【教学课件】第15讲土地管理信息系统.ppt

土地资源数据库系统原理与设计,同学们好！,第二讲土地管理信息系统,l2管理信息系统与土地管理信息系统,计算机数据库为人们从大量的信息数据中快速检索提取信息提供了极为便利的条件。经过十多年计算机技术的发展，人们发现数据库的功能还不能完全满足实际的需要。因为事物是相互联系而又相互作用的，不考虑事物的相互作用与相互影响，仅仅是静止地检索出某一条孤立的信息，往往会使这一信息的价值受到一定的限制。比如，我们如果仅仅从土地信息数据库中检索出一个地区的土壤类型、地区的降雨量、地区的平均坡度，这些信息对于土地的科学管理仍然是不够的。,我们需要的是将这些信息加以综合考虑，对土地的种植业利用适宜性、养殖业利用适宜性、公交利用的适宜性等做出科学的评价，为土地利用规划奠定基础。从事物的相互联系又相互作用的观点出发，将相互作用的模式分析推导出来，以计算机能够接受的形式交付计算机按照这种模式分析、处理信息，这就是信息系统所要完成的任务。这样看来，信息系统与数据库的区别在于信息系统根据人们提供的模型与模式充分考虑事物的相互联系与相互作用，综合考虑研究对象的各种信息，经统计、分析、综合等处理，最后对研究对象做出判断，为人们决策提供科学依据。,管理信息系统是信息系统中的一个主要领域。近些年来，人们意识到为快速健康地发展国民经济与维持社会稳定而有秩序地生活，管理是极其重要的一个环节。管理对于生产力的组织、协调起着至关重要的作用。管理是一门科学，随着生产集约化、社会化的发展进程，管理问题就愈发显得重要。管理通常是通过制定法律、法规、规程、规章、规定、条例等规章制度以及监督执行这些规章制度来实现，而调研、制定、监督、执行规章制度的各个管理环节都与采集掌握和处理大量信息有关。计算机管理信息系统正是支持协助管理人员完成这些管理环节的各项预定任务。管理信息系统的特点是系统自动模拟管理工作对象的工作流程，在每一个环节将有关的法规制度贯彻其中，支持协助管理工作人员完成信息数据存储、检索、统计、评估、判定以及决策等工作。管理信息系统是以数据、计算机软硬件以及管理工作人员三位一体，构成一个大系统，完成某一个方面的管理任务。,土地管理信息系统简称土地信息系统，是管理信息系统中的一个分支。它是以土地资源与资产管理为工作对象的计算机信息系统。它的主要任务是将遥感、地面测绘、土地调查以及从历年保存的文档中得到的关于土地利用、土地权属、土地行政区划等等有关土地的信息输人计算机，利用计算机快速、便捷、存储量大的优势实现对信息的分类、检索、排序、统计、分析、综合等功能，并根据专家的经验和国家的法规、政策以及土地管理的工作模式，在确认土地使用权属，土地分等定级估价，土地利用规划，土地利用动态监测，建设用地划拨，调解土地纠纷与法规监察等方面协助土地管理人员完成土地管理的工作任务。土地管理信息系统为贯彻“十分珍惜和合理利用每寸土地，切实保护耕地”的我国基本国策，实现耕地总量平衡的战略目标提供现代化的技术保障。,土地管理信息系统的主要使用对象是土地管理部门的工作人员，也为社会提供土地信息服务。,13土地管理信息系统（LIS）与地理信息系统（GIS）土地管理信息系统与地理信息系统有许多共同之处，两者之间有着密切的渊源关系。在我国，随着强化土地管理的深人，土地管理信息系统应用广泛深入，士地管理信息系统独特的内涵日益突出出来，与地理信息系统有了明显的区别，完全有独立提出这一概念的必要。,土地管理信息系统与地理信息系统都属于空间型信息系统（Spatial Information SystemSIS），即它们都是给用户提供一个空间的数据框架，用户可以将地域的各种属性数据，包括自然属性和社会经济属性数据，置于这一框架之中，系统支持用户对这一地域进行综合分析。