济南市土地资源综合查询信息系统设计

1、 目 录引言第一章管理信息系统的概念及“3S”技术的提出21.1管理信息系统简述21.23S技术23S技术简介33S技术的应用3第二章土地资源利用管理信息系统的方案设计62.1系统的目标62.2系统的功能8基本功能8动态监测功能9网络共享功能92.3系统的设计102.4数据来源122.5系统功能模块总体设计12第三章结论与展望15参考文献引言我国地大物博，但人均资源十分匮乏。随着城镇化工业化的发展，环境压力的日趋巨大，土地资源短缺现象十分严重。以耕地来说，中国耕地面积仅占全球7%，养活了近1/5的人口，这一成就举世公认。但据统计，1996年底我国耕地资源为19.51亿亩，到2003年底为18.

2、51亿亩，7年减少了一个亿，其中主要是用于退耕还林，有8600万亩；且近年来耕地还是在以每年近300万亩的速度减少，大多为东部沿海比较肥沃的耕地，其主要用于城市发展和工业建设1。一方面是资源紧张，而另一方面则是在资源利用上不同程度地存在着问题。面对这一问题，土地资源的有效管理是十分必要的。一个高效的、信息化的土地资源管理系统，对于贯彻落实“十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地”的基本国策，实现耕地总量动态平衡和土地资源的可持续利用，提高土地利用率和土地质量等，都有着非常重要的意义2。土地资源利用信息量极大，按照所属地可以分为乡镇、农村、县区、省级，按照土地使用类型可以分为耕地、园地、林地、草地

3、、建筑用地、交通用地、水域、未开发土地。有学者提出土地分类的依据为：土地资源类型是用于各行业用地的土地适宜性评价、土地潜力评价等等土地评价的基本单位。 因此划分土地资源类型要求能反映出土地的自然地理属性和社会经济属性，这是确定土地资源类型的依据3。除此之外，国外对于土地资源做了土地潜力评价和土地适宜性评价系统，这也是土地资源社会属性与自然属性交叉的领域。所以，在GIS、RS、GPS技术手段的基础上，并且能够存储、管理、统计、分析和描述土地利用资源在时空序列上与地理分布有关的各类数据的空间信息系统就显得尤为重要，同时这也是确保土地资源合理开发利用、环境与农业可持续发展的重要手段。第一章 管理信息

4、系统的概念及“3S”技术的提出1.1 管理信息系统简述管理信息系统（Management Information System，简称MIS）是一个以人为主导，利用计算机硬件、软件、网络通信设备以及其他办公设备，进行信息的收集、传输、加工、储存、更新和维护，以企业战略竞优、提高效益和效率为目的，支持企业的高层决策、中层控制、基层运作的集成化的人机系统。管理信息系统（MIS，Management Information System）是20世纪60年代中期发展起来的，其概念至今尚无统一的明确定义5。但从国内外学者给MIS所下的定义来看，人们对MIS的认识在逐步加深，MIS的定义也在逐渐发展和成熟。

5、管理信息系统是信息系统在管理领域的具体应用，具有信息系统的一般属性。这里从管理信息系统的建立、功能等方面来分析，管理信息系统可以定义为：管理系统是用系统思想建立起来的，以电子计算机为基础信息处理手段，以现代通讯设备为基础传输工具，且能为管理决策提供信息服务的人机系统。即管理信息系统是一个由人和计算机等组成的，能进行管理信息的收集、传输、存储、加工、维护和使用的系统。图1为管理信息系统概念结构图。图1 管理信息系统概念结构图1.2 3S技术 3S技术简介3S是全球定位系统GPS（Global Positioning System）；遥感RS（Remote Sensing）和地理信息系统GIS（G

6、eographic Information System）的简称。3S技术是关于GPS技术，RS技术和GIS技术的简称。GPS是美国研制的全球定位与导航系统。无论在地球的任何位置，均可以确定所处的位置和高度。RS主要指从远距离高空以及外层空间的各种平台上利用可见光、红外、微波导等电磁波探测仪器，通过摄影或扫描、信息感应、传输处理，从而研究地面物体的形状、大小、特性及其环境的现代技术科学4。即通过卫星或飞机实现对地观测，并将观测结果发送地面，通过地面接收系统的接收，解码及分析系统的处理和认识。获取观测信息，GIS是随着地图学、麻用数学及计算机技术的不断发展而逐渐完善起来的一种集存储、管理、分析地

