GIS在土地资源上的应用

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地

资

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2 一、 摘要

地理信息系统(Geographic Information Systems，简称GIS)是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术嗍。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。本文根据土地利用现状调查等获得的资料和相关的研究成果，用土地资源信息系统，介绍了地理信息系统软件开发工具ARCGIS的基本功能和应用开发方法。以该地理信息系统开发工具为技术支撑，实现土地资源信息共享。

二、 背景和设计目标

我国地大物博，但人均资源十分匮乏。随着城镇化工业化的发展，环境压力的日趋巨大，土地资源短缺现象十分严重。以耕地来说，中国耕地面积仅占全球7%，养活了近1/5的人口，这一成就举世公认。但据统计，1996年底我国耕地资源为19.51亿亩，到2003年底为18.51亿亩，7年减少了一个亿，其中主要是用于退耕还林，有8600万亩；且近年来耕地还是在以每年近300万亩的速度减少，大多为东部沿海比较肥沃的耕地，其主要用于城市发展和工业建设。一方面是资源紧张，而另一方面则是在资源利用上不同程度地存在着问题。面对这一问题，土地资源的有效管理是十分必要的。一个高效的、信息化的土地资源管理系统，对于贯彻落实“十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地”的基本国策，实现耕地总量动态平衡和土地资源的可持续利用，提高土地利用率和土地质量等，都有着非常重要的意义。

设计目标：

1、实现土地资源信息的科学管理，提供信息服务

2、实现土地资源动态监测

3、实现土地资源综合评价和分析研究

4、提供土地利用规划和开发治理方案

5、为经济信息系统提供土地资源的背景数据和空间定位信息

三、需求分析

土地资源对人类是至关重要的。土地足人类赖以生存和发展的物

质基础，是社会生产的劳动资料，是农业生产的基本生产资料，是一切

3 生产和一切存在的源泉，是不能出让的存在条件和再生产条件

土地资源利用信息量极大，按照所属地可以分为乡镇、农村、县区、省级，划分土地资源类型要求能反映出土地的自然地理属性和社会经济属性，所以，在GIS、技术手段的基础上，并且能够存储、管理、统计、分析和描述土地利用资源在时空序列上与地理分布有关的各类数据的空间信息系统就显得尤为重要，同时这也是确保土地资源合理开发利用、环境与农业可持续发展的重要手段。

四、基础数据及数据库设计

数据库是土地资源信息系统的核心部分。空间数据库是在A RC模块支持下建立的。地理数据库和土地数据库的建立提供了有效的途径。可以比较快的建立起来。

1.关系数据库

对于乡、县、市、省、全国的土地资源经济数据, 采用dBA SEË数据库语言建库。共建了九类库文件, 它们的内容是:(一) 土地利用现状分类, 主要依据土地的用途、经营特点、利用方式和覆盖特征等因素；(二)主要土壤类型及典型剖面耕层理化性质；(三) 农业气候数据, 以县气象站的多年观测资料为基础；(四)

水资源, 包括水资源总量、可利用水量、调查年实际用水量、地下水开采率；

(五) 天然草地, 包括可利用天然草地面积、平均鲜草产量、实际载畜量；(六) 林地； (七) 重大生态环境问题； (八) 社会经济条件, (九)农村经济。

2.模型库

土地资源信息系统是一个复杂的综合系统。为对这个系统作进一步的分析与评价, 需要有模型库的支持。模型库主要搜集了目前常用的一些农业系统工程模型。系统分析方面的模型有; 系统环境辨识模型、系统诊断模型、聚类分析模型、道格拉斯生产函数模型、综合经济评价模型、土地生产潜力评价模型等。系统预测方面有: 单因素线性及非线性预测模型、多元回归模型、一元高次回归预测模型、逻辑斯蒂时序曲线模型、逐步回归预测模型、滑动平均预测模型等。系统优化决策方面的模型有: 线性规划模型、系统开发项目选优模型、风险型决策模型、非确定型决策模型、最短路径模型、黄金分割寻优模型。系统综合平衡动态仿真方面的模型有: 投入产出模型、多目标综合评审模型和系统动态仿真模型等。

