gis可以做哪些神奇的

GIS已經愈來愈多地為世界各國地質調查部門所采用，并在區域地質調查、區域礦產資源與環境評價、礦產資源與礦權管理中發揮越來越重要作用。

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GIS（Geographic Information System）地理信息系統。顧名思義，地理信息系統是處理地理信息的系統。地理信息是指直接或間接與地球上的空間位置有關的信息，又常稱為空間信息。一般來說，GIS可定義為："用于采集、存儲、管理、處理、檢索、分析和表達地理空間數據的計算機系統，是分析和處理海量地理數據的通用技術"。從GIS系統應用角度，可進一步定義為："GIS由計算機系統、地理數據和用戶組成，通過對地理數據的集成、存儲、檢索、操作和分析，生成并輸出各種地理信息，從而為土地利用、資源評價與管理、環境監測、交通運輸、經濟建設、城市規劃以及政府部門行政管理提供新的知識，為工程設計和規劃、管理決策服務"（陳述彭，1999）。

人類生活在地球上，80%以上的信息與地球上的空間位置有關。GIS的出現是信息技術及其應用發展到一定程度的必然產物。地理信息系統萌芽于上世紀的60年代。1962年，加拿大的Roger F. Tomlinson提出利用數字計算機處理和分析大量的土地利用地圖數據，并建議加拿大土地調查局建立加拿大地理信息系統（CGIS），以實現專題地圖的疊加、面積量算、自然資源的管理和規劃等；與此同時，美國的Duane F. Marble在美國西北大學研究利用數字計算機研制數據處理軟件系統，以支持大規模城市交通研究，并提出建立地理信息系統的思想。70年代是地理信息系統走向實用的發展期。美國、加拿大、英國、西德、瑞典和日本等國對GIS的研究均投入了大量人力、物力和財力。到1972年CGIS全面投入運行與使用，成為世界上第一個運行型的地理信息系統；在此期間美國地質調查局發展了50多個地理信息系統，用于獲取和處理地質、地理、地形和水資源信息；1974年日本國土地理院開始建立數字國土信息系統，存儲、處理和檢索測量數據、航空像片信息、行政區劃、土地利用、地形地質等信息；瑞典在中央、區域和城市三級建立了許多信息系統，如土地測量信息系統、斯德哥爾摩地理信息系統、城市規劃信息系統等。但由于當時的GIS系統多數運行在小型機上，涉及的計算機軟硬件、外部設備及GIS軟件本身的價格都相當昂貴，限制了GIS的應用范圍。

80年代是GIS的推廣應用階段，由于計算機技術的飛速發展，在性能大幅度提高的同時，價格迅速下降，特別是工作站和個人計算機的出現與完善，使GIS的應用領域與范圍不斷擴大。GIS與衛星遙感技術相結合，開始用于全球性問題的研究，如全球變化和全球監測、全球沙漠化、全球可居住區評價、厄爾尼諾現象及酸雨、核擴散及核廢料等(李德仁，1994)；從土地利用、城市規劃等宏觀管理應用，深入到各個領域解決工程問題，如環境與資源評價、工程選址、設施管理、緊急事件響應等。在這一時期，出現了一大批代表性的GIS軟件，如ARC／INFO、GENAMAP、SPANS、MAPINPO、ERDAS、Microstation等，其中ARC／INFO已經愈來愈多地為世界各國地質調查部門所采用，并在區域地質調查、區域礦產資源與環境評價、礦產資源與礦權管理中發揮越來越重要作用。

90年代為GIS的用戶時代，隨著地理信息產業的建立和數字化信息產品在全世界的普及，GIS成為了一個產業，投入使用的GIS系統，每2～3年就翻一番，GIS市場的增長也很快。目前，GIS的應用在走向區域化和全球化的同時，己滲透到各行各業，涉及千家萬戶，成為人們生產、生活、學習和工作中不可缺少的工具和助手。與此同時，GIS也從單機、二維、封閉向開放、網絡(包括Web GIS)、多維的方向發展。

