浅析GIS在国土资源管理中的运用和效能

浅析GIS在国土资源管理中的运用和效能

摘要：国土资源信息是关系国家安全的重要战略资源，同时也是影响我国国民经济的基础性资源。近年来，随着我国国土资源信息化建设的不断加强，国土资源信息正以海量增长，其增速已达到历史最高水平。建设“两型”社会、发展低碳经济以及建设现代化国土资源管理系统都迫切需要具备海量空间数据管理能力的地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)。

关键词：GIS；国土资源管理；运用；效能

推进国土资源信息化，是适应国民经济和社会发展的需要，是国土资源管理现代化的必然要求，是实现国土资源管理方式根本转变和国土资源工作现代化的重要途经。我国国土资源信息化工作虽然取得一些成绩，但还远远不能适应经济建设和国土资源管理工作的要求。《国土资源信息化“十一五”规划》中将“基本建成结构合理、功能完整、安全稳定、监管有效、服务全面、覆盖全局的国土资源信息化体系。信息技术在国土资源调查评价、规划、管理、保护与合理利用等各个环节得到充分应用，国土资源监管能力进一步增强，参与宏观调控更加主动，初步形成‘天上看、地上查、网上管’的国土资源管理信息化运行体系”，是我国国土资源信息化的总体目标。

以信息化建设带动国土资源信息技术跨越式发展和国土资源管理方式的根本转变是大势所趋。抢抓国民经济和社会信息化的机遇。加快国土资源管理的信息化，以管理信息化带动管理科学化和服务社会化将成为推动社会发展的重要力量。因此，国土资源信息化建设工作必须进一步加强。

一、GIS运用于国土资源管理工作的重要意义

国土资源是指在国家管辖范围内可以利用的一切资源的总和。是包括土地资源、矿产资源及海洋资源等自然资源和劳动力资源。以及两者结合衍生出来的经济资源的总称。这些资源都是分布在一定地理空间环境中，和地理位置密切相关。国土资源的这些特点，注定了国土资源信息天然就是一种地理信息。

国土资源是国民经济和社会发展的重要基础。现阶段，我国正处于全面建设小康社会的关键时期。工业化、城镇化、市场化、国际化步伐加快，资源消耗快速增长，土地、淡水、能源、矿产资源和环境状况对经济发展构成严重制约，国土资源在经济社会发展中的地位和作用更加重要，同时也存在突出矛盾和问题。生产和消费结构升级需要更多、更优质的资源。人口的持续增长和城市化进程的不断加快需要占用更多耕地，消耗更多的能源和矿产，经济高速发展对资源的需求保持着旺盛的增长势头。过快的资源消耗增长速度加剧了资源供需矛盾。随着我国经济快速发展以及人民对生活质量要求的不断提高，我国面临的人口、资源和环境的压力也逐渐增大。中国国土资源的形势，总的来说比较严峻，但发展机遇与挑战并存。要应对国土资源运行过程中出现的这些新情况、新问题。要实现中国经济和社会的更好更快发展，实现全面建设小康社会的宏伟目标，就必须根据中国的国情和实际承受能力，走科学合理利用自然资源的可持续发展道路。缓解资源压力，实现资源与经济社会的协调发展，这就需要我们针对国家经济运行的现状，加强调查评价、科学制定规划、强化监督管理、优化集约利用，以此不断提高国土资源对可持续发展的保障能力。

而要走上这条可持续发展的道路，实现真正的科学发展。其首要关键任务就是要充分运用科学技术，切实摸清资源家底，只有及时准确地掌握各类资源不同时期的总量和发展态势，才能对资源进行一系列战略性的合理规划、开发、利用与保护。从而实现经济社会的持续良性发展。地理信息系统(GIS)技术，为实现国土资源信息化提供了重要的技术支撑，它在国土资源信息化管理中的运用，对国土资源信息的查询、统计、分析等具有重要作用，以此为平台，适时提供多种空间和动态的国土资源信息，有利于管理者及时准确地掌握资源不同时

期的总量和发展态势，对资源进行一系列战略性的合理规划、开发、利用与保护，为决策提供依据。

二、基于GIS的国土资源管理应用系统的建立

GIS作为获取、整理、分析和管理地理空间数据的重要工具、技术和学科。近年来得到飞速发展。GIS具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能，是分析和处理海量地理数据的通用技术。地理信息系统萌芽于20世纪60年代的加拿大和美国。1972年世界上第一个运行型的地理信息系统——加拿大地理信息系统(CGIS)全面投入运行与使用。经过了40年的发展，到今天GIS已经逐渐成为一门相当成熟的技术，并且得到了极广泛的应用。尤其是近些年，GIS更以其强大的地理信息空间分析功能，在GPS及路径优化中发挥着越来越重要的作用。作为学科体系，它植根于地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科，并逐渐发展成为一门独立的学科，具有完整的体系。

