快速城镇化地域土地资源动态监测研究

王嘉慧　李画

【摘 要】我国在经济全球化和国际竞争日益加剧背景下进入城镇化快速发展阶段，土地资源动态监测是目前研究的一个热点。本文介绍了3S技术在土地利用动态监测中的集成应用，阐述了建立动态监测系统的一般步骤，并探讨了在集成应用过程中存在的问题以及解决办法。

【关键词】快速城镇化； 土地动态监测； 3S； 土地利用

1 自然资源及其对区域发展的影响

1.1 自然资源的概念

自然资源是指存在于自然界，能被人类利用并能产生经济或社会价值的自然条件（或自然环境要素）。然而自然资源仅仅是一个相对的概念，随着社会生产力水平的提高和科学技术的进步，自然资源的概念也在不断变化。那些虽然在当前不能为人类利用而转化为自然资源的自然环境因素，可能在今后也能被人类利用，转化为自然资源。

1.2 自然资源的特征

自然资源具有有限性、区域性、整体性、多用途性和社会性等特征。

1.2.1 有限性

自然资源的有限性是指自然资源的数量供应与人类不断增长的需求存在矛盾，即用经济学的观点看自然资源存在稀缺性。

1.2.2 区域性

任何一种自然资源，无论在数量上或质量上都有显著的地域差异，并且在地球上的分布都是不均衡的。自然资源的地域差异（区域性）不但表现在不同区域同一种资源在数量和质量上存在差别，而且还表现在不同区域的各种自然资源在其品种组合上的差异。这两个方面的差别，会对自然资源的利用都会产生重大影响。

1.2.3 整体性

各种自然资源要素一个区域彼此都有生态上的联系，形成一个整体，即自然资源生态系统。其中一种资源的开发利用，就可能引起系统中其他资源或环境要素的连锁反应。自然资源的这种整体性特征，要求人们全面研究、综合开发自然资源。

1.2.4 多用途性

大部分自然资源都具有多重功能。如一条河流，可以用作发电，也可以作为灌溉系统的主要部分，对交通部门而言则是航运线，而旅游部门又把它当作旅游资源。

1.2.5 社会性

自然资源上附加人类劳动是是自然资源中的社会因素。这种社会因素是人类世世代代利用自然、改造自然的结晶.

2 土地和土地利用

2.1 土地利用的概念

土地利用是指人类通过一定的行为，以土地为劳动对象，利用土地的特征，来满足自身需要的过程。土地利用可以是一项生产性活动，如种植作物、栽培树木、养殖牲畜，也可以是一项非生产性活动，如建筑住宅、修建公园等。

2.2 土地的平面利用与立体利用

简单来说，土地是指地球的表面，是一个平面的概念。农业用地，尤其是种植业用地，一般也是平面利用。然而，土地又是立体的，下至地壳，上至大气层，都可以作为土地的范畴。城市土地日益趋向立体利用方向发展。在现代城市中，地下停车场、地下管线网、地下商场、隧道、地下铁路比比皆是，甚至有些城市地下可作三四层空间使用。另外，城市的高空利用也越来越多，现代城市中高楼大厦、高架铁路与公路、人行天桥、高空管线也到处可见。

3 土地利用动态监测的内容和目的

土地利用动态监测主要是通过对本底资料（监测土地的具体数据和图件），采用遥感和土地调查等手段，利用计算机及监测仪对土地利用的动态变化进行综合反映，并对这些反映进行科学分析。其监测的主要内容包括土地利用变化的动态信息，耕地总量的动态平衡情况，农业用地内部结构的调整情况以及基本农田的保护区情况等。通过对以上的监测，做到及时、准确的掌握相关土地的具体情况，为政府的决策和对各项规划管理提供科学的依据。

3.1 土地利用变化的动态信息

土地的利用情况以及利用性质随着时间的推移会发生不同的变化。土地利用变化的类型、具体位置以及相关数量构成变化的动态信息。为更好地对土地进行利用，有关政府和部门应及时、准确了解这些内容。

3.2 耕地总量的动态平衡情况

为保证耕地的数量能够满足人们对农作物的需求，必须对耕地总量的动态平衡情况进行充分的调查研究，相关部门根据现有的耕地资源具体数量，结合土地资源可以提供的最大限度及目前的耕地需求情况，将耕地的数量进行合理的协调。

