我国土地调查评价信息化建设回顾与展望

我国土地调查评价信息化建设回顾与展望 中国土地勘测规划院 目前，我国土地资源的形势十分严峻，因此，切实保护土地资源 尽快提高土地调查评价信息化水平，改变传统国土资源管理工作方式， 采用现代化技术手段，准确、快速地掌握国土资源现状、潜力、变化规 律和利用状况，科学规划、配置、合理开 发利用国土资源，保证耕地总 量动态平衡， 实现国土资源决策、管理现代化和服务社会化，促进我 国经济可持续发展和社会全面进步，是国土资源管理工作面临的当务 之急，也是必须实现的战略目标。搞好土地资源调查评价信息化既是 当前经济发展的需要，也是实现可持续发展的重要保证，是事关全国 大局和中华民族子孙后代的大问题。自八十年代中期，现代信息技术 进入我国土地资源管理领域。经过 20 多年的发展，现代信息技术在 土地调查、 监测和评价中得到广泛应用，有力地推进了我国土地调查 监测和评价信息化的发展，同时也使我国土地管理的方式和内容发生 了根本性的变化。 一、现代信息技术在土地调查监测与评价中得到广泛应用 （一）遥感技术 遥感作为一种高效获取信息的手段，其蕴涵的信息量丰富、全天 候、信息获 取周期短和多光谱特性，在我国土地资源调查监测工作中 得到广泛应用。首先遥感技术在土地利用动态监测中发挥了重要作用。 1996 利用气象卫星遥感数据，对一些大中城市的土地利用进行了监 2 测，为国务院出台 11 号文提供了技术支持。1999 年以来，开始采用 高分辨率、多时段卫星数据，全面开展了国土资源利用动态遥感监测 工作，并逐步建立起全国的土地遥感监测体系。通过对重点城市建设 占用耕地等土地利用遥感动态监测，为加强土地管理工作提供了重要 的技术支撑。同时在 2002-2003 年，应用 TM 、ETM 和 SPOT 数据监 测环北京地区 50 个左右县的资源与生态环境状况。 其次，遥感技术在土地利用更新调查中得到广泛应用。土地利用 变更调查主要以现势性航空、航天正射影像图和地形图为基础调查资 料，在与原有土地利用现状图套合对比，并经实地调绘和补充调查， 实现对土地利用现状的更新。目前全国许多地方，为了配合新一轮土 地利用总体规划修编，已经完成和正在启动以遥感为主要数据源的土 地利用更新调查，进一步推进了遥感技术在土地利用调查监测中的广 泛应用。 第三，遥感技术在农村产权调查、城市集约利用潜力评价等工作 中得到充分应用。在农村产权调查中利用航空和航天数据，节省了大 量的时间和人力，提高了成果精度，在大多数省份的农村产权调查中 得到广泛应用；在城市集约利用潜力评价和耕地后备资源调查评价中 采用遥感数据辅助调查，取得了良好的效果。 从总体上，随着遥感技术的发展，高分辨率、高光谱遥感以及雷 达影像应用于土地资源调查技术日趋成熟。近年来，根据国土资源大 调查的总体要求以及遥感技术的发展水平，开始全面推进利用高分辨 率的卫星资料（SPOT5 的 2.5 米遥感数据）开展土地利用动态遥感监 3 测的工作，2004 年采用了 QUICKBIRD、IKONOS、SPOT-5 高分辨率 卫星数据，对国家级开发区进行监测。在项目的进展过程中，通过不 断追踪新技术和新方法，促使遥感技术和手段从宏观化向微观化发展， 应用水平也在向纵深化发展。同时为了探索高光谱数据在土地动态监 测中应用潜力，国土资源部开展高光谱在土地动态遥感监测中试验研 究。该研究以成像光谱数据为主要遥感信息源，在现有土地动态遥感 监测技术、方法、流程基础上，通 过成像光谱技术在土地动态监测中 的应用研究，形成一套具有较高自动化和定量化程度的土地动态遥感 监测技术流程，为国土资源大调查和土地资源管理提供先进的技术手 段。 （二）全球定位系统（GPS） 我国 GPS 技术研究起步于 80 年代，进入 90 年代以后，GPS 技 术研究、开 发和应用取得了长足进展。随着差分 GPS 技术的发展和局 部区域差分 GPS 系统的逐步建立，已取得较为 理想的实时定位精度 （米级）。GPS 具有定位的高度灵活性和高精度、快速度、提供 3 维坐 标、全天候作业、操作简便以及全球连续覆盖等特点,已成为获取现势 空间数据的重要手段,也广泛应用于土地资源调查和空间定位数据的 采集。 