土地信息系统在土地规划中的应用现状及发展趋势

土地信息系统在土地规划中的应用现状及发展趋势****************摘要：土地信息系统是从地理信息系统衍生出来以土地资源管理为工作对象的计算机信息系统。在土地利用规划中，土地信息系统具有快速处理数据、图形与属性数据交互查询、空间分析等强大功能，能够为土地规划提供强有力的支持，方便决策者能够根据具体情况做出最佳的选择。因此，研究LIS在土地利用规划中的应用现状及趋势具有重要意义，本文首先介绍了基本概念，随后对国内外LIS在土地规划中的应用现状进行研究，在基于最新的发展趋势，展望LIS在土地资源管理中的应用前景。关键字：土地信息系统、土地规划、发展趋势引言土地是地球表层的特定地域，是由气候、地貌、岩石、土壤、植被、水文物质、动物、人类劳动结果所组成的土地生态经济系统，是一个自然社会经济的综合体[1]。它是我们人类赖以生存的物质基础，是我们人类从大自然获取到的宝贵财富。但是随着经济社会发展不断加快，人们对可持续发展的要求日渐迫切，土地资源在经济社会发展中的地位日渐突出，特别是近年来土地管理已成为参与国家宏观调控最有效的手段之一，土地利用规划在土地管理中所起到的作用愈发重要。现如今，全球的人口数量已经超过70亿，在未来几十年内，人口数量还会逐年增加，但土地的数量不会增加。如果人们对土地的利用不当，就会使原本紧张的人地关系更加不乐观，这是一个我们绝对不能忽视的问题。随着国土资源规范化管理要求的提高，以及土地利用规划管理业务量的不断增加，土地利用规划管理业务部门对规划管理流程化、通用化、网络化等方面的需求日益增长。为使土地利用总体规划更好地发挥作用,促进经济社会全面、协调、可持续发展,建立一个行之有效的土地利用规划管理信息系统，既是加强和规范国土资源管理、提升国土资源管理水平的客观需要，又是转变经济发展方式强化资源节约集约利用的迫切需要。1、基本概念1.1土地信息系统土地信息系统（LIS）是采集、存储、管理、检索、分析和描述整个或部分地球表面与空间地理分布数据的空间信息系统。它是一种能把图形管理系统和数据管理系统有机结合起来的信息技术，既可以管理对象的位置又可以管理对象的其他属性，且对象的位置属性与其他属性是自动关联的[2]。它最基本的功能是将分散收集到的各种空间、非空间信息输入到计算机中，建立起有相互联系的数据库。当外界情况发生变化时，只需要更改局部的数据，就可以维持数据库的有效性和现势性。它主要的任务是将遥感、地面测绘、调查得到的关于土地利用、土地权属、土地状况、土地行政区划等等有关土地信息输入计算机。利用计算机快速、便捷、存贮量大的优势实现对信息的分类、统计、检索、排序、综合等功能。目前，土地信息系统已广泛应用在国土资源管理、城建规划、农业、环境、交通运输、市政工程、邮电通信、石油化工、水利电力、旅游、科研、教育等领域。1.1.1土地信息系统的特征土地信息系统相对于传统的地理信息系统具有如下基本特征[3]：(1)空间定位的精确性。虽然土地信息系统与地理信息系统都有空间性，但土地信息系统中空间定位的精度要求高，这是土地信息系统与传统GIS的区别之一。(2)显著时态性。土地信息系统时态特征的显著性是其它空间信息系统所不及的，这主要表现在土地信息变更的频繁程度、复杂程度和土地信息管理对土地信息变更的要求以及变更处理与否所造成的影响等方面。(3)土地信息的多层次性和分散性。土地信息往往按一定的行政管辖层次、邮政编码系统或其他人为划定的区域而表现出一定的层次性，以实现快速检索、查询以及管理。另外，土地信息的层次性决定了信息的分散性，即土地信息在空间上分布在不同的方位而表现出分散性。1.2土地利用规划土地利用规划，又称土地规划，是指在土地利用的过程中，为达到一定的目标，对各类用地的结构和布局进行调整或配置的长期计划[4]。