“3S”技術(shù)在土地資源管理中的應(yīng)用探析

趙森

摘要：土地資源管理是“3S”技術(shù)應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域。本文簡要闡述了“3S”技術(shù)（遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)）的基本概念、主要特點(diǎn)及功能，并對近年來“3S”技術(shù)在土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、土地利用動態(tài)監(jiān)測、土地利用規(guī)劃和土地整理等土地資源管理領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行分析、評述，最后指出該技術(shù)在土地資源管理土有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：土地資源管理；“3S”技術(shù)；發(fā)展趨勢

長期以來，落后的土地管理技術(shù)一直制約著我國土地管理工作的深入開展，尤其是現(xiàn)勢實(shí)時動態(tài)信息的缺乏，阻礙了土地利用信息的及時變更和規(guī)劃方案的適時調(diào)整川。隨著土地資源管理信息化水平的不斷提升，土地資源管理對土地資料獲取、空間信息分析、土地利用動態(tài)監(jiān)測、圖形圖像處理和數(shù)字制圖的要求也相應(yīng)提高?！?S”技術(shù)以其在空間信息獲取與管理方而的優(yōu)勢和特點(diǎn)，使土地資源管理數(shù)字化、信息化、可視化、智能化的實(shí)現(xiàn)成為可能。本文對“3S”技術(shù)在土地資源管理中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，并對其應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。

一、“3S”技術(shù)

“3S”技術(shù)即指遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）和全球定位系統(tǒng)技術(shù)（GPS），是目前對地觀測系統(tǒng)中空間信息獲取、存貯、管理、更新、分析和應(yīng)用的三大支撐技術(shù)。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，三者以其不同的技術(shù)特點(diǎn)和功能互補(bǔ)，在實(shí)際應(yīng)用中的結(jié)合日趨緊密。GPS主要用于實(shí)時、快速提供目標(biāo)的定向定位信息；RS用于實(shí)時或準(zhǔn)實(shí)時地提供目標(biāo)及其環(huán)境信息，以發(fā)現(xiàn)地球表面的各種變化，及時更新GIS數(shù)據(jù)庫；GIS集成系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺，可對多源時空數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、動態(tài)存儲、集成管理和分析決策，形成一個完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

（一）遙感探測技術(shù)

遙感即在不直接接觸的情況下，對目標(biāo)或自然現(xiàn)象進(jìn)行遠(yuǎn)距離感知的一種探測技術(shù)，是指在高空和外層空間的各種平臺土，運(yùn)用攝影儀、掃描儀和雷達(dá)等傳感器獲取地表信息，通過數(shù)據(jù)傳輸、處理，研究地面物體形狀、大小、位置、性質(zhì)及其與環(huán)境相互關(guān)系的一門現(xiàn)代化技術(shù)科學(xué)。自20世紀(jì)60年代投入使用以來，遙感技術(shù)發(fā)展迅速，現(xiàn)己廣泛應(yīng)用于土地資源調(diào)查與規(guī)劃、自然災(zāi)害防治、氣象觀測預(yù)報、農(nóng)作物估產(chǎn)、環(huán)境動態(tài)監(jiān)測等領(lǐng)域。近年來，傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)和航空航天技術(shù)的發(fā)展，為遙感由定性向定量、靜態(tài)向動態(tài)轉(zhuǎn)變創(chuàng)造了新的契機(jī)。

（二）地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)和用戶組成，通過對地理數(shù)據(jù)的集成、存儲、檢索、操作和分析，生成并輸出各種地理信息，從而為土地利用、環(huán)境監(jiān)測、資源管理、交通運(yùn)輸、城市規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)以及政府各部門行政管理提供決策服務(wù)。GIS由計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用人員和組織機(jī)構(gòu)等4個子系統(tǒng)構(gòu)成。GIS不但能夠管理海量空間信息，供瀏覽、查詢，還可對其進(jìn)行空間分析，以探析空間實(shí)體間的相互關(guān)系，分析和處理一定區(qū)域內(nèi)分布的現(xiàn)象和過程，該技術(shù)正沿著衛(wèi)星系統(tǒng)性能改進(jìn)、接收機(jī)性能改進(jìn)和導(dǎo)航定位方法完善3個方向發(fā)展。

（三）全球定位系統(tǒng)

GPS是由地面控制系統(tǒng)、空間和用戶裝置等部分組成的空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。GPS具有全天候全球覆蓋、高精度、多用途、定位速度快、自動化程度高、抗干擾性能好、保密性強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)。目前，GPS己經(jīng)成功地應(yīng)用于航空攝影測量、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動監(jiān)測、工程變形監(jiān)測和資源勘察等多個方面。

