土地利用现状变更调查方法研究——以山西省昔阳县为例

土地利用现状变更调查方法研究
——以山西省昔阳县为例
摘要
我国在１９８６年一１９９４年期间完成的全国县级土地利用现状调查工作，获取了有史以来最为详尽的土地利用现状和土地资源信息。

但目前，全国大部分县区距离上次的土地详查工作已过了１０多年的时间，土地利用状况已发生了巨大变化。

虽然国家要求对土地详查成果进行逐年变更，但许多县区的土地变更仅停留在数据上，出现图件和数据“两张皮”的现象。

而且以往的土地变更调查过程以手工操作为主，速度慢，周期长，开支大，效益低。

土地利用基础数据和图件信息的非现势性已逐渐制约国土资源的信息化与科学化管理。

本研究就是针对这一现实，以山西省昔阳县为研究区域，探讨了基于正射影像图和ＧＩＳ技术的土地利用现状变更调查方法。

该研究在土地利用及其分类理论和遥感技术、地理信息系统及系统建设相关应用技术的基础上，介绍了土地利用变更调查的三种方法：传统调查方法、“３Ｓ”技术支持的调查方法以及基于正射影像图和ＧＩＳ技术的调查方法。

结合实证研究，重点介绍了基于正射影像图争ＧＩＳ技术的土地更新调查方法。

这种方法是以１：ｌ万标准分幅正射影像图为外业调查工作底图，依据《山西省土地利用现状调查技术规程》及相关技术规范的具体要求，进行野外地类调绘扣权属界线调查，并对新增地物和近年变更状况进行补充调查，内业采用ＭａｐＧｉｓ软件，依照国家数据库建库标准，进行图形奔属性库建设，最终建立土地利用现状数据库。

建立昔阳县土地利用现状数据库之后，对比了此次更新调查的辖区总面积、分幅面积、地类面积和２０００年束的相应变更面积，分析了造成差异的主要原因来自不同的作业手段，并提出了数据差异的处理方法，同时还对本次更新调查所采用的分类体系进行了分析。

本研究还对土地变更调查的三种方法进行了对比分析，指出了各种方
法的优点及存在问题。

对比结果表明：与传统方法相比，基于正射影像图和ＧＩＳ技术的变更调查方法引进了计算机地理信息技术，具有误差小、效率高，耗费的时间、人力物力少，成果资料可实现现代化管理的优点；与“３ｓ”技术支持的变更调查方法相比，该方法对设备配套和技术条件的要求低，调查的组织实施相对简单，具有经济可行，便于操作、易于实现的优点。

因此基于正射影像图和ＧＩＳ技术的土地变更调查方法是目前最为可行，而且适合北方山区县的一种土地利用现状变更调查方法。

文章的最后提出了土地利用现状变更调查中所采用的分类体系、各工序之间的协调、应用软件和技术标准等值得探讨的问题。

关键词：土地利用现状变更调查ＧＩＳ方法
．２一
１．前言
当今，全珐范围内社会经济的发展需求与相对不足的资源及脆弱恶化的生态环境的矛盾，使得社会与经济的进一步发展面临困境。

全面及时地掌握资源环境的基本状况，是在全球范围内探讨人类社会持续发展的前提条件¨．２１０我国人口众多，土地资源有限，现有耕地和耕地后备资源相对不足。

随着人口的增长，人地矛盾日益突出。

土地利用状况及其变化，不仅影响社会经济的持续发展，而且还间接影响全球环境的变化［３】。

及时、准确地掌握有关土地资源利用信息，是进行土地资源科学有效管理的基础，也是制定农业乃至整个国民经济发展计划的重要依据。

１．１研究的必要性
为了准确掌握我国土地利用现状，在国务院的统一部署下、在原国家土地管理局的组织下，于ｔ９８６年～１９９４年期间完成了全国县级土地利用现状调查工作（简称：土地详查），获取了有史以来最为详尽的土地利用现状和土地资源信息，为制定国民经济计划、土地管理和开展科学研究提供了基础资料。

