（土壤学专业论文）基于“gis”技术对土地利用规划中主要指标确定的研究.pdf

摘要 土地是人类生存和发展的基础，是经济活动最重要的生产要素。面对我国人多地少 的基本国情，合理利用土地资源，促进环境保护，将为我国实现持续发展提供有力的保 证；合理利用土地资源关系生态系统的平衡和稳定，关系人类基本需求的供给保障，是 实现可持续发展的基本途径。因此，完善的土地利用规划体系是合理利用土地、科学管 理土地的基础。 本论文以合肥市某一乡为研究对象，基于2 0 0 1 2 0 0 7 年问的土地利用现状数据，和 相关的社会经济数据，分析该地区的土地利用，建立土地适宜性评价模型，并预测该地 区的土地生产潜力和需求量，为科学编制土地利用规划提供依据。本研究主要得出以下 的结果： 1 利用g i s 技术和层次分析相结合，对该地区目前的土地利用状况进行了适宜性评 价，得出除去研究区域很少量的园地未作评价，将农用地和林地做了适宜性评价以后， 发现8 0 以上的耕地都为中度以上适宜级别，剩下的耕地也只是条件性的不适宜。而在 林地中，只有约3 5 的用地为中度级别以上，还有将近6 5 的现有林地为低度适宜或不 适宜；而该地区的建设用地整体适宜度较高，中高度级别所占比例近7 0 。 2 分析了2 0 0 1 2 0 0 7 年间该地区的土地利用变化，包括用地面积变化，各地类问的 转化及转化趋势，对土地利用程度分析和各地类变化的地区差异进行了研究；由土地利 用现状来看，该区域在土地总面积没有改变的情况下，土地的利用类型以及每种用地类 型的面积发生的很大的变化；从土地的利用程度上分析，根据土地程度利用分析的各项 指标可以看出，土地利用率、土地垦殖率、农业用地率、耕地复种率、粮食作物复种率 这几项指标都出现下降的趋势，且下降趋势最为明显的是耕地复种率和粮食作物复种率 这两项指标，降幅高达1 6 6 4 和1 9 4 4 ；而建设用地率和水面利用率这两项指标值出 现上涨的趋势。 3 利用迈阿密模型建立该地区的温度生产潜力模型和降水生产潜力模型，并分析并 比较两种模型得出的生产潜力，认为粮食安全有可能成为该地区今后发展的一个瓶颈； 4 建立了该地区的耕地直线回归预测模型和建设用地的多元线性回归预测模型，结 果表明，在城市化水平快速提高的环境下，更多的耕地被占用已经成为必然，如何协调 耕地保护与经济发展之间的关系已经成为政府部门不得不面对的难题。 5 该区域的土地规划实施评价指数为o 6 3 。从规划执行效果、规划实施有效性、规 划实施手段、规划社会认知、规划实施效益五个一级指标评价的评价结果看：该研究区 在上轮规划的具体实施过程中并没有严格按照规划方案进行操作，造成了土地利用规划 与现实发展脱节的现象，规划的实施结果比较差。 关键词：土地利用规划，g i s ，层次分析法，适宜性评价 a b s t r a c t l a n di st h eb a s i cs u b s t a n c es u s t a i n i n gf o re x i s t e n c ea n dd e v e l o p m e n to f h u m a n ，a n da l s ot h ei m p o r t a n tf a c t o ro fe c o n o m i ca c t i v i t i e s b e c a u s eo ft o o m a n yp e o p l ea n dl e s sl a n di n o u rc o u n t r y , h o wt o r a t i o n a l l yu t i l i z et h el a n d r e s o u r c e ，w h i c hr e l a t e st ot h eb a l a n c ea n ds t a b i l i t yo fe c o s y s t e m ，a n dt op r o t e c t t h ee n v i r o n m e n t ，w h i c hi s i m p o r t a n tf o rt h eh u m a nl i f ea n dt h es u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t ，i sah o ti s s u ei nm o d e ms o c i e t y t h e r e f o r e ，p e r f e c tl a n du t i l i z a t i o n p l a n n i n gs y s t e mi sn e c e s s a r yf o rs c i e n t i f i c a l l ya d m i n i s t r a t i n gt h el a n d t h i sa r t i c l et a k ex xt o w n s h i pi nh e f e ia sa ne x a m p l e t a k ea d v a n t a g eo f d a t ao fl a n du s es t a t u sb e t w e e n2 0 01 2 0 0 7a n dr e l e