地理信息系统内涵比较广泛，在计算机空间分析的功能方面提供比较全面，特别是在自然地理信息数据的分析处理上有强大的功能，比如，山体的表面积计算、山脊线的划定、流域边界的测算、峁边线的划定等等，而对于地表的社会属性特别是权属很少涉及。,土地管理信息系统空间分析部分的功能模块，甚至只是地理信息系统一小部分的功能模块，但是它带有更多的管理信息系统的特点，强调土地管理工作的需要，从土地管理工作的实际出发，按照工作的实际流程、土地管理要求和数据、表册、图件的格式安排功能模块，这一系统对于软件的功能与用户界面并重，甚至对用户界面要求更高一些，因为土地信息系统的使用人员不是系统的研究开发人员，而是基层广大土地管理工作人员，这些人员对计算机信息技术不是非常熟悉。因而不少人将地理信息系统作为空间数据处理的软件平台，在此基础上做二次开发，又将大型数据库管理系统作为空间数据与属性数据一体化管理的另一支持软件，按照土地管理的模式与要求，开发研制成土地管理信息系统。,各国土地管理体制有很大的差别。美国、加拿大、德国等国家没有专门的土地管理部门，而由市政管理委员会、勘测机构、议会专门化委员会、税务部门等机构中分别负责土地管理一个方面的专项事务，因而并不强调土地管理信息系统，一些文献上常将土地管理信息系统与地理信息系统并提，写作GISLIS。在我国，对于土地也是从1986年9月以后才开始单独设立专门机构集中加以管理的，基层土地管理部门成立的时间还要晚些。这与我国从80年代以后实行计划经济向市场经济转变，变土地使用无偿、无期为有偿、有期有直接关系。,我国土地管理面临的形势十分严峻，基数巨大并日益膨胀的人口与有限土地资源的矛盾，进人80年代以后高速增长的经济带来的各种用地向农田争地的矛盾十分尖锐突出，缓解这些矛盾只有通过强化土地管理来解决。我国的土地法律指出，我国实行世界上最严格的土地管理制度。在目前的中华人民共和国土地管理法中，将土地信息系统的建设列在其中，表明了国家在土地利用管理中，对于使用土地信息系统这一高新技术的重视与决心。,在我国土地管理信息系统功能的设置、数据质量的检核、模型的构建、输出报表图件的格式都需要有土地管理法律、法规的依据。土地管理是政府的一项职能，作为辅助土地管理的一个重要的设施，建设土地管理信息系统是一项十分严肃慎重的工作，需要由土地管理部门参与，并在其中起主导作用，建设方案需要认真制定，并经过上一级部门组织专家进行认真论证。从这个意义上说，土地管理信息系统也与地理信息系统有原则的区别。,14土地管理信息系统中的数据与数据组织,土地管理信息系统所要处理的数据大致可以分为三类：定位或空间数据、属性数据和文档数据。文档数据包括来往公文、证件、国家各级政府法律、法规等文字性的资料档案，这些数据管理与一般的公文管理情况一样，并不是土地管理信息系统的特点，因而在分析研究土地管理信息系统时常将这部分数据一笔带过，并不是否认它的存在，而是因为处理它比较简单，在系统中只起到整理、归档、备案、查阅的作用，在土地管理信息系统技术文献、专著中常将这部分忽略，而主要表述定位数据、属性数据的处理问题。,定位数据在系统中解决表达“士地资或资产在哪里，形状大小如何”的问题，而属性数据解决表达“这一资源或这宗资产质量如何，由谁来使用”的问题。两者各有各的任务，而又相互依赖，相互依存。属性数据失去了定位数据界定空间位置，则没有对象，不知所指，而定位数据失去了属性数据，则没有内容，只是一具空洞的框架，没有意义。,表达一个点在地球表面的位置，通常有两种方法：一种是经纬度，另一种是在特定坐标系下的XY坐标。前者多用于地理测绘，一般是小比例尺制图，表述一个点大致的位置或地形图的图廓范围；后者用于地籍测量、土地资源调查，一般是大比例尺制图，精确表述一个点的位置。在土地管理信息系统数据库中，一般都是存储的XY坐标数据或它的变种，因为经纬度数据不利于画图。