土地信息系统课程论文

1、1土地信息系统中的空间分析功能探析摘要：土地信息系统属于空间型的信息系统。它的任务中的绝大部分都与空间信息的检索 与分析有关。土地信息系统的数据库中直接表达为空间数据的约占45%,其它属性数据也都 与空间数据有关.土地信息系统采集、存 贮、处理空间数据的目的不仅仅是用来绘出地籍图等专业图件,机助制图只是空间数据处理、分析结果的一种表达方式。土地信息系统大量的、区别于一般信息系统的工作是根据系统工作目标对图件上的各点、线、面,判断分析它们相 互位置的关系,给它们以量化并由它们生成提取新的信息,为土地管理的决策服务。本文首先以土地信息系统的概念引入，然后简要探究其基本框架和五大功能：数据处理功能，

2、数据的存储和组织功能，查询、统计、计算功能，空间分析功能，显示功能。最后就其的空间分析功能展开深入的探析，即深入探究土地信息变更、土地征用分析、土地规划分析、土地评估分析、专题地图分析等。关键词：土地信息系统；空间分析；土地信息变更；土地规划评估Abstract: Land information system is a kind of spatial information system. Most of the tasks in the LIS are related to retrieval and analysis of spatial information. Land inform

3、ation system database directly express spatial data accounts for about 45%, other attributes of the data also with spatial data. Acquisition of land information system, storage and processing spatial data is not only used to draw cadastral maps and other professional maps, computer aided mapping jus

4、t spatial data processing, analysis results of a kind of expression. Land information system, a lot of difference in information systems in general is according to the target system to map each point, line, surface, judge their mutual position relationship analysis and give them to quantify and by t

5、hem to generate new information extraction and land management decision. Firstly, the concept of land information system introduced, then briefly explores the basic framework and five major functions: data processing function, data storage and organization of function, query, statistics and computin

6、g functions. The functions of spatial analysis and display function. At last, the function of spatial analysis is explored, that is, the change of land information, land acquisition, land planning analysis, land evaluation analysis, thematic map analysis and so on.Keywords: Land information system;

7、spatial analysis; the change of land information; land planning and evaluation analysis1 土地信息系统1.1 LIS的概念1981年在瑞士蒙特勒(Montreaux)召开的国际测量师联合会第三次会议上对土地信息系统作了定义：“土地信息系统是一种用于法律、行政管理和经济决策的工具，并辅助规划和开发。一方面，这种系统是由数据库组成，数据库中包含特定地区的土地有关的配准数据；另一方面，该系统的组成部分还包括一些处理过程和技术手段，用于系统采集、更新、处理和发布数据。一个土地信息系统的基本特点是系统内数据具有统一的

8、空间参考系，便于对系统内的数据与系统外其他土地有关的数据建立关联”。简言之，土地信息系统就是以土地空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对土地相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用空间模型分析方法，适时提供多种空间和动态的土地信息，并应用和传播土地信息，为决策服务而建立起来的计算机技术系统。1.2 LIS的基本框架我国的土地管理工作是以县级土地管理工作为基础的，所以通常意义上的土地管理主要是指县级土地管理。土地管理的核心业务部门主要是地籍管理科、土地规划科和建设用地科。地籍管理科主要业务包括土地利用现状调查和监测、地籍调查、土地登记、土地评估, 它为另外两个科的工作提供基础

9、信息或资料；土地规划科的主要业务包括土地利用总体规划、土地利用计划、基本农田保护、土地整理与开发复垦管理；建设用地科主要是建设用地管理和征地等。LIS可以使人们能够应用现代思想和先进手段来采集、管理和分析土地信息, 以满足对土地进行科学管理和合理利用的需要。本文根据土地管理工作的操作运行及其相互关系, 设计了县级土地信息系统结构框架，如下图所示。土地管理辅助决策系统土地登记管理系统土地定级估价系统土地利用规划系统建设用地管理系统土地管理辅助系统 其中，地籍信息系统是LIS基础地理信息系统，目前正在建设的城镇地籍管理信息系统和土地利用现状数据库，以及将来建立的城乡一体化地籍信息系统，都是地籍信息

10、系统，它主要储存和管理土地权属信息、土地利用信息和土地质量信息，是LIS其他子系统的数据源和工作基础。建设用地管理系统主要服务于建设用地科的日常工作；土地利用规划系统主要用于土地规划科的日常工作；土地登记管理系统主要用于土地登记工作和土地监察等土地权属管理工作；土地定级估价系统则主要服务于土地分等定级、基准地价等土地评估工作。而土地管理辅助决策系统则主要服务于重大土地管理问题的决策。以上6个子系统, 除了地籍信息系统主要应用GIS的数据管理功能外, 其他5个子系统则主要应用GIS的空间分析功能。1.3 LIS的功能土地信息系统根据其特征具有五大功能：一是数据处理功能（数据格式化、数据转换及数据

