土地信息系統

土地信息系統是為土地管理部門提供數據採集、組織、存貯、加工、處理、應用和傳播信息的工具。完整的土地信息系統主要由四個部分構成，即計算機硬件系統、計算機軟件系統、土地空間數據和系統管理操作人員，其核心部分是計算機系統。空間數據庫反映了土地信息系統的土地內容，而管理人員和用户則決定系統的工作方式和信息表示方式。

(一)計算機硬件系統

計算機硬件是計算機系統中的實際物理裝置的總稱，可以是電子的、電的、磁的、機械的、光的元件或裝置，是土地信息系統的物理外殼，系統的規模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至軟件都與硬件有極大的關係，受硬件指標的支持或制約。土地信息系統由於其任務的複雜性和特殊性，必須由計算機設備支持。土地信息系統硬件配置一般包括四個部分：計算機主機；數據輸入設備，即圖形數字化儀、圖像掃描儀、鍵盤、通訊端口等；數據存貯設備，即軟盤、硬盤、磁帶、光盤及相應的驅動設備；數據輸出設備，即圖形/圖像顯示器、矢量/柵格繪圖機、行式/點陣打印機等。

計算機軟件設備是指土地信息系統運行所必需的各種程序，通常包括以下三方面。

1．計算機系統軟件

計算機系統軟件由計算機廠家提供的、為用户開發和使用計算機提供方便的程序系統，通常包括操作系統、彙編程序、編譯程序、診斷程序、庫程序以及各種維護使用手冊、程序説明等，是土地信息系統日常工作所必需的。

2．土地信息系統軟件和其他支撐軟件

可以是通用的GIS工具系統或專門開發的土地信息系統軟件包，也可包括數據庫管理系統、計算機圖形軟件包、CAD、圖像處理系統等，用於支持對空間數據輸入、存貯、轉換、輸出和與用户接口。

3．應用分析程序

應用分析程序是系統開發人員或用户根據土地專題或區域分析模型編制的用於某種特定應用任務的程序，是系統功能的擴充與延伸。在優秀的GIS工具支持下，應用程序的開發應是透明的和動態的，與系統的物理存貯結構無關，而隨着系統應用水平的提高和不斷優化擴充。應用程序作用於土地專題數據或區域數據，構成GIS的具體內容。這是用户最為關心的真正用於土地分析的部分，也是從空間數據中提取土地信息的關鍵。用户進行系統開發的大部分工作是開發應用程序，而應用程序的水平在很大程度上決定了系統實用性的優劣和成敗。

土地空間數據是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文景觀數據，可以是圖形、圖像、文字、表格和數字等，由系統的建立者通過數字化儀、掃描儀、鍵盤、磁帶機或其他通訊系統輸入GIS，是系統程序作用的對象，是GIS所表達的現實世界經過模型抽象的實質性內容。不同用途的GIS其土地空間數據的種類、精度都是不同的。

人是GIS中的重要構成因素。土地信息系統從其設計、建立、運行到維護的整個生命週期，處處都離不開人的作用。僅有系統軟硬件和數據還不能構成完整的土地信息系統，還需要人進行系統組織、管理、維護和數據更新、系統擴充完善、應用程序開發，並靈活運用土地分析模型提取多種信息，為研究和決策服務。 ^[1] 

土地信息系統的功能結構包括下列五大部分。

1．輸入子系統

這部分接受外來各種數據，包括遙感影像數據、專業圖件數據、測繪調查數據、文檔資料數據以及各數據庫數據及網上數據。輸入操作的便捷性、保證各種數據的協調一致性以及生成數據的規範性是系統對這一部分的基本要求。通常這部分工作方式包括有手扶數字化儀採點圖件輸入；掃描儀掃描圖形、圖像錄入；屬性、文檔數據鍵盤錄入；網上數據下載錄入等。

2．數據庫管理子系統

這部分是系統工作的基礎。空間定位數據與屬性數據一體化管理是系統對這一部分基本要求，保證數據的質量，加大數據的安全性，減少數據的冗餘度，提高數據運行的效率是這一部分設計的目標。由於數據本身的重要性，這一部分在系統中有一定的獨立性，高質量的數據庫管理系統建立起來的土地信息數據庫應當是跨軟件平台的，即多個軟件平台可以共享一個數據庫。

3．系統管理子系統

這部分是系統工作的指揮協調部，也是系統對外的窗口。系統與用户的界面即通常所説的工作菜單、各模塊的連接、用户幫助、使用提示等都是由這部分來實現的。這一部分的程序設計在WINDOWS操作系統環境下使用高級語言並不困難，關鍵是做好系統分析，將系統中各模塊的劃分與連接關係設計合理。

