地理信息数字化技术在土地管理中的发展路径探析*

王礼迅 ，吴 倩

（1.贵州财经大学公共管理学院，贵州 贵阳 550025；2.贵州水利水电职业技术学院，贵州 贵阳 551400）

0 引言

随着地理信息数字化技术的不断更新和发展，在确保图像的数量和质量的情况下，卫星可对目标进行连续的时空观测，获得一整套的时空卫星遥感图像，这是目前获取信息最有效的方法[1]。同时，随着我国“高分辨率地球观测系统”重点项目的实施，高分一、二、三、四号卫星相继投入运行，高清晰度影像技术得以快速发展，其应用范围得到了进一步扩展[2]。在经过人造卫星时，会收集到大量的遥感影像，影像的解析度越高，所包含的资讯也越多，可达Petabyte（PB），甚至EB[3]。在国内拥有大量高精度遥感资料的基础上，如何迅速发展高分辨率遥感图像处理技术，是当前迫切需要解决的问题。

另一个地理信息数字化技术——地理信息系统，作为一门由地理、计算机可视化等多个领域组成的综合性学科，在农业、林业、水利、交通等领域都得到了广泛的应用[4-6]。另外，GIS 软件是一款可以组装、存储、分析、显示地理信息的计算机软件，它的作用也从简单的显示、输出，发展到了先进的统计分析、空间分析、遥感等新技术的融合[5]。遥感技术能够实时获取各种资源和环境的全面、大范围、准确的信息，具有快速获取图像的能力。由于地理信息系统的特殊性，使得遥感图像成为当前地理信息系统中的一个重要信息源[7]。

同时，越来越多的科研单位也开始将自己的研究成果转化为专利技术，GIS 在遥感领域的实际应用和数据分析中起到了很好的促进作用[8]。利用GIS 技术，可以对遥感图像进行深度数据的抽取和统计，将其与GIS 软件结合起来，不仅能提高GIS 与遥感的相关性，还能拓宽其应用领域[9]。因此，如何有效地将遥感数据集成到地理信息系统中，已成为当前地理信息数字化技术领域的一个热点课题。

1 地理信息数字化技术在土地管理中的应用

地理信息数字化技术在土地管理中的应用与发展路径探析，是土地管理科学与技术研究的重要组成部分，它将对我国数字国土空间建设产生积极影响。地理信息技术在土地管理中的数字化应用主要聚焦于“3S”技术上，遥感技术与地理信息系统的融合特点则主要体现在数据的利用层面。先利用遥感技术对遥感数据进行提取，再利用GIS 软件进行分析、应用。但是，GIS 软件和遥感算法的结合还不完善，两者之间的相关性较弱，独立性较强。目前，应用最广泛的是ENVI、ERDAS 等遥感软件以及ArcGIS、SuperMap 等专用GIS 软件。而ArcGIS 和ENVI 之间的融合，也仅仅是在数据操作、平台之间以及系统集成和开发三个层面上。它的集成开发方法只有ENVI/IDL 和ArcGIS 桌面的自定义，以及ArcGIS 引擎/ArcGIS Server。这种传统的GIS 软件整合方法大多采用代码将其嵌入到系统中，缺点在后期的系统维护、功能扩充时会暴露出来，而对某一功能算法进行修改或添加时，必须对其进行编码，这就造成了系统的可重用性差、扩展性差、集成调试困难等问题，很难适应GIS 技术的快速发展。插件技术是一种易于扩展、可重用的技术，通过插件技术实现多个系统集成，可以降低系统的成本，提高系统的使用灵活性。然而，插件技术是一种非常复杂的技术，它需要大量的代码及界面，对设计时长要求较高。

