地理信息數字化技術在土地管理中的發展路徑探析*

王禮迅 ，吳 倩

（1.貴州財經大學公共管理學院，貴州 貴陽 550025；2.貴州水利水電職業技術學院，貴州 貴陽 551400）

0 引言

隨著地理信息數字化技術的不斷更新和發展，在確保圖像的數量和質量的情況下，衛星可對目標進行連續的時空觀測，獲得一整套的時空衛星遙感圖像，這是目前獲取信息最有效的方法[1]。同時，隨著我國“高分辨率地球觀測系統”重點項目的實施，高分一、二、三、四號衛星相繼投入運行，高清晰度影像技術得以快速發展，其應用范圍得到了進一步擴展[2]。在經過人造衛星時，會收集到大量的遙感影像，影像的解析度越高，所包含的資訊也越多，可達Petabyte（PB），甚至EB[3]。在國內擁有大量高精度遙感資料的基礎上，如何迅速發展高分辨率遙感圖像處理技術，是當前迫切需要解決的問題。

另一個地理信息數字化技術——地理信息系統，作為一門由地理、計算機可視化等多個領域組成的綜合性學科，在農業、林業、水利、交通等領域都得到了廣泛的應用[4-6]。另外，GIS 軟件是一款可以組裝、存儲、分析、顯示地理信息的計算機軟件，它的作用也從簡單的顯示、輸出，發展到了先進的統計分析、空間分析、遙感等新技術的融合[5]。遙感技術能夠實時獲取各種資源和環境的全面、大范圍、準確的信息，具有快速獲取圖像的能力。由于地理信息系統的特殊性，使得遙感圖像成為當前地理信息系統中的一個重要信息源[7]。

同時，越來越多的科研單位也開始將自己的研究成果轉化為專利技術，GIS 在遙感領域的實際應用和數據分析中起到了很好的促進作用[8]。利用GIS 技術，可以對遙感圖像進行深度數據的抽取和統計，將其與GIS 軟件結合起來，不僅能提高GIS 與遙感的相關性，還能拓寬其應用領域[9]。因此，如何有效地將遙感數據集成到地理信息系統中，已成為當前地理信息數字化技術領域的一個熱點課題。

1 地理信息數字化技術在土地管理中的應用

地理信息數字化技術在土地管理中的應用與發展路徑探析，是土地管理科學與技術研究的重要組成部分，它將對我國數字國土空間建設產生積極影響。地理信息技術在土地管理中的數字化應用主要聚焦于“3S”技術上，遙感技術與地理信息系統的融合特點則主要體現在數據的利用層面。先利用遙感技術對遙感數據進行提取，再利用GIS 軟件進行分析、應用。但是，GIS 軟件和遙感算法的結合還不完善，兩者之間的相關性較弱，獨立性較強。目前，應用最廣泛的是ENVI、ERDAS 等遙感軟件以及ArcGIS、SuperMap 等專用GIS 軟件。而ArcGIS 和ENVI 之間的融合，也僅僅是在數據操作、平臺之間以及系統集成和開發三個層面上。它的集成開發方法只有ENVI/IDL 和ArcGIS 桌面的自定義，以及ArcGIS 引擎/ArcGIS Server。這種傳統的GIS 軟件整合方法大多采用代碼將其嵌入到系統中，缺點在后期的系統維護、功能擴充時會暴露出來，而對某一功能算法進行修改或添加時，必須對其進行編碼，這就造成了系統的可重用性差、擴展性差、集成調試困難等問題，很難適應GIS 技術的快速發展。插件技術是一種易于擴展、可重用的技術，通過插件技術實現多個系統集成，可以降低系統的成本，提高系統的使用靈活性。然而，插件技術是一種非常復雜的技術，它需要大量的代碼及界面，對設計時長要求較高。