我國地理信息系統方面的工作始于80年代初。地理信息系統進入發展階段的標志是第七個五年計劃的開始，地理信息系統研究作為政府行為，正式列入國家科技攻關計劃，開始了有計劃、有組織、有目標的科學研究、應用實驗和工程建設工作。許多部門同時展開了地理信息系統研究與開發工作。1994年中國GIS協會在北京成立，標志中國GIS行業已形成一定規模。九五期間，國家將地理信息系統的研究應用作為重中之重的項目予以支持，1996年，為支持國產GIS軟件的發展，原國家科委開始組織軟件評測，并組織應用示范工程。這一系列的舉措極大的促進了國產GIS軟件的發展與GIS的應用。1998年，國產軟件打破國外軟件的壟斷，在國內市場的占有率達25%。同年，在抽樣調查25個省市19個行業的1000多個單位中，全部使用了地理信息系統(秦其明、袁勝元，2001)。地理信息系統在資源調查、評價、管理和監測，在城市的管理、規劃和市政工程、行政管理與空間決策、災害的評估與預測、地籍管理及土地利用，在交通、農業、公安等諸多領域得到了廣泛的應用。 2. 地理信息系統的組成

GIS的應用系統由五個主要部分構成，即硬件、軟件、數據、人員和方法。

GIS的專業技術指的是哪些技術呢？

GIS即地理信息系統（Geographic

Information

System），廣泛應用于資源調查、環境評估、災害預測、國土管理、城市規劃、郵電通訊、交通運輸、軍事公安、水利電力、公共設施管理、農林牧業、統計、商業金融等幾乎所有領域。

GIS與其他幾種信息系統密切相關，但由于其處理和分析地理數據的能力使其與它們相區別。盡管沒有什么硬性的和快速的規則來給這些信息系統分類，但下面的討論可以幫助區分GIS和桌面制圖、計算機輔助設計CAD、遙感、DBMS、以及GPS技術。

桌面制圖

桌面制圖系統用地圖來組織數據和用戶交互。這種系統的主要目的是產生地圖：地圖就是數據庫。大多數桌面制圖系統只有及其有限的數據管理、空間分析以及個性化能力。桌面制圖系統在桌面計算機上進行操作，例如PC機，Macintosh以及小型UNIX工作站。

計算機輔助設計CAD

計算機輔助設計(CAD)系統促進了產生建筑物和基本建設的設計和規劃。這種設計需要裝配固有特征的組件來產生整個結構。這些系統需要一些規則來指明如何裝配這些部件，并具有非常有限的分析能力。CAD系統已經擴展可以支持地圖設計，但管理和分析大型的地理數據庫的工具很有限。

遙感和GPS

遙感是一門使用傳感器對地球進行測量的科學和技術，例如，飛機上的照相機，全球定位系統（GPS）接收器，或其他設備。這些傳感器以圖象的格式收集數據，并為利用、分析和可視化這些圖象提供專門的功能。由于它缺乏強大的地理數據管理和分析作用，所以不能叫作真正的GIS。

數據庫管理系統

數據庫管理系統專門研究如何存儲和管理所有類型的數據，其中包括地理數據。DBMS使存儲和查找數據最優化，許多GIS為此而依靠它。相對于GIS而言，它們沒有分析和可視化的工具。

信息技術與土地利用調查監測

張淑芹 樊彥國

（中國石油大學（華東）地球資源與信息學院，東營，257061）

摘要：通過對資料查找，探討土地利用調查監測的目的和意義、信息技術在土地利用調查監測中的應用及二者之間的關系與影響。

關鍵詞：信息技術；土地利用調查；監測；GIS；RS；GPS

信息技術是當今世界發展最快的高新技術，它正推動著全球經濟朝著以計算機及信息網絡為基礎的信息化方向發展。信息技術目前被廣泛應用于人們生產生活的各個領域，同樣也應用于土地利用調查監測中。

1 信息技術

信息技術是指有關信息的收集、識別、提取、變換、存貯、傳遞、處理、檢索、檢測、分析和利用等的技術。它集遙感監測、通信、計算機和控制技術于一體，其內容包括信息接受技術、信息傳遞技術、信息處理技術及信息控制技術等四大技術。信息技術的四大內容中，信息傳遞技術和信息處理技術是整個信息技術的核心，而信息接受技術、信息控制技術是核心與外部世界的接口，四者構成一個完整的功能體系，并與人的信息器官及其功能系統相對應。其內容互相綜合，已形成多項應用開發技術，如數據庫技術、人工智能、專家系統、遙感技術、地理信息系統、全球定位系統、計算機輔助決策系統、自動控制技術、多媒體技術、計算機網絡技術等，它們滲透到人們生活中的各個方面，充分展示了信息技術強大的生命力和廣闊的應用前景［1］。

