土地信息系统概述6

1、1 土地信息系统 （Land Information System） 2 课程背景课程背景 土地资源管理的信息化（无纸化土地管理）、房土地资源管理的信息化（无纸化土地管理）、房 地产管理的信息化（以图管房）迫切需要大量具有土地产管理的信息化（以图管房）迫切需要大量具有土 地信息系统技术的高素质人才；地信息系统技术的高素质人才； 当前在那些涉及空间信息的领域如土地资源管理当前在那些涉及空间信息的领域如土地资源管理 与规划、与规划、房地产管理房地产管理、资源环境区划与管理、资源勘、资源环境区划与管理、资源勘 查与开发、城市规划等行业对查与开发、城市规划等行业对GISGIS相当重视，甚至已相当重视，

2、甚至已 将是否具有一定的将是否具有一定的GISGIS基础作为一条重要的人才衡量基础作为一条重要的人才衡量 标准。标准。 3 GIS在房地产领域的应用在房地产领域的应用房地产项目策划房地产项目策划 4 GIS在房地产领域的应用在房地产领域的应用房地产销售房地产销售 5 6 7 GIS在房地产领域的应用在房地产领域的应用房地产管理与分析评价房地产管理与分析评价 8 9 10 11 GIS在房地产领域的应用在房地产领域的应用房地产估价房地产估价 12 13 14 课程性质与任务课程性质与任务 土地信息系统土地信息系统(LIS)(LIS)是一门集土地科学与信息科是一门集土地科学与信息科 学为一体的学为

3、一体的交叉性交叉性学科，是建立在土地资源管理、遥学科，是建立在土地资源管理、遥 感技术、地图学等学科基础之上的一门感技术、地图学等学科基础之上的一门综合性综合性学科学科, , 是地理信息系统（是地理信息系统（Geographic Information System Geographic Information System ，GISGIS）在土地管理方面的）在土地管理方面的运用性运用性学科，是近年来发学科，是近年来发 展起来的一门展起来的一门新兴技术性新兴技术性学科。学科。 根据专业计划的规定，它的任务是：掌握以土地根据专业计划的规定，它的任务是：掌握以土地 信息知识为基础，综合运用以地理信

4、息系统为支撑的信息知识为基础，综合运用以地理信息系统为支撑的 土地管理、建设用地管理、地籍管理、土地利用总体土地管理、建设用地管理、地籍管理、土地利用总体 规划等土地科学知识与技术。规划等土地科学知识与技术。 15 学习目标学习目标 1.1.学习运用土地信息系统技术对土地资源进行管理学习运用土地信息系统技术对土地资源进行管理 的基本技能，以达到对土地资源的科学管理；的基本技能，以达到对土地资源的科学管理； 2.2.掌握土地信息系统的基本原理及其构成；掌握土掌握土地信息系统的基本原理及其构成；掌握土 地信息的输入、土地空间数据的表示方法、土地地信息的输入、土地空间数据的表示方法、土地 信息的编辑

5、、处理、分析、输出等基本技术；信息的编辑、处理、分析、输出等基本技术； 3.3.熟悉地理信息系统熟悉地理信息系统(GIS)(GIS)的基础知识，并能熟练掌的基础知识，并能熟练掌 握一种现有地理信息系统软件握一种现有地理信息系统软件( (ArcGISArcGIS) )的应用。的应用。 16 三家美国GIS开发商ESRI，INTERGRAPH，MAPINFO 的软 件产品 1）ESRI产品系列产品中，最主要的就是ArcInfo。它由两部分 组成（WorkStation ArcInfo和DeskTop ArcInfo）。 Desktop ArcInfo包括三个应用：Arc Map、Arc Catal

6、og和 Arc Toolbox。 2）Intergraph产品系列：包括专业GIS系统（MGE），桌面 GIS系统（GeoMedia），以及因特网GIS系统（GeoMedia Web Map）。 3）Mapinfo产品系列：MapInfo Professional是MapInfo公司 主要的软件。 三个国产软件（MapGIS，GeoStar，CityStar） 1）MapGIS 是中国地质大学开发的地理信息系统软件 2）GeoStar （吉奥之星）是武汉测绘科技大学开发的、面向 大型数据管理的地理信息系统软件 3）Citystar（城市之星）地理信息系统软件由北京大学开发研 制，是一个面向桌面

