浅析3S技术在土地利用规划中的应用.doc

目 录摘 要1关键词1Abstract1Key Words11.土地利用规划12.3S技术及其集成22.1 RS、GPS、GIS技术概述22.2 3S技术集成33.3S技术在土地利用规划中的实现33.1主要经历一下几个步骤33.2 3S技术在土地利用规划中的具体应用44.我国3S技术存在的主要问题及其发展目标6 4.1我国3S技术存在的问题6 4.2 3S技术的未来发展目标65.结语6参考文献6浅析3S技术在土地利用规划中的应用姓名：刘欢 学号：20065080103单位：城市与环境科学学院 专业:资源环境与城乡规划管理专业指导老师：范辉 职称：讲师摘 要：土地利用总体规划是一项复杂的系统工程，现代技术的发展为土地利用总体规划的实施和管理提供了强有力的技术支撑和手段，本文在阐述遥感技术、全球定位系统和地理信息系统等现代技术特点的基础上，详细分析了现代技术条件下土地利用规划的特点，指出现代技术是提升土地利用规划对社会经济发展指导作用的重要手段。关键词：3S技术；土地利用规划；土地利用动态变化The Analysis of 3S Technology in Land-use PlanningAbstract:The land use planning is a complicated systematic project.The development of modern technology provides a strong technical support for the implementation of land use planning and management. This paper presents the remote sensing, global positioning systems and geographic information systems based on the characteristics of modern technology,detailedly analyzes the characteristics of land use planning which is based on modern technology,and points out that modern technology is an important means to enhanceguidance social and economic development of land use planning.Key Words: 3S technology; land-use planning; land use change1 土地利用规划概述土地利用规划是按照国民经济发展的需要，遵循有关的自然规律和社会经济规律，在时空上对土地资源进行合理的组织利用和经营管理、合理分配国民经济各部门的用地、正确地和各项建设工程以及保护生态环境的措施相结合，从而制定最优的土地利用方案，提高土地利用率和土地生产率，以取得最大的经济效益、社会效益和生态环境效益，同时又为将来而保护好土地资源，以达到土地资源可持续利用的目的1。土地利用规划是调控土地资源配置并进行科学管理的重要依据。规划的现势性和科学性不仅直接影响规划实施与管理的成效，还将对社会经济的发展布局和发展速度产生重大影响。随着科学技术的发展步入大科学时代，以3S技术为代表的现代空间信息技术逐步成为土地管理领域的重要技术平台。从土地利用现状属性调查到规划要素的提取，从规划图的编制到规划报告的编撰，从规划的实施到规划的管理无不需要借助3S技术。土地利用总体规划的编制以及实施管理也越来越多地依赖现代科学技术的支撑。现代科学技术不仅改变了传统的技术方法和规划模式，也使土地利用总体规划实施与管理的内涵发生了深刻变化2。近些年来，随着3S技术的迅猛发展，世界各国土地资源管理部门均高度重视3S技术在土地利用规划及其实施管理中的应用。2 3S技术及其集成3S技术是指遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)的统称，是将空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术, “3S”是目前对地观测系统中空间信息获取、存贮管理、更新、分析和应用的三大支撑技术。2.1 RS、GPS、GIS技术概述遥感技术（RS）是一种新兴技术手段，是根据电磁波的理论，应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息，进行收集、处理，并最后成像，从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术。