1.1 應用特點

地理信息系統具有如下特點：一是有收集、管理的能力以及對各種地理空間信息進行解析與輸出的功能。二是為了地理研究與決策，用地理模型方法作為工具，有空間分析、多要素綜合分析及動態預測等功能。三是在計算機系統的支持下管理地理空間數據，并且通過計算機程序模擬出常規或特殊地理分析方法，在空間數據中發揮作用，由此生成有用的信息，肩負人類難以勝任的使命。四是地理信息技術廣泛應用于國民經濟和國防建設的各個領域，并逐漸走進人們的日常生活中。遙感技術與地理信息系統相結合，即以遙感影像為依據，對地物進行解釋、分類、提取信息，然后利用地理信息系統將其直觀地表示出來，動態觀測研究區域，讓使用者更加輕松、更加直觀地得到需要的資料，讓資料的管理層更容易、更迅速地對資料進行管理和更新。

1.2 功能特征

應用地理信息系統，可建立基本的土地信息數據庫。該系統提供完整的原始數據輸入、刪除、編輯、查詢、打印和其他功能以及自動備份原文件、數據庫屬性數據備份、圖形文件更新等功能。此外，建立空間數據庫，與GPS、RS 等多種技術結合，提供修改、增加和更新數據等多種數據編輯功能。地理信息系統還具有圖形顯示及屬性統計功能。在土地基礎信息庫的基礎上，GIS 為土地管理現狀信息的錄入提供了依據與存儲、管理功能，為各個決策部門提供了必要的信息，同時也可將信息輸出為各類圖形及屬性資料，供決策者參考。

隨著地理信息數字化技術的不斷發展，鑒于土地資源的稀缺性，需進行實時監控，進而構建一套土地管理動態監測體系，該體系需具有如下功能特征：

1）關注我國土地資源變化情況。目前我國耕地資源面臨嚴峻挑戰，農業內部結構的調整、占用耕地修復等問題導致非農建設實現耕地恢復的難度頗大。在這種情況下，就需要及時掌握非農建設工程的發展規模、分布范圍及速度等信息，并將其作為決策時的參考依據。

2）關注土地管理風險。土地管理的變化會產生各種各樣的風險，借助地理信息數字化技術建立土地管理動態監測體系，可以幫助人們及時發現和預警各種風險，為土地利用風險的管理提供科學的決策建議。

3）監測成果多樣化。通過對土地管理進行定期動態監測，向國家土地管理機構提供國家土地管理信息，借此達到監測成果多樣化的目的。

4）層次化土地管理動態監測工作。第一個層次表現為國家和省會，主要給出了全國和各省會圖例使用數；第二個層次表現為縣城和鄉鎮，以縣城和鄉鎮的土地動態利用數據為主。

2 土地管理數字化困境

2.1 地區和行業發展不平衡

在我國，東西部人民的科學素養差距經歷了不斷擴大的過程，到2020 年，這個差距已經達到了4.83個百分點，比2015 年的3.4 個百分點增加了1.43 個百分點，凸顯出了我國東西部人民之間在科學素養上的顯著差異。我國城市和農村之間的差距也依然明顯，到2020 年，我國城鄉居民的科學素養差距已經擴大到了7.3 個百分點，比2015 年的6.5 個百分點增加了0.8 個百分點，這也反映在了地理信息系統的普及率上。同時，地方自然資源局等部門在土地信息技術人才方面存在較大的缺口，在操作上存在很大的困難。一般情況下，這些部門會將相關任務交給第三方機構完成，相關工作人員對軟件的操作知之甚少，這也阻礙了土地信息數字化技術的推廣和應用。

2.2 土地管理數字化信息共享受限

公共基礎資料的共享依然是制約我國信息數字化建設的“瓶頸”?！度珖惑w化政務大數據體系建設指南》明確提出，要堅持依法行政、行政執法。要積極實現數據共享，打造出一個良好的數據共享型社會。我國大多數數據資源是由政府投資完成的，所有權應歸國家所有，第一手資料均由政府經手，但是由于部門割據，政府人員懼怕“犯錯誤”，就使數據成為部門甚至是個人的私有財產，導致數據共享成為一大難題。由于分管部門不一致，科研所需土地管理變更數據、矢量數據或地類變化數據需求易出現錯配，部門之間推諉時有發生。