7、应用的GIS平台 比较常用的比较常用的GIS软件软件 17 教学方法教学方法 土地信息系统是一门土地信息系统是一门实践性实践性要求较高的课要求较高的课 程，授课方式包括：程，授课方式包括： u课堂讲授课堂讲授: 主要介绍主要介绍LIS的基本理论与方法；的基本理论与方法； u实验课程：实验课程： ArcGIS软件介绍及上机实验操作。软件介绍及上机实验操作。 18 教学时数安排教学时数安排 理论教学理论教学32学时，实验教学学时，实验教学32学时学时 第一章第一章 土地信息系统概述土地信息系统概述4 4 第二章第二章 土地信息技术基础土地信息技术基础4 4 第三章第三章 数据输入与输出技术数据输入

8、与输出技术6 6 第四章第四章 土地信息数据库土地信息数据库8 8 第五章第五章 土地信息处理与分析技术土地信息处理与分析技术6 6 第六章第六章 土地信息系统设计与评价土地信息系统设计与评价2 2 （一）理论教学目录（一）理论教学目录 19 实验实验1 1：使用使用ArcMapArcMap浏览地理数据浏览地理数据 3 3 实验2 2：空间数据库管理及属性编辑空间数据库管理及属性编辑 3 3 实验3 3：影像配准及矢量化：影像配准及矢量化 6 6 实验4 4：空间数据处理空间数据处理 6 6 实验实验5 5：制图与版面设计制图与版面设计 6 6 （二）实验教学目录（二）实验教学目录 实验6 6

9、：空间分析基本操作空间分析基本操作 3 3 实验实验7 7：叠置分析某县土地利用类型变化叠置分析某县土地利用类型变化 3 3 20 21 教 材 中国农业出版社 22 参 考 教 材 之 一 23 参 考 教 材 之 二 24 参 考 教 材 之 三 25 参 考 教 材 之 四 26 考核方法考核方法 27 第一章第一章 土地信息系统概述土地信息系统概述 内容提要：内容提要： 1、土地信息与土地信息系统、土地信息与土地信息系统 2、土地信息系统构成及功能、土地信息系统构成及功能 3、土地信息系统与相关学科的关系、土地信息系统与相关学科的关系 4、土地信息系统的发展、土地信息系统的发展 28

10、1-1 1-1 土地信息与土地信息系统 1.1.数据与信息 u数据(Data)： 数据(Data)：是表示和记录信息的文字、符号、 图像和声音的组合。 说明： 这种组合既具体生动地表示出信息的内容，也满 足了处理、传播和使用的需要。 数据包括数值数据和非数值数据，数字、文字、 符号、图像都是数据。 它是计算机处理的对象，也是计算机处理的结果。 29 图形数据与属性数据图形数据与属性数据 图形数据： 位置数据：描述地理实体与位置有关的数据 拓扑数据：描述地理实体间拓扑关系的数据 属性数据： 描述地理实体非图形数据非图形数据的数据部分称为属性数据 面积:6037.83亩 权属:华南农业大学 . 3

11、0 u信息(Information)(Information)： 信息(Information)(Information)：是用数字、文字、符号、语言等介质 来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们提供 关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分 析和决策的依据。比如“土地是重要的资源”可用汉语、英语、声 音或图表来表达。 说明: 信息是一个抽象的概念，它是事物的特征及诸事物之间相互联系的 一种抽象反映。这种反映能被人们认识和理解并作为知识来识别事 物，从而达到认识世界、改造世界的目的。 31 u信息和数据的关系： 关系：关系：信息和数据是内容内容和形式形式的关系

12、，信息则是数据 的内涵(内容和解释) ，而数据是信息的载体(表达) 。 说明：说明：虽然数据是信息的载体，但数据并非就是信息， 只有理解了数据的涵义，对数据作解释才能得到数据中 所包含得信息。 32 土 地 利 用 现 状 图 33 34 2.2.土地信息 u 概念：概念：指表征土地系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变 化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。 u 说明：说明： 土地信息反映了有关土地实体的性质、特征和变化状态，它是对表达土对表达土 地特征与现象之间关系的土地数据的解释地特征与现象之间关系的土地数据的解释。 土地信息系统的建立，首先是收集土地数据，然后对土地数据进行处