GIS是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。地理信息系统是一种决策支持系统。它与其他信息系统的主要区别是其存储和处理的信息是经过地理编码的，地理位置及与位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。简单的说，地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。由于信息技术的发展，数字时代的来临，理论上来说，GIS可以运用于现阶段任何行业。

从应用的角度，地理信息系统由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成。硬件和软件为地理信息系统建设提供环境；数据是GIS的重要内容；方法为GIS建设提供解决方案：人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接影响和协调其它几个组成部分。硬件主要包括计算机和网络设备、存储设备、数据输入、显示和输出的外围设备等等。软件主要包括以下几类：操作系统软件、数据库管理软件、系统开发软件、GIS软件等等。GIS软件的选型，直接影响其它软件的选择，影响系统解决方案，也影响着系统建设周期和效益。数据是GIS 的重要内容，也是GIS系统的灵魂和生命。

GIS是地理信息自动处理与分析系统，在数据采集——分析——决策应用的全过程中，能够回答和解决5类问题：位置，在某个地方有什么的问题；条件，符合某些条件的实体在什么地方的问题；趋势，某个地方发生的某个事件及其变化过程；模式，某个地方存在的空间实体的分布模式的问题：模拟，某个地方如果具备某种条件会发生什么的问题。

国土资源信息化技术的发展突飞猛进，技术成果日臻完善，本文以其中的一项研发成果为例，介绍GIS如何在国土资源管理工作中发挥其作用(王爱国，刘春雷，胥存华，2007)。

1.3DGIS平台建立

3D地形数据库平台是3DGIS技术应用的基础。

TerraBuilder是用于融合大量的影像、高程和矢量数据，以此来创建精确三维地形模型，能迅速创建、编辑和维护三维地形数据库的3D平台构造器。它具有海量数据库处理能力以及无损高比例压缩能力，通过叠加航片、卫星影像、地形数据、数字高程模型以及各种矢量地理数据，可以迅速方便地创建海量3D地形数据库。此外，还支持多种输入数据格式，能够实现多种不同分辨率、不同大小数据的融合、动态数据投影变换以及数据剪裁，从而构建最终的海量地形数据库，制作出任意尺寸具有真实质感的三维场景。

3D平台制作流程：

3D平台实现步骤：

(1)获取影像或者航片数据和DEM数据：

(2)将影像或者航片数据和DEM数据甚至矢量数据添加到TerraBuilder中，并且利用其提供的数据处理工具对原始数据进行裁剪、调色等处理：

(3N影像或者航片数据和DEM数据进行融合：

(4)最后生成地形数据库(.mpt)，把它导入到TerraExplorer Pro进行专题数据制作。

2.国土专题信息添加

国土资源信息管理包括基本农田保护、规划预审、征转用、开发复垦、违法用地管理、土地储备管理、矿产资源管理、来案管理等日常业务。为了在3DGIS技术上实现国土资源信息的日常业务管理，必须在3D平台上为每项日常业务添加相应的专题信息。

专题信息的添加主要有两种方式：一是在TerraExplorer Pro子系统中手工进行添加，即点、线、面空间对象，然后为其添加属性；二是直接导入专题数据，在其它GIS平台上如Mapinfo.Arc-GIS等采集、编辑专题数据，根据需要进行数据转换，导入系统中。在5.0版本中，可以直接导入shp文件。

(1)在TerraExplorer Pro子系统中手工进行添加。以开发复垦为例，可以在3D平台的基础上增加滩涂、盐碱地、荒草地、裸土地等未利用的土地以及挖损、塌陷、压占等造成破坏的土地等信息。过去接收一宗案件，根据二维图形初审后，还必须到现场去实地查看，确定是否符合要求。若符合则利用在图上画范围线，再自动生成占用各村面积明细表(具体到村→图幅→图斑)。有了3D平台之后，只要影像够新，分辨率够高，甚至可以代替现场察看。直接在三维平台进行审查，减少外业工作量。

(2)直接导入专题数据。以导入矿产资源管理信息为例，可以在TerraExplorer Pro子系统中直接导入shp文件，即在其它GIS平台上制作好矿产地质调查评价与矿产勘查规划图；矿产资源保护与开发利用规划图；矿产生态环境现状与恢复治理规划图；限制开山采石图(无井下，砖瓦1；露采矿山分布及地质现状图；露采矿山地质环境治理规划图：地址灾害图。

(3)GIS国土应用系统实现。文中采用TerraDeveloper对3DGIS技术在国土资源信息管理中应用进行了实现。TerraDeveloper以ActiveX控件形式提供丰富的应用客户化定制功能。可在可视化集成开发环境Visual Studio2003中，利用TerraDeveloper开发工具，集成TerraExplorer Pro软件系统的全部功能以及国土资源信息管理中的业务功能，开发用户自己的3D可视化应用系统。其应用界面如图2所示。

