地理信息系统在土地资源管理中的应用研究

2022-07-30朱丰杰

中国管理信息化 2022年10期

朱丰杰

（青岛西海岸新区自然资源局，山东青岛 266555）

0 引言

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是一个基于地理位置信息，能用于收集、存储、更新、分析、显示地理信息的计算机硬件、软件、数据及用户的集合。其应用范围广泛，已应用到人们的生活、工作中，在土地资源管理、城市规划中也发挥着重要作用，同时也是城市管理、灾害防治、工程建设的重要工具。随着技术的发展和完善，地理信息系统的应用领域越来越广，在土地资源管理中的作用也越来越突出。

1 地理信息系统概述

1.1 发展历程

20 世纪是高新技术产生和发展的世纪，也是地理信息系统产生和发展的世纪。地理信息系统的发展历程可分为以下几个阶段：一是探索阶段（20 世纪60 年代）；二是发展阶段（20 世纪70 年代）；三是成熟阶段（20世纪80 年代）；四是全面应用阶段（20 世纪90 年代至今）。20 世纪90 年代以后，信息技术的迅猛发展对人类社会的进步产生了巨大推动作用，对地理信息系统的发展也产生了深远影响，新技术极大地促进了地理空间信息的采集、处理、存储和发布，特别是计算机和Internet 技术的发展，为海量地理信息数据的处理、存储和发布提供了解决方案，有效推动了地理信息产业的发展，并催生了一大批地理信息数字产品。在地理信息系统不断演进的过程中，地理信息系统的一个分支——土地信息系统也逐渐发展和完善起来，并在土地资源管理中发挥着越来越重要的作用。

1.2 分类

地理信息系统分为基础地理信息系统和专题地理信息系统。基础地理信息系统是指以基础空间地理信息为基础，满足公众和政府管理决策需求的地理信息系统平台，主要用于公共服务。专题地理信息系统是以专题地理信息为基础，满足专题信息数据服务的地理信息系统平台，主要用于行业服务。我国自然资源部门作为地理信息行业的主管部门，不仅在基础地理信息系统方面有天地图等应用，同时也广泛应用专题地理信息系统。通常情况下，基础地理信息系统和专题地理信息系统互相融合，基础地理信息系统可作为专题地理信息系统的底图数据提供位置底图参考，专题地理信息系统可以满足专题数据的统计分析等专题应用。

2 地理信息系统在土地资源管理中的具体应用

2.1 国土空间规划编制和管理

国土空间规划是国家空间发展的指南、可持续发展的空间蓝图，是各类开发保护建设活动的基本依据。国土空间规划编制整合了主体功能区规划、土地利用总体规划、城镇体系规划、城市（镇）总体规划、海洋功能区划、村庄规划等，因此国土空间规划中包含大量的基于地理空间位置的专题信息，这些不同类型的自然资源空间要素之间经常存在矛盾和不一致的问题。为着力解决自然资源要素空间规划重叠、不一致等一系列问题，党中央决定构建国土空间规划体系。传统的管理和编制模式已无法满足海量地理信息数据的处理需求，在已有各类地理信息数据资源的基础上，建设国土空间基础信息平台，为自然资源部门实现全业务、全过程的数字化管理提供信息平台，还可与上级国土空间规划信息平台进行对接，为各级政府部门提供共享数据，向社会公众提供政务信息共享服务。

2.2 永久基本农田划定和管理

永久基本农田的划定是为了保障国家粮食安全，保障经济社会的可持续发展。依据调查区土地利用总体规划，按照永久基本农田划分及补划、调整的相关要求，将永久基本农田落实到土地利用现状图上，计算统计基本农田面积。通常按下列步骤进行：第一，对基本农田的区域、大小及各项资料数据进行充分搜集，然后分门别类地进行整理存放；第二，调查上图，即根据上述搜集到的信息对分幅提低利用现状图进行完善和调整，并依据相关标准和规范，检查基本农田要素层的数据格式、属性结构、精度等是否符合要求；第三，开展划定工作，即确认基本农田的地理位置、区域大小等基本数据是否存在有误的情况，这一工作主要由相关负责部门共同牵头开展；第四，对上述工作中涉及的图纸、数据及其他资料进一步汇总和整理，然后编制基本农田分布图；第五，检查验收，即可以将基于地理信息系统的永久基本农田数据库应用于对永久基本农田的占用、补划、统计、分析等管理工作。

