“３Ｓ”技术在土地资源利用管理研究中的进展综述

潘佩佩　王晓旭

摘要：“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，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。文章通过详细阐述GPS、KS、GIS、“3S”技术集成及它们在土地资源利用和管理中的应用原理，结合“3S”技术的发展探讨其在土地资源利用管理中的发展趋势及应用前景。

关键词：“3S”技术：土地资源利用管理

一、引言

十七届三中全会提出要“实行最严格的节约用地制度，从严控制城乡建设用地总规模”，这正是由于我国当前正处于经济加速发展、社会转型和体制转轨加快的特殊时期，“黄金发展时期”和“矛盾凸显期”不期而遇，而且现代社会新技术以几何级数的趋势增长，并且相互渗透、相互交叉，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。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。

二、“3S”技术及其应用原理

“3S”即指全球定位系统(GPS)、遥感(RS)和地理信息系统(GIS)及“3S”集成。

GIS主要以TM、SPOT、Quickbird、Ikonos和我国资源卫星获取的遥感信息作为数据源，通过运用系统工程和信息科学的理论，能够对多种来源的时空数据进行综合处理、集成管理、动态存取，为智能化数据采集提供地学知识。

RS是利用可见光、红外线、微波等探测仪器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理，识别探测对象的性质和运动状态的技术体系，可以实时地提供目标及其环境的语义或非语义信息。当前遥感信息的应用已经从单一遥感资料向多时相、多数据源的融合与分析过渡，从对各种现象的表面描述向软件分析和计量探索过渡。

GPS是以卫星为基础的全天候无线电定位导航和时间传递系统，具有提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度以及时间数据的功能。用GPS测定三维坐标的技术方法将测绘定位技术从静态扩展到动态，从事后处理扩展到实时定位与导航，使其绝对和相对精度也发展到了米、厘米乃至亚毫米级。

“3S”集成是指将三者与其相关技术集成在统一的平台中，形成对地观测、空间定位和空间分析的完整体系结构，使其不仅具有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能，而且能够智能式的分析和运用数据。其中GIS相当于中枢神经，能有机地对反映地理位置的图形信息进行综合集成及空间分析，KS相当于传感器，GPS相当于定位器。“3S”集成为土地利用和管理提供了新一代的观测手段、描述语言和思维工具，形成现代高科技手段在土地管理领域“天上查、地上看、网上管”全方位应用格局。

三、“3S”技术在土地资源利用管理中的应用

(一)基于“3S”技术的土地资源利用现状调查

土地利用现状调查即是全面盘点土地资源利用变化的数量、质量及空间结构的最新格局，通过地理信息系统建立反映产权结构、产业结构和行业结构用地数量与空间布局的地籍总归户。在反映资源配置的经济状况、资源安全的保护状况、资源权属的分布状况等基础信息基础上，突出安排经济快速发展地区、国家粮食基地地区、生态环境脆弱地区等特殊地域的调查，调查成果通过“3S”并应用网络技术直接上传到国土资源部汇总，综合“3S”集成推出一整套精确定时、定位、定量控制的现代化土地调查技术体系。利用KS能精度较高地定位、定量到地块，结合专家知识和人工智能的分类方法，以及基于分形理论和神经网络的分类算法等提取信息，最终提供精确的土地资源利用数据和图件；GPS广泛应用于土地资源的外业调绘和数据采集工作；GIS通过系统的统计和覆盖分析，提供区域多种条件组合，实现资源统计和原始数据的快速再现，形成集信息获取、处理、存储、传输、分析和服务为一体的调查技术流程。

(二)基于“3S”技术的土地利用动态监测

土地利用动态监测是反映土地质量和农业生产动态变化的窗口，是摸清土地资源承载力的重要途径，常规监测手段难以及时主动发现变化区域。“3S”以分布式的多源异构数据共享平台为基础，把各个土地利用动态监测系统连接起来，建立并更新每一块土地的影像库和覆盖全国的土地利用数据库，提供了一个快速、有效的时空数据管理与分析的平台。