三、GIS在国土资源管理中发挥的效能

上世纪60年代，第一个GIS应用就是从加拿大土地管理应用开始的。这以后很长一段时间，计算机的普及程度十分有限，主要限于专业人士使用，而GIS更是一种新生技术，只有在少数发达国家得到运用。加上当时开发的GIS软件操作和使用也并不方便，在国土资源管理中的应用仍然是以制图为核心，只是具备简单的一些空间查询定位、面积量算等功能。到了上世纪90年代中期，随着PC的普及，网络技术的出现，GIS技术得到巨大发展。GIS软件操作性更强，能更好地与业务系统集成整合在一起；在服务端能很好地与通用关系数据库技术集成，把国土资源空间地图数据存储在关系数据库中；同时能与互联网等网络技术集成，能把国土资源信息以地图形式通过Web方式进行浏览查询。这些技术让GIS能真正融入到辅助国土资源的管理及决策过程中。

GIS技术最初在土地资源开发与管理上的应用主要是土地利用现状调查和城镇地籍调查图件和属性数据的存储、查询等管理工作等，基本上没有数据的空间分析及其它决策功能。随着技术的不断发展，目前在土地科学中的应用主要包括了土地评价工作(土地的适宜性或多宜性评价、土地的生产潜力评价、土地持续利用评价、城市地价评估、耕地地价评价等)；土地利用规划(包括土地利用总体规划、土地利用多目标规划)：土地利用与土地覆被现状分类与制图：以及土地利用与土地覆被动态监测。GIS引入国土资源管理以后，不仅大大提高了工作效率和管理的规范化、科学化水平，提高了信息社会化服务水平，而且在加强批后监管、执法监察等方面都发挥着重要的作用。同时，为政府宏观决策提供了重要数据源，取得了显著的社会经济效益。

1.实现了国土资源管理工作的技术飞跃

国土资源管理工作具有技术密集的特点，信息技术应用潜力巨大。基础地理空间信息的数据采集、贮存管理、输出、分发的技术体系的建立。使传统模拟产品转变成了数字产品，传统的测绘产业转变成现代地理信息产业。实现这一革命性的传统产业改造，使产业的技术结构、生产结构、组织结构、产品结构都发生了巨大转变，同时管理人员、技术人员、生产作业人员也成功地实现了技术转岗，形成了电脑作业的规模化生产能力。

2.给国土资源执法监察工作提供了科学的平台和手段

通过将执法监察过程数据采集的信息与数据统一进行存储，实现调查结果与土地、矿业数据库信息的比对，以查纠违法违规行为。并能够方便存储、查阅历史数据与案件信息。更加方便的对违法用地进行监测，准确掌握违法用地地点、发生时间、违法面积等，从而作出管理措施。

3.为土地分析、评价及利用等提供必要的技术支持

第一，建立基本农田保护区信息系统，有效保护基本农田显示基本农田的位置、范围、面积、责任人、以及保护区比例达标情况，将农田保护范围线与不同时期的影像迭合，可以监测保护情况。第二，建立土地利用规划，规划图与不同年代的航空正射影像迭合，从中分析是否按规划进行建设、规划的科学性与合理性是否正确，是否需要修编等。第三，滩涂围垦决策的应用：可以了解围垦位置、地点、围垦进展、已成围的面积，水流方向、畅顺情况，分析它的排洪能力。

4.在政府土地使用决策中的应用

对于农业土地，从两个时相的影像，可掌握农业结构发生变化的地域、具体地点，可量算已变化的面积，可了解发生的变化，从而可确定制定鼓励还是限制的政策。对于城市建设规模，可以掌握城镇建设规模的扩展，根据建设占用耕地情况。分析人口、土地资源与环境协调发展的关系，从而修订城镇扩展有关政策。

5.在国土安全中的应用

根据GIS的信息，有关部门可以掌握河堤、水闸的位置、地点、结构、防洪能力和作防灾预测。预先分析该地区可能发生的变故，出事的类型和规模，进而拟定和推演相应的救急方案。GIS的强大分析能力以及多年来积累的丰富应用功能为国土安全提供了未雨绸缪的最好条件，这些防患于未然的分析研究又为不断改进准备工作指出了方向。

6.其它

GIS还可应用于农村集体土地登记应用，以管理区为权属单位，范围面积较大，可以利用正射影象划定权属界线，位置与面积精度可达到现阶段农村集体土地管理的要求。GIS在土地利用变更调查工作中也发挥着重要作用，逐步将数字正射影像用于土地利用变更调查，利用计算机对数据直接统计、汇总、上报，它能够较有效地检查实地、图件、数据三者是否一致，以实现对土地用途的监管。

有了基于GIS技术构建的国土资源管理系统，各级政府部门可以轻松摸清国土资源家底，适时掌握多种空间和动态的国土资源信息，及时准确地把握资源不同时期的总量和发展态势，这有利于管理者对资源进行一系列战略性的合理规划、开发、利用与保护，为决策提供依据。