v a n tc o m m u n i t ye c o n o m y , s e t u paa s s e s s m e n tm o d e lo fl a n ds u i t a b i l i t yb ya n a l y s i so nt h el a n du t i l i z a t i o n ，a n d p r e d i c t e dt h el a n dp r o d u c t i o np o t e n t i a l i t ya n dt h ed e m a n dq u a n t i t yi nt h i sr e g i o n t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a t ： 1 c o m b i n e dg i st e c h n o l o g yw i t ha n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ，w i p e do f fa s p o to fg a r d e np l o t si nt h es t u d ya r e a ，t h es u i t a b i l i t yo ff a r m l a n da n df o r e s tl a n d w e r ea s s e s s e d t h er e s u l t sw e r et h a t ：m o r et h a n8 0 o ff a r m i n gl a n dw a s m o d e r a t eo ra b o v e ，t h er e s tw a sc o n d i t i o n a l l yu n s u i t a b l e c o m p a r e dw i t hf o r e s t l a n d ，a b o u t3 5 o ft h i sl a n dw a sa p p r o x i m a t e l y6 5 t h a tw a si n1 0 wl e v e lo r u n s u i t a b l e h o w e v e r , c o n s t r u c t i o nl a n dw a sa s s e s s e dh i g ha saw h o l e m o d e r a t e a n dh i g hl e v e la c c o u n t e df o r t h ep r o p o r t i o na b o u t7 0 2 a n a l y s i so fd a t ao fl a n du s es t a t u sb e t w e e n2 0 01 2 0 0 7 i n c l u d i n ga r e a v a r i a t i o na n dc o n v e r s i o nt r e n do fe v e r yk i n do f1 a n dc a t e g o r y f r o ml a n du s e s t a t u s ，i nt h ec o n d i t i o no fn oc h a n g eo fi n d i s c r e t el a n da r e a t h et y p eo fl a n d u t i l i z a t i o na n dt h ea r e ao fe v e r yk i n do fl a n dt y p ew e r ec h a n g e d f r o mu t i l i z a t i o n l e v e lo f1 a n d ，t h el a n du t i l i z a t i o nr a t i oa n dc u l t i v a t i o nr a t i o a g r i c u l t u r a l l a n du s e r a t i o ，f a r m l a n dm u l t i p l ec r o p p i n gr a t i o ，g r a i nc r o p sm u l t i p l ec r o p p i n gr a t i ow e r e d e c r e a s e d , t h em o s to b v i o u sd e c e a s e di n d e xw e r eb o t hf a r m l a n dm u l t i p l e c r o p p i n gr a t i oa n dg r a i nc r o p sm u l t i p l ec r o p p i n gr a t i o ，f a l l i n gr a n g eh i g h l y r e a c h e d16 6 4 a n d19 4 4 ：h o w e v e r , c o n s t r u c t i o nu t i l i z a t i o nr a t i oa n dw a t e r s u r f a c