但目前，全国大部分县区距离上次的土地详查工作已过了１０多年的时间，土地利用状况已发生了巨大变化。

虽然国家要求对土地详查成果进行逐年变更，但由于土地变更工作本身的复杂性、零碎性以及专业性，许多县区的土地变更仅停留在数据上，出现图件和数据“两张皮”的现象。

还有些县区，由于土地管理机构变迁，详查成果遗失严重，使土地家底不明，资源不清，造成了土地管理和利用上的“瓶颈”。

土地利用基础数据和图件信息的非现势性已逐渐制约国士资源的信息化与科学化管理¨】。

分区域有重点地进行土地利用现状的变更调查，是～项长期的基础性工作。

但传统的土地变更调查过程以手工操作为主，速度慢，周期长，开支大，效益低州。

因此有必要采用现代先进技术手段对传统变更调查方法予以创新，以保证现状数据的真实性和现势性。

一３．
１．２研究的目的与意义
土地利用现状调查的目的，是查清我国土地利用类型、数量、面积、分布、利用现状及权属状况，为制订土地利用总体规划、国民经济计划和有关土地政策，合理利用土地及进行土地科学管理提供基础资料。

土地现状变更调查的目的，是查清包括地类、权属界、境界的变化情况，更新土地利用基础图件，为土地利用规划修编，农村集体土地所有权登记发证提供图、数、实地相一致的现势性强的资料ｆ８】。

土地利用变更调查是国土资源管理的一项基础性业务工作，其变更调查成果是国土资源管理的基础数据删，及时准确掌握土地利用变化情况，并保证土地利用图件和数据的现势性，可以为新一轮土地利用总体规划修编以及国民经济发展规划的编制提供现势性强的基础资料，是实施规划管地、土地用途管制制度的基础和前提；是进一步建立和完善土地调查统计制度的需要；也是农村集体土地所有权登记发证、建设用地审批、土地开发复垦整理项目管理以及土地执法监察等各项国土资源管理工作的基础和依据；更是建立“以图管地”的国土资源管理新机制，全面推动土地管理科学化决策水平的重要举措ｆ１“。

本文所研究的土地利用现状变更调查方法是结合国土资源部新一轮国土资源大调查中“土地利用基础图件与数据更新”项目的实旌，采用新技术、新方法全面查清县域范围内的土地利用类型、数量、分布和现状，更新土地利用基础图件和数据，做到圈、数、实地三者相一致。

本项目旨在为使用新技术、新方法、新机制，加快土地利用调查速度，减轻调查强度，保持土地利用基础图件与数据现势性提供示范；为全面更新土地利用现状调查成果提供经验：为国家制定土地调查的技术标准、规程、规范等提供依据；为建设国家土地调查制度体系提供基础信息。

从学科发展的角度讲，通过我国的第一次土地详查，形成了严格的土地分类体系（包括含义和图例）和完整的土地调查程序、调查方法，以及面积量算方法，促进了土地调查学的形成。

本次调查以正射影像图为外业
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调绘工作底图对县级行政辖区内的土地利用状况进行全面变更调查，并运用现代化设备，如微机、扫描仪、数字化仪、绘图仪、刻录机、磁带机以及ＧＩＳ软件等完成土地变更调查的内业建库工作。

这不仅促进了土地调查学的发展，提高了土地调查的技术水平，而且推动了土地科学的进步。

１．３研究背景
近年来，遥感（ＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇ，简称：ＲＳ）、地理信息系统（ＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，简称：ＧＩＳ）以及全球定位系统（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ，简称：ＧＰＳ）技术（合称：“３ｓ”技术）的发展与应用为传统土地变更调查工作的改革提供了新的思路与方法。

遥感是快速获取大面积空间信息的技术手段，它以数字图像或光学影像方式向人们提供地球表面各种地物的分布信息【１ｌ】；经过六十多年的发展，这项技术已经成为人们获取大面积地形地貌、水文地质、农业、土地利用、气象、生态环境等领域信息的主要技术手段。

全球定位系统是近几十年发展起来的逐个精确获取地理表面点位的技术手段。

用全球定位技术获取的点位数据是对遥感影像信息精确的补充，两项高新技术的结合增强了土地动态监测获取信息的现势性与准确性。

地理信息系统是指在计算机软硬件支持下、对具有空间内涵的地理信息进行输入、存贮、查询、运算、分析、表达的技术系统：同时，它可用于对土地利用／覆盖信息的动态描述，通过时空建模、分析土地利用／覆盖的发展变化和演变过程，从而为咨询、规划和决策提供服务１“。

国土资源部在１９９９年全面启动了新一轮国土资源大调查，它明确提出要进行一系列土地调查，包括我国耕地后备资源的状况、开发利用潜力，退耕还林还草和区域土地生态环境调查，土地利用现状补充调套等，这些调查项目均以土地利用基础图件和数据为基础。