4．專家子系統

這部分包括系統中的所有應用模型與相應的功能模塊。它在系統管理子系統支持F，調用數據庫中的數據，按照模型的要求進行各種運算分析，最後得到結果，交付輸出子系統輸出。如果説其他各部分都可以由地理信息系統軟件平台、數據庫管理系統軟件提供基本的功能，那麼這部分則需要系統開發設計人員與土地管理專業人員一起獨立地根據土地管理的要求進行程序設計。這一子系統的設計與開發的質量取決於對土地管理準確而深刻的理解以及計算機信息技術的運用。

5．輸出子系統

系統所有工作結果都由這一部分向外發佈。輸出的方式包括屏幕顯示、打印機打印、繪圖儀制圖、數據拷貝、通過動態網頁數據上網等。圖件、表格輸出前的編輯、整飾也要依靠這一部分軟件的支持通過人機交互的方式實現。用户界面友好、提供功能齊全以及圖件表格製作規範美觀是系統對這一部分的要求。 ^[1] 

土地信息系統應當覆蓋土地管理的全部業務工作範圍，為這些工作提供信息與決策服務。在我國土地管理的機構、體制、政策等仍處於改革調整階段，會有調整與發展，從信息與決策服務這一角度，對土地管理的業務大致可以分為以下幾個方面。

1．地籍管理

這是土地管理的基礎。所謂地籍就是土地的“户口”，它是在地籍測量與地籍調查的基礎上對土地的產權、土地的位置與面積進行確權，登記造冊，併發放土地證書。由於土地使用是動態的，就一個地點而言，存在着初始地籍與變更地籍，初始地籍與變更地籍有各自相應的嚴格的管理制度。地籍管理又分為城鎮地籍管理與農村地籍管理兩種。

2．土地定級估價

這是土地市場管理的一項重要工作，屬於地籍管理的範疇。土地的價值隨着經濟的發展是動態變化的，為規範土地市場，根據土地市場交易情況、土地區位條件、土地質量等，給出土地的級別與基準地價是土地管理的一個重要內容。此外，宗地的估價也是土地管理的一項重要業務工作。

3．土地利用動態監測

利用遙感、地面勘察等多種技術手段，對土地利用現狀進行製圖、統計、分析與管理。

4．耕地保護

根據土地利用現狀，農用地的質量以及當地經濟發展預測，對農用地進行分類，劃分基本農田保護區，執行國家耕地保護政策，貫徹耕地總量動態平衡的戰略。

5．土地利用規劃

隨着國民經濟的發展，土地利用現狀與經濟發展對土地的要求產生矛盾，為緩解這一矛盾，適應經濟的發喂，需要對土地利用進行重新規劃。城市規劃一般由政府建設系統承擔，而農村土地以及城鄉結合部的土地利用規劃由國土資源管理部門承擔。

6．建設用地管理

根據土地利用規劃以及國家有關法律法規及相關制度和政策，進行建設用地使用權出讓、劃撥，徵收集體土地等。

7．土地監察

調解土地糾紛，查處違法用地，監察土地政策的執行情況。

8．土地整治

集約化利用土地是高效合理利用土地的一項重要措施。根據國家土地利用的政策法規以及土地利用總體規劃，對低效利用的土地進行綜合整治，集約化利用土地，提高土地利用效益。 ^[1] 

建立土地信息系統的一般過程如下：

1．瞭解背景，確定目標

在調查研究過程中，儘可能掌握與信息系統有關的數據和資料。應當訪問相關部門和領域的領導、專家、學者，認真總結他們在科學研究中的思路和方法及解決問題的推理判斷過程。專家在研究過程中的邏輯思維經驗是十分難能可貴的寶貴材料，甚至已經成為物理模型的框架，這是建立數學模型的基礎，也是研究和開發土地信息系統的依據。

2．分解模擬對象

抓住土地信息的主要方面，分解模擬對象，提出可能性較大的幾種設計方案．儘可能使問題簡化，減少考慮的因素。同時需要與該領域的專家共同討論，使假設的現實性增加，避免一些不必要的系統研製開發的重複過程。

3．數據處理

通過實地踏勘、調查或測量，採集必要的數據，輸入計算機，建立數據庫。

4．圖形顯示，曲線擬合

利用某些繪圖軟件或採用迴歸分析方法，對已經獲取的土地信息數據進行擬合，得到擬合曲線來擬合實際曲線。

5．系統建立

簡化實際問題，提出恰當的假設，並利用適當的數學T具，刻畫變量之間的關係，確定相應的信息系統，並運用GIS的統計分析、空間分析等得出結論。

6．模型的驗證

將信息系統運行結果與實際情況相比較，也就是進行誤差分析，確定系統的可信程度。如果計算結果與事實不相符，説明在信息系統建立過程中可能忽略了某些重要的因素，缺乏關鍵的數據。此時應該加強對實際問題的調研，重新開始研發信息系統。

7．預測與決策

一個成功的國土資源信息系統，不僅能夠解釋系統的已知現象，更應該預測系統的未來，把已知數據加入到系統中，發展趨勢，併為系統的合理利用與開發，提供最優決策支持。 ^[2]