eu t i l i z a t i o nr a t i ow e r eo nt h er i s e 3 s e tu pt e m p e r a t u r ep r o d u c t i o np o t e n t i a lm o d e la n dr a i n f a l lp r o d u c t i o n i h p o t e n t i a lm o d e lb ya n a l y s i so fm i a m im o d e l ，a c c o r d i n gt ow h i c hc a l c u l a t e d p r o d u c t i o np o t e n t i a l ，a n dh e l dt h a tf o o ds e c u r i t yi sp o s s i b l et ob e c o m ea d e v e l o p i n gb o t t l e n e c ki nt h i sr e g i o n 4 b ys e x i n gu pf a r m l a n dl i n e a rr e g r e s s i o n p r e d i c t i o n m o d e la n d c o n s t r u c t i o nm u l t i p l el i n e a rr e g r e s s i o np r e d i c t i o nm o d e l ，t h er e s u l t ss h o w e d t h a t ， i tw a si n e v i t a b l et l l a tm o r ea n dm o r ef a r m l a n dw a so c c u p i e dw i t ht h eh i g h l y d e v e l o p m e n to fu r b a n i z a t i o n s ot h ek n o t t yp r o b l e mh o wt oh a r m o n i o u s l y d e v e l o p t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e np r o t e c t i o no ff a r m l a n da n de c o n o m yh a d b e c o m et h eg o v e r n m e n td e p a r t m e n t sm o s ti m p o r t a n te v e n t 5 l a n dp l a n n i n gi m p l e m e n t a t i o na s s e s s m e n ti n d e xi nt h i sr e g i o nw a s o 6 3 f r o mt h ea s s e s s m e n tr e s u l t so ft h e s ef i v ef i r s t g r a d ei n d e x e s ，t h a ti s ，p l a n i m p l e m e n t a t i o ne f f e c t s ，p l a ni m p l e m e n t a t i o ne f f e c t i v e n e s s ，p l a ni m p l e m e n t a t i o n m e a n s ，p l a ns o c i a lc o g n i t i o na n dp l a ni m p l e m e n t a t i o nb e n e f i t s ，i tc a l lb ed e r i v e d t h a tt h es t u d yr e g i o nw a sn o t s t r i c t l yi m p l e m e n t e da c c o r d i n gt op l a n n i n gs c h e m e ， w h i c hc a u s e dt h e d i s j u n c t i o n o fl a n du t i l i z a t i o n p l a n n i n g a n dr e a l i s t i c d e v e l o p m e n t ，t h er e s u l t si sn o tg o o d k e y w o r d s ：l a n d - u s ep l a n n i n g ；g i s ；a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ；s u i t a b i l i t y a s s e s s m e n t ； i v 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得安徽农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名：臣簋 l 盈丝 时间：少口子年石月，7 b 关于论文使用授权的说明 本人完全了解安徽农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。