土地利用规划是实行土地用途管制的依据，它是根据土地开发利用的自然和社会经济条件，历史基础和现状特点，国民经济发展的需要等，是对一定区域未来土地利用超前性的计划和安排，是依据区域社会经济发展和土地的自然历史特性在时空上进行土地资源合理分配和土地利用协调组织的综合措施[5]。它是对土地利用的构想和设计，它的任务在于根据国民经济和社会发展计划和因地制宜的原则，运用组织土地利用的专业知识，合理地规划、利用全部的土地资源，以促进生产的发展。具体包括：查清土地资源、监督土地利用，确定土地利用的方向和任务，合理协调各部门用地，调整用地结构，消除不合理土地利用；落实各项土地利用任务，包括用地指标的落实、土地开发、整理、复垦指标的落实；保护土地资源，协调经济效益、社会效益和生态效益之间的关系，协调城乡用地之间的关系，协调耕地保护和促进经济发展的关系。2、国内外LIS在土地规划中的应用现状世界上第一台计算机出现在20世纪40年代中期，当时就有人将房地产数据存入计算机中，使用计算机存储与计算房地产数据，这是地籍数据的雏形。在第二次世界之后，西方国家开始大规模的经济建设，大地测量、土地利用规划成为各国政府部门、公交公司以及房地产商竞相研究、发展的领域。20世纪50年代，数字化仪、绘图仪应运而生，这两种计算及外围设备极大拓展了计算机在土地科学领域的应用。20世纪70年代以来，建立土地信息系统，以满足社会对土地有关信息日益增长的需求。随着信息技术的发展，促使工业社会向信息社会转变的技术革命，也极大地促进了土地信息系统在多个领域的发展。2.1国外应用现状最早进行土地信息技术研究的国家是加拿大，在1960年加拿大准备对全国农业土地利用与开发进行规划。1962年加拿大政府的土地资源调查机构开始地图数字化试验，利用当时最先进的计算机设备和软件，开发了世界上第一个地理信息系统——加拿大土地信息系统。随后以美国、英国为代表的西方发达国家纷纷进行土地信息系统方面的发展。从国际上来说，60年代是土地信息系统的萌芽阶段，70年代是土地信息系统的形成时期，80年代是土地信息系统的示范时期，90年代是土地信息系统的发展时期。土地利用规划在国外的发展很长时间内基本上与城市规划是同一内容,其经典定义应该是肯特(Kent,1964)提出的，他说土地利用规划是“阐明未来希望达到的物质环境开发的主要政策的、有法律意义的官方文件”[6]。二次大战结束后,欧美各国幵展了大规模的经济建设,城市扩张的影响引起了规划者的关注(Gabriel,Faria,&Moglen,2006;Litman,2007,Turner,2007)，物质形态的急剧变化使人们意识到必须对自己赖以生存的空间环境进行有计划的开发、保护与管理,因此土地的规划和管理信息化逐渐受到重视(Mendoza,2001)。随着地理信息系统技术、计算机技术和数学模型方法等各种相关技术的不断发展和引入,规划开始可以解决很多实际问题,从而提高了规划的科学性、工作效率和精确度。经过这这几十年的迅猛发展，目前发达国家已将它作为土地利用规划的研究项目之一。将它用于土地动态变化检测和利用规划，并作为对合理有效管理土地利用决策的现代化手段。2.2国内应用现状我国的土地信息系统虽然起步较晚，20世纪70年代才刚刚起步，但发展速度较快，正在逐渐缩小与发达国家的差距。我国最早在70年代开始进行土地信息系统的研究，到了80年代，随着计算机技术在我国的推广和应用，土地信息系统进入全面试验阶段。90年代以来，我国土地信息系统发展较快，许多行政管理机构和科研院所都在土地信息系统方面作了大量的研究和开发工作。土地利用规划在我国起步较晚,自国家土地管理局1986年成立以来，我国经历了三轮土地利用总体规划编制和修编(1987年、1997-2010年,2006-2020年)，土地利用规划制度逐步得以确立。由于我国是个人口大国，人地矛盾更加突出。所以我们要在一定区域内，根据国家社会经济可持续发展的要求和当地自然、经济、社会条件对土地开发、利用、治理、保护在空间上、时间上所作的总体的战略性布局和统筹安排。