3S技术在土地资源管理中的应用080812060.doc

3S技术在土地资源管理中的应用钱舜锴（福建农林大学资源与环境学院 08级农业资源与环境 080812060）摘要：土地资源管理涉及大量的地理空间信息，要正确解读这些空间信息是对土地资源做出科学研究的基础。“3S”技术及其集成是土地资源可持续利用研究中的高新技术1，在土地资源调查、土地利用动态监测、土地利用规划、土地定级估价以及基本农田保护等方面得到广泛的应用。“3S”技术作为一种高效的信息采集、处理和分析手段，可以帮助科研人员对土地资源进行深入研究。推动“3S”技术在土地资源管理工作中的应用，是当前和今后一段时间土地科技工作者研究的重点。关键词：“3S”技术 土地资源管理 地理空间信息引言随着人类生存环境的变化和国际竞争的日益激烈，对自然资源、地理资源和太空资源的开发和争夺已经成为影响人类和民族发展进程的重要因素。“3S”技术正是为了满足这样的需求所产生的一门综合性应用技术，在本世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。经过不断地发展，“3S”技术已经能够全面、立体、快速有效地探明地上和地下资源的分布情况，其效率之高是以前各种技术无法企及的。因此，“3S”技术已成为一门实用的，先进的空间探测技术。伴随“3S”技术在国民经济中发挥着越来越重要的作用。现在，卫星应用覆盖了减灾、健康、环境监测、能源调查等，影响了人类生活的方方面面，对土地信息的快速准确获取、空间分析、动态监测、图形图像综合处理和数字制图的需求变得更为迫切。因此，如何利用“3S”技术对土地综合信息进行提取、分析和处理，提高土地资源利用的效率已成为当前土地管理工作的重点和难点。1 什么是“3S”技术 3S技术2是遥感技术(Remote sensing，RS)、地理信息系统(Geography informationsystems，GIS)和全球定位系统(Global positioning systems，GPS)的统称，是空间技术、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。1.1 RS的概念RS是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理，从而对地表各类地物和现象进行远距离控测3和识别的现代综合技术。遥感技术可用于植被资源调查、气候气象观测预报4、环境质量监测、交通线路网络与旅游景点分布等方面。同样的，利用热红外遥感图像能够对城市的热岛效应进行有效的调查5。1.2 GIS的概念GIS就是一个专门管理地理信息的计算机软件系统，它不但能分门别类、分级分层地去管理各种地理信息；而且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析等6；还能查询、检索、修改、输出、更新等。地理信息系统还有一个特殊的“可视化”功能，就是通过计算机屏幕把所有的信息逼真地再现到地图上，成为信息可视化工具，清晰直观地表现出信息的规律和分析结果，同时还能在屏幕上动态地监测“信息”的变化。总之，地理信息系统具有数据输入、预处理功能、数据编辑功能、数据存储与管理功能、数据查询与检索功能、数据分析功能、数据显示与结果输出功能、数据更新功能等。1.3 GPS的概念GPS具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS是由空间星座、地面控制和用户设备等三部分构成的。GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息，具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，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、精确农业以及日常生活(人员跟踪、休闲娱乐)等不同领域。随着3S技术的不断发展7，将遥感、全球卫星定位系统和地理信息系统紧密结合起来的“3S”一体化技术已显示出更为广阔的应用前景。以RS、GIS、GPS为基础，将RS、GIS、GPS三种独立技术中的有关部分有机集成起来，构成一个强大的技术体系，可实现对各种空间信息和环境信息的快速、机动、准确、可靠的收集、处理与更新。2 “3S”技术在土地资源管理中的应用2.1 RS的应用遥感在资源调查中可发挥很大的作用，主要表现在国民经济建设中的农业、林业、地质矿产等部门中。2.1.1 在农业、林业方面的应用遥感在农林方面的应用主要是在农、林土地资源调查、土地利用现状调查、农林病虫害、土壤干旱、盐化、沙化的调查及监测，以及农作物长势的监测与估产、森林资源的清查等方面。遥感在土地资源与土壤调查8中，得到广泛应用。遥感加快了调查工作的进度，工作精度、质量也有很大提高。遥感在林业上的应用也很广泛。我国近年完成的“三北”防护林遥感综合调查，就是利用遥感技术，为掌握防护林区现状、林区的进一步发展和规划奠定了基础。2.1.2 在地质矿产方面的应用遥感在地质及其矿产资源方面的应用主要表现在基础地质工作、矿产地质工作，以及工程地质、地震地质、灾害地质的地质综合调查等方面的应用。遥感已成为地质矿产调查研究中的一种先进工作手段和重要方法。工程地质、地震地质、水文地质以及灾害地质等综合地质调查中也广泛地应用了遥感这一现代化手段。基于遥感在地质矿产调查中广泛的应用以及取得的显著效益，我国地勘部门相继成立了专业的遥感应用和科研机构，遥感地质队伍也不断扩大，成果累累，展现出遥感在地质矿产资源方面美好的发展前景。2.2 GIS的应用GIS的产生和发展首先是在土地管理中得到应用。这有两方面的原因：一方面，土地管理本身是一项既重要又复杂的系统。