍圖、土地利用現(xiàn)狀圖等)。地籍信息管理系統(tǒng)的目標是完成土地調(diào)查、登記、統(tǒng)計、評價,為地籍管理提供依據(jù),為土地法律咨詢提供手段。在城鄉(xiāng)地籍管理領(lǐng)域,并建立了地籍管理系統(tǒng)、城鎮(zhèn)地籍管理信息系統(tǒng)、時域地籍信息系統(tǒng)、農(nóng)村地籍管理信息系統(tǒng)、日常地籍管理信息系統(tǒng)。案例：基于GIS的蒙大拿州地籍管理系統(tǒng)作為美國第四大州，蒙大拿州是邊境的代名詞。以“長空之鄉(xiāng)”聞名于全國的蒙大拿州土地面積為145,552平方英里，但人口卻非常稀少，在美國50個州中總?cè)丝谂琶?4，人口密度排名第48位。雖然該州人口稀少，但其地理資源卻非常豐富。從蒙大拿州西北向中南劃一條對角線，將這個長空之鄉(xiāng)分成了兩種天然地形。分界線的西部是落基山脈，東部大多是草原和平原。同時，56個縣還廣泛分布著的河流、湖泊、森林、國家公園和紀念碑、高速公路等地形地貌。管理與地理相關(guān)的信息是一個巨大的工作，州政府為了面對這個挑戰(zhàn)，建立了以GIS為基礎(chǔ)的全州地籍數(shù)據(jù)庫。蒙大拿州的空間基礎(chǔ)設施（SDI）由州土地信息委員會建立，包含了14個分類信息，其中地籍信息最為豐富。此地籍數(shù)據(jù)是基于稅收地籍的，包含了與宗地相關(guān)的法定擁有者、位置、邊界、描述和財產(chǎn)權(quán)等信息。蒙大拿州的地籍數(shù)據(jù)與相關(guān)的財產(chǎn)評價系統(tǒng)密切相關(guān)，該數(shù)據(jù)的不僅僅服務于美國地稅局。大量的政府機構(gòu)為此系統(tǒng)提供了相關(guān)信息，使得地籍系統(tǒng)成為一個關(guān)于土地信息的聚寶盆。美國地方稅務局以及蒙大拿州8個縣提供了宗地稅收數(shù)據(jù)，而其他機構(gòu)提供了地役權(quán)（是指為使用自己不動產(chǎn)的便利或提高其效益而按照合同約定利用他人不動產(chǎn)的權(quán)利）保護的相關(guān)數(shù)據(jù)、行政邊界數(shù)據(jù)、水域數(shù)據(jù)、土地所有權(quán)信息、與土地相關(guān)的其他專題數(shù)據(jù)。蒙大拿州基礎(chǔ)地圖服務中心每月更新全州的稅收宗地和及其相關(guān)數(shù)據(jù)，并且鏈接到美國國家稅收部門的計算機輔助質(zhì)量評價系統(tǒng)。由于公用土地普查是掌握土地所有權(quán)的基礎(chǔ)，蒙大拿州基礎(chǔ)地圖服務中心以美國內(nèi)政部土地管理局的地理坐標數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)開展公用土地普查?；A(chǔ)地圖服務中心使用Esri公司的geodatabase管理所有地籍數(shù)據(jù)，包括宗地和其他空間要素等數(shù)據(jù)，此外宗地數(shù)據(jù)還與美國地稅部門的非空間數(shù)據(jù)庫相關(guān)聯(lián)。這些數(shù)據(jù)以企業(yè)級GIS方式管理，為感興趣的商業(yè)部門、政府和其他機構(gòu)提供地籍數(shù)據(jù)和地圖時，則以shape文件和geodatabases格式。公眾、企業(yè)和各種州、縣級機構(gòu)以多種方式廣泛地使用地籍信息。例如，可以通過基于州地籍數(shù)據(jù)的面向公眾的Web站點，可以發(fā)現(xiàn)那些管線設施受損。蒙大拿州基礎(chǔ)地圖服務中心通過地籍制圖應用系統(tǒng)（）為公眾提供服務，蒙大拿州GIS門戶站點（）提供了描述州地籍數(shù)據(jù)庫的元數(shù)據(jù)。盡管看上去是荒郊野外，但作為一個標準化的的海濱信息依然可以在蒙大拿州地籍系統(tǒng)中查到。