同意安徽农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：瑟目超必 时间： 弘硇年6 月，7 日 第一导师签名：缸 时间：沙带年6 月，7 日 1 文献综述 目前就土地利用规划，国内学者有以下三种意见：一是土地规划应当解决土地利用 和与土地利用有关的全部问题；二是解决有关土地利用的全部规划问题；三是在空间上 合理组织土地利用的综合措施。持第一种观点的人认为土地利用是整个生产组织的重要 组成部分，它与其它生产资料和劳动力的利用密不可分，在进行土地利用规划的同时必 须制定土地利用相关的其它生产资料和劳动力利用的规划；持第二种观点的人认为土地 规划既应解决土地利用在空问上的组织，也应制定集约经营土地，提高土地生产率的规 划；持第三种规划的人认为土地规划主要解决在空间上合理组织土地利用，仅于解决土 地问题的其它措施和整个生产组织措施有着密切的联系，但不可相互替代。 王万茂先生对土地利用规划的定义“土地利用规划是对一定区域未来土地利用超前 性的计划和安排，是依据区域社会经济发展和土地的自然历史特性在时空上进行土地资 源分配和合理组织土地利用的综合技术经济措施【l 】。是目前最为认可的一种说法。 土地利用规划是国土规划、区域规划的重要组成部份，上述各项规划项目均要借助 土地利用规划在土地上加以落实其土地规模、形状、界线和区位，一般来讲，土地利用 规划应包含下列内容：( 1 ) 土地利用现状分析与评价；( 2 ) 土地利用潜力分析；( 3 ) 土 地供给与需求预测；( 4 ) 土地供需平衡和土地利用结构优化：( 5 ) 土地利用规划分区和 重点用地项目布局；( 6 ) 城乡居民点用地规划；( 7 ) 交通运输用地规划( 8 ) 水利工程用 地规划；( 9 ) 农业用地规划；( 1 0 ) 生态环境建设用地规划；( 1 1 ) 土地利用专项规划； ( 1 2 ) 土地利用费用效益分析和规划实施【2 】。 各地区尚可根据其自然和社会经济条件，适当增减上述规划内容。 土地利用规划是一个复杂的系统工程，要解决好复杂的系统问题，就必须遵循一定 的规划工作程序，如图( 1 ) 所示。 瞄l _ l 7 7r j 组织班子 i 收集资料 上 明确问题 l 1 1 , i 单项规划l 系统历史分析i i 系统现状分析i l 评价指标体系 l 未来趋势预测l l 一系统综合| _ 上 系统优化i - 藿继：亚协i 愿玩l ti i 系统规划方案卜一 互让蓓并f 尔钒坦1 j 系统更新i 图1 1 土地利用规划编制程序 use 1 1 土地利用总体规划概述 土地利用总体规划是土地利用计划体系中的重要组成部份，是土地利用管理的“龙 头”，在我国土地管理事业中具有极其重要的意义。中华人民共和国土地管理法第十 七条规定“各级人民政府应当依据国民经济和社会发展规划、国土整治和资源保护要求、 土地供给能力以及各项建设对土地的需求，组织编制土地利用总体规划”。土地利用总体 规划是在一定规划区域内，根据当地自然和社会经济以及国民经济发展的需求，协调土 地总供给与总需求，确定或调整土地利用结构和用地布局的宏观战略措施。 1 国外土地利用规划研究发展和现状 土地利用规划在国外有着悠久的历史。在国外已有二百多年的历史，由于各国土地 2 制度和社会经济制度的不同，形成不同的土地规划模式，具代表性的有英国模式、日本 模式和美国模式【3 】。 英国于1 9 0 9 年颁布房屋和城镇规划法，首次提出土地利用规划概念，从此结束 了人为的割裂城乡土地利用的不合理装状况。英国城市土地规划由法规体系和执法系统 构成。民主监督制度作为对土地规划法规体系的约束行为。反映在土地规划法规的立法 系统中是民主参与政策，反映在土地规划法规的执法系统中，则表现为“规划起诉”和中 央政府对地方政府在执法过程中的强化监督管理【4 1 。 日本于1 8 9 9 年制定土地整理法，结合农地地权改革，开展农地重划工作。日本高度 重视完善有效开发利用土地资源的法律法规体系，先后颁发了国土综合开发法、国 土利用规划法、国土调查法、土地基本法等涉及国土规划的法律法规近8 0 多个， 形成了一套完整的国土规划法规体系。先后制定出全国综合开发规划、各大地区综合开 发规划以及大都市圈综合开发规划。由于及时制定了相应的法律，确保了国土开发整治 工作的不断完剖5 1 。 美国政府注重加强城市用地的宏观调控。美国最早的城市用地法规出台于1 9 6 7 年， 而真正的城市土地利用规划工作早在2 0 世纪初就已经开始，其里程碑是1 9 0 9 年的芝 加哥总体规划【6 】由于在资本主义市场经济下。各种社会势力力求控制资源与谋取利润 城市土地作为有限的重要资源，成为各利益集团争夺的对象土地投机、用地混乱、只顾 个别企业的近利而置全体市民的长期利益于不顾等弊病，迫使政府加以干预城市土 地利用规划管理部f - j f f 为政府职能部门应运而生土地资源和别的资源不同，土地不可 再生。且一旦投资开发，确定了用途，再要改变十分困难所以。当代美国城市土地利用 规划的社会功能特别明显：通过经济规划，指导经济稳定成长，为经济发展服务【刀。 