7、学信息的新型综合技术，是以空间数据为基础，以空间分析操作为工具，实现对各种信息的综合与分析，是一种对地理信息进行动态分析、综合评价与空间模拟的高新技术5。RS是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理，从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术（见图1-6）。遥感技术可用于植被资源调查、气候气象观测预报、作物产量估测、病虫害预测、环境质量监测、交通线路网络与旅游景点分布等方面。例如，在大比例尺的遥感图像上，可以直接统计烟囱的数量、直径、分布以及机动车辆的数量、类型，找出其与燃煤、烧油量的关系，求出相关系数，并结合城市实测

8、资料以及城市气象、风向频率、风速变化等因数，估算城市大气状况。同样，遥感图像能反映水体的色调、灰阶、形态、纹理等特征的差别，根据这些影像显示，一般可以识别水体的污染源、污染范围、面积和浓度。另外，利用热红外遥感图像能够对城市的热岛效应进行有效的调查。GIS就是一个专门管理地理信息的计算机软件系统，它不但能分门别类、分级分层地去管理各种地理信息；而且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析等；还能查询、检索、修改、输出、更新等。地理信息系统还有一个特殊的“可视化”功能，就是通过计算机屏幕把所有的信息逼真地再现到地图上，成为信息可视化工具，清晰直观地表现出信息的规律和分析结果，同时还能在屏幕上

9、动态地监测“信息”的变化。总之，地理信息系统具有数据输入、预处理功能、数据编辑功能、数据存储与管理功能、数据查询与检索功能、数据分析功能、数据显示与结果输出功能、数据更新功能等。通俗地讲，地理信息系统是信息的“大管家”。地理信息系统一般由计算机、地理信息系统软件、空间数据库、分析应用模型图形用户界面及系统人员组成。地理信息系统技术现已在资源调查、数据库建设与管理、土地利用及其适宜性评价、区域规划、生态规划、作物估产、灾害监测与预报、精确农业等方面得到广泛应用。GPS是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成，具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GP

10、S是由空间星座、地面控制和用户设备等三部分构成的。GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息，具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，广泛应用于军事、民用交通(船舶、飞机、汽车等)导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、土地利用调查、精确农业以及日常生活(人员跟踪、休闲娱乐)等不同领域。1.2.2 3S技术的应用“3S”集成就是对RS，GIS，GPS取长补短，是一个自然的发展趋势，也是当今信息技术发展的必然6。图2给出了“3s”技术的相互关系示意图。图2 “3S”技术相互关系示意图进入21世纪以来，“3s”技术的集成为进一步认识、合理升发和利用、

11、整治土地资源提供强有力的技术支撑和手段。“3S”技术的广泛应用使土地资源调查的方法实现了一次大飞跃。RS能够利用不同平台、不同地面分辨率和不同类型的传感器进行地面信息摄取，能够提供从可见光到红外微波等不同波谱段地面物体的丰富信息。GPS简易、全天候的定位，导航和测量功能广泛应用于完成区域土地资源的外业调绘和数据采集工作。GIS强大的信息处理功能能够将各种来源的数据汇集在一起，并通过系统的统计和覆盖分析功能，按照多种边界和属性条件，提供区域多种条件组合形式的资源统计和进行原始数据的快速再现“3S”技术支持下的土地利用动态监测。以往传统的手工操作模式正逐步被以“3S”技术为代表的高新技术所替代7。

12、RS技术易于获取巨大而丰富的实时地物信息；GPS具有提供全天候、连续、实时、高精度的三维定位以及时间数据的功能；GIS技术基于其空间数据综合处理、分析的强大功能，对数据进行动态存储和管理。三者有机结合，能够准确把握土地资源利用变化区域的特征，实现土地资源的动态监测，有着传统调查方法无法比拟的优越性。近来，有人提出“数字国土”概念，“3S”技术是未来数字地球的关键技术，也必将是数字国土的关键技术5。基于“3S”技术的土地利用动态监测简明流程图见图3 13 15。图3 基于“3S”技术的土地利用动态监测简明流程图第二章 土地资源利用管理信息系统的方案设计2.1 系统的目标系统主要利用“3S”技术进

13、行数据的采集和初步处理。根据应用需求确定对各类数据的要求（包括确定数据的内容、格式和精度）；再确定数据来源，对现有数据进行采集和审查，进行各类数据的综合分析评价，以确保系统数据库的数据准确并符合特定要求。数据源内容：地理背景数据包括土地类型、面积、所属区域等8。进一步可包括气候、土壤水分、土温、地下水位、降水量等自然环境数据资料。统计数据包括土地资源开发状况、农业生产水平、环境污染等统计资料。系统应具有很强的实用性。一方面是数据的组织，对系统数据进行合理的组合，以提高系统的实用性。另一方面是功能设计，系统根据规划实施管理的具体需要进行没计，通过GPS、RS、GIS、MIS技术的综合集成，实现土