2.3 查询统计分析

土地资源管理工作常常需要查询某一宗土地的现状地类分布情况，而运用土地和数据库的查询功能可以实现这一目标。通常情况下，界址线矢量数据多采用计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）软件的DWG 格式，其坐标系统与土地利用数据库系统的坐标系统不一致，在使用时首先要将DWG 格式的矢量数据通过坐标转换为与土地利用数据库系统一致的坐标系，再将DWG 格式文件转换为土地利用数据库要求的格式，然后导入土地利用数据库中，之后便可应用地理信息系统的查询分析功能，查询并汇总该地对应的地类分布数据和各权属单位的权属分布数据。道路交通工程可利用土地和数据库对道路和道路附属设施的建设用地进行快速分析，为道路交通工程决策提供参考信息，提供最佳的施工方案；也可利用土地和数据库实施项目选址，计算土地的占用量，辅助进行方案比较。在“城中村”改造工作中，可应用土地和数据库快速完成对“城中村”的土地资源调查，为“城中村”综合改造提供可靠、翔实的数据。在大型项目和重点项目的建设工作当中，可应用土地和数据库确定项目的空间位置，计算土地分类面积，统计耕地和基本农田占用量，制订占补平衡、基本农田补划及征地拆迁安置补偿方案，并快速完成对各种方案的比较和确定，为实施项目提供参考。总之，利用土地和数据库的查询、统计、分析功能，能够为许多重大项目的科学决策提供辅助。

2.4 征收土地管理相关税费核算

土地管理相关税费主要是耕地占用税、水土保持设施补偿费、征地管理费、耕地开垦费等。征收上述土地管理相关税费的一个重要问题是税费的征收标准问题。税费的征收标准是按照土地用途来制定的，这就需要计算征收税费的地块各地类的面积分别是多少。利用土地和数据库的查询统计功能，可以很方便地计算地块各地类的面积，从而计算出应缴的税费。土地利用数据库为征收土地管理相关税费提供了重要的收税标准。

2.5 卫片执法监察

我国开展卫片执法检查专项行动已有10 多年，如今技术已经十分成熟。卫片执法监察是依托土地利用数据库平台，结合3S 技术，利用现代遥感、地理信息及全球定位等信息技术和年度土地变更调查成果实施的一项专项执法行动。以前时相、后时相卫星遥感正射影像图作为工作底图，提取变化图斑，下发各地开展外业实地核查、举证等工作，判定合法、违法、未变化等，并上报卫片执法系统。卫片执法系统上存储了大量的专题地理信息数据，为便于管理，可利用地理信息系统对监测图斑、土地利用数据、土地规划数据等地理信息数据进行逻辑性检查、分析、汇总，从而有效提高卫片执法的工作效率。同时，利用卫片执法系统可动态掌握辖区内的执法监察动态信息，进一步加强对监测成果和检查成果的分析应用，研究确定执法监察重点和巡查路线，合理划分巡查区域，有针对性地确定巡查频率和巡查重点并落实责任人，及时发现土地违法行为，从而大大提升执法监管水平。

3 地理信息系统的发展趋势展望

地理信息系统的发展经历了从早期的功能处理模块到组件式地理信息系统和万维网（World Wide Web，WEB）地理信息系统的过程，并向着产业化方向发展，同时还表现出从单一的地理信息系统向多元化的地理信息科学转变的趋势。从未来的技术发展特征和土地资源管理需求来看，其发展趋势体现在以下几点。

3.1 组件式地理信息系统的集成化与开放化

目前，组件式地理信息系统仍旧是地理信息系统的重要开发方向。其中，组件式地理信息系统的优势在于能够使地理信息系统嵌入其他软件，或是将其他软件的功能整合到地理信息系统中。其核心思想为：对地理信息系统的各模块进行分类，分成不同的控件，每个控件都有其功能，通过各控件之间、控件与非控件之间的互动与连接形成可视化的开发工具，把庞大的地理信息系统分解成能够“定制功能”的集成化“元件”。在理论上，所有人都可以参与地理信息系统的建设，不断完善数据库，用户可根据需求调用元件并进行管理。

3.2 WEB 地理信息系统的网络化

地理信息系统可借助网络化成为真正为大众所用的工具，使得任意用户均可通过WEB 地理信息系统内的空间数据、专题地图等获取自己所需要的信息，这是将地理信息系统与互联网技术相结合的革命性技术，将使地图应用在各个行业得到普及。经过近几年的发展，WEB 地理信息系统已经积累丰富的构造模型和方法，单个WEB 地理信息系统开始向着增强空间分析功能、处理分布式多源数据的方向发展，对构建数字地球起到了重要作用。

3.3 地理信息系统的产业化

地理信息系统可应用到土地资源管理、城市规划、林业、应急管理、水务、地下管线、导航、智慧城市、智慧园区等多个领域，具有庞大的潜在市场。当前，我国的地理信息系统产品主要包括软件、硬件、电子数据、数据采集与转换等方面。随着我国信息化社会的逐步发展，地理信息系统的市场还会进一步扩大。

3.4 新一代地理信息系统朝着时空大数据、广域多重空间发展

物联网、对地观测网络、泛在网络的发展使持续更新的时空数据成为地理信息的主流，海量、动态、非结构化的多元时空数据分析成为未来地理信息系统急需的核心功能。同时，当前使用的地理信息系统逐渐难以支撑日益复杂的大数据管理，新一代地理信息系统应运而生。新一代地理信息系统进一步融合了云计算、网格计算等技术，能够进行高性能的复杂计算，这也是新一代地理信息系统的必备功能，如图1所示。