法国在1 7 0 5 年就开展土地整理工作，并于1 9 1 9 年3 月颁布了土地整理法。德国于 1 8 3 4 年首先颁布土地整理法，历经1 0 0 年的时间，至1 9 3 9 年整理约3 0 0 万h m 2 的农地。 德国的城市土地规划有两大特色。其一，保证规划优先原则。其二，科学用地分类方法 是科学规划的前提。俄国早在1 7 世纪就开展土地整理工作，从1 7 6 5 年起花了3 0 年时间 完成了全俄土地资源调查与划界工作。 1 1 2 我国土地利用规划发展和现状 1 1 2 1 我国土地利用规划发展历史 在我国土地利用规划起于何时，难以确切考证。据史书记载，记叙土地规划最早是 汉代的尔雅，其中记载了公元前1 5 世纪商代的农、林、牧用地的布局，“邑外谓之郊， 郊外谓之牧，牧外谓之野，野外谓之林。公元前5 世纪战国时期的禹贡，对周期全 国土壤的分类和肥力的鉴别进行了颇合近代科学观点的论述。周朝的井田制和宋朝的方 田制，可视为我国土地利用规划的雏形。 中国有文字记载的第一次水利规划出现在距今4 0 0 0 多年的夏代，大禹制定的黄河河 道规划、引黄河水入海和沿岸的土地灌溉。我国历史上最著名的规划，大约在公元前2 5 6 公元前2 5 1 年间规划的都江堰水利工程，使秦国太守李冰父子亲自规划和设计的。 新中国成立以来，土地规划颇为盛行。新中国成立初期兴建国营农场，迫切需要对 国营农场土地进行全面科学地规划。当时国营友谊农场规划就是参照原苏联土地整理经 验进行的。 1 9 7 8 年之后至今可称为土地利用规划的新生阶段，在全国范围内广泛开展以土地利 用总体规划为龙头的各项土地管理工作。1 9 8 6 年成立了国家土地管理局并颁布中华人 民共和国土地管理法，该法第十五条规定：“各级人民政府编制土地利用总体规划经上 级人民政府批准执行 。在这种背景下，开始了第一轮土地利用总体规划，规划期定于 1 9 8 6 2 0 0 0 年，建立了我国土地利用规划五级体系( 全国、省、市、县、乡) ，全面开展 土地利用总体规划编制工作。 后来由于国内外环境条件发生变化，如1 9 9 7 年经过“开发区热、房地产热”等经济 过热发展，城市用地扩张大量蚕食周边的高产农田，下面的一组数据可以反映当时的情 况：规划2 0 1 0 年耕地保有量1 2 8 亿h a ( 已经考虑了生态退耕量) 。实施结果是规划批 准实施才1 年，到2 0 0 0 年底就有1 9 个省市自治区的耕地少于2 0 1 0 年保有量，提前l o 年完成规划指标。在规划指标严重脱离实际的情况下，国土资源部连续出台了许多补救 政策。2 0 0 1 年6 月全国耕地保护工作会议修改规划，把2 0 1 0 年耕地保有量1 2 8 亿l l a 的目标提前作为2 0 0 5 年目标。然而，到2 0 0 1 年底全国有2 2 个省市自治区耕地保有量就 跌破了这个指标；2 0 0 2 年跌得更多，只剩1 2 6 亿h a 。同时全国建设用地总量也提前8 年完成了2 0 1 0 年的规划指标【8 】。 在这种背景下，中央于1 9 9 7 年出台了1 1 号文件：“关于进一步加强土地管理，切实 保护耕地通知”，并于1 9 9 8 年修订中华人民共和国土地管理法，第二轮土地利用总体 规划的编制工作被提到了议事日程。 我国现行的土地利用规划体系是一个相对独立与完整的规划体系。对于促进我国国 民经济的发展和保障国家的耕地数量和粮食安全发挥了重要作用，它的主要特点是层次 性强，结构严谨，赋有明显的行政色彩，非常便于实施与落实。但由于受到整个国家经 济体制的影响，再加上其规划本身的针对性和时效性不强，存在一定的局限性【9 】。 4 1 1 2 2 我国土地利用规划技术发展 2 0 世纪7 0 年代以前，土地规划大多采用定性的经验规划方法，根据专业人员和领 导的实践经验与主观愿望，来确定土地利用的发展方向和农林牧副渔的配置比例。到了 8 0 年代，随着国家土地管理局的成立，经历了1 9 8 6 - 2 0 0 0 年和1 9 9 7 2 0 1 0 年两轮土地利 用总体规划的编制和实施，很多地方逐渐将g i s 技术引用到土地利用规划工作中来，但 当时无论是g i s 技术本身的完善程度，还是g i s 技术在土地利用规划工作中的应用都不 是十分的成熟和完备，所以当时基于g i s 技术的土地利用规划研究只是一些尝试的。例 如，大多数评价采用分项图层叠加方法，但是运用的技术方法多是将研究区域分成评价 单元，进行编号，对每个编号进行评价【1 0 】，这种方法对于稍大范围处理起来就比较烦琐并 且不准确；也有的学者运用g i s 方法进行评价，但仍然仅仅是对表格数据进行统计，没 有准确落实到实际地区，仅是在低精度下描绘了评价范围【1 0 ，1 1 】。 随着“g p s 、“r s 、“g p s ”等技术的飞速发展不断提高和完善，以及各种线性和 非线性规划及多目标规划方法开始应用于土地利用规划过程中【1 2 】，例如，徐世武【1 3 】等通 过g i s 技术将信息化管理引入土地规划编制业务领域，利用计算机的海量存储能力解决 大量规划编制成果的处理问题，利用g i s 技术实现多种专题分析工具，方便规划因素的 定量分析，达到辅助规划编制的目的；林婷【1 4 】等基于工作流与g i s 的土地利用规划系统 有效地实现了g i s 与办公自动化技术的紧密结合，实现图文一体化的办公自动化系统。 