根据国土资源部２０００年工作部署和全国《新一轮国土资源大调查实施方案》，将“昔阳县土地利用基础图件与数据更新”项目列入２０００年全国国土资源大调查项目。

本文就是在这种背景下，结合山西省昔阳县“土地利用基础图件与数据更新项目”，探讨适合北方山区县的土地利用现状变更调查方法。

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２．国内外研究动态
２．１国外土地利用现状调查的研究
遥感技术在土地管理业务工作中的应用，由于各国各地区的社会制度、自然条件、发展水平和管理体制上的差异，需求不尽相同。

如：加拿大每５年用卫星遥感资料和航空遥感结合的方法对全国土地资源的利用情况做一次调查㈣；澳大利亚在经济活动少的荒漠地区使用卫星遥感资料调查，在人口稠密的发达地区则使用航空遥感方法；在法国，卫星遥感资料作为土地调查的辅助资料，配合航空遥感和地面调查作样点布设。

在日本、西欧等一些国土面积较小、经济发达的国家，都是定期通过航空摄影方法进行土地资源利用调查的【１４】。

国外有关利用“３８”技术进行土地资源调查的研究主要集中在对遥感影像的分类、处理及信息获取上，如：遥感影像的分类算法㈣、图像信息提取、混合像元分类【１８】、多传感器多时相多波段分类等［１９，１０１。

近二十年来，国外航天遥感技术在土地资源研究中有了长足的进展，尤其是土地利用图的编制成为遥感专题制图中最热门的课题，在一些发达国家和发展中国家已广为展开。

美国从航天遥感卫星的问世就十分重视土地利用图的编制，至１９７７年１１月底，其３０％领土的土地利用图和植被覆盖图己编制完成；菲律宾自然管理中心于１９７７年即利用四个月的时间完成了ｌ：５０万全国土地利用图的编制叫，１６Ｉ，也有部分国家利用高分辨率的遥感影像制图，如：斯里兰卡监测局的遥感中心于１９９９年利用ＩＲＳ—ＩＣ５．８米遥感影像制作１：５万的地图数据ｌ”】；美国、西欧等发达国家也利用卫星遥感为泰国、墨西哥、肯尼甄等第三世界国家制作了中小比例尺的土地利用图。

目前，航天遥感技术的应用基本上是以成熟ＧＩＳ和Ｒｓ软件为工作平台、以文件作为数据交换的方式，通过人工目视解译的方式制图。

由于基于遥感影像的边界提取精度太低，而且各地具体情况差异太大，因此，目前没有形成一套通用、完整的基于遥感影像的自动成图系统【１４Ｊ。

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２．２国内土地利用现状调查的研究
我国的遥感调查工作起步较晚，从“六五”才开始采用航空遥感与卫星遥感型相结合的方法进行土地利用资源调查的应用研究，完成了土地利用制图的工作。

在“七五”和“八五”期间我国还开展了一些遥感技术在自然灾害监测方面的应用研究【Ｉ”。

为配合全球变化的人文领域研究计划（ＨＤＰ）与国际地圈一生物圈计划（ＩＧＢＰ）的工作，我国在“九五”期间对全球变化的研究项目中涉及了多项土地利用／覆盖变化的研究项目，并将“遥感、地理信息系统及全球定位系统技术”作为国家科技攻关重点项目．应用于资源、环境、灾害等监测工作中。

近几年，我国有关土地利用动态监测研究大体可分为总量监测与具体监测两类。

ｎ）总量监测
总量监测与国外的土地资源调查工作类似，研究的是大面积土地利用现状变化的总量与趋势，为国家、省（自治区）级的决策服务；它常采用ＲＳ与ＧＩＳ相结合的土地利用动态监测技术。

ＲＳ与ＧＩＳ相结合的土地利用动态监测具有易于实现、技术成熟等优点，同时，它也具有“ＲＳ与ＧＩＳ集成度不高”、“监测结果的精度低”等缺点【１４】，因此，它常用于监测目标单一、周期较长、变化面积较大的总量监测中。

１９９４年原国家土地局组织北师大，中科院遥感所以及北京农业大学采取这种监测技术对全国１９个城市的土地利用状况进行了监测，监测结果得到了中共中央国务院领导的高度重视；１９９６年，又将监测范围扩大至７０个城市取得了遥感技术在土地利用动态监测中产业化的应用１２０１。