这是因为土地是人类最宝贵的非可再生的自然资源之一，土地的管理工作包含土地资源调查、土地利用规划9、地籍管理、土地市场管理等，是一门非常复杂的系统，迫切需要采用信息化的手段来进行科学、高效的管理；另一方面，由于土地管理中存在大量的空间数据，需要采用空间技术来进行管理。地理信息系统技术不仅可以管理属性信息和空间信息，而且还可以实现空间信息和属性信息间关系的管理。因此，GIS才会在土地方面得到了广泛的应用。据统计，目前，GIS在土地利用调查和动态监测10、11、土地资源评价、地籍管理、土地利用规划、土地市场管理等方面发挥着越来越重要的作用。 基于GIS技术构建的国土资源管理系统，各级政府部门可以轻松摸清国土资源家底；国土管理业务人员不用在档案室成堆的档案材料中去查找土地权属，只需要在电脑中输入土地编号或者土地权利人姓名就可以轻松搞定；普通百姓可以在网上看到城市基准地价和土地分等定级信息，从而让土地管理真正透明化。相当方便。2.3 GPS的应用GPS技术广泛应用于土地资源的外业调绘和土地利用特征数据、用地范围变化数据的采集，已成为测绘上重要的方法，在地籍测量、勘测定界也得到很好应用，另外在地矿上，查处非法取土发挥较大作用。土地服务中心就有一套高精度GPS设备，定位精度达到厘米级，用来进行勘测定界；地矿处也配备1台手持式GPS仪，定位绝对精度达到10米，相对精度也能达到1米左右，它的特点定位速度快，携带方便，价格便宜，用它进行定位非法取土的位置；也可以用它来定位土地开发复垦整理地块位置，检查是否与申报时位置一致，另外我们可以用GPS仪来快速变更土地利用现状图12，这项技术今后将很快地得到应用。2.4 “3S”技术综合应用2.4.1 农业领域中的应用 农业生产中增加产量和提高效益是根本目的。要达到增产高效的目的，除了适时种植高产作物， 加强田间管理等技术措施外，弄清土壤性质，检测农作物产量、分布、合理施肥以及播种和喷撒 农药等也是农业生产中重要的管理技术。尤其是现代农业生产走向大农业和机械化道路， 大量采用飞机撒播和喷药，为降低投资成本，如何引导飞机作业做到准确投放，也是十分重要的。 利用GPS技术，配合遥感技术（RS）和地理信息系统（GIS），能够做到监测农作物产量分布、 土壤成分和性质分布、做到合理施肥、播种和喷洒农药，节约费用、降低成本、达到增加产量提高效益 的目的。2.4.2 土壤养分分布调查 在播种之前，可用一种适用于在农田中运行的采样车辆按一定的要求在农田中采集土壤样品13。车辆上配置有 GPS接收机和计算机，计算机中配置地理信息系统软件。采集样品时，GPS接收机把样品采集 点的位置精确地测定出来，将其输入计算机，计算机依据地理信息系统将采样点标定，绘出一幅土壤样品点位分布图。3 “3S”技术在土地资源管理中的未来3.1继续深入研究“3S”技术 土地资源利用和管理涉及多学科的相互渗透和支撑，依据当前国际行势和市场需求，继续开展嵌入式及多维GIS的研究14，逐步实现“3S”与其他相关技术的集成与整合15，综合“3S”技术建立土地信息系统和专题信息空间数据库16、图像数据库17和统计数据库，为土地资源科学管理提供技术支持，从而使一站式电子服务真正服务于大众。同时还要提高相关技术产品的易用性和稳定性，使土地资源信息获取、交换与应用更加规范化、标准化，使其更加有利于土地管理工作者的操作。3.2 “3S”与网络技术、专家模型综合集成 随着3S技术、计算机、网络等高新技术的发展，在土地资源调查、动态监测18、规划、评价等工作中广泛应用高新技术，并不断深入。我国的土地科学技术正在向信息化、网络化、智能化方向发展，土地科学中一门信息的技术一土地信息技术正在蓬勃发展，为我国的土地管理工作带来广阔的应用前景。2006年，在中国土地学会学术年会上，有专家认为，集成式数据库、网络技术、WEBGIS、电子政务与业务型GIS等信息技术在土地管理中也大有用武之地，通过计算机网络实现资源、数据和应用的共享，基于地图的浏览、查询、分析应用等功能，能够构建智能化、个性化、交互式的土地信息管理和服务平台。 同时，将“3S”与电子政务、电子商务系统相融合，越来越显示它的跨行业、多功能的优势趋势。由于土地资源管理中数据种类繁多，涉及地理分布现象的数据采集、时空分析，以及城市或区域规划、管理与决策19，还涉及到土地部门的人事档案管理、财务管理等，而且这些信息之间的依赖关系相当复杂，所以以后的发展中“3S”要与业务型土地管理系统以及电子政务相结合，加强部门内部、之间及社会的联系交流，实现业务流程的集中管理，提高办公自动化水平，达到业务和政务管理一体化20。结论“3S”技术促使土地资源管理的研究进入从平面向立体发展，从封闭式向开放式转变，从常规方法向高科技发展的新阶段，提升了土地资源管理决策的科学化和管理的现代化水平，使国土行业的经营管理模式由单一迈上动态化、科学化和现代化。土地资源管理的研究是一项不断发展并且复杂的系统工程，“3S”所提供的技术支持也处于不断的完善之中，两者的发展将逐步实现土地资源实时动态监测21、综合分析评价和模拟预测，从而为促进国家土地政策的落实，协调人地关系提供强有力的技术支撑，为土地资源利用管理研究开拓一片崭新的天地。参考文献1李根法试论现代土地管理中高技术的应用J西部探矿工程，2007，(6)：2202222 冯仲科，余新晓. 3S技术及其应用M. 中国林业出版社，2000.1.3Zhao Gengxing,Lin Ge,Warner.Using the maticmapper data for change detection and sustainable use of cultivated land:a case study in the Yellow 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