目前，我国的土地利用方法已由定性向定量相结合，由静态规划向动态规划，并逐 渐向规划的模型化和信息化方向发展。随着新一轮土地利用规划修编的即将展开，将成 熟的g i s 技术应用到土地利用规划工作过程中已经成为未来的一个发展趋势。 1 1 2 3 我国土地利用规划存在问题 我国目前的土地规划研究有以下几个特点：主观性强、零散、衔接型差。 1 主观性强 到目前为止，我国大部分地区的土地利用规划都有一个奇怪的现象：“领导画画，墙 上挂挂 。大多数的规划方案都不是经过一个严格的流程而得到的，还有一部分方案毫不 夸张的说，规划是领导意愿+ 经济效益+ 漂亮图纸之和，所以我国还有跟多地区的土地利 用规划是科学性并不强，而且土地的实际利用也没有按照既定的规划方案进行实施，只 知道主观随意的扩充城市规模，发展区域经济，而忽视了合理有效的使用土地资源，尤 其是切实保护耕地的重要意义。 2 零散 零散即只是对土地规划过程的某个环节进行研究，或者是对某个地区进行规划研究， 而脱离了整个土地利用规划这一个大的框架。比如对土地利用现状的研究；潘成荣等l l 5 j 对安徽省的土地利用现状进行了相关的分析研究；霍擎【1 6 】等通过解译和对比8 0 年代末 与2 0 0 3 年t m 卫星影像，对包头市达茂旗土地利用现状及其l o 多年年间土地利用的动态 和动态度加以分析，得出该旗的土地利用动态都有利于荒漠化发展，以期为土地管理部 门制订土地利用总体规划提供依据。或者是对土地适宜性进行评价，如陈健飞等应用模 糊综台评判( f u z z ys e t ) 法、经验指数和法、极限条件法进行了长乐市的土地适宜评价， 发现模糊综台评判法可以较好地解决“土地适宜性等级”的级别归属模糊性问题，并能 使土地评价准确度得提高。或者仅仅对土地的生产潜力或土地需求量进行预测，但上述 的各项研究只是土地利用规划中的一个环节，也许并未在整个规划实施过程中得到实际 的应用或者较为充分地利用，系统性不强。 3 衔接性差 土地利用总体规划往往与其它规划不能很好的衔接，例如土地利用总体规划与城市 规划往往脱节。城市是以土地为载体，那么城市规划也必然与土地利用总体规划相联系、 相依托。但由于我国管理体制的原因，土地利用总体规划和城市规划是分开的。由土地 行政主管部门和建设行政主管部门分别管理。虽然土地管理法规定城市总体规划应当与 土地利用总体规划相衔接，在法律上解决了二者的矛盾，但在实践操作中，正确处理好 土地利用总体规划与城市规划及其他专业规划的关系并不是一件易事。如近年来我国耕 地大量流失的原因之一就是城市规模的不断扩大。由于管理体制造成的土地管理和城市 规划管理的分割状态，在客观上容易导致规划的内容及规划的执行发生利益上的冲突， 也人为地增加了规划的管理难度。 1 2g i s 技术在土地规划中的应用 1 2 1g i s 的诞生与发展 6 图2 地理信息系统的构成 f i g 1 - 2t h ec o m p o s i n go f g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t 廿n ( g l s ) 地理信息系统( g i sg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) 是2 0 世纪6 0 年代中期开始逐 渐发展起来的一门新科技。由于四五十年代计算机科学、地图学和航空摄影测量技术的 的发展，人们开始利用计算机汇总、处理和分析各种数据，并输出一系列结果作为决策 过程的有用信息。2 0 世纪5 0 年代末至6 0 年代初，计算机主要用于手工难以做到的空间 数据的存储和处理，而计算机分析地图内容并提供信息，则是从自然资源的管理和土地 规划任务开始的，并从此基础上诞生了世界上第一个地理信息系统一加拿大地理信息系 统( c g i s ) 。 2 0 世纪8 0 年代微型计算机和远程通信设备的出现，为计算机普及应用创造了条件。 在系统软件方面，完全面向数据管理的数据库管理系统( d b m s ) 通过操作系统( o s ) 管理数据，系统软件和应用软件工具得到研制，数据处理开始和数学模型、模拟等决策 工具结合。地理信息系统的应用从解决基础设施的规划( 如道路、输电线等) 转向更加 复杂的区域规划，如土地的农业利用、城市化的发展、人口的规划和安置等，并开始用 于解决全球性的问题，如全球的沙漠化、全球可居住区的评价、a l n i n o 现象及酸雨、 核扩散的等对世界环境潜在的影响掣3 1 。 1 2 2g i s 概念及其技术体系的发展 g i s 是融计算机图形和数据库于一体，对空间数据进行采集、存储、更新、分析、 输出等处理的工具。它是集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、 空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘科学。g i s 把这些技术与学科有机地 7 融合在一起，并与不同数据源的空间和非空间数据相结合，通过空间操作和模型分析， 提供对规划、管理和决策有用的信息产品。 