根据搭载平台、工作原理等标准可分为不同的类型，具有探测范围大、技术新颖、成图迅速、收集资料不受地形限制等特点，是获取批量数据快速、高效的现代技术手段，已广泛用于气象气候观测、资源调查与探测、灾害预测预报、土地利用、资源环境监测及其动态更新等领域3。全球定位系统(GPS)是由处于2万公里高度的6个轨道平面中的24颗卫星组成的一种系统。此系统可以在任何时间，向地球上任何地方的用户提供高精度的位置、速度、时间信息，或给用户提供其临近者的相关信息，即主要用于实时、快速地提供目标的空间位置，为所获取的空间及属性信息提供准时或准实时的空间定位及地面高程模式。全球定位系统具有精度高、实时定位速度快、提供三维坐标、操作简便、全天候作业及全球地面连续覆盖等特点，广泛应用于军事、民用交通(船舶、飞机、汽车等)导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、土地利用调查、精确农业技术以及日常生活(跟踪、休闲娱乐)等领域。地理信息系统(GIS)，是在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括在大气层)空间中的有关地理分布数据，进行采集、存储、查询、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。由于它将空间位置概念的引入，使原来抽象、枯燥的数据变得生动、直观和易于理解。作为一种综合、优秀的数据采集、分析处理技术，GIS现已广泛运用于测绘、国土、环保、交通及城市规划等领域。2.2 3S技术集成3S技术各有特色，均可独立完成各自的功能。同时，他们所能解决的问题之间又有很多相关性，在解决问题的功能上又各自存在着优点和不足：RS能实时高效地获取大面积的区域信息，但数据定位及分类精度差；GPS能快速地给出目标的位置，对空间数据的精确定位具有特殊意义，但它本身通常无法给出目标点的地理属性；GIS具有较强的空间查询，分析和综合处理能力，但获取数据困难4。因此，只有三者有机结合，形成一个多功能综合的有机技术系统，才能发挥更大的作用。3S集成是指RS、GPS和GIS的一体化合成，形成对地观测、空间定位和空间分析的完整体系结构，是当前国内外空间信息技术发展的趋势。其中，RS能够全天候、快速、高精度地提供多尺度、多频率的目标信息；GPS能够实时、快速、高精度地提供目标精确的位置信息；GIS则是多种来源的时空数据进行综合处理、集成管理、动态存取，是集成系统的基础平台5。集RS、GPS、GIS的功能为一体，可构成高度自动化、实时化和智能化的地理信息系统，为各种应用提供科学的决策咨询，以解决用户可能提出的各种复杂问题。由于三者功能上存在明显的互补性，RS和GPS就像人的两只眼睛，而GIS好比人的大脑，三者结合充分发挥各自优势可以在土地利用规划的应用中提供强有力的基础信息资料和技术支持。目前随着3S技术的日益成熟，3S集成技术在土地利用及动态监测数据野外采集、处理和数据产品生成中，显现出强大的生命力，在土地利用中表现出良好的应用前景。3 3S技术在土地利用规划中的实现3.1主要经历以下几个步骤1）利用1：1万比例尺土地利用现状图，市（县）级土地利用数据库作为土地开发整理的基础数据。2）利用GPS地面控制点，对原始影像进行校正、配准与镶嵌以及多源影像数据的融合。3）利用经校正配准后的高分辨率、多时相的遥感影像与土地利用现状图叠加，分析光谱特征，建立地类光谱样本知识库。4）利用计算机，参照地类光谱样本知识库进行自动解译，对自动分析中不明显的图斑进行人工交互目视解译分析。5）利用GPS技术外业施测土地位置信息，更新数据、图库。6）利用GIS技术，建立土地资源信息库，并利用GIS提供的功能进行分析，为土地利用规划提供决策服务。3.2 3S技术在土地利用规划中的具体应用3.2.1遥感技术在土地利用规划中的应用遥感在土地利用规划中的应用主要表现在土地利用动态监测与数据更新、土地资源调查与管理等方面。土地利用现状是土地利用总体规划编制的基础，所以对土地利用发生变化区域进行的调查就成为土地利用总体规划编制的前提工作。传统的土地利用现状调查以县委单位，采用野外实地测量和调查的方法进行，不仅获取数据的周期长而且精度差，数据和图件的管理、传输、分析手段落后，无法提供及时、准确、全方位的信息，还需要大量的人力物力。加上每年土地利用和土地覆盖状况都在变化，往往使耗资巨大的调查结果难以反映当前的土地资源现状，而应用遥感技术则可以快速获得土地利用和土地覆盖的动态变化信息。遥感技术可以利用卫星平台从高空对地面进行观测，让大面积的同步观测成为现实；可以在短时间内对同一地区进行同步探测，实现对地物的动态监测，其数据具有很强的综合性、可比性和经济性。