13、理， 即对土地数据进行运算、排序、转换、分类、增强等，其目的就是为了为了 得到土地数据中包含的土地信息得到土地数据中包含的土地信息。 用数字、文字、图像和图形等介质表征土地用数字、文字、图像和图形等介质表征土地 系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互 联系和变化规律。联系和变化规律。 35 u土地信息的构成：土地信息的构成： 地理空间信息地理空间信息土地信息中最基本的信息首先是描述地 块的地理空间位置、形状及其面积大小的信息。 自然属性信息自然属性信息它是反映某一特定地理空间区域内地块 的自然属性状况，包括地形、岩石、基础地质、水文、气候等 自然属性。 社

14、会经济属性信息社会经济属性信息这是反映某地理空间区域内的社 会经济状况，包括交通运输能力、公共设施状况、人口总数、 人口密度、商业与服务业网点的分布、工农业产值、国民经济 总产值、人文特征、土地利用状况及其特点等。 国家有关土地管理政策、法律等方面的信息国家有关土地管理政策、法律等方面的信息它是指 国家已出台的土地管理政策、机构设置、管理的方法及实施的 技术规程、规范、土地法律与法规和每宗地的权利状况等。 36 土地信息的构成土地信息的构成 土地信息 土地本身所客 观反映的信息 土地利用管理 所生成的信息 土地空间定位信息（位置、大小、形状） 土地质量信息（陆地、水域、土壤、岩石、沙滩、海洋）

15、 自然资源信息（植被、矿石、地形、地貌、水源） 环境信息（阳光、温度、降水、风力、大气压） 社会经济信息（空间、地面、地下的各处建筑物信息， 工、农、林、牧、渔等各种产业的土地利 用及人口、文化、交通等等） 社会法律信息（行政管辖、权属、有关政令、文书、契 约、法规及转让交易） 引自：刘家彬引自：刘家彬土地信息系统理论与方法土地信息系统理论与方法 37 u土地信息的特征：土地信息的特征： （1 1） 区域分布性区域分布性：土地信息具有空间定位的特点。 （2 2） 数据量大数据量大：土地信息既有空间特征, 又有属性特征, 并包括一个 较长的发展时段, 因此其数据量很大。如全国1:400万土地利用

16、数 据, 经过一定的综合后, 其Arc/Info的Coverage格式数据量为 8.2G。 （3 3） 信息载体的多样性信息载体的多样性：描述土地实体可以用文字、数字、地图和影 像等形式以及纸质、光盘等物理介质载体。 （4 4） 土地信息的动态特征土地信息的动态特征：指某些土地信息随时间的周期性与波动性 变化。 38 3.3.土地信息系统(LIS)(LIS) uLIS的概念： l是以土地空间数据库为基础，在计算机软 硬件的支持下，对土地相关数据进行采集、 管理、操作、分析、模拟和显示，并采用 空间模型分析方法，适时提供多种空间和 动态的土地信息，并应用和传播土地信息， 为决策服务为决策服务而建

17、立起来的计算机技术系统计算机技术系统。 39 武汉大学设计的农用地分等信息系统 40 武汉大学设计的农用地定级估价信息系统 41 武汉大学设计的土地利用规划辅助设计与修编信息系统 42 uLIS的特征： 具有采集、管理、分析采集、管理、分析和输出输出多种土地空间信 息的能力; 以土地研究和土地决策为目的, 以模型方法为 手段, 具有空间分析空间分析、多要素综合分析多要素综合分析和动态动态 预测预测的能力, 并能产生高层次的土地信息; 由计算机系统支持计算机系统支持进行土地数据管理,并由计算 机程序模拟常规的或专门的土地分析方法,作用 于空间数据,产生有用信息。 43 u LIS的分类： l专题

18、土地信息系统专题土地信息系统：具有有限目标和专业特点 （为特定的专门目的服务）的土地信息系统， 如土地利用现状调查信息系统、土地定级估价 信息系统、地籍管理信息系统、土地利用规划 管理信息系统等。 l土地信息系统工具土地信息系统工具：具有图形图象数字化、数 据储存集成管理、查询检索、分析运算、可视 化交互表达与输出的基本程序包基本程序包。 44 uLIS在土地管理中的服务领域： 1. 地籍管理地籍管理：对土地确权、登记造册、发放使用证书 2. 土地定级估价土地定级估价：评定土地级别及基准地价 3. 土地利用动态监测土地利用动态监测：对土地利用现状进行监测、制图、统计、分析与管理 4. 耕地保护