ｆ２）具体监测
具体监测则是研究地块细部的变化，为土地的经营和治理工作服务。

我国的农村土地管理工作与国外有所不同，其工作数据不是通过地块日常的买卖和审批工作来维护的，而是集中地于每年的１０月完成全年度的变更工作，因此对于我国这种变更周期较长、变化范围较大、监测精度要求较高的土地利用交更工作可以考虑引入计算机地理信息系统进行作业。

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３．土地利用现状调查及变更调查的理论基础与技术体系３．１土地利用现状调查及变更调查的概念
土地利用现状调查是指以县为单位，为查清各类土地利用分类面积及其分布和利用状况，并白下而上逐级汇总为省级和全国的土地总面积及土地利用分类面积而进行的调查，其重点是按照土地利用分类系统查清各类用地的数量及分布。

根据我国国情，在进行土地利用现状调查的同时结合进行土地权属界线调查。

土地利用现状变更调查，是在详查成果和以此建立的初始地籍成果的基础上，采用一定的调查方法，对地类、土地权属单位和土地权属性质、权属界线、面积每年发生的变化进行调查，更新日常地籍用图，记录土地变更调查成果［２１－２３】。

３．２土地利用及土地利用分类理论
３．２．１土地及土地利用
土地是地球陆地表层一定范围内的地域单元。

是兼具自然特性和社会特性的复杂综合体。

它是由土壤、岩石、地貌、水文、气候、植被等自然要素相豆作用而成。

又长期受人类活动的影响，是具有一定立体厚度的实体ｆ２４。

”。

土地系统是一个反映人与自然关系的人地交互系统。

人类根据土地的属性和特点，按一定的经济和社会舄的，采取一系列的生物技术手段，对土地资源进行长期性或周期性开发、改造和保护性的经营，称为土地利用（Ｌａｎｄｕｓｅ）【２６】。

土地利用是把自然生态系统改变为人工生态系统的过程，是一个自然、社会、经济技术诸要素综合作用的复杂过程［２６１。

土地利用合理与否直接关系到人类的生活质量、社会环境和生态系统的好坏，也决定着土地利用可持续发展战略是否可行【２＂。

人类活动是不断交化的，不断变化的人类活动使得其周围的生态系统、社会环境等～系列地理现象也发生改变，这就引
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起了土地利用的变化。

通过研究土地利用的变化，不仅能获取土地系统本身的现状，同时通过追索其演化历史以及影响因素的变化，从而预测土地系统本身的演化趋势。

目前了解土地利用变化的成因、过程和未来发展趋势已成为世界各国对土地利用／土地覆盖研究的重心【２８’６１’６２Ｊ。

３．２．２土地利用分类
分类（ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）是土地利用研究的基础。

土地利用分类，是指对现有的土地利用状况，根据其利用的方式、结构及其功能特征的相似性与差异性而进行同级土地资源的类型分类和分级【２９】。

土地利用分类以不同土地利用类型来表达土地的利用与分布状况，不同予以反映土地自然属性为主的土地分类。

各国各种比例尺的土地利用分类的研究有详略不同、重点不同的差异，但基本类型大致有：耕地、园地、林地、牧地、城镇及居民用地、工矿交通用地、水域、未利用地等。

（１）土地利用分类原则
“没有规矩，不成方圆”，要想建立一个合理、统一的土地利用分类系统，就必须遵照一定的规则，这个规则就是土地利用分类原则。

土地利用分类原则是既统一，又分散；讲究科学，又熏实用。

统一是为了建立全国乃至全球统一的土地利用分类系统，以便于土地利用调查统计。

但是，我国地域广阔，每个地区的土地都有自身的特点，其所处的自然、人文环境也各不相同，那么，相应的其土地利用也就不尽相同，所以，在“统一”这个大原则上，土地利用分类应该体现地方特色，也就是分散的特点。

科学性原则就是在分类时，要从上到下、由高级到低级、逐层逐级分类，同层同级分类时，要依照统一的标准。

实用的原则则体现在其分类后的成果数据是否能够被多个部门利用，而不仅仅是个人或本部门ｆ”－３２］。

（２）土地利用分类依据
土地利用类型是土地利用分类的地域单元。

土地利用类型划分的依据主要是土地的用途、经营特点、利用方式和覆盖特点等因素【３３】。

７０年代，各国土地利用研究者在联合国粮农组织（ＦＡＯ）的推动下，经多次讨论，认为在划分土地利用类型时除主要考虑土地利用的目的外，还要联系与土
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地利用类型的形成有关的因素及有关的事项特征类加以说明，如：生产性质和利用土地所取得的产品、服务和其它效益；利用土地的目的和经营方针；资金集约程度；劳动集约程度：能源；土地利用者的技术、知识和态度；所采用的技术；基础设施；土地的大小和形状；土地所有制；收入水平等。