GPS技术主要用于土地利用特征数据、用地范围变化数据的采集，从而精确获取土地利用变化的数量和性质；GIS在研究区域基础地理数据的引入、数字地面模型分析、GPS数据转换应用、动态变化分析、数据的空间叠加和无缝拼接等多方面发挥了重要的作用；RS在图像数据处理、土地利用分类、栅格数据统计分析等方面具有不可替代的作用，将近期的高分辨率遥感影像与历史时期的GIS土地利用数据库套合，可快速、准确的更新土地利用现状数据库。2006年中国土地学会学术年会上，专家认为，土地利用动态监测中遥感数据源的选择对其精度的提高至关重要。基于“3S”的动态监测，可以发现变化的空间分布及变化来源和去向，为深入分析提供了很好的数据基础。

(三)基于“3S”技术的土地利用规划

土地利用规划的编制、审批和实施涉及大量图件、指标等空间和属性数据，对规划成果质量和管理的时效性要求都很高，“3S”技术在土地利用规划数据采集、集成、规划方案编制、规划成果管理与应用等方面都起着关键作用。

“3S”技术能够在空间分析模型的支持下，编制土地时空最优利用方案，促进以管理规划成果、提供辅助决策为目标的土地利用规划管理信息系统发展。借助“3S”技术采用合适的规划模型，以辅助规划的编制和修改、报批用地规划审查、规划实施情况监测、规划效果评价和执法检查等，实现图形和属性数据共享，方便地籍、耕地保护、监察等负责人能及时掌握最新的规划成果。“3S”技术和仿真模拟技术结合还可以对土地利用规划进行跟踪管理和实时调整，系统地提供土地资源供求的时空预测模型，为区域土地利用规划工作提供全面的技术支持。

(四)基于“3S”技术的土地定级估价

土地定级估价需要利用“3S”技术对涉及的大量空间和属性数据进行一系列的覆合叠加、空间分析和统计计算。RS可以实时获取各类土地定级单元的属性信息和利用现状；GPS可以实现各土地定级单元的准确定位，并指导实地评价、核查工作；利用GIS选择土地分等定级指标和各自权重值及其他土地利用信息，实现空间位置信息和属性信息联接，还可完成土地利用要求与土地条件的比较，根据因素

体系和评分规则，形成相应的属性库，最后评价土地适宜性等级。借助“3S”建立土地评价、定级或地价信息发布系统，不仅保护了社会公众应当享有的知情权，有利于促进和加强政府对城市土地价格的管理，而且提高了地价评估专业机构评估地价的科学性和客观性。

四、“3S”技术在土地资源利用管理研究中发展趋势展望

(一)继续开展“3S”关键技术的研究

土地利用和管理涉及多学科的相互渗透和支撑，根据当前国际上的技术走向和“3S”市场需求，继续开展嵌入式及多维GIS的研究，逐步实现“3S”与其他相关技术的集成与整合，综合“3S”技术建立土地信息系统和专题信息空间数据库、图像数据库和统计数据库，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，并研制基于大型“3S”技术的土地资源信息应用与服务系列标准与规程，使土地资源信息获取、交换与应用更加规范化、标准化，并保证数据的现势性、完整性和一致性，随着土地管理理论研究的深入以及“3S”技术更为人性化、可视化，将更加有利于土地管理工作者的操作。

(二)“3S”与网络技术、专家模型综合集成

将“3S”技术进一步集成和融合，并引入网络技术和专家决策系统，进行土地专题模型以及预测模型的开发研究，形成一个高度协调化、信息系统网络化和信息分析智能化的系统。一旦真正实现“3S”技术有机的结合、在线连接、实时处理和系统的整体性，在分析模型支持下快速完成多维多元复合分析，实现土地信息的集中管理、更新和应用的共享。基于网络GIS的电子地图浏览、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，新一代土地资源管理决策支持系统将“3S”、专家群体、网络技术有机结合起来，对土地资源的开发进行模拟分析或仿真，从而实现土地资源的科学管理和规划。

(三)“3S”与电子政务及业务型土地管理系统综合集成

“3S”作为国推动信息化、实现现代化的重要组成部分，正在与电子政务、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。由于土地利用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，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。

五、结束语

“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，从单一行政管理向法律、行政、经济、技术综合管理发展的新阶段，提升了土地资源管理决策的科学化和管理的现代化水平，使国土行业由的经营管理模式由单一粗放迈上动态化、科学化和现代化。土地资源利用管理的研究是一项不断发展并且复杂的系统工程，“3S”所提供的技术支持系统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、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。