朱豐杰

（青島西海岸新區(qū)自然資源局，山東 青島 266555）

0 引言

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）是一個基于地理位置信息，能用于收集、存儲、更新、分析、顯示地理信息的計算機(jī)硬件、軟件、數(shù)據(jù)及用戶的集合。其應(yīng)用范圍廣泛，已應(yīng)用到人們的生活、工作中，在土地資源管理、城市規(guī)劃中也發(fā)揮著重要作用，同時也是城市管理、災(zāi)害防治、工程建設(shè)的重要工具。隨著技術(shù)的發(fā)展和完善，地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，在土地資源管理中的作用也越來越突出。

1 地理信息系統(tǒng)概述

1.1 發(fā)展歷程

20 世紀(jì)是高新技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的世紀(jì)，也是地理信息系統(tǒng)產(chǎn)生和發(fā)展的世紀(jì)。地理信息系統(tǒng)的發(fā)展歷程可分為以下幾個階段：一是探索階段（20 世紀(jì)60 年代）；二是發(fā)展階段（20 世紀(jì)70 年代）；三是成熟階段（20世紀(jì)80 年代）；四是全面應(yīng)用階段（20 世紀(jì)90 年代至今）。20 世紀(jì)90 年代以后，信息技術(shù)的迅猛發(fā)展對人類社會的進(jìn)步產(chǎn)生了巨大推動作用，對地理信息系統(tǒng)的發(fā)展也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，新技術(shù)極大地促進(jìn)了地理空間信息的采集、處理、存儲和發(fā)布，特別是計算機(jī)和Internet 技術(shù)的發(fā)展，為海量地理信息數(shù)據(jù)的處理、存儲和發(fā)布提供了解決方案，有效推動了地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并催生了一大批地理信息數(shù)字產(chǎn)品。在地理信息系統(tǒng)不斷演進(jìn)的過程中，地理信息系統(tǒng)的一個分支——土地信息系統(tǒng)也逐漸發(fā)展和完善起來，并在土地資源管理中發(fā)揮著越來越重要的作用。

1.2 分類

地理信息系統(tǒng)分為基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)和專題地理信息系統(tǒng)。基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)是指以基礎(chǔ)空間地理信息為基礎(chǔ)，滿足公眾和政府管理決策需求的地理信息系統(tǒng)平臺，主要用于公共服務(wù)。專題地理信息系統(tǒng)是以專題地理信息為基礎(chǔ)，滿足專題信息數(shù)據(jù)服務(wù)的地理信息系統(tǒng)平臺，主要用于行業(yè)服務(wù)。我國自然資源部門作為地理信息行業(yè)的主管部門，不僅在基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)方面有天地圖等應(yīng)用，同時也廣泛應(yīng)用專題地理信息系統(tǒng)。通常情況下，基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)和專題地理信息系統(tǒng)互相融合，基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)可作為專題地理信息系統(tǒng)的底圖數(shù)據(jù)提供位置底圖參考，專題地理信息系統(tǒng)可以滿足專題數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析等專題應(yīng)用。

2 地理信息系統(tǒng)在土地資源管理中的具體應(yīng)用

2.1 國土空間規(guī)劃編制和管理

國土空間規(guī)劃是國家空間發(fā)展的指南、可持續(xù)發(fā)展的空間藍(lán)圖，是各類開發(fā)保護(hù)建設(shè)活動的基本依據(jù)。國土空間規(guī)劃編制整合了主體功能區(qū)規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃、城鎮(zhèn)體系規(guī)劃、城市（鎮(zhèn)）總體規(guī)劃、海洋功能區(qū)劃、村莊規(guī)劃等，因此國土空間規(guī)劃中包含大量的基于地理空間位置的專題信息，這些不同類型的自然資源空間要素之間經(jīng)常存在矛盾和不一致的問題。為著力解決自然資源要素空間規(guī)劃重疊、不一致等一系列問題，黨中央決定構(gòu)建國土空間規(guī)劃體系。傳統(tǒng)的管理和編制模式已無法滿足海量地理信息數(shù)據(jù)的處理需求，在已有各類地理信息數(shù)據(jù)資源的基礎(chǔ)上，建設(shè)國土空間基礎(chǔ)信息平臺，為自然資源部門實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)、全過程的數(shù)字化管理提供信息平臺，還可與上級國土空間規(guī)劃信息平臺進(jìn)行對接，為各級政府部門提供共享數(shù)據(jù)，向社會公眾提供政務(wù)信息共享服務(wù)。