我国土地工作者通过多年试验研究,总结出一套适合于土地变更 调查( 检查、抽查)、地籍调查的工作流程。GPS 通过选择合适的 GPS 机型和测量模式, GPS 测量精度可完全满足土地利用变更调查不同应 用层次的精度要求。与常规土地变更调查相比,应用 GPS 技术进行土 4 地变更调查可提高调查的精度和效率,节省人力、物力,用于土地变更 调查经济上完全可行。GPS 测量具有快速、精度高、无需通 视、可全 天候作业和测量操作简单等优点,效率和精度优于传统方法。此外, GPS 测量数据可直接进入 GIS 系统,避免了传统方法多次转绘、清绘 带来的误差。 随着 GPS 和计算机技术的发展，基于掌上电脑 （PDA）和 GPS 的 硬件集成系统在土地野外调查中呈现出良好的发展态势。利用 PDA 可满足野外土地变更调查数据存贮及连续工作的要求，通过注入 PDA 的土地 变更调查软件可实现土地利用图 件的实时更新；同时， 将 GPS 卡与数码摄像头(DC)集成到 PDA 上，利用 GPS 实现变更图 斑的测量，解决变更区域大、形状不规则，周边没有明显地物或控制 点情况下需要布设导线控制点进行补测的问题；利用 DC 对野外实景 进行拍摄，可替代野外人工绘制草图的工作。 （三）地理信息系统（GIS） 我国 GIS 技术研究工作起步于 70 年代初期， 80 年代进入应用试 验阶段，期 间主要是借鉴国外 GIS 应用经验 ，采用国外的 GIS 软件。 90 年代国内一些科研机构和院校也开始结合国内 GIS 需求，从引进、 消化、吸收起步，着手开发 GIS 软件，目前国 产 GIS 软件占据国内市 场已达到近 30%。由于土地调查监测评价数据的空 间性，在信息化过 程中，需要进行空间数据的输入、处理、管理和输出，必须借助 GIS 技术才能够实现。 随着 GIS 技术的成熟和 发展，八十年代末，九十年代初基于不同 5 GIS 平台的各种类型和不同尺度的土地利用数据库建设相继启动。经 过十几年的努力，对土地利用空间和属性数据描述、分析和表达输出 的土地利用数据库建设已经成为土地资源基础数据库的重要组成部 分，成为各级政府对土地资源保护、合理开发利用和科学管理倍加关 注的基础工作。土地利用数据库建设在今后几年中将向着数据标准化， 程序规范化、更新制度化、平台网络化、系 统集成化、服务社会化的方 向发展。 （四） “3S”集成技术 GIS、RS 和 GPS 三者集成利用，构成 为整体的、 实时的和动态的 对地观测、分析和应用的运行系统，提高了 GIS 的应用效率。目前随 着 3S 技术的日益成熟，3S 集成技术在土地 调查监测数据野采集、处 理和数据产品生成中，呈现着强大的生命力，在土地利用更新调查、 土地利用动态监测中表现出良好的应用前景。例如土地变更调查现 代 3S 技术集成运用示范项目经过 2 年努力， 实现了土地变更调查信 息实时、快速、高精度的采集和处理，解决了传统调查方法工作量大、 劳动强度大、工作效率低、精度低的问题，使得土地调查工作量和劳 动强度大大减少，工作效率和调查精度大大提高。 （五）数据处理与提取技术 随着 RS 和 GIS 技术在土地调查监测评价中的广泛 应用，基于遥 感的土地调查监测数据的处理和提取技术也日 趋完善。首先在计算机 识别土地利用变化信息中发展了“基于土地利用图斑单元的变化自动 检测方法” ，该方法是将土地利用图与遥感影像图相叠加，在土地利 6 用图斑边界及其类别信息引导下，以完整图斑单元或像素为单位，按 类别分层计算影像上待检测处的影像特征值，按照设定的判别规则， 从知识库中选取土地利用数据上图斑类型对应的遥感信息特征值进 行比较判断，即可自动检测出变化的区域。其次，通过多年的土地利 用动态遥感监测技术研究和实践，总结提出或发展了一系列可行的土 地利用变化信息的自动提取方法。如差异主成份法、多波段主成份变 换法、主成份差异法、分类后比较法、异常光谱检测法等。 （六）海量数据存储技术 我国在历年的土地调查监测和评价工作中，积淀并形成了海量的 土地资源调查数据。这些数据是国家空间基础设施的重要组成部分， 是进行国土资源管理和决策的重要支撑。为了充分发挥海量土地调查 监测评价数据在国土资源管理中基础作用，实现信息共享，前提是建 立高效的数据动态存储模式，而上述工作已经成为土地信息化的主要 内容之一。随着计算机技术、数据库技术、网络技术，以及基于多源异 构数据集成技术的发展，数据集成和存储技术在土地调查数据动态存 储和更新中得到广泛应用。 二、土地信息系统开发与应用呈现出良好的态势 围绕服务土地管理工作需要，80 年代后期到 90 年代，我国各地 陆续开发了适合我国土地管理工作流程的业务信息系统。1996 年，原 国家土地管理局组织了第一次土地管理信息系统软件的测评。1998 年，新组建的国土资源部加大了对国土资源信息化建设的投入力度， 7 并于 1999 年启动了“数字国土工程 ”，该工程极大地带动和促进了各 种土地管理业务系统的开发和应用水平。根据土地信息系统所涉及的 管理业务范围，可大致将这些业务系统划分为综合性土地管理信息系 统和各种专项业务应用系统；专项业务应用系统根据所涉及的业务范 围可细分为地籍管理信息系统、地价监测评估信息系统、土地调查信 息系统、建设用地管理信息系统、土地利用规划管理信息系统等。 （一）综合性土地管理信息系统 综合性土地管理信息系统是综合了大多数土地管理专项业务系 统和日常行政办公业务系统（包括窗口办文系统）的一类综合性业务 应用系统。它将各项土地管理专项业务与日常管理、办公流程有机地 结合起来，既提高了办公的效率，也提高了决策的科学性，在全国各 地的土地管理业务系统建设工作中受到普遍重视。这种系统大多数是 以 OA 系统为基础，在同一平台上对各种专项业务应用系统进行集成。 据不完全统计，目前，全国已有约 300 个县市建立了集成程度不同的 综合性业务系统。总地看来，由于省和部分地市的技术、财力相对较 强， 业务系 统在省级和地市级的建设和应用水平相对较高。 当前，各种综合管理信息系统的发展面临的主要问题是由于缺乏 统一的开发标准，系统本身难以集成；集成于一个系统内的各个组件， 与其他地方的系统内的类似组件，开发的工具和标准也不一样，也难 以有效沟通。 （二）地籍管理信息系统 地籍管理处于土地管理的基础和核心地位，因此，在各种专项业 8 务应用系统中，发展的最迅速，目前相对成熟，应用水平相对较高。根 据我国地籍管理工作的特点，在地籍信息系统建设方面，城镇地籍信 息系统建设速度较快，到 2004 年已有约 300 余个市县建立了城镇地 籍信息系统，建成的城镇信息系统近 400 个。但农村地籍信息系统建 设尚处于试点阶段。从系统的应用环境上看，我国地籍管理信息系统 目前正处于由单机环境向网络环境发展的阶段。从地籍管理信息系统 的标准化看，自 2001 年 10 月国土资源部在试行城镇地籍数据库标 准以来，地籍管理信息系统的正在向统一的标准迈进，但是，由于种 种因素，各种系统的兼容性还优待进一步提高。 （三）地价监测评估信息系统 伴随着我国土地市场的发育和成熟，地价监测与评估信息系统的 作用越来越重要。1999 年，中国土地勘测规划院筹备建立全国的地价 监测信息系统，经过几年的发展和完善，监测城市从 30 多个省会城 市、计划单 列市发展到目前 70 多个城市，监测信息日益完善，监测信 息的发布周期越来越短，目前，已经达到可每月发一次全国土地价格 监测报告。地方层次上，广东、安徽、河北等省市地价监测系统运行较 早的地区监测技术和监测体系发展日趋成熟。 当前，地价监测系统正朝着多功能集成、网络化服务、区域网络 化信息共享和系统集成方向发展。主要功能包括基准地价评估，房地 产价格评估，土地出让金评估，房地产价格信息管理、房地产价格咨 询服务等。但是，由于我国统一的土地市场体系尚不十分成熟，全国 范围的基准地价体系尚未确立，全国地价监测系统的集成需要在整个 9 土地管理体制和机制改革改革的过程中提高整合水平，提高信息共享 水平；另外，在不断提高监测能力的同时，地价评估和土地市场评估 技术也需要进一步提高；农用地和农村地价的监测与评估工作比较薄 弱，农地评估系统的建设与实际需求也有一定差距。 （四）土地调查信息系统 尽管我国土地调查的发展较早，但是，与形成服务全流程的调查 信息系统的要求尚有一定差距，当前，广泛应用的主要是针对调查工 作的部分流程设计的各种业务应用系统。其中，土地变更调查汇总系 统发展较早、技术比较成熟的是土地变更调查汇总系统，该系统已经 在全国和全国绝大多数地区的数据汇总工作中广泛应用。另外，各地 和各部门根据实际工作的需要，开发了不少土地调查变更信息系统， 在实际工作中应用也比较广泛。随着全国土地监测和调查工作的开展， 陆续开发了服务于土地利用调查的数据定购系统、成果检查等信息系 统。 随着 3S 技术 和数据采集、 处理技术的进步，土地调查信息系统 越来越注重土地利用现状/变更数据库、调查 数据采集系统的耦合，整 合土地利用信息的空间统计、查询、汇总、制图、制表、自动变更等多 种工程和程序。 （五）建设用地管理信息系统 当前，国家级建设用地管理信息系统主要是批次用地报盘系统， 可初步满足国家对建设用地信息管理审批、备案的需求，网络化应用 水平也需进一步提高。地方各级土地管理部门在国家报盘系统的基础 10 上开发了一些建设用地管理信息系统。但是，总体上应用水平还有待 提高。查询建设用地宗案信息，统计建设用地分类数据，征地呈报件 管理，地形图数据库管理，建设用地数据库管理等。 （六）土地利用规划管理信息系统 土地利用规划管理系统主要服务于辅助制定土地利用总体规划 和专项规划。在国家层面上，结合规划修编工作，中国土地勘测规划 院开发了土地利用规划辅助支持系统，目前已经进入试运行阶段。地 方层面上，上海、浙江、广 东、吉林、湖北、江苏等地先后开发了各自 的规划管理信息系统。但是，总的来看，我国规划管理信息系统的开 发和应用相对较晚，尤其是规划结果应用于土地管理决策的水平还需 要进一步提高。 三、土地调查监测评价标准化建设取得明显进展 标准化是信息化的前提和基础。国土资源部历来十分重视与土 地管理信息化相关的标准化建设工作，自建部以来，尤其是自“ 数字 国土” 工程启 动以来，先后制定和 颁布了 GB 级标准 3 部，TD 级标准 11 部，已通 过发文试行，完成初稿正在征求意见和正在编制过程中的 标准和规程达到 50 多项，此外 还有大量管理性规定、规程在实际工 作中普遍采用，相当数量的基础性标准和规程的编制正在开展前期研 究工作。 按照标准的主要应用范围，可将这些标准分为土地资源管理通用 标准、土地 资源调查标准、土地资源评价标准、土地资源规划标准、土 11 地资源利用与保护标准、土地资源市场管理标准、土地信息与数据库 建设标准等七类标准（表 1）。除表 1 所列已经颁布实施和试行的标准、 规范外，另外，还有近 20 部左右标准、 规范已进入完成草案、征求意 见阶段，或进入研制阶段，将在近期内颁布实施或试行。的 总地来说，我国已经初步形成了比较完备的土地信息化规范体系， 但是，在标 准的研发制定和实施过程中，也存在一些问题，突出表现 在标准滞后，尤其是部分标准、规范修订工作赶不上形势变化;缺乏对 标准进行解释的技术性规范，导致应用中不同单位对同一标准产生理 解偏差，这 也是当前部分应用系统和软件可移植性差的原因之一。 表 1 已颁布和发文试行的标准、规程一览表 标准分类 标准名称 土地资源管 理通用标准 土地基本术语(GB/T19231-2003)、土地分类标准（试行）、农 用地分等规程（TD/T1004-2003） 土地资源调 查标准 土地利用现状调查技术规程、土地利用现状调查地（市）级汇总技 术规程（TD1993-02）、土地利用现状调查省级汇总技术规程 （TD1993-03）、土地利用动态遥感监测规程 （TD/T1010-1999）、 SPOT2.5m 数字正射影像图制作技术规定、土地利用变更调查技术规 程（试行）、图件更新检查验收规定（试行）、城镇地籍调查规 程（TD 1001-93）、城镇变更地籍调查实施细则、土地登记规则 （试行）、土地登记资料公开查询办法（试行）、建设项目用地勘 