11、概化）；二是数据的存储和组织功能（空间数据和属性数据的组织）；三是查询、统计、计算功能；四是空间分析功能（揭示数据所包含的更深刻、更内在的规律和特征）；五是显示功能（计算机屏幕显示、地图输出）。2 LIS的空间分析功能土地信息系统属于空间型的信息系统。它的任务中的绝大部分都与空间信 息的检索与分析有关。土地信息系统的数据库中直接表达为空间数据的约占45%,其它属性数据也都与空间数据有关.土地信息系统采集、存贮、处理空间数据的目的不仅仅是用来绘出地籍图等专业图件,机助制图只是空间数据处理、分析结 果的一种表达方式。土地信息系统大量的、区别于一般信息系统的工作是根据系统工作目标对图件上的各点、线、

12、面,判断分析它们相互位置的关系,给它们以量化并由它们生成提取新的信息,为土地管理的决策服务。2.1 LIS空间分析的基本内容2.1.1 空间位置的描述与分析 空间位置可以用地理坐标（ ）来描述，也可以用平面坐标系（x,y）来描述。在传统地图学中，为了使用的方便，我们总是把球面地理坐标系转换成平面坐标系，这种转换是必不可少的。因为平面的地图比球形的地图仪在携带、阅读、量测方面都要方便得多，但这种转换带来的各种各样的误差，包括位置的、长度的、面积的和角度的误差。此外为了限制这种误差，我们将平面进行剖分，形成互不重叠的投影带，使得本来连续的表面变成破碎并且是无法拼接的系列地图。在地理信息系统中，这种

13、球面转换成平面的限制被取消了，显然我们可以用地理坐标直接记录地理空间事物的位置，但是在空间分析和图形显示中又显得极不方便。空间位置的描述与分析概括起来是要解决以下三个问题：地图投影的直接计算：（ ） （x, y）；地图投影的反算：（x, y） （ ）；地图投影的变换：（x, y） （ ）。 2.1.2 空间分布分析 地理对象的空间分布特征多种多样，定性地和定量地描述这些分布特征都存在理论和应用的问题。对空间分布分析成熟的技术有：空间分布检验，以确定分布是否随机分布，是否均匀分布等；空间分散参数的描述，如分布密度、均值、中心、轴线、离散度等；空间聚类分析，以反映分布的多中心特征并确定这些分布中心

14、；空间趋势的分析，以反映面状分布事物的空间趋势；空间聚合与分解、综合与取舍，以反映空间对比，区分主次。2.1.3 空间形态分析空间形态分析所分析的是面向空间物体的个体几何特征。与空间物体的几何维数有密切的关系，各类物体（点、线、面、曲面）的几何参数很多，形态分析的任务是两方面的，一是给定形态以计算其参数，如计算给定物体的长度、面积、体积等；二是给定参数以确定形态，如在空间规划中，在给定范围内规划一片面积一定、周长不超限值、紧凑度不超限值的子区域。空间形态分析在很多情况下的计算均比较复杂，如凸包、骨架、大地长度等都需要比较复杂的算法。空间形态分析是空间相似分析的基础，在能够计算空间物体的形态和结

15、构的基础上，我们才能够比较其相似点。空间相似分析的应用可能是十分丰富广泛的，在土地信息系统中，同类物体的确认，不同地图上同一物体的认同，以及基于结构相似的查询都是相似分析的应用例子。2.1.4 空间关系分析我们已经指出空间关系包括距离、方位和连通性三个方面，这是空间分析的重要方面。空间距离是很多空间决策的基础，基于距离的分析是丰富多彩的。网络的最小支撑树、最短路径是基于网络距离的分析；缓冲计算、等距离图是基于欧氏距离的分析；基于点群的选址完全是均匀空间上基于欧氏距离的分析，也可以推广到非均匀空间上去。距离计算是最基本的基于距离的分析，如何根据需要确定两空间物体间距离的计算方法亦很重要，计算一个

16、地区的交通便利性也可以用距离交通支干线的最近距离来表示，计算无线电波的覆盖程度则需要用最远距离来表示，模拟水污染对水域的影响则应用实地距离来表示。方位计算与分析是定性表示物体间位置关系的需要，方位不仅是两点间方位角的计算，对于事实上的空间事物，方位分析往往与物体的大小有关，带有一定的模糊性。确定物体间的方位在土地信息的自然语言查询和空间规划中具有应用价值。连通性是被研究的最充分的空间关系，尤其是拓扑关系。拓扑关系着重于空间物体的相连性和相邻性、包含与非包含。数学上规范描述拓扑关系与实用上分析拓扑关系有一定差距，例如数学上必须集与闭集的问题，但事实上无需区分。交并运算、相邻查询都是拓扑关系分析的