g i s 软件的技术体系主要指g i s 软件的组织方式，依赖于一定的软件技术基础，决 定了g i s 软件的应用方式、集成效率等许多方面的特点从发展历程看，g i s 软件技术体 系可以划分为以下几个阶段： 匝d 还囵咂堕慨! 锔g i s ! 一组件式 l 传统g i s 软件。新一代g i s 软件 g i s 软件技术体系从最初g i s 模块到集成式g i s ( 如e s r i 的a r c i n f o ) 、模块化g i s ( 如 i n t e r g r a p h 的m g e ) ，再到核心式g i s ，这些g i s 软件技术要么集成困难，要么开发困难， 都不方便用户使用。组件技术( c o m d c o m ) 的问世给g i s 带来了巨大的商机，导致了组 件式g i s ( c o m g i s ) 的诞生，w e b 和i n t e r a c t 的发展促成了万维网g i s ( w e b g i s ) 和开放式 g i s ( o p e n g i s ) 的问世【1 7 】。 c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) l i l j 组件式对象模型，是一种允许对象之间跨进程、跨 计算机进行交互的技术；c o m 技术与g i s 的融合产生了c o m g i s ( c o m p o n e n t s g i s ，以下 简称c o m g i s ) 。所谓c o m g i s ，是指基于组件对象平台，以一组具有某种标准通信接e l 的、允许跨语言应用的组件提供的g i s 。这种组件称为g i s 组件，g i s 组件之间以及g i s 组件与其他组件之间可以通过标准的通信接口实现交互，这种交互甚至可以跨计算机实 现【1 引。 组件式g i s 技术的基本思想就是把g i s 各大功能模块根据性质的不同划分为几个控 件，每个控件完成不同的功能。各个g i s 控件之间、g i s 控件与其它非g i s 控件之间可 以方便地通过面向对象的可视化的软件开发工具集成起来，形成满足用户需要的g i s 应 用1 9 1 。控件如同一堆各式各样的积木，他们分别实现不同的功能( 包括g i s 和非g i s 功 能) ，根据需要把实现各种功能的“积木 搭建起来，就构成应用系统。组件式g i s 系统 的特点是把g i s 的功能适当抽象，以组件形式供开发者使用，将会带来许多传统g i s 工 具无法比拟的优点。 组件式g i s 基于标准的组件式g i s 平台，各组件之间不仅可以自由、灵活地重组， 而且具有可视化的界面和方便的标准接口，其特征主要体现在；( 1 ) 高效无缝的系统集 成，允许将专业模型、g i s 控件、其它控件紧密地结合在统一的界面下。( 2 ) 无须专门 的g i s 开发语言，只要掌握基于w m d o w s 开发的通用环境，以及组件式g i s 各控件的 属性、方法和事件，就能完成应用系统的开发。( 3 ) 大众化的g i s ，用户可以像使用其 它a c t i v e x 控件一样使用g i s 的控件，使非专业的g i s 用户也能胜任g i s 应用开发工作。 ( 4 ) 开发成本低，非g i s 功能可以利用非专业控件，降低了系统的成本。 常见的组件式平台主要有m i c r o s o f t 的c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) 组件对象模 型、d c o m ( d i s t r i b u t e dc o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) 分布式组件对象模型和o m g 的 c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ) 公共对象请求代理体系结构。目前 m i c r o s o f t 的c o m d c o m 占市场领导地位，得到广泛应用。i n t c r n e t 出现后，基于 c o m d c o m , m i c r o s o f t 推出了比o l e 控件更小、更快、系统资源开销更少的a c t i v e x 控件。a c t i v e x 控件是当今可视化程序设计中应用最为广泛的标准组件，c o m g i s 大都是 a c t i v e x 控件或者其前身o l e 控件。 目前国际上比较流行的c o m p o n e n t s g i s 软件有e s r i ( 美国环境研究所) 的 m a p o b j e c t s ，美国m a p i n f o 公司的m a p x ，另外还有加拿大阿波罗科技集团的t i t a n 2 0 1 。 我国在组件式地理信息系统软件的开发研究上也取得了一系列的成果，目前国内比 较流行的组件式g i s 软件有中国中科院地理信息产业中心的a c t i v e m a p 、武汉吉奥公司 的g e o s t a r 、北京超图公司的s u p e r m a p ，北京朝夕科技有限公司的m a p e n g i n e 、武汉测 绘科技大学研制的g e o s t a r 部件开发平台g e o m a p 等。 