,属性数据是描述具体研究单元土地的各种属性，比如，拥有土地使用权的单位或个人、土地所有权的性质；土地的土壤特性：PH值、有机质含量、土壤类别等；土地的高程、坡度、坡向；土地气候条件：降雨量、年日照时数、积温等；土地的生物量等等。随着使用土地管理信息系统解决的问题不同，属性数据种类也不同。系统通常允许用户根据使用的需要，加以调整。,属性是依附于某个位置或某个地域的。现在的问题是如何将这种依附关系通过一个数学模式表达出来，这就引出了一个重要概念，即DTM模型。DTM是英语Digital Terrain Model的缩写，意即数据地域模型。它是土地管理信息系统空间数据的全集，是二维地理坐标定位数据与属性数据相结合的总称。土地管理信息系统或地理信息系统的空间三维特性并未与二维坐标定位相矛盾。这里的第三维（见图11）Z；如果为高程，则为地形图；如果为雨量，则为雨量分布图；如果为温度，则为等温线图。此外，诸如土地权属、土地类型、植被分布、土地利用甚至社会经济数字如地价等信息都可以包括在模型之内。,DTM模型可以用一个简单的函数表达式表示，这个表达式是：I(k,p)=fk(up,vp),k=1,2,3,M p=1，2，3N（ll）式中，I(k,p)为第p号地面单元，（点、面或多边形）第k类信息取值；（up，Vp）为第p号地面单元（点、面或多边形）的二维地理坐标值，可以是经纬度、平面直角坐标XY，也可以是网格阵列的列行号ij（见第二章网格格式数据）；M为信息类型数，N为地面点数。例如，当I（k，p）为高程时，DTM即数字高程模型（Digital Elevation Model）DEM，这个模型输出的数据经由绘图机制作的图件就是地形高程分布图。,DTM模型指出了图件的数据存储方式，也给出了“图层”这样一种重要的空间数据组织的结构。图层在土地管理信息系统中是经常使用的一个概念，这就是将纸面上表达的多种类别的地物空间数据按照图1l所示的那样分别存储，比如，一幅地形图通常有道路、水系、行政区、等高线等等，按照DTM模型思想，可以将这样一幅地形图分解为若于个图层，如道路图层（如有必要，道路还可细分，一级公路、二级公路）、水系图层、等高线图展、行政区图层，分别存储在各自的数据文件中。这样眉目清楚，便于管理，也便于做空间分析。,15 图像（image）与图形（Graph）,图像与图形都是自然表象信息的一个载体。图像是地物自然表象的一个直接的记录，摄像以及人通过肉眼在脑海中成像都是图像。图像的特点是它除了表达图像上每一个点位坐标位置以外，还要表达这个位置上的颜色与亮度（灰度）。图形是图像的抽象，它将图像表现的地物进一步抽象为点、线、面，对于点，就是数学上的点，只有位置，没有面积；而线，也只是数学上的线，只有长度，没有宽度；面只考虑边界，边界内简化为一个均质的面，有某一种颜色，没有亮度的变化过渡。地图和各种专业图一般都是图形。,在遥感、地理信息系统或土地管理信息系统中数字化表达一幅图像通常采取这样一种方法：将图像用一张细密的格网覆盖，这张格同的每个网格大小相等，网格通常是方形。在计算机系统中对网格按行与列编号，用（i，j）表示网格的位置，显然i与j都是整数，因为网格认为是不可再分割的最小单位。在图像中，每个网格除用ij表示位置外，还要用颜色变量C表示颜色，用亮度变量B表示亮度。这也就是说，在系统中要开辟这样一个数字阵列，阵列的一个点位（i，j）存储着图像该点位的颜色C与亮度B。这样数字化方法得到的数字化图像称作网格（栅格）格式（Raster Format）数字图像。,这种网格格式数字化图像的方法也可用来数字化图形，只是每个网格不设亮度变量。当然颜色变量C也可以用其它属性数据变量来代替，比如，PH值、高程值、降雨量等等。这样数字化方法得到的数字化图形或图件称作网格（栅格）格式图形或图件，见图 l2（a）。