2.2 永久基本農(nóng)田劃定和管理

永久基本農(nóng)田的劃定是為了保障國家糧食安全，保障經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。依據(jù)調(diào)查區(qū)土地利用總體規(guī)劃，按照永久基本農(nóng)田劃分及補(bǔ)劃、調(diào)整的相關(guān)要求，將永久基本農(nóng)田落實(shí)到土地利用現(xiàn)狀圖上，計算統(tǒng)計基本農(nóng)田面積。通常按下列步驟進(jìn)行：第一，對基本農(nóng)田的區(qū)域、大小及各項(xiàng)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行充分搜集，然后分門別類地進(jìn)行整理存放；第二，調(diào)查上圖，即根據(jù)上述搜集到的信息對分幅提低利用現(xiàn)狀圖進(jìn)行完善和調(diào)整，并依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，檢查基本農(nóng)田要素層的數(shù)據(jù)格式、屬性結(jié)構(gòu)、精度等是否符合要求；第三，開展劃定工作，即確認(rèn)基本農(nóng)田的地理位置、區(qū)域大小等基本數(shù)據(jù)是否存在有誤的情況，這一工作主要由相關(guān)負(fù)責(zé)部門共同牽頭開展；第四，對上述工作中涉及的圖紙、數(shù)據(jù)及其他資料進(jìn)一步匯總和整理，然后編制基本農(nóng)田分布圖；第五，檢查驗(yàn)收，即可以將基于地理信息系統(tǒng)的永久基本農(nóng)田數(shù)據(jù)庫應(yīng)用于對永久基本農(nóng)田的占用、補(bǔ)劃、統(tǒng)計、分析等管理工作。

2.3 查詢統(tǒng)計分析

土地資源管理工作常常需要查詢某一宗土地的現(xiàn)狀地類分布情況，而運(yùn)用土地和數(shù)據(jù)庫的查詢功能可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。通常情況下，界址線矢量數(shù)據(jù)多采用計算機(jī)輔助設(shè)計（Computer Aided Design，CAD）軟件的DWG 格式，其坐標(biāo)系統(tǒng)與土地利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)不一致，在使用時首先要將DWG 格式的矢量數(shù)據(jù)通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為與土地利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一致的坐標(biāo)系，再將DWG 格式文件轉(zhuǎn)換為土地利用數(shù)據(jù)庫要求的格式，然后導(dǎo)入土地利用數(shù)據(jù)庫中，之后便可應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的查詢分析功能，查詢并匯總該地對應(yīng)的地類分布數(shù)據(jù)和各權(quán)屬單位的權(quán)屬分布數(shù)據(jù)。道路交通工程可利用土地和數(shù)據(jù)庫對道路和道路附屬設(shè)施的建設(shè)用地進(jìn)行快速分析，為道路交通工程決策提供參考信息，提供最佳的施工方案；也可利用土地和數(shù)據(jù)庫實(shí)施項(xiàng)目選址，計算土地的占用量，輔助進(jìn)行方案比較。在“城中村”改造工作中，可應(yīng)用土地和數(shù)據(jù)庫快速完成對“城中村”的土地資源調(diào)查，為“城中村”綜合改造提供可靠、翔實(shí)的數(shù)據(jù)。在大型項(xiàng)目和重點(diǎn)項(xiàng)目的建設(shè)工作當(dāng)中，可應(yīng)用土地和數(shù)據(jù)庫確定項(xiàng)目的空間位置，計算土地分類面積，統(tǒng)計耕地和基本農(nóng)田占用量，制訂占補(bǔ)平衡、基本農(nóng)田補(bǔ)劃及征地拆遷安置補(bǔ)償方案，并快速完成對各種方案的比較和確定，為實(shí)施項(xiàng)目提供參考?？傊?，利用土地和數(shù)據(jù)庫的查詢、統(tǒng)計、分析功能，能夠?yàn)樵S多重大項(xiàng)目的科學(xué)決策提供輔助。

2.4 征收土地管理相關(guān)稅費(fèi)核算

土地管理相關(guān)稅費(fèi)主要是耕地占用稅、水土保持設(shè)施補(bǔ)償費(fèi)、征地管理費(fèi)、耕地開墾費(fèi)等。征收上述土地管理相關(guān)稅費(fèi)的一個重要問題是稅費(fèi)的征收標(biāo)準(zhǔn)問題。稅費(fèi)的征收標(biāo)準(zhǔn)是按照土地用途來制定的，這就需要計算征收稅費(fèi)的地塊各地類的面積分別是多少。利用土地和數(shù)據(jù)庫的查詢統(tǒng)計功能，可以很方便地計算地塊各地類的面積，從而計算出應(yīng)繳的稅費(fèi)。土地利用數(shù)據(jù)庫為征收土地管理相關(guān)稅費(fèi)提供了重要的收稅標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 衛(wèi)片執(zhí)法監(jiān)察

