土地资源信息技术及其应用与发展

土地资源信息技术及其应用与发展

李　岩,赵庚星

(山东农业大学资源与环境学院,山东泰安271018)

摘要:随着空间信息技术在土地资源管理中的不断应用,一种新兴的综合性学科———土地资源信息技术逐渐成形。文章研究了土地资源信息技术的基本内涵,分析了土地资源信息技术在土地资源调查、土地评价、土地规划、土地整理和土地资源动态监测中的应用现状。在此基础上,提出了土地资源信息技术存在的成本问题、不同数据源的数据融合、时空多维信息的数据表达与分析、人-机交互界面还有待进一步发展与完善等问题,指出了土地资源信息技术发展趋势。

关　键　词:土地资源;信息技术;应用;发展

中图分类号:F301.2;TP399 文献标识码:A 文章编号:1003Ο2363(2006)06Ο0094Ο05

收稿日期:2006-02-08;修回日期:2006-09-25

作者简介:李岩(1982-),男,山东淄博人,硕士,主要从事土地资源及信息技术研究,(E -mail )zhaogx @ 。

当前,随着信息技术的不断发展,全球定位系统技术、遥感技术、地理信息系统技术和计算机技术在土地资源管理中的应用日趋广泛,在土地信息的获取、存储、处理、表达和分析应用等方面发挥了越来越重要的作用,逐渐形成了一门新的综合性学科———土地资源信息技术。它对于实现土地资源管理工作的信息化、科学化和智能化具有重要意义。

1　土地资源信息技术的内涵

土地资源信息技术是研究土地资源信息的组成、相互联系及其信息获取、存储、处理、表达、分析应用等各种技术体系的集成与融合的一门综合性学科。它以空间处理技术为核心,是地理信息系统(GIS )、全球定位系统(GPS )、遥感(RS )以及计算机技术等高新技术和常规的测量调查手段等的总称及其集成融合。

土地资源信息技术具有以下特征:(1)土地资源信息技术是土地科学与信息科学的交叉学科。土地资源信息技术就是将信息技术广泛应用于土地资源管理工作,对土地资源信息进行获取、存储、处理、表达、分析应用,从而实现土地资源管理的信息化、科学化和规范化。它涉及以3S 技术为核心的现代空间信息处理技术以及与土地相关的地理学、环境生态学、土壤学、气象学、城市科学和管理学等学科[1],因而是一门交叉学科。(2)土地资源信息技术具有空间分析特性。土地资源信息数据表达的是一个地理实体,这些数据都具有空间几何特征。因而土地资源信息技术必须具有空

间分析特性,构建统一的空间框架,将土地的各种信息存贮在这一统一的框架内,利用计算机高速处理功能进行综合分析。(3)土地资源信息技术具有动态分析特性。由于土地资源及其相关的各种要素始终处在变化之中,使得土地资源信息具有时序性。因此,土地资源信息技术也必须具备动态分析功能,提高信息快速采集、获取的能力,具备对土地利用突发事件快速响应的能力,进行时序综合分析。(4)土地资源信息技术具有基础开放性与实用性。土地是国民经济持续发展的基础,这就要求土地资源信息技术支撑下的数据库具有很好的兼容性、开放性,能够满足不同层面的共享利用。系统的数据质量、结构、编码等要有一定的标准与规范。土地资源信息技术的内容涉及信息获取技术、信息存储与处理技术、信息表达技术、信息分析应用技术等,构成完整的技术体系。

2　土地资源信息技术的构成

2.1　信息获取技术

获取信息是利用信息的先决条件,信息获取技术是土地资源信息技术的基础。全球定位系统技术具有全时域、全天候、全球空间的准确定位和实时导航功能,可以实现对地表事物和现象的空间定位,获取土地资源的空间位置数据;遥感技术覆盖面大,宏观性强,获取地物信息速度快,能对土地资源的各类信息进行不同尺度、不同时相的观察,以获取现势性信息。因此,在土地资源信息技术体系中,全球定位系统技术和遥感技术构成了土地资源信息获取技术的基础和核心。

2.2　信息存储与处理技术

在获取了土地资源信息后,就要对所获取的信息

第25卷　第6期2006年　12月地域研究与开发

AREAL RESEARCH AND DEV ELOPMEN T Vol.25　No.6Dec.2006

进行存储和处理。信息存储和处理技术是建立土地资源信息系统、实现土地管理工作信息化的关键。地理信息系统是空间型的信息系统,具有强大的空间分析、多要素综合分析和动态预测能力,能快速实现对海量的各类土地资源信息数据的综合处理,并提供各类辅助决策咨询意见。因此,在土地资源信息技术体系中,地理信息系统技术成为土地资源信息存储与处理的关键和核心技术。