遥感技术的出现和发展不仅大大减少了传统野外调查和测量的弊病和不足，还可以高效、准确地提供现势性强、“动态的”土地利用变化信息。可以说遥感技术已成为规划信息获取的主要工具。 遥感技术在大面积土地资源调查和土地利用变化动态监测上已有大量成功的工作。利用遥感技术进行土地利用调查和动态监测，无论是采用航空像片，还是卫星影像，从遥感图像的选取，图像分析，解译标志的建立，判读与制图，面积量算，误差的平赋，精度分析等，已形成一条比较成熟的技术路线。随着高分辨率遥感影像的普遍应用以及遥感数字影像分类技术的发展，近年来兴起在计算机上进行遥感影像的人工目识判读，即在对高分辨率遥感影像进行边缘匹配，拼接，数据压缩和图像增强等预处理过程后，通过人工目识解译，根据屏幕栅格影像中各地类的色调、形状、阴影、纹理、位置、大小等特征直接沿影像的边缘准确勾画出地类界线，即遥感影像的数字化。解译的结果可以直接记入到地理信息系统中，使工作效率大大提高。无论是目视判读还是数字图像处理，对于光谱特征、空间结构特征等信息提取，分类方法选择等方面，均积累了许多经验。国内常用的方法包括目视判读、计算机遥感动态信息提取、遥感分类方法以及遥感图像目视判读与计算机图像处理相结合等方法。3.2.2 GPS技术在土地利用规划中的应用遥感影像在采集数据的过程中受传感器自身及气候、温度等外界因素影响，刚采集的影像数据误差较大，不易判读，需要进行校正处理。此时可以利用GPS采集地面数据，作为像控点，对遥感影像进行纠正。在计算机和人机交互都不易判读的图斑位置边界，以RS影像上分类图斑为引导，利用正射影像图初步确定变更图斑，参考土地利用现状图和土地变更资料，实地验证图斑的地类和范围，对部分边界不易判读的图斑采用手持式GPS接收机，可以快速准确地获取必要的土地信息6。GPS由于定位的高精度和应用的灵活性，目前已经成为土地调查中进行空间定位的主要手段。在土地资源分布调查中，GPS可以作为独立数据获取手段之一。对于权属划拨引起的用地类型改变的情况，可以使用GPS接收机在野外获取变化区域的定位数据，在此基础上对土地资源数据库进行更新。由于权属划拨引起的用地类型改变，并没有导致地块物理性质的变化，遥感图像上无法反映出来。3.2.3 GIS在土地利用规划中的应用地理信息系统最早是由土地部门发展起来的。尽管在不同土地部门中应用的地理信息系统名称不同，但它们实质上都是与具体部门相结合的地理信息系统软件。应用在土地利用规划领域的地理信息系统主要包括：土地管理信息系统。这种系统主要面向土地管理部门，为便于广大基层土地管理部门接受与使用，它往往具有使用灵活便捷、用户界面友好、便于操作等特点。GIS在土地管理中，与传统的以图件为主的管理方法相比，它具有很大的优势，主要表现在极大地提高办事效率，强化规划实施监督管理职能。提高规划管理的科学性、准确性和透明度，减少规划实施中的人为干预因素，提高规划监管水平，促进规划成果数据库建设，提高规划实施监督信息收集与管理水平。基于GIS的土地利用规划管理，使得规划实施工作可以实现业务办公自动化、信息化。土地利用动态监测系统。这类系统主要用于土地利用现状遥感调查和动态变化监测。它主要以TM、SPOT和我国资源卫星获取的遥感信息作为数据源，利用图像分类和模式识别技术，对土地利用变化频繁的地区进行动态监测。在基于GIS的本底数据库支持下，实现土地利用状况变化的调查。地籍管理信息系统。地籍是反映土地位置、数量、质量、权属、用途等基本情况的资料。地籍管理信息系统是国家与地方土地管理部门实现地籍管理现代化的支持工具。根据地籍管理的各项事务要求，在地籍管理信息系统的支持下，可以实现包括图形库、属性库和法律文件的数据库管理、各种地籍图件的编辑与检索、查询统计以及地籍权属变化的修改和各种图表与文件的输出7。4 我国3S技术存在的主要问题及其发展目标4.1 我国3S技术存在的问题1）起步晚、发展慢、专业型人才短缺。3S技术是新兴的技术，在我国起步晚，高校开设相关专业的时间短，培养的人才有限，在社会领域的应用型人才短缺，一旦有事，满足不了实际需要。2）土地利用规划系统不完善，3S技术块与块的衔接欠佳。尚未建立完善的土地利用规划系统，在实际的土地利用规划工作中显得“不娴熟”。3S技术块与块之间发展也不平衡，存在GIS发展快，其它2S滞后的现象。3）投入不足。由于3S发展晚，为国人认识程度低，重视不够；加之经济相对落后，对高新技术的投入不足，制约了其发展，更影响到其实际应用。4.2 3S技术的未来发展目标1）建立和完善国家民用对地观测体系。2）充分发挥政府对遥感应用的宏观管理作用，大幅提高我国自主信息源的应用效益，促进遥感产业化。加强遥感应用领域的国际合作，引进先进技术和数据，提升应用水平。3）大力发展3S集成技术。3S技术的使用目前还处在单一或综合利用阶段，将之系统的应用于土地利用规划还不多见，如GPS技术只是简单的导航