在土地管理中用到的信息技術主要有遙感（RS）、地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS）等三大信息技術，又稱為空間信息技術或“3S”技術。空間信息技術，是基于計算機技術和網絡通信技術的解決與地球空間信息有關的數據獲取、存儲、傳輸、管理、分析與應用等問題的信息系統。它包括RS、GIS、GPS等一切與地理空間定位有關或具有空間特性的信息系統，在宏觀戰略決策，自然資源的調查、開發與利用，區域與城市規劃和管理，自然災害預測和災情監控，工程設計、建設與管理、環境監測與治理等諸多方面，空間信息技術都有著十分廣泛的應用［2］。

2 土地利用調查監測的目的、任務和意義

土地利用是人類在土地資源基礎上進行的與土地直接相關的生活和生產活動，它直接反映了人類對各種土地資源利用活動的結果，包括正面的和可能存在的負面影響，是人文環境和自然環境間通過物質流和能量流交互作用的綜合表現［3］。

土地利用調查亦稱土地資源數量調查，即通過勘測調查等技術手段，查清一個國家、地區各種土地利用分類面積、土地利用狀況及其空間分布特點，編制土地利用現狀圖，了解土地利用存在問題，總結開發利用經驗教訓，提出合理利用土地的意見，為進行土地利用分類和研究，制定國民經濟計劃和土地政策，開展國土整治、土地規劃、科學管理土地等工作服務。土地利用監測是利用遙感監測等技術，對一個國家或地區土地利用狀況的動態變化進行定期或不定期的監視和測定，主要為國家和地區有關部門提供準確的土地利用變化情況，便于及時進行土地利用數據更新與對比分析，以及編制土地利用變化圖件等，這是一項政策性、科學性、技術性很強的工作。

管理在于決策，正確政策的制定依靠準確的信息，也就是對情況及時、準確的了解，同時信息又是執行政策的反饋，土地調查和監測就是獲取土地信息和反饋土地政策、檢驗土地管理措施執行結果的主渠道［4］。土地利用動態監測的目的是及時、準確掌握土地利用狀況，為政府決策、為各級土地管理部門制定管理政策和落實各項管理措施提供科學依據，土地利用調查監測的任務是根據我國土地管理的需要來決定的。我國的土地管理具有三個顯著特點：①我國是社會主義土地公有制國家，國家實行對全國土地、城鄉地政統一管理，由國家土地管理部門和省、地、縣、鄉的土地管理機構組成土地管理系統，行使管理全國土地的職責。②國家為了實現土地資源的合理配置，一方面要通過編制土地利用規劃制定土地利用計劃等項措施，從宏觀上控制各類用地規模，調整比例結構和空間布局，以期土地利用實現最佳經濟效益、社會效益和生態效益；另一方面又要通過建設用地全程管理等手段對單位和個人的土地供給和使用進行具體管理與監督，通過用途管制將土地利用規劃落實到鄉、村以至每一地塊，從微觀上保證資源合理配置目標的落實。③我國人口多、耕地少，耕地保護是關系我國經濟和社會可持續發展的全局性戰略問題，是一項需要長期堅持的基本國策，也是我國土地管理的中心任務［4］。由此可見，開展土地利用調查監測工作對我國合理配置土地資源、保護耕地等有著十分重要的意義。

3 信息技術對土地利用調查監測影響

在過去很長一段時間里，計算機、遙感、地理信息系統和全球定位系統技術等信息技術還沒有興起或尚不成熟的時候，土地管理部門在進行土地利用變更調查工作中，一般根據用地部門上報的用地數據，采取人工野外現場測量修改原圖，再清繪重新印刷成圖。這種方法存在明顯的缺點：①不能主動監測變化；②測量方法落后且人為干擾大；③變更數據獲取速度慢，多次清繪誤差累積；④一旦發現變化，原來的圖件即失去現勢性；⑤與城市圖斑不同，農村土地利用圖斑多為不規則多邊形，運用平板儀等測量工具只能測量拐點，不能連續測量整個邊界，而且難于精確標繪到原詳查底圖上［5］。