19、耕地保护：对农用地进行分类, 划分基本农田保护区 5. 土地利用规划土地利用规划：对土地利用结构、用地布局的部署 6. 建设用地管理建设用地管理：对城乡建设用地的征收、划拨和出让实施统一管理 7. 土地监察土地监察：调解土地纠纷, 监察土地政策的执行情况 8. 土地整理土地整理：对土地进行综合整治，以提高集约度 45 1.土地信息系统构成 u功能构成： 1-2 1-2 土地信息系统构成及功能 采集输入采集输入 原始数据原始数据 数据编辑数据编辑 数据存贮数据存贮 产品输出产品输出 标准数据标准数据 成果成果 标准数据标准数据 数据处理数据处理 应用数据应用数据 应用分析应用分析 成果数据成果数

20、据 46 u系统构成：（硬件、软件、数据库、人） 计算机系统计算机系统 输入设备输入设备 输出设备输出设备 存贮设备存贮设备 管理软件管理软件 功能软件功能软件 土地空间数据土地空间数据(坐标、经纬度坐标、经纬度) 宗地间关联数据宗地间关联数据(拓扑关系等拓扑关系等) 土地属性数据土地属性数据(地价、类型等地价、类型等) 人人 硬件硬件 软件软件 数据库数据库 土地信息系统土地信息系统 系统开发、管理、使用人员或用户系统开发、管理、使用人员或用户 47 l 硬件：其配置主要取决于系统的功能要求和数据存贮量 输入设备输入设备 计算机系统计算机系统 输出设备输出设备 存贮设备存贮设备 数字化仪数字

21、化仪 扫描仪扫描仪 键盘键盘 绘图仪绘图仪 打印机打印机 显示器显示器 磁 盘 光 盘 磁 带 机 GPS 系统硬件配置关系系统硬件配置关系 48 A0幅面数字化仪 数字化仪数字化仪：是一种电脑输入设备，它能将各种图形，根据坐标值，准确地输入电脑，并 能通过屏幕显示出来。 工作原理工作原理：定位装置在数字板的表面上移动时，通过电磁、静电感应，将数字板上的图 形坐标信息一点点地数字化，并传送到电脑之中，再经过电脑的处理，就能在 屏幕上还原为一幅原来的图形。 49 A0幅面扫描仪 50 基站式GPS 接收器 处理器 电源 GPS 51 手持式GPS 动态GPS动态GPS 52 A0幅面绘图仪 53

22、 l 软件：由管理软件 管理软件和功能软件功能软件组成 输入处理输入处理 数据处理数据处理 产品输出产品输出 数据库管理数据库管理 用户界面用户界面 系统软件配置系统软件配置 54 l 数据库：是LIS的核心 宗地间关联 数据 土地数据库 土地空间 数据 土地属性 数据 55 l 人: 系统开发、管理、使用人员或用户 输入输入 编辑编辑 分析分析 开发开发 输出输出 56 2.土地信息系统的功能 l 数据采集、检验与编辑（使数据完整、一致、无 错） l 数据处理（数据格式化、数据转换及数据概化） l 数据的存储和组织（空间数据和属性数据的组织） l 查询、统计、计算 l 空间分析（揭示数据所包

23、含的更深刻、更内在的规 律和特征） l 显示 （计算机屏幕显示、地图输出） 57 查查 询询 功功 能能 58 统统 计计 功功 能能 59 计计 算算 功功 能能 60 移动电话发射基站的移动电话发射基站的 最佳位置最佳位置 水源地的保护范围水源地的保护范围 超超 市市 最最 佳佳 分分 布布 空空 间间 分分 析析 功功 能能 61 4 5 6 7 11 最短路最短路 径生成径生成 10 最佳路径分析最佳路径分析 空空 间间 分分 析析 功功 能（续）能（续） 62 1-3 1-3 土地信息系统与相关学科的关系 土地科学 地图学测量与遥感LIS 计算机科学 软 件 工 程 数 据 库 技

24、术 计算 机图 形学 专 家 系 统 CAD/CAM 63 土地信息系统与相关学科的关系土地信息系统与相关学科的关系 土地科学土地科学：作为LIS的理论基础, 它反映了 LIS所需要处理的内容和体系; 测量和遥感测量和遥感: : 为LIS提供快速、可靠、多时 相的获取多种信息源的手段; 地图学地图学：为LIS图形数据的表达以及可视化 提供了方法。 64 专家系统(expert system) 专家系统专家系统是指能够像人类的专家那样解决某些专业范围内问题的智能 计算机软件系统。 其重要特征重要特征如下图所示： 专家系统为专家系统为LISLIS数据处理中运用专业领域知识提供数据处理中运用专业领域