基于GIS的蒙大拿州地籍系統(tǒng)（二）、土地評價與利用規(guī)劃

土地資源清查是針對土地的自然屬性進行清查,地理信息系統(tǒng)建立這種自然屬性的空間和統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫。信息來源有土壤圖、氣候圖、土地利用現(xiàn)狀圖和自然災害圖等。地理信息系統(tǒng)通過對這些圖的疊加建立起土地資源清查數(shù)據(jù)庫,存儲大量的土地資源及其背景信息,為土地資源的自動化管理服地資源及其背景信息,為土地資源的自動化管理服務。應用地理信息系統(tǒng)的空間分析能力,特別是空間疊加分析模型,結(jié)合不同的數(shù)學模型,進行土地適宜性和質(zhì)量評價,獲取評價目標的等級指標。再者,在已知土地的數(shù)量與質(zhì)量的基礎(chǔ)上,通過計算農(nóng)作物和草場的潛在產(chǎn)量,可以計算出土地的生產(chǎn)潛力,再結(jié)合人的糧食需求,即可以預測出土地對人口的承載力。 土地利用規(guī)劃是一個系統(tǒng)工程,起著對土地利?土地利用規(guī)劃是一個系統(tǒng)工程,起著對土地利用進行控制、協(xié)調(diào)和監(jiān)督的作用,使得土地的社會、經(jīng)濟、生態(tài)效益達到最佳狀態(tài)。從內(nèi)容上說,土地利用規(guī)劃包括土地的自然和經(jīng)濟屬性的評價和用地需求量的預測。地理信息系統(tǒng)在土地利用規(guī)劃中可以發(fā)揮巨大的作用,尤其是在土地評價方面,可?以進行土地資源清查、土地生產(chǎn)潛力分析、土地適宜性評價和土地人口承載力分析。 地理信息系統(tǒng)完成土地利用規(guī)劃的信息源自土地評價結(jié)果和用地需求預測結(jié)果,系統(tǒng)需要進行大量的模型分析,即：相關(guān)分析、多方案要素分級、趨勢分析、聚類分析、現(xiàn)象與過程的動態(tài)預測﹙回歸分析﹚、因子分析、判別與調(diào)整擴充等等。分析方式可以采用單要素圖層上各個多邊形為基本分析單元,疊置分析結(jié)果圖層上的新的單元為基本分析單元等等。分析結(jié)果最終成為土地利用規(guī)劃分析單元等等。分析結(jié)果最終成為土地利用規(guī)劃圖、文字報告和各類表格。土地資源清查 20世紀60至70年代,加拿大就建立了土地清查地理信息系統(tǒng)(CGIS),它可以在快速方便地輸入實地詳查資料的基礎(chǔ)上,按要求輸出各類土地面積、土地利用現(xiàn)狀分布圖以及坡度坡向圖,也可按用戶特定要求輸出不同年代的土地利用類型等相應圖件。國際土壤學會于1986年開始著手建立1∶1000000的世界土壤土地數(shù)字化數(shù)據(jù)庫(worldsoilsandterraindigitaldatabase,簡稱SOTER),希望利用GIS技術(shù)完成全球性的土地資源清查。陸地衛(wèi)星影像宗地圖件土地資源評價與管理土地資源評價與管理是地理信息系統(tǒng)應用最早的和較為成熟的領(lǐng)域之一,由此產(chǎn)生了一系列的土地管理信息系統(tǒng)(LIS)。土地管理信息系統(tǒng)(LIS)（三）、土地利用動態(tài)監(jiān)測

由于土地利用動態(tài)管理信息系統(tǒng)是為城市規(guī)劃土地管理分析決策提供及時、準確的土地利用狀況信息，因此需要一套完整和科學的實時更新?機制，既確保數(shù)據(jù)的真實性和現(xiàn)勢性，又能建立合理、有效的管理體系。在土地利用調(diào)查以及動態(tài)監(jiān)測中,可以通過地理信息系統(tǒng)與遙感的結(jié)合,獲取土地類型和土地利用現(xiàn)狀信息,監(jiān)測土地利用變化,通過地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫以及在地理信息系統(tǒng)的支持下的土地評價分析,利用專家們的知識與學問研究,建立土地利用決策模型,輔助土地利用決策。把計算機技術(shù)與GIS技術(shù)應用于執(zhí)法監(jiān)察工作中，不但減少土地執(zhí)法人員在調(diào)查取證中進行土地現(xiàn)不但減少土地執(zhí)法人員在調(diào)查取證中進行土地現(xiàn)場勘測的工作量，提高工作質(zhì)量和效率,而且可以及時把握土地違法案件的發(fā)展與變化的動態(tài)信息，為執(zhí)法監(jiān)察管理和決策提供高效和科學的信息服務。在土地動態(tài)巡查過程中，對于有效防范土地違法行為發(fā)生，有力發(fā)揮土地執(zhí)法監(jiān)察效能起了積極作用。（四）、土地政策的模擬

政策是支配為既定目標而操去行動的各重原則,是為解決在土地上所發(fā)生的有關(guān)法規(guī)、程序、體制、效率或權(quán)益等問題，提出有系統(tǒng)、有程序解決問題的方式或作法。通過地理信息系統(tǒng),可以模擬土地政策在土地管理的預先應用原則和效果,為制作完善的土地管理政策提供依據(jù)和平臺。為制作完善的土地管理政策提供依據(jù)和平臺。（五）、土地利用總體規(guī)劃

土地利用總體規(guī)劃是在一定規(guī)劃范圍內(nèi)，根據(jù)當?shù)刈匀缓蜕鐣?jīng)濟條件以及國民經(jīng)濟發(fā)展要求，協(xié)調(diào)土地總供給與總需求，確定或調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)和用地布局的宏觀戰(zhàn)略措施。土地利用總體規(guī)劃是我國今后實施土地用途管制的主要依據(jù),其主要任務有具體落實土地利用總量平衡分解?指標的數(shù)量與分布,土地生產(chǎn)潛力等級與土地質(zhì)量等級的劃分和圖形的編制,土地開發(fā)、整治、復墾規(guī)劃項目的落實與實施,土地用途管理,土地利用動態(tài)變化信息反饋等等。 土地是寶貴的自然資源，是一切發(fā)展的源頭,合理利用土地資源、掌握土地利用的動態(tài)信息是新形勢下土地管理工作的需要。它是國家和人民賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),對土地資源合理地開發(fā)、利用、治理和保護,會直接影響到一國的經(jīng)濟建設。土地資源及其利用的現(xiàn)狀,各類土地的動態(tài)監(jiān)測,是土地資源及其利用的現(xiàn)狀,各類土地的動