2.3　信息表达技术

土地资源的信息表达技术除包括地理信息系统技术本身具有的对空间数据信息的图形化输出功能外,还包括计算机网络技术。利用计算机网络技术可将经过加工和处理的各类土地资源信息在网域内进行传输和表达[2],满足用户查询和信息共享的需要,促进土地资源信息的快速传播和高效利用,从而实现土地管理工作的网络化和系统化。

2.4　信息分析应用技术

当前土地资源信息技术体系中的信息分析应用技术主要有虚拟现实技术和人工智能专家系统等

[1,2]

。

利用虚拟现实技术,可对特定条件下的土地利用等人类活动,在未来可能发生的变化进行模拟,给人一种身临其境的感觉。土地资源人工智能专家系统则是将专家的经验,采用合适的表示方法,经过知识的获取、总结、理解、分析,存入知识库,然后利用计算机对土地资源信息进行智能化分析处理和应用。它对于实现土地管理工作的智能化具有重要意义。土地资源信息技术的整个技术体系见图1。

计算机网络技术

虚拟现实技术

地理信息系统技术

人工智能专家系统

遥感技术

全球定位系统技术

信息分析应用技术信息表达技术信息存储与处理技术

信息获

取技术土地资源信息技术

图1　土地资源信息技术体系

Fig.1　Structure of land resource inform ation technology

3　土地资源信息技术应用现状

随着科学技术的发展和经济水平的提高,土地资源信息技术已广泛应用于土地资源管理工作的各个方面,实现了对土地资源信息的准确采集、动态监测和科学管理,极大地促进了土地管理工作的现代化、信息

化、智能化和科学化。

3.1　在土地调查方面的应用

土地资源信息技术在土地资源调查方面的应用,主要是利用遥感技术,通过遥感图像的解译处理,并结合外业信息、专家知识和人工智能,以及各种分类算法等提取土地资源信息,最终提供精确的土地资源利用数据和图件[3]。

基于土地资源信息技术的土地资源调查是以数字信息的传递和处理为特征的[4]。在数据获取方面,利用遥感信息周期短、多波段、多时相、分辨率较高的特点,可以及时获得各类土地资源信息,为土地资源调查工作提供丰富准确的数据源。GPS 则是十分有效的空间定位工具,它不仅可以实时确定调查所在地点(典型地块和样地)的地理坐标,而且可以应用其导航功能引导调查人员进行实地调查,确定各类图斑的类型、面积、范围和权属界线。在野外调查的基础上,利用GIS 技术与数字化环境,可对各类土地资源信息进行分析验证,实现各类图件的数字化处理。

我国在1984～1996年进行的第一次全国土地利用现状调查中,利用航空遥感影像及其陆地资源卫星多光谱图像为数据源,全面查清了我国各类土地的面积、权属、分布和利用状况。在此后每年一次的土地变更调查中,亦采用现势性强的遥感影像,获取土地利用变化信息,并在GIS 的支持下建立土地利用更新调查数据库及信息系统,汇总、统计各类土地数据,全面更新土地利用基础图件,实现土地资源管理的数字化。基于信息技术的土地资源调查已逐渐成为土地资源管理的常规技术方法。

3.2　在土地评价方面的应用

通过土地资源信息技术的应用,可以实现土地资源评价的定量化、自动化和智能化。利用RS 技术,可以实时获取各类土地资源评价单元的属性信息和利用现状,为评价工作提供基础资料。利用GPS 技术,可以实现各土地评价单元的准确定位,并指导实地评价、核查工作。利用GIS 技术,则实现土地评价的空间位置信息和属性信息联接,利用GIS 叠加分析功能,叠加生成土地评价单元,利用相关指标权重确定及评价模型得到各评价单元总分值,划分土地等级,输出评价结果[5,6]。利用人工神经网络专家系统[7],可以实现不同评价因素下各类土地资源信息的自动化和智能化处理,进行模型分析和专家系统辅助决策。

20世纪80年代以来,土地资源信息技术逐渐应用

于土地资源评价工作中。在早期的土地适宜性评价中,主要是利用GIS 进行空间叠加生成评价单元,选择

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59・第6期李　岩等:土地资源信息技术及其应用与发展