基于3S的土地资源信息获取、处理和信息服务系统的研制

 摘要：针对土地资源信息空间分布、动态变化性强的应用需求，研究基于3S的土地资源空间信息获取、整合加工处理、科学化管理和有效服务的实用技术体系，及时准确地把握涉及土地资源动态变化信息等一系列迫切问题，保证土地资源的科学管理与合理保护，促进国民经济与信息资源可持续发展，推动空间信息技术的创新和技术应用的产业化，为相关行业的3S应用提供借鉴。
 关键词：3S   土地资源   信息系统

Abstract: In view of application demands for spatial distribution, strongly dynamic change of  land resources information, studies practical technical system of land resources space information acquisition, conformity processing, the scientific management and the effective service based on  3S, accurately assure a series of urgent questions involves the land resources dynamic change information and so on, guaranteed the land resources scientific management and reasonable protection, promotes the national economy and the information resources sustainable development, impels innovation of the space information technology and the technical application industry, provides the model for the correlation profession in 3S application.
Key words: 3S; Land Resources; Information System

1. 引言
 国土资源是国脉所系、民生所依，在国民经济和社会发展中处于十分重要的地位。为更好地开展国土资源工作，江总书记在2002年召开的中央人口资源环境工作座谈会上明确指出，“要广泛应用先进技术，特别是信息技术，不断提高国土资源工作的信息化水平”。通过信息网络系统建设，可以使各部门协同开展工作，共享信息资源，实施有效管理，减少决策失误；通过信息服务系统建设，可以建立国土资源部门与人民群众直接沟通的渠道，为社会提供方便快捷的信息与服务，推进政务公开和廉政建设。为此，建立基于3S和网络技术的土地资源空间数据快速获取、信息提取、处理及共享系统，形成实用化技术流程，可以向国土资源管理和社会提供方便快捷的实时信息服务，并对相关行业的信息化建设起到示范作用，实现土地资源的可持续利用和社会化服务。
2. 土地资源管理的现代需求
 20世纪70年代以来，计算机与网络技术、空间信息获取技术（RS）、GPS与GIS技术的迅猛发展，改变了传统的土地资源调查、监测、评价与研究工作方式，带动土地资源管理进入现代化、科学化的新时代[1]。
 (1) 3S技术的发展与应用积累了丰富的土地资源数字化信息
 (2) 基于INTERNET的在线信息服务使国土资源信息共享服务方式发生了根本性的变化
 (3) 空间数据基础设施、“数字地球”和空间信息栅格（SIG）等概念的提出正在把国土资源信息化推向新的高度
 随着计算机网络技术、3S等空间信息应用技术的快速发展，国家基础信息化体系在大多数西方发达国家已经基本完成，并为政府、企业等不同阶层提供服务。“3S”技术与虚拟现实（VR）、大型分布式GIS技术、海量网络数据仓库与互操作管理技术、知识挖掘（DM）技术与国家信息基础设施（NII）建设的结合，一个庞大的“数字地球”正在逐步向人们走来。伴随全球信息化已形成的竞争格局，对于我们国家而言，最大限度地利用信息资源和现代信息技术，避免在国际竞争中受制于人，是我国经济与社会发展和国家安全的必然需要。
 上述技术问题的解决需要我们充分依靠国家科技攻关对3S前沿技术研究的支持作用，把国土资源领域作为3S及其与网络集成技术[5]的应用与推广的基地，通过基于大型3S和网络技术的土地资源空间数据快速获取、信息提取、处理及共享应用中的关键技术或技术集成，形成实用化技术流程，促进土地资源的深度开发和广泛应用，为土地资源信息数字化、网络化奠定基础，推进“电子政务”，全面提高国土资源管理的现代化水平和信息社会化服务水平， 使国土资源管理工作水平有新的飞跃，同时反过来进一步发展和完善3S技术体系，并对相关行业的3S应用起到示范作用。
3. 关键技术研究
 针对土地利用动态变化监测的需求，开发多源遥感数据综合处理用于土地利用信息快速提取的技术[2]，包括SAR数据与光学遥感数据融合方法、高分辨率遥感数据与成像光谱数据融合方法、轻型飞机载遥感成像系统数据处理技术及与其他遥感数据综合处理技术。结合已有的土地变更调查基础图件（或数据库），研究多源遥感数据和地面手段获取数据综合用于变化信息提取的技术、研究基于GPS的外业调查技术和GIS支持下的矢栅一体化图件更新技术，研究土地资源空间数据处理与更新技术、空间数据的输入、建库技术流程。