25、知识提供了了框架。框架。 专家系统 一个计算机软件系统 具有专家级的知识 能模拟人类解决问题 能解释怎样得到结论 65 CADCAD和和CAMCAM CAD（Computer Aided Design）是使用计算 机技术来辅助设计人员进行设计, 以提高设计的 自动化程度, 节省人力和时间的一种计算机系统。 CAM（Computer Aided Manufactory）是使 用计算机技术进行几何图形的编辑和绘制的计算 机系统。 CAD和CAM的使用使众多行业和部门中的设计人员 从制图板上的手工劳动手工劳动中解放出来,因而受到广大 设计人员、制图人员的青睐。 LISLIS借助了借助了CAD/CAM

26、CAD/CAM的辅助设计和几何图形的编辑的辅助设计和几何图形的编辑 和绘制技术。和绘制技术。 66 计算机图形学计算机图形学(Computer Graphics) 计算机图形学所处理的图形数据是不带属性的纯几何图形, 是土地空 间数据的几何抽象。因此, 计算机图形学只能完成LIS底层的图形操 作, 它是是LISLIS算法设计的基础算法设计的基础。 67 数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)(DBMS) 数据库管理系统(DBMS)是操作和管理数 据库的计算机系统。它提供可以被多个 应用程序和用户调用的软件系统, 具有 对数据库的建立、更新、查询和维护功 能。 从技术的角度分析, LIS的基本

27、任务之一 就是对土地空间数据进行管理。因此, LISLIS在数据管理上借鉴了数据库管理的理在数据管理上借鉴了数据库管理的理 论和方法论和方法。 68 软件工程软件工程 软件工程 (Software Engineering，简称为 SE)是一门研究用工程化方法构建和维护有效 的、实用的和高质量的软件的学科。它涉及 到程序设计语言、数据库、软件开发工具、 系统平台、标准、设计模式等方面。 69 1-4 1-4 土地信息系统的发展 1.土地信息系统的发展概况 u国外发展历程: l 从 1962 年起，在加拿大政府开发出了世界上第一个有实 用价值的地理信息系统加拿大土地信息系统。 l 70 年代，国际

28、的学术组织开始交流、推广地理信息系统及 其相关领域的学术思想和实践经验， 一些大学也开始培养 有关人才，各国各地政府也自行发展了不少为自己服务的 实用性的地理信息系统或计算机地图制图、公共设施管理 信息系统。 l 80 年代中期，地理/土地信息系统在发达国家获得了明显 进展，在发展中国家也得到了一定程度的开发应用。 l 90 年代以来，随着地理/土地信息产业的建立和地球数字 化产品的普及应用。LIS/GIS 的发展进入用户时代。 70 u国内发展历程： l 70 年代初，我国开始探讨计算机在测量、地图制图和遥感领域 的应用，地理/土地信息系统处于试验阶段； l 80 年代，随着计算机技术的发展

29、，地理/土地信息系统这一新技 术在我国正式进入全面试验阶段； l 从1986 年到 1995 年前后，由于沿海、 沿江经济开发区的发展， 土地的有偿使用和外资的引进，急需 LIS/GIS 为之服务，推动了 LIS/GIS 的发展和应用，上海、北京、深圳、海口、三亚、常州 等大中城市都在积极建设城市 GIS或LIS，LIS处于发展阶段； l 1996年以来，LIS开始广泛推广应用，LIS处于应用普及阶段：(1) 地籍与房产管理；(2)农业、土地和水资源规划；(3)林业；(4)资 源调查；(5)环境保护；(6)大型工程项目的前期准备和实施控制； (7)公用事业管理；(8)市政建设与管理(包括城市规

30、划)。 71 2.土地信息系统的发展趋势 l 遥感技术、全球定位技术与土地信息技术更加融合； l 时空LIS； lLIS应用模型； lInternet与LIS的结合； lLIS与专家系统、神经网络的结合； l 更多地服务于自然资源和社会经济发展规划。 72 注：图中阿拉伯数字代表土地权利人。 73 3.我国土地信息系统发展存在问题 l土地信息的标准化土地信息的标准化 如土地信息系统中名词术语标准、图形 与影像数据采集技术规程、数据交换格式 标准、数据精度和质量标准、土地数据的 分类与代码。 l土地信息技术人员的培训土地信息技术人员的培训 74 4.土地信息系统学科前沿问题土地信息系统学科前沿问题 数据不确定性问题 数据压缩与数据更新淘汰问题 空