1.1 应用特点

地理信息系统具有如下特点：一是有收集、管理的能力以及对各种地理空间信息进行解析与输出的功能。二是为了地理研究与决策，用地理模型方法作为工具，有空间分析、多要素综合分析及动态预测等功能。三是在计算机系统的支持下管理地理空间数据，并且通过计算机程序模拟出常规或特殊地理分析方法，在空间数据中发挥作用，由此生成有用的信息，肩负人类难以胜任的使命。四是地理信息技术广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域，并逐渐走进人们的日常生活中。遥感技术与地理信息系统相结合，即以遥感影像为依据，对地物进行解释、分类、提取信息，然后利用地理信息系统将其直观地表示出来，动态观测研究区域，让使用者更加轻松、更加直观地得到需要的资料，让资料的管理层更容易、更迅速地对资料进行管理和更新。

1.2 功能特征

应用地理信息系统，可建立基本的土地信息数据库。该系统提供完整的原始数据输入、删除、编辑、查询、打印和其他功能以及自动备份原文件、数据库属性数据备份、图形文件更新等功能。此外，建立空间数据库，与GPS、RS 等多种技术结合，提供修改、增加和更新数据等多种数据编辑功能。地理信息系统还具有图形显示及属性统计功能。在土地基础信息库的基础上，GIS 为土地管理现状信息的录入提供了依据与存储、管理功能，为各个决策部门提供了必要的信息，同时也可将信息输出为各类图形及属性资料，供决策者参考。

随着地理信息数字化技术的不断发展，鉴于土地资源的稀缺性，需进行实时监控，进而构建一套土地管理动态监测体系，该体系需具有如下功能特征：

1）关注我国土地资源变化情况。目前我国耕地资源面临严峻挑战，农业内部结构的调整、占用耕地修复等问题导致非农建设实现耕地恢复的难度颇大。在这种情况下，就需要及时掌握非农建设工程的发展规模、分布范围及速度等信息，并将其作为决策时的参考依据。

2）关注土地管理风险。土地管理的变化会产生各种各样的风险，借助地理信息数字化技术建立土地管理动态监测体系，可以帮助人们及时发现和预警各种风险，为土地利用风险的管理提供科学的决策建议。

3）监测成果多样化。通过对土地管理进行定期动态监测，向国家土地管理机构提供国家土地管理信息，借此达到监测成果多样化的目的。

4）层次化土地管理动态监测工作。第一个层次表现为国家和省会，主要给出了全国和各省会图例使用数；第二个层次表现为县城和乡镇，以县城和乡镇的土地动态利用数据为主。

2 土地管理数字化困境

2.1 地区和行业发展不平衡

在我国，东西部人民的科学素养差距经历了不断扩大的过程，到2020 年，这个差距已经达到了4.83个百分点，比2015 年的3.4 个百分点增加了1.43 个百分点，凸显出了我国东西部人民之间在科学素养上的显著差异。我国城市和农村之间的差距也依然明显，到2020 年，我国城乡居民的科学素养差距已经扩大到了7.3 个百分点，比2015 年的6.5 个百分点增加了0.8 个百分点，这也反映在了地理信息系统的普及率上。同时，地方自然资源局等部门在土地信息技术人才方面存在较大的缺口，在操作上存在很大的困难。一般情况下，这些部门会将相关任务交给第三方机构完成，相关工作人员对软件的操作知之甚少，这也阻碍了土地信息数字化技术的推广和应用。

2.2 土地管理数字化信息共享受限

公共基础资料的共享依然是制约我国信息数字化建设的“瓶颈”。《全国一体化政务大数据体系建设指南》明确提出，要坚持依法行政、行政执法。要积极实现数据共享，打造出一个良好的数据共享型社会。我国大多数数据资源是由政府投资完成的，所有权应归国家所有，第一手资料均由政府经手，但是由于部门割据，政府人员惧怕“犯错误”，就使数据成为部门甚至是个人的私有财产，导致数据共享成为一大难题。由于分管部门不一致，科研所需土地管理变更数据、矢量数据或地类变化数据需求易出现错配，部门之间推诿时有发生。