二、“3S”技術(shù)在土地資源管理中的應(yīng)用

（一）土地利用現(xiàn)狀調(diào)查

國外有關(guān)利用“3S”技術(shù)進(jìn)行土地利用現(xiàn)狀調(diào)查的研究主要集中在遙感影像分類、處理及信息提取等方面。我國依次經(jīng)歷了一次詳查、變更調(diào)查、更新調(diào)查（拋開己有調(diào)查成果，重新開展的土地資源調(diào)查）和第二次全國土地調(diào)查等多次全國范圍內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀調(diào)查。我國學(xué)者對于“3S”技術(shù)在土地利用現(xiàn)狀調(diào)查中的應(yīng)用研究，應(yīng)用GIS進(jìn)行農(nóng)業(yè)土地利用適宜性評價，通過對比適宜農(nóng)業(yè)土地利用區(qū)域和現(xiàn)實(shí)土地利用區(qū)域的空間分布差異，獲得農(nóng)業(yè)土地利用潛力區(qū)空間分布情況。

（二）土地利用動態(tài)監(jiān)測

土地利用動態(tài)監(jiān)測，即將不同時相（至少兩個時相）的土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，從空間和數(shù)量分析其動態(tài)變化特征和未來發(fā)展趨勢。早期的土地利用研究以定性研究為主，20世紀(jì)70年代地球資源衛(wèi)星的發(fā)射成功獲取了遙感圖像多光譜與多時相數(shù)據(jù)，為土地利用變化的動態(tài)監(jiān)測和定量分析提供了基礎(chǔ)資料，極大地促進(jìn)了土地利用研究。土地利用動態(tài)監(jiān)測中，RS發(fā)現(xiàn)變化，GPS測量變化區(qū)域，UIS統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)外業(yè)調(diào)查方式相比，在時效性和準(zhǔn)確性方而具有明顯優(yōu)勢。

（三）土地利用總體規(guī)劃

20世紀(jì)70年代以來，隨著全球特別是發(fā)達(dá)國家人口-資源-環(huán)境-發(fā)展（PRED）問題日益突出，西方國家對土地利用規(guī)劃研究的重視程度逐漸提高，并且在土地利用規(guī)劃中運(yùn)用“3S”技術(shù)、系統(tǒng)科學(xué)、決策理論等理論方法，取得了顯著的成果。在計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等數(shù)學(xué)方法的支持下，土地規(guī)劃研究實(shí)踐中復(fù)雜數(shù)學(xué)模型的建立和求解成為現(xiàn)實(shí)，土地規(guī)劃的定量化研究逐漸增強(qiáng)，土地規(guī)劃的科學(xué)性、工作效率和精確度得到提高。

（四）土地整理

土地整理是以保護(hù)耕地為主要特征的國土整治措施，是按照土地利用規(guī)劃或城市規(guī)劃所確定的目標(biāo)和用途，對土地利用狀況進(jìn)行調(diào)整改造、綜合整治，提高土地利用率和產(chǎn)出率，改善生產(chǎn)、生活條件和生態(tài)環(huán)境的過程。土地整理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，“3S”技術(shù)以其強(qiáng)大的功能和良好的適應(yīng)性為土地整理工作提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

三、展望

“3S”技術(shù)在土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、土地利用動態(tài)監(jiān)測、土地利用總體規(guī)劃和土地整理等土地資源管理領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用徹底改變了我國傳統(tǒng)的土地管理方法和模式，優(yōu)化和完善了我國當(dāng)前土地管理的方式和內(nèi)容。

RS是GIS的重要信息源和數(shù)據(jù)更新手段，UIS是遙感信息提取與分析的重要手段，GPS可以提供精確的空間定位?！?S”技術(shù)己經(jīng)廣泛應(yīng)用于土地資源管理的方方面面，作為一種定位測量、影像生成、信息存儲、空間分析的綜合技術(shù)，“3S”技術(shù)的深度應(yīng)用需要土地科學(xué)、測繪科學(xué)等多學(xué)科的協(xié)調(diào)與配合，將三者緊密結(jié)合起來的“3S”集成技術(shù)己顯現(xiàn)出更為廣闊的應(yīng)用前景。

“3S”技術(shù)的進(jìn)一步集成，將能夠更好地實(shí)現(xiàn)區(qū)域性調(diào)查和動態(tài)監(jiān)測，有效解決區(qū)域內(nèi)各種信息由原始數(shù)據(jù)獲取、有用信息提取到信息管理、分析與處理及信息的查詢與檢索，直至成果的多維、直觀顯示與表達(dá)等一系列技術(shù)難題，為土地資源管理提供新的理念，其先進(jìn)性是其他技術(shù)手段無法比擬的?！?S”技術(shù)與其他高新技術(shù)，如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計(jì)算、專家系統(tǒng)等相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)土地資源管理的網(wǎng)絡(luò)化、高效化和智能化，形成多功能、全方位的整合信息系統(tǒng)，構(gòu)建“數(shù)字地球”，將是未來土地資源管理的發(fā)展方向。