近年來遙感、地理信息系統和全球定位系統等信息技術的發展與應用，給土地管理部門提供了土地利用監測新的思路與方法。我國土地利用現狀信息的獲取在技術和方法上有著明顯的階段性提高。第一階段的技術流程是：遙感圖像 →人工判讀、手工編繪及面積量算 →匯總統計成冊。從判讀到面積量算，每一步都需要人力的大量投入，所需時間很長。第二階段采用遙感和地理信息系統結合法，技術流程為：遙感圖像 →人工判讀 →手工編繪并數字化 →計算機量測匯總 →數據庫。這一時期在面積量算上進步較大，實現了全數字化量算，大大地減少了面積量算的工作量和誤差，但這一階段雖然利用了遙感技術和地理信息系統技術，但他們僅僅是一種初步結合，尚談不上一體化或集成利用。第三階段采用了遙感和地理信息系統一體化信息提取技術，技術流程為：遙感數字影像 →人機交互判讀 →計算機量測匯總 →數據庫。該階段初步實現了遙感和地理信息系統的集成及與 GPS 的初步結合［3］。

信息技術尤其是“3S”技術的不斷發展與應用，給土地利用調查監測工作帶來了極大的影響。與傳統方法相比，目前具有以下優點：①運用遙感可以主動發現土地利用的變化信息，提取變化地塊的大致區域；而傳統方法只能被動地由用地單位或個人申報，存在少報和漏報的情況，增加了監測的客觀性。②GPS 測量數據和遙感數據都是以數字方式存儲，可以直接輸入 GIS 系統成圖，避免了傳統方法中多次轉繪、清繪帶來的誤差。③以 GPS作為測量工具不僅快速而且精度高，可全天候作業，測量操作簡便。④與傳統成圖方式相比，GIS 的優勢是公認的。最重要的一點是數字地圖可以十分方便、快捷地進行空間分析、綜合、提取和修改，而且成圖周期短、成本低。⑤運用“3S”集成技術可以較好地完成各級土地資源動態監測工作，為土地變更調查和登記提供了一個新的手段。與傳統方法相比較，不僅提高了數據獲取的精度，而且大大地提高了工作效率［5］。

4 信息技術在土地利用調查監測中的應用

4.1 RS 技術在土地利用調查監測中的應用

土地是存在于地球表面的自然產物，土地位置的固定性、面積的有限性、地域的差異性、利用狀況的多樣性和可變性，決定了土地利用動態監測是一項龐大復雜的技術工程。由于遙感對地觀測技術具有覆蓋面廣、宏觀性強、快速、準確、準時、周期短、多時相、豐富的綜合信息等優點，人們對于衛星遙感在土地調查中的應用，從衛星遙感發展初期就寄予厚望，較普遍地應用于土地調查制圖與監測中，美國、西歐等發達國家還為泰國、墨西哥、肯尼亞等第三世界國家制作中小比例尺的土地利用圖［4］。

隨著傳感器技術、航空和航天平臺技術、數據通訊技術的發展，現代遙感技術已經進入一個能夠動態、快速、準確、多手段提供多種對地觀測數據的新階段。新型傳感器不斷出現，已由過去的單一傳感器發展到現在的多種類型的傳感器，并能在不同的航天、航空遙感平臺上獲得不同空間分辨率、時間分辨率和光譜分辨率的遙感影像。遙感影像的空間分辨率已達到米級；光譜分辨率已達到納米級，波段數已增加到數十個甚至數百個；回歸周期可達幾天甚至十幾小時［6］。遙感技術的發展，給土地利用調查監測帶來了極大的幫助。

遙感是土地利用調查監測的主要信息源，遙感監測主要分為內業和外業兩部分。內業通過一系列的圖像處理，獲取土地利用的變化信息，經過外業調查核實，以分析土地利用變化的現狀［7］。最常用的土地利用調查監測方法可分為兩種：逐個像元對比法和分類后對比法。逐個像元對比法是首先對同一區域不同年份同一時相影像的光譜特征差異進行比較，確定土地利用發生變化的位置，在此基礎上，再采用分類的方法來確定土地利用變化信息，這種方法一般能較為靈敏地探測出已經發生變化的像元，但它不能同時獲得具體的土地利用的變化類型信息；分類后對比法是首先對整個監督區域的不同時相的影像進行各自分類，然后比較在各影像同一位置分類結果，進而確定土地利用類型變化的位置和所屬類型，這種方法能獲得詳細的土地利用轉變矩陣，但這一方法明顯受到單獨分類所帶來的誤差影響，會不可避免地夸大變化的程度。鑒于以上兩種方法均存在不盡如人意的地方，一些研究者又提出了多時相遙感圖像疊合后的主成分分析法。這種方法是將疊合后的圖像進行分類，而不是對各時相的圖像進行單獨分類，從而大大減少變化程度的夸大。目前采用的技術方法是選取兩個時相的衛星影像為主要數據源，對其進行幾何糾正、幾何配準和數據融合，通過計算機自動提取和人機交互解譯的方式直接發現變化特征信息，完成動態變化制圖［6］。