我國開展衛(wèi)片執(zhí)法檢查專項(xiàng)行動已有10 多年，如今技術(shù)已經(jīng)十分成熟。衛(wèi)片執(zhí)法監(jiān)察是依托土地利用數(shù)據(jù)庫平臺，結(jié)合3S 技術(shù)，利用現(xiàn)代遙感、地理信息及全球定位等信息技術(shù)和年度土地變更調(diào)查成果實(shí)施的一項(xiàng)專項(xiàng)執(zhí)法行動。以前時相、后時相衛(wèi)星遙感正射影像圖作為工作底圖，提取變化圖斑，下發(fā)各地開展外業(yè)實(shí)地核查、舉證等工作，判定合法、違法、未變化等，并上報衛(wèi)片執(zhí)法系統(tǒng)。衛(wèi)片執(zhí)法系統(tǒng)上存儲了大量的專題地理信息數(shù)據(jù)，為便于管理，可利用地理信息系統(tǒng)對監(jiān)測圖斑、土地利用數(shù)據(jù)、土地規(guī)劃數(shù)據(jù)等地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯性檢查、分析、匯總，從而有效提高衛(wèi)片執(zhí)法的工作效率。同時，利用衛(wèi)片執(zhí)法系統(tǒng)可動態(tài)掌握轄區(qū)內(nèi)的執(zhí)法監(jiān)察動態(tài)信息，進(jìn)一步加強(qiáng)對監(jiān)測成果和檢查成果的分析應(yīng)用，研究確定執(zhí)法監(jiān)察重點(diǎn)和巡查路線，合理劃分巡查區(qū)域，有針對性地確定巡查頻率和巡查重點(diǎn)并落實(shí)責(zé)任人，及時發(fā)現(xiàn)土地違法行為，從而大大提升執(zhí)法監(jiān)管水平。

3 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢展望

地理信息系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從早期的功能處理模塊到組件式地理信息系統(tǒng)和萬維網(wǎng)（World Wide Web，WEB）地理信息系統(tǒng)的過程，并向著產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，同時還表現(xiàn)出從單一的地理信息系統(tǒng)向多元化的地理信息科學(xué)轉(zhuǎn)變的趨勢。從未來的技術(shù)發(fā)展特征和土地資源管理需求來看，其發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

3.1 組件式地理信息系統(tǒng)的集成化與開放化

目前，組件式地理信息系統(tǒng)仍舊是地理信息系統(tǒng)的重要開發(fā)方向。其中，組件式地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢在于能夠使地理信息系統(tǒng)嵌入其他軟件，或是將其他軟件的功能整合到地理信息系統(tǒng)中。其核心思想為：對地理信息系統(tǒng)的各模塊進(jìn)行分類，分成不同的控件，每個控件都有其功能，通過各控件之間、控件與非控件之間的互動與連接形成可視化的開發(fā)工具，把龐大的地理信息系統(tǒng)分解成能夠“定制功能”的集成化“元件”。在理論上，所有人都可以參與地理信息系統(tǒng)的建設(shè)，不斷完善數(shù)據(jù)庫，用戶可根據(jù)需求調(diào)用元件并進(jìn)行管理。

3.2 WEB 地理信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化

地理信息系統(tǒng)可借助網(wǎng)絡(luò)化成為真正為大眾所用的工具，使得任意用戶均可通過WEB 地理信息系統(tǒng)內(nèi)的空間數(shù)據(jù)、專題地圖等獲取自己所需要的信息，這是將地理信息系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的革命性技術(shù)，將使地圖應(yīng)用在各個行業(yè)得到普及。經(jīng)過近幾年的發(fā)展，WEB 地理信息系統(tǒng)已經(jīng)積累豐富的構(gòu)造模型和方法，單個WEB 地理信息系統(tǒng)開始向著增強(qiáng)空間分析功能、處理分布式多源數(shù)據(jù)的方向發(fā)展，對構(gòu)建數(shù)字地球起到了重要作用。

3.3 地理信息系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化

地理信息系統(tǒng)可應(yīng)用到土地資源管理、城市規(guī)劃、林業(yè)、應(yīng)急管理、水務(wù)、地下管線、導(dǎo)航、智慧城市、智慧園區(qū)等多個領(lǐng)域，具有龐大的潛在市場。當(dāng)前，我國的地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品主要包括軟件、硬件、電子數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換等方面。隨著我國信息化社會的逐步發(fā)展，地理信息系統(tǒng)的市場還會進(jìn)一步擴(kuò)大。

3.4 新一代地理信息系統(tǒng)朝著時空大數(shù)據(jù)、廣域多重空間發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)、對地觀測網(wǎng)絡(luò)、泛在網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使持續(xù)更新的時空數(shù)據(jù)成為地理信息的主流，海量、動態(tài)、非結(jié)構(gòu)化的多元時空數(shù)據(jù)分析成為未來地理信息系統(tǒng)急需的核心功能。同時，當(dāng)前使用的地理信息系統(tǒng)逐漸難以支撐日益復(fù)雜的大數(shù)據(jù)管理，新一代地理信息系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。新一代地理信息系統(tǒng)進(jìn)一步融合了云計算、網(wǎng)格計算等技術(shù)，能夠進(jìn)行高性能的復(fù)雜計算，這也是新一代地理信息系統(tǒng)的必備功能，如圖1所示。

圖1 新一代GIS 系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

4 結(jié)語

地理信息系統(tǒng)集成了多種技術(shù)的功能和優(yōu)勢，通過對地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的分析和處理，在土地資源管理中發(fā)揮了重要作用。相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員在開展土地資源管理工作時，應(yīng)靈活應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的各個功能模塊，提升土地資源管理效能，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)對土地資源的高效利用。