2.3 相關政策、法規、技術標準相對滯后

我國雖出臺了許多政策法規，但在數據處理方面的法規和技術標準相對滯后，與地理信息數字化技術發達國家、地區相比，我國的標準還存在缺失，存在覆蓋不全面、不精準的情況，數據的安全性、穩定性以及數據的完整性、準確性均受到了一定的影響。由于數據的處理以及地理信息系統的數字化開發尚未完全成熟，我國在政策法規的制定方面仍有進步的空間。在數據管理、數據備份等方面，相關的技術標準仍待完善。我國與地理信息數字化技術發達國家、地區相比，仍需在數據標準等方面進行系統性的補充與完善，以便更好地適應現代數字化發展的趨勢。

3 地理信息數字化技術發展路徑

3.1 重構地理信息數字化技術產業鏈

由于過去缺乏清晰、有效且實用的模式和機制，科研院所和高校在推動科研成果轉化的過程中，更加重視發表高質量文章、爭取各類科研獎項以及主持橫向科研項目，而主動與企業合作、積極推動科研成果轉化的意愿相對較低。在我國地理信息測繪領域，科研優勢雖已初步顯現，但尚未充分轉化為產業優勢[10]，市場規模也相對單一，主要集中在少數行業。據外媒預測，預計到2025 年，全球地理信息市場規模將達到6 810 億美元，各行業將隨著數字經濟的發展而帶來市場的擴張。新經濟格局下，地理信息技術產業需要建立以問題為導向、以市場需求為導向的合作模式，建立合理的知識產權共享和成果收益分配機制，才能更好地激發科研人員的創新研發積極性，形成團隊合力，共同破解科技成果轉移轉化過程中的難題，以此重構地理信息數字化技術產業鏈，推進完善土地數字化管理。

3.2 推進地理信息企業集成化和個性化發展

由于地理信息數字化技術的操作門檻高，少數廠商憑借雄厚的技術實力，一直在該領域保持著壟斷地位。在地理信息系統的發展過程中，技術的集中程度也相對較高，呈現出明顯的行業聚集趨勢，未來將會向著系統集成和個性化的方向發展，使得系統之間的協作更加緊密，與個人需求的契合度也將更高。目前，隨著大眾對GPS 空間與地面相結合輔助生活功能的日益重視，這一功能在日常生活中的作用愈發凸顯。與此同時，不同的產業和不同的應用系統都在一定程度上需要GIS 功能的支持，以便為業務提供有力的技術保障。GIS 軟件和技術的需求量不斷攀升，使得這一領域的發展態勢向好。從現實需求和技術系統發展的角度來看，基于國際規范的、可移動的、可裝配的通用地理信息數字化技術系統將更具實用性，更能滿足發展的需求。通過構建功能強大的系統，可以實現集成化的高效管理與個性化的土地管理需求同步推進。這不僅有利于提高土地管理效率，降低成本，還能為用戶帶來更加優質的服務體驗。

3.3 構建以國際標準為導向的產品與技術系統

準則是一種規則、指導方針或特征的文件，這些規則、指導方針或特征是為了在某種程度上達到最好的順序，而對項目或其成果的共同和反復使用。我國需加快制定和完善相關政策法規，推動數據標準化和規范化建設，要加大對地理信息數字化技術的投入，加大對地理信息系統開發的支持力度。此外，還需要加強對地理信息數據的安全管理，確保地理信息數據的安全穩定。根據發展態勢，借鑒國際標準的地理信息技術數字化內容和處理方式，建立與世界標準相適應、與國際接軌的產品或者數字化系統，將研究的重心由單一的應用標準轉向數字技術標準化的基礎規范、標準化的手段和方法，以減少在土地管理、判斷、推論中的失誤，提高精確性，實現系統最優化操作。

4 結論

土地數字化是一項比較復雜的系統工程，因其涉及空間數據，龐大的數據量會讓人覺得它遠比普通信息系統復雜。在剖析土地數字化利用瓶頸的基礎上，提出重構地理信息數字化技術產業鏈、推進地理信息企業集成化和個性化發展、構建以國際標準為導向的地理信息數字化系統，以實現對土地資源信息的快速獲取與處理，為土地管理決策提供有力的基礎信息資料及決策支持。此外，在使用土地管理數字化技術時，必須充分考慮到各因素之間的關系及其相互之間的制約作用，運用各種技術手段，使其更加科學合理，助推數字中國的建設和發展。