14、地资源管理的自动化、提高工作效率、改善工作条件。在操作性上，系统选用功能完善的数据库和GIS平台，使操作简单，界面友好，易于维护和更新，满足土地资源管理及其业务拓展的需要。另外，系统设计应严格遵循现有国家规范和现行标准，进行数据的分类和编码，以利于数据交换和共享。具体实现以下目标：(1) 详查土地利用分类资料的微机自动化管理；(2) 详查图像资料的微机自动化管理；(3) 以一定行政单位的面积统计功能；(4) 各土地利用许可书与土地规划计划书以及其他相关证件的打印功能；(5) 图件和文档的微机变更功能；(6) 任意圈定范围的任意比例尺图件输出功能；(7) 网络发布和查询功能。常用的遥感数据有：美

15、国陆地卫星（Landsat）TM和MSS遥感数据，法国SPOT卫星遥感数据，加拿大Radarsat雷达遥感数据。 遥感技术系统包括：空间信息采集系统（包括遥感平台和传感器），地面接收和预处理系统（包括辐射校正和几何校正），地面实况调查系统（如收集环境和气象数据），信息分析应用系统。目前GPS系统的应用已将十分广泛我们可以应用GPS信号可以进行海、空和陆地的导航导弹的制导大地测量和工程测量的精密定位时间的传递和速度的测量等。对于测绘领域GPS卫星定位技术已经用于建立高精度的全国性的大地测量控制网测定全球性的地球动态参数；用于建立陆地海洋大地测量基准进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘；用于监测地

16、球板块运动状态和地壳形变；用于工程测量成为建立城市与工程控制网的主要手段。用于测定航空航天摄影瞬间的相机位置实现仅有少量地面控制或无地面控制的航测快速成图导致地理信息系统、全球环境遥感监测的技术革命。GIS技术最初在土地资源开发与管理上的应用主要是土地利用现状调查和城镇地籍调查图件和属性数据的存储、查询等管理工作等，基本上没有数据的空间分析及其它决策功能。随着技术的不断发展，目前在土地科学中的应用主要包括了土地评价工作（土地的适宜性或多宜性评价、土地的生产潜力评价、土地持续利用评价、城市地价评估、耕地地价评价等）；土地利用规划（包括土地利用总体规划、土地利用多目标规划）；土地利用与土地覆被现状

17、分类与制图；以及土地利用与土地覆被动态监测。 为了查清我国的土地资源，特别是耕地资源，国务院于1984年正式布置开展全国土地资源调查。此次调查历时15年，采用以航空为主、航天为辅的遥感技术，结合大比例尺地形图，实行全野外调查。在土地利用图件编制、数据量算汇总与空间分析等方面，GIS技术发挥了重要作用。通过土地资源详查，初步摸清了我国土地资源的家底，为全国土地利用规划、土地开发与管理提供了的科学基础。 从1996年开始，国家科委、国家土地管理局和农业部实施“全国基本农田保护与监测”工作。GIS成为全国土地利用动态遥感监测数据库建设的核心支撑技术，主要用于管理与分析矢量数据（土地利用年度变化信息）

18、、栅格数据（遥感影像、DEM等）和属性数据。 在国土资源部统一规划和组织下，在新一轮国土资源大调查纲要和实施方案的部署和安排下，以1:1万比例尺为主的县（市）级土地利用数据库建设工作于1999年9月在数字国土工程中立项，1999年10月正式启动。其中GIS技术在数据库管理与数据挖掘方面具有不可替代的优势。2.2 系统的功能系统功能主要包括基本功能、土地资源利用的动态监测功能和WEB网络共享功能等。 基本功能其中基本功能包括：数据录入、数据更新、投影转换、查询统计分析、系统维护等。这些均可以利用成熟GIS平台实现。(1)数据录入功能系统提供的数据录入功能是对外部数据和属性数据的一种采集方法，是读