五、平台总体设计

系统总体设计的主要任务是根据建立系统的目的来划分系统的模块和确定

4 系统的各个组成部分并说明它们在整个系统中的作用与相互关系,以及确定系统的软件土地资源信息系统是根据系统工程的原理, 采用结构分析和系统分析的原理设计的。系统建立的步骤是: 先进行系统分析, 然后进行系统设计, 最后实施建立土地资源信息系统的目的, 一是把多年来全国土地资源调查的一部分成果存入计算机, 使之便于查询、分析, 实现资源共享; 二是为土地开发和规划服务。为达此目的, 要求能输出各种专题地图, 有多种统计和分析能力。考虑到原有的工作基础和硬、软件资源, 还要求有与dBA SEË语言建立的关系型数据库以及与高级语言建立的模型库联结的功能。其系统框图如下

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六、详细功能设计

系统功能主要包括基本功能、土地资源利用的动态监测功能和WEB网络共享功能等。其中包括：数据录入、数据更新、投影转换、查询统计分析、系统维护等。这些均可以利用成熟GIS平台实现。

1.数据录入功能

系统提供的数据录入功能是对外部数据和属性数据的一种采集方法，是读文件的方式实现的。包括图层信息，属性信息等，使得每个GIS实体都具备完整的信息。

2.数据更新功能

据更新功能使得对各级行政单位的各类土地面识的查询总是最新统计数字。

3.投影转换功能

在数字制图环境下，地图投影转换更重要、更实用，它可以使制图工作更趋合理、有效，可以以最合理地方式读取相关信息，便于数据处理。

6 4.查询统计分析功能

利用信息工具进行查询，在对土地利用现状图浏览的过程中。常常需要了解某个对象的属性信息。为此系统提供一个信息工具，用此信息工具点击欲了解的对象，系统立即用对话框返回该对象的属性信息。

一般查询，一般查询主要是通过对话框实现对全区、各乡、各村的各类土地面积的浏览显示功能。点击某区级行政单位的名称，则立即在对话框的右侧显示它拥有的耕地、园地、林地等各类土地面积的数量，并在乡缎行驶单位的列表框中显示该区所管辖的所有乡的名称。

条件查询，条件查询主要是从数据库记录查找出符合用户指定条件的记录。既可以按单个条件查询，也可按多个条件组合查询。如可以查询耕地面积大于5000亩的村庄，也可以查询归某单位管辖、园地面积小于1000亩的村庄。

范围查询，范围查询是指根据用户在土地利用现状图上圈定的范围。按行政单位、按土地类型对所圈范围内的图斑进行统计汇总。可以回答范围内的总面积、各粪土地(耕地、园地、林地等)的面积，各乡、各村的面积，各乡、各村的各类土地的面积。该项查询功能在土地规划中应用广泛。

5.动态监测功能

土地资源利用的动态监测功能，动态监测主要是以现代科技手段与常规监测手段相结合，对土地利用进行动态监测和管理。通过动态监测全面、客观地了解土地利用的动态变化，制定长期的、可持续性发展的土地资源利用规划提供依据。

6.网络共享功能

WEB网络共享功能，利用与Internet相连接的信息管理系统，方便数据收集和公众信息查询，实现土地资源信息的社会共享和服务。

系统设计的根本任务是将系统分析阶段提出的逻辑模型转化为相应的物理模型。不但要完成逻辑模型所规定的任务, 而且要使所设计的系统达到优化。系统设计的三个部分。

1.总体设计：根据系统研制目标, 确定系统必须具备的空间操作功能, 称为功能设计

2.数据库设计：采用模块化程序设计方法, 对数据分类和编码的处理, 完成空间数据的存贮和管理, 称为数据库设计, 含有数据采集设计、数据结构设计、数据存贮和检索设计等;

7 3.应用设计：最后是建立系统的应用模型和产品的输出。 功能设计或总体设计的主要任务是根据系统研制的目标来规划系统的规模和研究系统的各个组成部分, 并说明它们在整个系统中的作用与相互关系以及确定系统的硬件配置,

规定系统采用的技术规范, 以保证系统总体目标的实现。 总体构成：土地信息系统从总体功能上划分 , 大致可分为数据输人子系统、数据处理子系统和数据输出子系统三大部分。下图所示分别为两个土地信息系统的总体结构示意图和控制结构示意图。

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七、总结

随着区域经济社会的发耀和城市化进程的不断扩大，土地资源更是寸土寸金，高效、合理、集约的利用每一寸土地，快捷的统汁．分析和科学的规划、 决策利用好每一块土地．实时的监测好土地的利用现状，保住18亿亩耕地红线等系列的问题也应运而生。然而，地理信息系统技术的不断发展，已经成为土地资源管理的通用技术。在地理信息系统支持下的土地资源管理系统能够即时的反映出土地资源的现状及其历史变化，已经成为国土资源可持续发展的霞要技术管理手段。

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