 3.1. 自动化、智能化多源遥感数据融合及信息获取技术
 土地资源调查，尤其是土地利用调查与监测中，需要充分利用各种遥感数据对地表覆盖识别能力的优势，集成多种信息源，多源遥感数据融合处理是综合多种遥感数据的有效应用[4]，其核心技术包括：
 （1）多光谱、高分辨率、SAR及成像光谱数据的融合以及高精度自动配准理论、方法；
 （2）遥感数据和已有土地利用调查数据、地面调查数据的定量化融合算法与技术；
 （3）基于多源时空遥感数据或遥感数据与非遥感数据的变化信息自动提取技术.
 3.2. 3S一体化地面数据获取及图件快速更新技术
 为解决土地利用图件快速更新，满足土地资源管理对实时土地利用信息需要，需要突破的关键性技术是：
 （1）网络支持的掌上GPS信息采集与变更调查成图技术；
 （2）3S”一体化数据采集与自动成图技术；
 （3）基于3S提取的土地利用与覆盖图斑与土地利用已有图斑的集成、配准与协调；
 （4）GIS支持下利用提取的变化信息自动更新土地利用基础图件的矢栅一体化方法。
 3.3. 多元、海量空间数据的集成技术
 土地资源信息中涉及到文本、图形、图像、声音和影像等各种资料，分别归于属性数据、图形图像数据和空间拓扑数据等不同性质的数据类型，数据具有海量特点。为了提高 GIS软件对数据库管理的效率，减少软件内部数据通信的复杂性，势必要将各类数据有机地集成起来[3]。如何处理好这些数据的相互兼容，使其协调工作显得十分重要。
 （1）利用数据库引擎的集成方法：通过关系数据库管理空间数据，可大大拓展空间数据的容量，使海量空间数据库得以存放在关系数据库中。通过扩展磁盘阵列等方式，能够充分发挥关系数据库对海量数据的存储和索引技术，海量数据无须分块，就可作为一个整体放置在数据库系统中。
  （2）另一种方式是采取根据超文本 (Hypertext)发展而成的超图(Hypermap)方案的数据集成，将各类数据成功地建立起强有力的链接，实现不同类型数据的集成管理。
 3.4. 土地资源信息多维可视化技术
 可视化是土地资源信息管理与服务系统的重要功能，一个没有可视化功能的信息管理系统是不完全的，开发出复杂的可视化软件将三维国土信息呈现给用户已成为必然趋势。但实现这一目标尚需在三维重现技术及时空数据处理技术方面进行攻关。
 3.5. 土地资源信息三维重现技术
 实现土地资源信息的三维可视化，必须首先要对三维显示的数据结构模型有深入研究，将GIS与虚拟现实技术的结合，在此基础上选择合适的显示算法实现大范围空间景观的快速重建。随着遥感技术的发展，土地资源信息空间数据由早先的模拟形式逐渐转变为数字形式，并且形成一个庞大的数据群。目前对这些数据的数字化和三维可视化处理，在小范围的区域内，已经产生了许多重建算法。但重建景观的真实感技术尚处于探索阶段，特别是对于海量空间数据、深度数据的可视化处理。
 3.6. 土地资源信息的时空模型技术
 土地资源信息在日常使用过程中，数据的变更经常发生，需要实施版本控制以保证数据的有效性，并避免混乱。四维（空间＋时间）GIS系统，也称时态GIS，通过对时间维的描述，借助可视化方法可直观地表达土地资源空间信息的动态变化，制作随时间变化的动态地图，用于涉及时空变化的现象或概念的可视化分析。时间的表达并不是四维 GIS的目标，四维GIS强调的是利用时空分析的工具和技术来模拟动态过程，探究和挖掘隐含于时空数据中的信息和规律，这就要求必须建立规范化的时空数据模型。时空数据模型的核心问题是研究如何有效地表达、记录和管理现实世界的实体及其相互关系随时间不断发生的变化。这种时空变化表现为三种可能的形式，一是属性变化，其空间坐标或位置不变；二是空间坐标或位置变化，而属性不变，这里空间的坐标或位置变化既可以是单一实体的位置、方向、尺寸、形状等发生变化，也可以是两个或两个以上的空间实体之间的关系发生变化；三是空间实体或现象的坐标和属性都发生变化。
4. 结束语
 系统主要应用于土地资源信息化建设和相关土地资源调查、监测与评价工作当中，为“土地资源调查与监测”等重大工程提供服务。
 (1) 推动土地资源行业的信息化建设，提高国土资源管理的科学化和现代化水平，推进政务公开；
 (2) 促进与国土资源行业相关的信息技术产业，特别是国产GIS产业的迅速发展，促进与国土资源行业有关的其他行业信息化建设；
 (3) 为土地资源电子政务打下良好的基础[6]；
 (4) 对其他行业的信息化建设起示范作用。
 系统的应用将使政府部门及时了解和掌握全国土地资源现状和动态变化信息，实现土地资源管理主流程的信息化[7]，大幅度提高土地资源管理工作现代化的水平，同时推动土地资源信息社会化服务，使其它部门、企业和公众能够便捷、有效地获得所需的土地资源基础信息，促进房地产、矿业和其它资源环境产业的发展。
 
参考文献
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赵文吉,宫辉力. 基于WebGIS技术的吉林省国土资源信息系统[J]. 地理信息世界, 2003,(6)
李裕伟. 国土资源信息系统建设中知识发现与数据挖掘技术的应用[J]. 国土资源信息化, 2004,(2)
吴澎. RS与GIS技术在土地资源管理中的应用[J]. 平原大学学报, 2004,(5)
加强信息系统建设 实现信息服务社会化[J]. 信息化建设, 2003,(10)
徐凯,孔春芳. 土地资源利用动态管理信息系统的WebGIS实现方案[J]. 计算机工程, 2003,(2)
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