19、文件的方式实现的。包括图层信息，属性信息等，使得每个GIS实体都具备完整的信息14。(2)数据更新功能据更新功能使得对各级行政单位的各类土地面识的查询总是最新统计数字。(3)投影转换功能12在数字制图环境下，地图投影转换更重要、更实用，它可以使制图工作更趋合理、有效，可以以最合理地方式读取相关信息，便于数据处理。（4） 查询统计分析功能1） 利用信息工具进行查询在对土地利用现状图浏览的过程中。常常需要了解某个对象的属性信息。为此系统提供一个信息工具，用此信息工具点击欲了解的对象，系统立即用对话框返回该对象的属性信息。如果信息工具点击的位置有多个对象，则系统首先返回对象的列表。然后再单击想查询的

20、那个对象，则显示该对象的属性列表。如果想控制由信息工具返回对话框中的对象列表，可以通过图层控制菜单或按钮来实现，让不需显示的图斑对象所在图层不可选，便可实现这一目的。2） 一般查询一般查询主要是通过对话框实现对全区、各乡、各村的各类土地面积的浏览显示功能。点击某区级行政单位的名称，则立即在对话框的右侧显示它拥有的耕地、园地、林地等各类土地面积的数量，并在乡缎行驶单位的列表框中显示该区所管辖的所有乡的名称。同样,点击某个乡的名称，则能显示该乡各类土地的数量，同时显示该乡所管辖村庄的名称。利用该项功能便实现了对各级行政单位的各类土地面积的查询显示功能。3） 条件查询条件查询主要是从数据库记录查找出

21、符合用户指定条件的记录。既可以按单个条件查询，也可按多个条件组合查询。如可以查询耕地面积大于5000亩的村庄，也可以查询归某单位管辖、园地面积小于1000亩的村庄。4） 范围查询范围查询是指根据用户在土地利用现状图上圈定的范围。按行政单位、按土地类型对所圈范围内的图斑进行统计汇总。可以回答范围内的总面积、各粪土地(耕地、园地、林地等)的面积，各乡、各村的面积，各乡、各村的各类土地的面积。该项查询功能在土地规划中应用广泛。5） 系统维护功能清除系统运行中发生的故障和错误，对系统进行必要的修改与完善；同时为了使系统适应性更强，能满足实际工作中新提出的需要，对系统做些局部的更新。系统维护的任务是改正

22、系统错误，扩充功能，维护系统的"正常运作"。比如最简单初始化的功能：在系统的运行过程中，由于用户对环境的不熟悉或各种误操作，可能改变系统设置的一些参数，使得系统无法正常运行。通过系统初始化的功能，系统自动将各种参数设置恢复。并删除系统运行过程中产生的大量临时文件，提高系统运行的速度。 动态监测功能土地资源利用的动态监测功能9。动态监测主要是以现代科技手段与常规监测手段相结合，对土地利用进行动态监测和管理。通过动态监测全面、客观地了解土地利用的动态变化，制定长期的、可持续性发展的土地资源利用规划提供依据。 网络共享功能WEB网络共享功能1011。利用与Internet相连接的

23、信息管理系统，方便数据收集和公众信息查询，实现土地资源信息的社会共享和服务。2.3 系统的设计系统设计的根本任务是将系统分析阶段提出的逻辑模型转化为相应的物理模型。不但要完成逻辑模型所规定的任务, 而且要使所设计的系统达到优化。系统设计的三个部分。1.总体设计：根据系统研制目标, 确定系统必须具备的空间操作功能, 称为功能设计2.数据库设计：采用模块化程序设计方法, 对数据分类和编码的处理, 完成空间数据的存贮和管理, 称为数据库设计, 含有数据采集设计、数据结构设计、数据存贮和检索设计等; 3.应用设计：最后是建立系统的应用模型和产品的输出。 功能设计或总体设计的主要任务是根据系统研制的目标

24、来规划系统的规模和研究系统的各个组成部分, 并说明它们在整个系统中的作用与相互关系以及确定系统的硬件配置, 规定系统采用的技术规范, 以保证系统总体目标的实现。 总体构成：土地信息系统从总体功能上划分 , 大致可分为数据输人子系统、数据处理子系统和数据输出子系统三大部分。图 9-4 和图 9-5 所示分别为两个土地信息系统的总体结构示意图和控制结构示意图。数据库设计就是把现实世界中一定范围内存在着的应用处理和数据抽象成一个数据库的具体结构的过程。即对于一个给定的应用环境, 提供一个确定最优数据模型与处理模式的逻辑设计以及一个确定数据库存贮结构与存取方法的物理设计, 建立能反映现实世界信息和信息