测定界技术规程、集体土地所有权调查技术规定（试行） 土地资源评 价标准 耕地后备资源调查评价技术规程、西部大开发土地资源调查评价技 术规程、东部耕地后备资源调查评价技术规程、城镇土地分等定 级规程（GB/T18507-2001）、城镇土地估价规程（GB/T18508- 2001）、农用地定级规程（TD/T1005-2003）、农用地估价规程 （TD/T1006-2003） 土地资源规 划标准 县级土地利用总体规划编制技术规程（TD）、乡镇土地利用总体规 划编制技术规程（试行） 土地资源利 用与保护标 准 土地整理规划编制规程（TD/T1011-2000）、土地开发整理项目规 划设计规范（TD/T1012-2000）、土地开发整理项目验收规范 （TD/T1013-2000） 土地资源市 场管理标准 土地市场调查技术规范、城市地价动态监测体系技术规范（试用） 12 土地信息与 数据库建设 标准 县级土地利用数据库标准（试行）、县级土地利用数据库技术规范 （试行）、县级土地利用规划数据库标准（试行）、县级土地利用 规划管理信息系统建设指南（试行） 四、土地调查监测评价信息化人才队伍建设初具规模 信息化人才是土地调查、监测、评价信息化的基础。打造一支技 术过硬、保障有力的信息化技术队伍，既是土地专业 化土地调查、监 测、 评价信息化的保障，也是调查、 监测、评 价信息化的目 标之一。 我国各级土地管理部门历来非常重视人才的培养，尤其是国土 资源信息化纲要的颁布和近些年来以“数字国土 ”工程为代表一大批 重大工程的实施，为我国各级土地管理部门培训了一大批土地 资源调 查、 监测、评价信息化人才。据不完全 统计，我国各 级土地管理部门从 事土地调查、 监测和评价信息化的各类人才目前大 约有近 15000 人， 已可初步满足当前土地调查、监测、评价信息化的需要。 但是，由于各地信息化人才的不均衡，部分地区的信息化人才 匮乏问题仍是当前限制土地调查、监测、评价信息化的重要瓶 颈。信 息化人才分布的不均衡主要表现在国家、省、市 级 各部门的技术人才 相对丰富，基 层土地管理部门信息化人才相对匮乏； 发达地区人才相 对丰富，广大西部和边远、落后地区人才相对匮乏；低等 级的信息人 才相对丰富，高等级、专业化土地监测、 调查 、评价信息化人才相 对匮 乏等几个方面。尤其是既懂信息化、又懂土地管理专业需求的专业型 信息化人才的缺乏，在地市级以下土地管理部门中比 较突出，很有可 能成为限制我国土地资源监测、调查和评价信息化事 业进一步发展的 13 瓶颈。 五、土地监测调查评价信息化的发展趋势 随着我国土地管理体制改革和社会主义土地市场改革的深入和 信息技术的突飞猛进，随着人们对土地资源认识的水平的不断提高， 社会发展对土地管理技术的改革提出新要求。2000 年温总理提出： “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” 。2004 年，曾培炎同志提出实 施“ 金土工程”，强调：“ 国 土资源信息化大有可为。 通过地上查、天上看、网上管，不放过对 每一块土地的监管”。随着我国土地 调查、监测 、评价信息化的深入发 展，和信息技术在土地调查、监测、 评价工作中的广泛应用，我国土地 调查、 监测 、评价信息化已 发展到信息整合、系统集成、工具组件开发 规范专业化的阶段。 （一）数据采集、处理和产品生成一体化技术 为了有力地支持土地管理，必须快速准确获取土地利用变化信 息。面对上述需求， 发展能够普及的数据采集、处理和产品生成一体 化技术，已经成为土地调查监测评价信息化的关键和主流方向之一。 随着计算机硬件技术、3S 技术、数据 处理技术、网络技术和数据存储 技术的快速发展和日益成熟，为土地调查监测数据采集、处理和产品 生成一体化技术发展奠定了技术基础。同时基于 3S 技术进行土地变 更调查的现代化技术方法体系建设示范、基 于 PDA 的 土 地 利 用 变 更 和 地 籍 测 量 野 外 数 据 采 集 系 统 研 发 和 应 用 ，以 及 掌