土地利用类型一般有以下的特点：
第一，它是在自然、经济和技术条件影响下，经过人类劳动干预而形成的产物：第二，在空间分布上它具有一定的地域分布规律，但不一定连片，可以重复出现；第三，在时间上随着社会经济和技术条件的改善，土地利用方式及其特点也有明显的动态变化；第四，它是根据土地利用的地域差异划分的，是反映土地用途、性质及其分布规律的基本地域单位ｆ２４】。

通过划分土地利用类型，可查清各类用地的数量及地区分布，可阐明土地利用的合理性，揭示土地利用存在的问题，为合理利用土地资源、调整土地利用结构和确定土地利用方向提供依据。

（３）土地利用分类体系
土地利用分类体系是根据土地利用方式、结构及特点的相似性和差异性，按照一定的原则和依据，划分为一个不同层次的类型结构体系弘引。

不同的应用目的和审视角度，不同的文化传统和分类理念，以及进行分类的地域对象的自然与社会经济状况的不同，可以产生风格和内容各具特色的土地利用分类体系【３４１。

截止目前，我国土地利用现状分类体系中影响最大、最具代表性的主要是土地管理部门曾经使用和正在使用的三个分类系统。

土地管理部门使用的第一个分类系统是１９８４年９月由原全国农业区划委员会在《土地利用现状调查技术规程》中制定的，该系统（简称“详查分类”）曾被用于我国第一次全国土地详查【２¨。

它将我国土地利用分为耕地、园地、林地、牧草地、居民点及工矿用地、交通用她、水域及未利用土地共８个大类，其下又分了４６个二级类。

第二个分类系统是１９９７年在全国县级土地利用总体规划及规划修编过程中新使用的系统（简称“修编分类”），它是在“详查分类”的基础上修改而成的［３０ｌ。

它将“详查分类”中
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的土地利用类型调整、归并为农用地、建设用地和未利用土地三个大类，原耕地、园地等一级类被改为二级类，加上新增的“水面”及原未利用土地中的二级类，共分１７个二级类，原“详查分类”中的大多数二级类则被改为三级类（共３４个）。

（与“详查分类”和“修编分类”并行使用的还有一个“城镇土地分类系统”，它是由（原）国家土地管理局在《城镇地籍调查规程》中制定的【３５】，分为商业金融用地、市政用地等１０个一级类，下分２４个二级类。

另外国家建设部１９９１年颁布的《城市用地分类与规划建设用地标准》也给出过一个类似的分类系统【２９１。

）
第三个分类系统则是于２００２年１月１日起开始试行的“全国土地分类（试行）”（简称“最新分类”）它是在“修编分类”的基础上修改而成∞，主要是将原“城镇土地分类系统”修改后并入，并对原“修编分类”中的类型也作了一些修改后形成，仍分农用地、建设用地和未利用地３个大类，下分１５个二级类，７１个三级类。

３．３遥感技术
资源研究的现代化取决于现代化的科学技术手段。

遥感技术与计算机技术的迅猛发展和日趋完善，为资源研究奠定了坚实的基础。

遥感与计算机技术应用领域的不断扩大和水平的提高加快了资源研究的进程。

遥感（ＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇ）是指不直接接触物体本身，从远处通过仪器（传感器）探测和接收来自目标物体的信息（如电场、磁场；电磁波、地震波等信息），经过信息的传输及其处理分析，识别物体的属性及其分布等特征…１。

遥感技术是从不同高度的平台（Ｐｌａｔｆｏｒｍ）上，使用各种传感器（Ｓｅｎｓｏｒ），接收来自地球表层各类地物的各种地磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而对不同的地物及其特性进行远距离的探测和识别的综合技术。

现代遥感技术主要包括信息的获取、传输、存储和处理等环节。

其核心组成部分是获取信息的遥感器。

遥感技术广泛用于军事侦察、地球资源普查、
植被分类、土地利用规划、农作物病虫害和作物产量调查、环境污染监测、海洋研制、地震监测等方面【１１】。