25、联系, 满足用户要求, 又能被某个数据库管理系统(DBMS)所接受, 同时能实现系统目标并有效存取数据的数据库。数据库设计目标(1)满足用户要求。 (2)良好的数据库性能。数据存贮方面：存、取效率 ; 在应用方面： 当前应用和一定时期内的需求可能 ; 在系统方面 , 当软件环境改变时, 容易修改和移植。安全保护功能。(3)对现实世界模拟的精确程度。采用能够反映现实世界的数据模型。(4)能被某个数据库管理系统接受。数据库逻辑设计的任务是运用数据库管理系统提供的工具与环境, 将对现实世界抽象得到的概念性模型转换成相应的数据库管理系统的数据模型, 并用数据描述语言描述出来。因此, 逻辑设计是的目的是

26、要规划出整个数据库的框架, 回答数据库能够做什么的问题。通过逻辑设计形成的相应数据的数据模型应该独立于计算机的硬件和软件, 并且是面向应用, 易于为用户理解。2.4数据来源1. 各种基础地理信息：包括山地、水系、宗地、房屋等。2. 地市规划信息：包括道路规划、用地规划、基础设施规划等。3. 道路等管线信息：4. 房地产市场交易信息：指有关土地的出让、转让等土地使用权市场交易资料5. 网络点分值、地价信息：指土地定级和基准地价评估单元信息。 6. 宗地数据地价信息：指土地定级和基准地价评估的应用评价单元信息。7. 模型、规则信息：(含历史数据)指在土地定级和基准地价评估过程中, 系统提取的综合规

27、则、宗地标定地价修正体系规则以及基准地价更新的模型等。8. 各种编码、图幅关系及分区信息9. 其他信息如系统符号库等。2.5系统功能模块总体设计1） 土地定级模块:能交互式地选择影响城镇土地的各项定级因素 , 并根据因素类型, 自动计算作用分值; 采用多种方法确定因素权重, 自动确定土地级别; 对划分的土地级别进行合理性检验, 输出各项定级成果; 为基准地价更新提供数据。2） 基准地价评估模块:基准地价评估主要是以定级成果为基础, 以市场资料为依据, 通过基准地价和因素影响分值或级别分值, 建立基准地价测算通用模型, 并评估基准地价。3）基准地价更新模块:基准地价更新主要是通过对监测信息进行检

28、测分析, 判断是否进行更新; 利用土地变更调查和原始调查数据, 提取影响土地级别因素的信息, 对基准地价进行更新并检验基准地价更新后总体水平的合理性。4）宗地标定地价评估模块:宗地标定地价评估模块主要功能是在土地定级和基准地价评估成果建立的基础上, 采用系统提供的分类基准地价修正系数体系对宗地标定地价进行评估, 并提供收益还原法、剩余法、成本逼近法等辅助方法, 保证宗地标定地价评估尽可能符合要求。5） 图形编辑模块设计:该模块主要实现图形、属性数据库的ODBC连接及图形、属性数据的编辑。6） 查询统计模块:该模块提供目标属性查询和目标空间查询两种方式, 实现各类原始数据及结果数据的图形、属性查

29、询, 并可统计各类定级估价数据, 生成多种统计图, 以供分析、决策。7）成果输出模块:该模块主要实现各类定级估价属性报表及成果图件的输出。8）系统维护模块:系统维护模块主要考虑以下5个方面: 系统模块维护、系统开发日志、出错历史、系统维护日志、数据字典、数据维护, 以帮助软件维护人员保证系统的正常运行。第四章 结论与展望现代电子信息技术正向农业领域渗透，将在未来农业现代化过程中起到重要作用。信息化是当代农业现代化的标志和关键，它主导着一个时期农业现代化的方向。而土地资源利用和管理深刻地影响着农业生产，在农业信息化工作中如何发挥自己的优势，在信息技术的开发应用中开拓进取，更好地服务于农业，提升自

30、身技术优势，是我们一个新的课题。未来的土地资源管理信息系统将是数字地球的一个部分。土地资源管理必将越来越依赖于“3S”技术。土地资源信息管理是一项涉及面广、消耗大和持续时间长的系统工程，土地资源管理系统的有助于我们合理安排有限的土地资源，并实现现代农业技术的科学化、信息化。参考文献1 王霞.在土地利用现状更新调查工作中应注意的几个问题.J.济南国土资源，2006(7)：52-52.2 聂宜民，宋子秋，董晓声等.基层土地开发整理规划及管理系统的设计与实践J.农业工程学报，2004，20(1)：311314.3 王人潮.试论土地分类J.浙江大学学报，2002，28(4)：355-361.4 Engman E.T. and Chauhan N. Status of microwave soil moisture measurement wi