4.2 GIS 技術在土地利用調查監測中的應用

物質世界中的任何地物都被牢牢地打上了時空的烙印，人們的生產和生活中80% 以上的信息和地理空間位置有關。地理信息系統萌芽于 20 世紀 60年代的加拿大和美國，從技術和應用的角度，地理信息系統是一種采集、存儲、管理、分析、顯示與應用地理信息的計算機系統，是分析和處理海量地理數據的通用技術，是解決空間問題的工具、方法和技術，它作為獲取、處理、管理和分析地理空間數據的重要工具、技術和學科，近年來得到了廣泛關注和迅猛發展；從功能上，GIS 具有強大的對空間信息獲取、存儲、編輯、處理、分析、輸出和應用的功能［8］。

地理信息系統最早應用在資源環境管理中，并且多于遙感結合應用，其一是利用遙感信息，在 GIS 基礎數據庫的支持下輔助土地利用類型的解譯，提高分類的精度；其二是利用遙感數據獲取的土地利用現狀最新信息補充和更新 GIS 數據庫，保持 GIS 的現勢性；其三即利用 GIS 空間疊加分析等功能進行不同時期土地利用狀況的疊加分析，監測土地利用變化，并輔助土地的決策［9］。

土地信息主要分為地理位置信息和屬性信息，GIS 在土地利用調查監測中的應用關鍵是數據庫的建立，數據庫除要達到常規制圖的需要外，必須能進行動態更新管理，具有大數據量處理能力，土地利用數據庫的建設是一個龐大的系統工程，其工程運作的覆蓋面廣、數據量大、精度要求高、系統性強。土地利用調查監測中運用 GIS 技術大體有以下技術流程：制定出資料處理、分幅數據掃描處理、遙感圖像數據采集處理、屬性數據錄入處理、圖形拼接處理、數據庫分析處理，然后通過套合檢查、接邊檢查、數據統計成果檢查等方式進行三級檢查，確保土地利用數據庫的正確性和準確性［10］。

4.3 GPS 技術在土地資源管理中的應用

GPS作為一種全新的現代定位方法，具有布點靈活、全天候觀測及計算速度快、精度高等優點，已經逐漸在越來越多的領域取代了常規儀器，給測繪工作帶來了革命性的變化。

GPS 技術在土地利用調查觀測中的應用主要表現在以下方面：①建立高精度的控制網及航片像控點的布設。高精度控制網的建立可為空間數據設施的建立提供一個基礎體系。GPS也被廣泛的用于航測像控點的布設，大大提高了工作效率。②進行變更圖斑的數據采集及新增地物的補測。對于航片上沒有變化的圖斑及新增地物，可在實地采用GPS動態定位方式，沿每個變更圖斑外圍界線進行采集，對采集的數據利用隨機專用程序進行處理［10］。

計算機、RS、GIS、GPS 等信息技術在我國的發展方興未艾，其創造的經濟和社會價值日益突出，“3S”技術與土地資源管理工作的密切結合今后將會日臻完善。在土地利用調查監測中的應用不再以單獨的系統出現，而是逐漸向集成化方向發展。利用遙感（RS）手段可以主動快速地發現變化區域，運用差分 GPS 技術可以精確獲取土地利用變化的數量和性質，GIS 則是管理土地利用的圖形數據和屬性數據（如土地利用類型、權屬、圖斑號等）成為土地利用變化與監測的有效工具。

參考文獻

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［10］耿玉廣.“3S”技術在土地資源管理中的應用研究［J］.中國科技信息，2005，（20）：58

文章名稱：土地調查用到的GIS技術 土地調查的作用
分享路徑：http://vcdvsql.cn/article38/ddopepp.html

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