2.3 相关政策、法规、技术标准相对滞后

我国虽出台了许多政策法规，但在数据处理方面的法规和技术标准相对滞后，与地理信息数字化技术发达国家、地区相比，我国的标准还存在缺失，存在覆盖不全面、不精准的情况，数据的安全性、稳定性以及数据的完整性、准确性均受到了一定的影响。由于数据的处理以及地理信息系统的数字化开发尚未完全成熟，我国在政策法规的制定方面仍有进步的空间。在数据管理、数据备份等方面，相关的技术标准仍待完善。我国与地理信息数字化技术发达国家、地区相比，仍需在数据标准等方面进行系统性的补充与完善，以便更好地适应现代数字化发展的趋势。

3 地理信息数字化技术发展路径

3.1 重构地理信息数字化技术产业链

由于过去缺乏清晰、有效且实用的模式和机制，科研院所和高校在推动科研成果转化的过程中，更加重视发表高质量文章、争取各类科研奖项以及主持横向科研项目，而主动与企业合作、积极推动科研成果转化的意愿相对较低。在我国地理信息测绘领域，科研优势虽已初步显现，但尚未充分转化为产业优势[10]，市场规模也相对单一，主要集中在少数行业。据外媒预测，预计到2025 年，全球地理信息市场规模将达到6 810 亿美元，各行业将随着数字经济的发展而带来市场的扩张。新经济格局下，地理信息技术产业需要建立以问题为导向、以市场需求为导向的合作模式，建立合理的知识产权共享和成果收益分配机制，才能更好地激发科研人员的创新研发积极性，形成团队合力，共同破解科技成果转移转化过程中的难题，以此重构地理信息数字化技术产业链，推进完善土地数字化管理。

3.2 推进地理信息企业集成化和个性化发展

由于地理信息数字化技术的操作门槛高，少数厂商凭借雄厚的技术实力，一直在该领域保持着垄断地位。在地理信息系统的发展过程中，技术的集中程度也相对较高，呈现出明显的行业聚集趋势，未来将会向着系统集成和个性化的方向发展，使得系统之间的协作更加紧密，与个人需求的契合度也将更高。目前，随着大众对GPS 空间与地面相结合辅助生活功能的日益重视，这一功能在日常生活中的作用愈发凸显。与此同时，不同的产业和不同的应用系统都在一定程度上需要GIS 功能的支持，以便为业务提供有力的技术保障。GIS 软件和技术的需求量不断攀升，使得这一领域的发展态势向好。从现实需求和技术系统发展的角度来看，基于国际规范的、可移动的、可装配的通用地理信息数字化技术系统将更具实用性，更能满足发展的需求。通过构建功能强大的系统，可以实现集成化的高效管理与个性化的土地管理需求同步推进。这不仅有利于提高土地管理效率，降低成本，还能为用户带来更加优质的服务体验。

3.3 构建以国际标准为导向的产品与技术系统

准则是一种规则、指导方针或特征的文件，这些规则、指导方针或特征是为了在某种程度上达到最好的顺序，而对项目或其成果的共同和反复使用。我国需加快制定和完善相关政策法规，推动数据标准化和规范化建设，要加大对地理信息数字化技术的投入，加大对地理信息系统开发的支持力度。此外，还需要加强对地理信息数据的安全管理，确保地理信息数据的安全稳定。根据发展态势，借鉴国际标准的地理信息技术数字化内容和处理方式，建立与世界标准相适应、与国际接轨的产品或者数字化系统，将研究的重心由单一的应用标准转向数字技术标准化的基础规范、标准化的手段和方法，以减少在土地管理、判断、推论中的失误，提高精确性，实现系统最优化操作。

4 结论

土地数字化是一项比较复杂的系统工程，因其涉及空间数据，庞大的数据量会让人觉得它远比普通信息系统复杂。在剖析土地数字化利用瓶颈的基础上，提出重构地理信息数字化技术产业链、推进地理信息企业集成化和个性化发展、构建以国际标准为导向的地理信息数字化系统，以实现对土地资源信息的快速获取与处理，为土地管理决策提供有力的基础信息资料及决策支持。此外，在使用土地管理数字化技术时，必须充分考虑到各因素之间的关系及其相互之间的制约作用，运用各种技术手段，使其更加科学合理，助推数字中国的建设和发展。