它是从全局和长远利益出发，以区域内全部土地为对象，合理调整土地利用结构和布局；以利用为中心，对土地开发、利用、整治、保护等方面做统筹安排和长远规划。目的在于加强土地利用的宏观控制和计划管理，合理利用土地资源，促进国民经济协调发展。2.2.1基于LIS的土地利用变更与动态监测利用变更和动态监测是土地管理工作的重要内容之一。依靠常规的手段不仅更新速度慢、难以主动发现变化区域,而且成图周期长、误差大。利用RS手段可以主动快速地发现变化区域，运用差分GPS技术可以精确获取土地利用变化的数量和性质，LIS则是管理土地利用的图形数据和属性数据成为土地利用变化与监测的有效工具[7]。目前一般是通过对不同时期的遥感数据的分类和比较来获取土地利用变化信息，因此遥感数据的判读分类显得尤为重要。通过交互式解译的土地利用变化驱动力模型研究,利用人工干预的自动分类方法来提取土地利用和变化的信息探讨土地利用变化的时空特征和驱动力分析,并对土地利用变化进行预测,为土地利用规划的调整和土地利用各种方法来提取信息,反映土地利用的变化。2.2.2基于LIS的土地利用总体规划土地利用总体规划是合理利用和配置有限土地资源的重要手段,是国土管理部门保护耕地、协调各类用地的主要依据。建立土地规划信息系统最终目标是以LIS技术为核心,以计算机网络为传输载体,使用可视化技术,在建立土地利用总体规划信息库的基础上,紧密结合土地利用总体规划的业务流程,实现土地利用总体规划编制、修改、实施的自动化管理,结束长期以来土地利用总体规划成果的基本上靠人工管理的存取效率低下、信息形式单一、难以保存质量,易损坏等问题,为土地规划的动态实施和成果的管理提供了科学的方法和现代化手段。2.2.3基于LIS的土地利用问题的研究利用LIS技术，以及RS、GPS、GIS等技术对土地利用产生的生态环境问题，如土地退化、生态遭到破坏、水土流失严重进行定量和动态的监测,分析其变化的机制和规律,为合理利用土地、开展土地保护和国土整治提供科学依据。有研究人员提出了研究耕地退化的研究思路即综合运用LIS技术,分析影响土地利用与耕地退化的自然、环境与社会经济要素,建立基于LIS技术的耕地退化监测与评价的指标体系,提出基于LIS技术的耕地退化信息提取方法,建立基于LIS技术的耕地退化定量评价模型和评价方法,定量分析土地利用与耕地退化的生态环境响应,从土地利用的角度提出解决耕地退化的调控措施、政策及建议，同时对土壤侵蚀与土地利用的关系、水土流失和荒漠化等问题的机制和规律进行了研究。3、LIS在土地利用规划中的应用趋势随着科学技术的快速发展，土地信息系统的完善进一步促进土地资源管理的现代化。随着土地利用规划和土地管理工作日益深化，土地信息系统与土地利用规划工作的结合更加紧密，土地信息系统的发展不仅和土地利用规划有关，还和国民经济和国家发展的战略也密切相关。3.1LIS的标准化、网络化标准化是信息化的基础，标准化和规范化是土地信息系统建设的重要技术保证之一。通过土地信息标准化指导各地土地信息系统建设，规划土地信息系统软件，保证多种软件平台输出的数据相互兼容，更能符合国家所制定的土地利用规划的标准，提高应用效率。LIS的网络化则更是有助于数据的安全传输，加强作业过程中的协作性，提高对海量数据的处理分析效率，使得对土地利用的规划更加具有现势性。3.2与遥感、定位技术紧密结合目前土地信息系统与遥感、全球定位系统结合的应用在国内外都有很多成功的案例，但是这些技术还需要更进一步结合，这样才能使得土地规划工作更加智能化、便捷化。这也是科学技术发展的一个必然趋势，相互结合，发挥各项技术的优势，这样才能更好的为土地规划作出决策。如土地利用动态监测是土地各项工作重要组成部分，随着国民经济的增长，各行各业进行土地资源的抢夺，土地利用的矛盾突出，国家赋予国土资源部门更大的执法权力，同时也是巨大的责任，要求尽可能合理的为土地的利用做出规划，这时多个技术的紧密结合就很有必要。3.3各类GIS辅助LIS时态GIS的应用可动态管理土地管理工作的全部业务以及现状、过程、历史图形属