1 2 3g i s 技术在土地利用规划管理中的应用概述 由于土地利用规划的编制、审批和实施涉及大量的图件、指标等空间数据，对规划 成果质量和管理的实效性要求较高，运用g i s 现代技术进行管理是十分必要的。 g i s 技术在土地利用规划管理中的应用主要是辅助规划的编制和修改；规划的成果 管理、建设项目用地预审和报批等。具体的将g i s 应用于土地利用规划管理信息系统主 要有以下作用： ( 1 ) 建立空间数据库 土地利用规划是对某地区土地在未来的某段时间的土地利用类型进行规划，而土地 利用规划及其管理的依据就是规划区域的社会、经济信息、土地利用现状信息及区域内 9 的地形、地貌等地理信息。因此，地理空间信息在土地利用规划管理信息系统中占用非 常重要的地位。土地利用规划管理信息系统在g i s 技术的支持下，结合土地利用的各种 数据类型可建立多种地理空间数据库和属性数据库。 ( 2 ) 图形显示、编辑 在空间数据库的基础上，g i s 可将各种图形数据直观而有效地显示出来，并可对图 形进行人机交互式地编辑、输出。g i s 的这些功能，使得土地利用规划专家可以在计算 机的辅助下完成规划工作，各种图形的显示有效提高了土地利用规划成果的直观性；土 地利用规划审批工作者可以在图上直观的察看项目用地的实际情况，提高了工作效率。 ( 3 ) 空间分析功能 g i s 的空间分析功能是g i s 区别于其他计算机系统的主要标志。土地利用规划管理 信息系统涉及g i s 的多种空间分析功能，它们与各种专业模型结合起来发挥作用。在土 地利用规划地区基础数据的支撑下，将g i s 众多的空间分析工具与土地利用规划专业模 型联合使用，可为实现科学、快速的土地利用规划编制创造有利条件。 1 2 4g i s 技术在土地利用总体规划管理中的研究进展 土地利用规划在国外的发展历史悠久，由于土地的所有制形式不同国外的区域规划 主要侧重于对地区提出政策的指导，所以一直以来分区制是西方国家进行规划的主要方 法【2 l 】。2 0 世纪7 0 年代以来，土地利用规划大多采用定性的经验规划方法( f i v o s p a p a d i m i t r i o u ，p a o l am a i r o t a ，1 9 9 6 ，2 3 ) ，它是根据专业人员和领导的实践经验与主观愿望， 来确定土地利用的发展目标、方向和土地利用结构优化配置及用地分区的。随着各种相 关技术的不断发展，规划开始广泛的引入了地理信息系统技术、计算机技术和数学模型 方法来解决很多实际问题，极大的提高了规划的科学性、工作效率和精确度。如：x i a n g 2 2 】 等应用g i s 技术和多目标规划模型来预测土地利用中引起争地矛盾的原因，据此得出解 决的策略；s t a r k 探讨了应用g i s 技术分析在农场管理、土地规划中争地矛盾和保护土地， 以及公共事业的大工程对土地需求的计算；s h a r i f i 2 3 】1 9 9 4 年等决定把土地利用动态规划 系统作为农场土地配置的决策支持系统，这个模型是由具有决策模型的g i s 和综合规划 模型组成，其中综合规划模型包括作物生长模式、线性规划模型和使规划设计转为可操 作规划的空间配置决策模式( m a s h a d i t ) 。可以说国外在应用g i s 辅助规划方面的研究 有着丰富的理论和实践经验，对我国现阶段土地利用规划信息化的研究提供了很多可以 借鉴的经验。 2 0 世纪8 0 年代以来，针对我国经济加快发展过程中出现的建设用地规模扩张过快、 1 0 耕地大量减少等情况，我国先后组织开展了两轮土地利用总体规划编制和实施工作 ( 1 9 8 6 2 0 0 0 ；1 9 9 7 2 0 1 0 ) ，使我国的土地利用规划制度得以确立。 以前，我国的土地利用规划编制工作主要是由专家凭着经验，对着各种纸介图形来 完成的；9 0 年代以后，随着社会信息化进程的逐渐加快，依靠传统的手工操作进行的以 纸为介质的存储管理、数据的查询、统计与更新己难以适应经济社会飞速发展的要求： 计算机硬件和软件技术的飞速发展，为空间数据的录入、存储、检索和输出提供了强有 力的手段，也为图形、图像处理提供了很好的工作平台，这使得利用计算机进行土地利 用规划得以实现。由于地理信息系统技术可以实现空间数据的有效管理，进行空间分析， 人们开始把它运用到了土地利用规划编制工作中。 随着我国新的土地管理法的颁布实施，土地利用规划管理工作的实践探索逐步 开始，工作模式逐渐趋于稳定化、规范化，土地利用规划管理工作的重要性逐步得到共 识。随着土地管理信息化的发展进程，土地管理部门、科研院所和各软件公司己经纷纷 开始进行土地利用规划管理信息系统的研制工作。 目前我国许多地方都相继建立了土地利用总体规划信息系统，如在1 9 9 7 年，江西农 业大学的赵小敏【2 4 】等进行土地利用总体规划计算机辅助系统研究，开发的功能有土地利 用总体规划所需的统计数据和属性数据的基础数据库管理、土地需求量预测、土地评价 分析、空间分析( 图形输入、空间数据的管理操作、空间