,还有一种方法用来数字化图形或图件：首先在图件上建立直角坐标系，测绘和计算机图形学中常用（如图l2所示）的左手坐标系。在这一坐标系下，图件上的点在这个坐标系下有一坐标P（X，y），当然这里的X，y值允许为小数；而图件上的线或面的边界用一条如图卜2（b）所示的坐标链逼近表示。这条坐标链上的节点（X1，y1）、（X2，y2）、（x3，y3）是按照线通常是曲线的走向依次取出的，相邻两点之间用直线相连。注意相邻两点之间的距离是随机的，取点的疏密取决于曲线曲率变化的缓与急，两点的方向就是用户取点的先后形成的方向。这样，一条曲线就用一条折线逼近，这条折线每一节线段都是一个矢量，因为有距离，且有方向，因而这种方法表现的一幅图件称作矢量格式（Vector Format）数字化图件。,网格格式与矢量格式数字化图件是地理信息系统或土地管理信息系统表达图件的两种基本的方法，体现了两条基本的技术路线。一般系统中这两种方法并用，早期的系统表达与处理图件以网格格式为主，而近年来以矢量格式为主，后面的章节中我们对这两种数据格式与技术方法将分别深人介绍，但以矢量格式数据为主。,15土地管理信息系统的结构,151土地管理信息系统的业务范围土地管理信息系统应当覆盖上地管理的全部业务工作范围，为这些工作提供信息服务。在我国土地管理的机构、体制、政策等仍处于改革调整阶段，土地管理业务划分为适应市场经济的发展，会有调整与发展，目前从信息服务这一角度，对土地管理的业务大致可以这样表述：,地籍管理。这是土地管理的基础。所谓地籍就是土地的“户口”，它是在地籍测量与地籍调查的基础上对土地的产权、土地的准确位置与面积进行确权，登记造册，并发放土地使用证件。由于土地使用是动态的，就一个地点而言，存在着初始地籍与变更地籍，初始地籍与变更地籍各有相应的严格的管理制度。地籍管理又分为城镇地籍与农村地籍两种。,土地定级估价。这是土地市场管理的一项重要工作，属于地籍管理的范畴。土地的价值随着经济的发展是动态变化的，为规范土地市场，根据土地市场交易情况，士地区位条件、土地质量，给出土地的级别与基准地价是土地管理的一个重要内容。此外，宗地的估价也是土地管理的一项重要业务工作。土地利用动态监测。利用遥感、地面勘察等多种技术手段，对土地利用现状进行制图、统计、分析与管理。,耕地保护。根据土地利用现状，农用土地的质量以及当地经济发展预测，对农用土地进行分类，划分基本农田保护区，执行国家耕地保护政策，贯彻全国耕地总量动态平衡的战略。土地利用规划。随着国民经济的发展，土地利用现状与经济发展对土地的要求产生矛盾，为缓解这一矛盾，适应经济的发展，需要对于土地利用进行重新规划。城市规划一般由国家建设部系统承担，而农村土地以及城乡接合部的土地利用规划由国土资源管理部门承担。建设用地管理。根据土地利用规划以及国家有关政策、法规、法令，征收集体所有的土地，划拨为工交大型建设用地。,土地监察。调解土地纠纷，监察土地政策的执行情况。土地整理。集约化利用土地是高效合理利用土地的一项重要措施。根据 国家土地使用的政策法规以及土地利用总体规划，对现有土地利用状况进行整理，集约化利用土地，提高土地利用效益。,目前，我国对士地实行四级管理，即国家级、省级、地区级与县级四级。根据国家土地管理法及有关的法规，各级管理机构有各自的职责。土地管理信息系统是这四级管理机构执行国家土地政策进行土地科学化管理的工具，四级管理机构职责范围不同，对土地管理信息系统功能的需求也不同。一般地说，国家、省两级是宏观控制管理，对信息系统的要求偏重于统计、汇总、分析；而地区、县两级是面向用地单位与个人的具体管理，对信息系统的要求偏重于准确制图，确认权属，评价与估价，制定利用规划。目前，士地管理信息系统建设侧重于地区、县两级，这两级系统建设是基础，也最复杂，工作量最大。,