3.3 农业用地内部结构的调整情况

农业用地内部的结构情况就是为了能够对农业用地进行科学合理的管理，对其内部结构的调整情况及时掌握，以求其发挥最大效益。

3.4 基本农田的保护区情况

基本农田保护区指的是依照相关的法定程序确定的对基本农田实行特定保护区域。基本农田的保护区不能进行占用。因此，应及时掌握并充分利用对基本农田的保护用情况。

土地利用动态监测，就是对土地进行了全面性的调查，掌握其数量、质量、权属、利用现状等信息后，对土地进行的调查和监测，使土地在总体规划的控制下，更好地发挥其效用。

3S技术的土地利用动态监测技术可以为相关管理部门提供一个快速、有效的土地利用动态监测手段和时空数据管理与分析的平台。在土地利用现状更新调查数据库和土地利用规划数据库的基础上进行土地利用遥感动态监测，不但节约成本，提高了数据更新速度，而且能够有效推动土地利用规划跟踪管理和用途管制的实施，从而产生巨大的经济、环境利社会效益。

4 3S技术及动态监测系统综述

4.1 利用3S技术进行土地利用动态监测的优势

3S技术是指RS（Remote Sensing）、GPS（Global Positioning System）、GIS（Geographical Information System） 三者的有机结合。通过应用综合的技术，构成了信息获取、信息处理、信息应用一体化的技术系统，实践性和应用性较强。

地理信息系统具有强大的对空间数据处理和对现实世界模拟的能力，是采集、存储、管理、检索、分析和描述地球表面与空间地理分布数据的空间信息系统。

GIS系统通过空间要素的叠置，能够产生相关综合的信息，外界情况发生变化时，只需改变局部的数据，就可维持数据的现实性和有效性。

遥感具有较高的空间分辨率，可以高效的信息采集信息。利用GIS对遥感资料进行处理，就可以获得土地资源数据，反映土地资源的现状。GPS是全球定位系统，利用卫星技术提供全球地理坐标。具有极高的精确度、灵活性和实时性。

遥感技术可以对土地利用进行分类和动态监测，但由于遥感图像上半读图上的区域界线比较困难。而GPS的应用，则能准确地界定区域界线。GIS的应用可以为多种来源的海量时刻数据综合处理、动态存取、集成管理及建模，因此，3S集成技术建立了土地利用动态监测系统。

3S土地利用动态监测系统具有以下特点：

（1）土地利用的变化信息能及时、主动地发现，获取土地利用变化信息的数量准确、快速；

（2）土地利用变化信息与历史信息的比对分析；

（3）计算机管理土地利用变化信息，输出图件成果方便快捷。

4.2 3S技术土地利用动态监测的一般程序

4.2.1 根据需要选择遥感影像，同时选择土地利用本底图。要根据遥感数据及所在地区的特点选择数据。

4.2.2 利用扫描仪数字化土地利用图，形成数字专题图；对卫星遥感影像进行几何校正和辐射校正。

4.3 遥感图像解译

4.3.1 交互式目视解译

在计算机上利用GIS编辑功能对遥感图像进行交互式目视解译。首先对分布范围确定，用鼠标跟踪类型边界，边界封闭后，再决定该图斑的土地利用类型的代码。

4.3.2 计算机分类

采用专家系统，依据地物光谱特征解译遥感图像土地利用类型；图像由栅格数据转换为矢量数据，将解译结果（土地利用变化图）保存到GIS数据库。

4.4 通过GPS调查最新土地利用及权属变化。

4.4.1 利用GPS前往调查目的区，精确定位发生土地类型变化的区域边界；

4.4.2 对每个地块进行编号，每个地块边界各点坐标和该地块的属性进行记录，土地利用现状图和各个地块的属性信息保存在GIS数据库中。

4.5 利用GIS进行叠加、统计、分析、制图、输出，GIS是整个土地动态监测的重要技术支撑。

4.5.1 叠加分析

叠加同一区域范围内2个不同图层的数据，就生成1个新的图层。在该图上标明了土地利用变化范围与分布区域。

4.5.2 统计分析

对土地利用本底图与土地利用变化图上不同类型的图斑进行统计分析，求出各种类型变化的面积。将不同土地利用类型的面积绘制图表，比较土地利用类型在数量上的变化。

4.5.3 生成土地利用变化图。

【参考文献】

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[2]李德仁.论RS、GPS与GIS集成的定义理论与关键技术[J].遥感学报，1997，1（1）：64-68.

[3]任志远， 张亮芳.土地利用变化与生态安全评价[M].北京：科学出版社，2003.

[责任编辑：孙珊珊]