17、例子。线状（网状）物体上的可达性、面状物体的连通性，尤其是用于淹没分析的连通性是直观的连通分析的例子。三维空间的通视分析是一种特殊的连通性，在军事、空间规划等领域具有应用价值。2.1.5 空间相关分析 空间事物在空间域的相关性可以通过统计方法来分析，如用于描述城市间人口迁徙和货物运输相互作用的模型，用于降水和径流间的空间统计相关性的计算都是相关分析的例子。2.2 LIS空间分析功能设计2.2.1土地信息变更LIS中的土地信息多为动态信息,土地信息变更是地籍信息系统重要的数据更新功能。土地信息的变更包括属性信息变更及空间信息变更两方面，前者的变更较为简单，这里重点探讨空间信息变更。土地信息中最基

18、本的空间信息有两种，一种是反映土地利用信息的图斑信息，另一种是反映土地权属信息的宗地信息。周期性的土地利用现状变更调查会引起土地利用信息的周期性变更,在以图斑为地理单元的土地利用图层中，因为每一块土地都有相应的利用类型，图斑在空间分布上具有全覆盖、无重叠、无缝隙特征, 因此图斑变更的基本方式可以分为以下几种:1)合并图斑几个图斑被1个图斑完全兼并,如图a 所示；2)线分割图斑1个图斑被1个地类线分割为2个图斑, 如图b所示；3)岛分割图斑1个大图斑中插入1个小图斑, 如图c所示；4)块分割图斑1个图斑被另1个图斑分割为2个图斑, 如d所示。 (a) (b) (c) (d)图斑变更基本方式地籍变

19、更调查或土地变更登记是随时发生的, 由此引起土地权属信息随时变更, 在以宗地为地理单元的土地权属图层中, 与图斑不同, 不是所有的土地都被使用, 所以宗地是无重叠的, 但不是全覆盖的, 而是有缝隙的。因此宗地变更的基本方式除了图斑变更的基本方式外还有以下几种:1)扩大宗地1个宗地向邻近未被使用的土地扩充, 如图e所示2)邻建宗地紧靠已有宗地在未被使用(或征用)的土地上新建1个宗地,如图f3)远建宗地远离已有宗地在未被使用(或征用) 的土地上新建1个宗地, 如图g所示其中扩大宗地和远建宗地的变更方式都不会改变现存的拓扑关系, 而邻建宗地则需重建拓扑关系。 （e） (f) (g)宗地变更的基本方式

20、2.2.2土地征用分析在土地征用或划拨工作中, 常常需要提供征用土地中各图斑和宗地的面积和费用等信息,这就是土地征用分析, 它是建设用地管理系统的基本功能。例如, 在公路、铁路等线路建设中,常需要自动计算一条穿越若干个图斑或宗地的公路所占各图斑或宗地的面积;在其他项目建设中,也常需要自动计算覆盖若干个图斑或宗地的地块所占图斑或宗地的面积等。与土地信息查询不同,土地征用分析不仅要查询出被征用的图斑和宗地,还要通过叠置分析计算出被占图斑和宗地的面积和费用, 并给出其属性信息(如图h、表1所示)。各种新开工的建设项目都需要征用土地, 土地征用分析是合理征用或划拨土地的基础, 它可以提出多种征地方案,

21、 供政府和建设方选择最合理、经济的征地选择。被征地号被占面积土地类型权属单位土地等级征地费用1234合计（h）土地征用图 表1 土地征用分析表2.2.3土地评估分析土地评估就是根据土地调查成果和国家制定的统一标准, 评定土地等级、评估土地价格。影响、参评土地等级或价格的地理因素很多, 它包括自然因素(如高度、坡度等)、经济因素(如商业网点、交通便利)、社会因素(如噪声污染、学校、医院分布等)。从空间形态划分, 这些地理要素可划分为点状地物、线状地物和面状地物。定级前, 将它们分别建在不同的图层上, 根据它们对土地定级单元影响的方式, 计算它们在各土地定级单元的影响分值, 然后根据各因子的权重,

22、 通过叠加, 求出所有定级因子对定级区各单元的作用总分, 根据总分值的大小, 划分等级, 求出相同等级的定级单元边界, 便得到土地级别界线图。土地评估分析是土地定级估价系统的核心功能, 它利用GIS强大的空间分析功能(主要是叠置分析), 建立土地定级估价应用模型, 评定土地等级, 评估土地价格。这是一种比较复杂的空间分析方法, 需要建立专门的空间应用模型。目前已经有较为成熟且广泛应用的土地评估分析软件。2.2.4 土地规划分析 土地规划是土地利用管理的一项重要内容。土地利用规划以土地统计数据为指标依据, 以土地利用现状图为规划底图, 采用指标控制和用地分区相结合的方法进行。制定一个科学合理的土地利用规划需要综合考虑各种因素, 进行反复的分析比较才能确定, 这种分析就是土地规划分析。土地规划分析