浅谈3S技术在土地利用中的应用

浅谈3S技术在土地利用中的应用1浅谈3S技术在土地利用中的应用摘要：本文根据目前我国土地普遍存在的土地环境问题、原生土地问题、次生土地问题和社会土地问题等，提出了运用“3s”技术进行辅助决策，以解决这些常见的土地问题。关键宇：土地环境；土地问题；“3S”“3s”是全球定位系统(GPS)、遥感(RS)和地理信息系统(GIS)的合称。在土地利用的研究中，三者联合，可做到大范围、高效、准确、定期的动态性监测，使系统中每一个数据都与一定空间位置的某地块相对应，不出现重报、漏报现象。这样便于对土地信息的统计、监督、检查，为科学决策提供可靠的参考依据。1.土地环境的构成及特性1.1土地环境的构成土地环境与土地问题是当前我国理论界和决策层关注的热点[1]。土地环境的内涵、构成、基本特性、土地与土地环境的关系以及土地环境扭曲所产生的土地问题，目前还缺少深入系统的研究。用综合分析的方法，界定土地环境概念，解读土地环境对土地的影响，从土地环境的诱因对土地问题进行系统分类，以期对我国当前复杂多样的土地问题提供理论分析平台，同时探讨土地环境研究的目标与内容，构建区域土地环境分析评价框架，为土地利用的实践服务。环境是某项中心事物周围的客观物质体系或外部世界。中心事物亦称环境主体，中心事物不同，环境的内涵和外延也就不同[2]。若把中心事物界定为土地，则土地外部的物质、空间和人类社会体系构成其环境，称为土地环境。它包括土地自然环境、工程环境和社会环境三大板块。1)土地自然环境直接或间接影响土地的一切自然物质、能量和自然景观的总体，包括自然地理位置、地貌、气候、水文、地质、植被等自然因素。土地自然环境是自然界的产物，其运动和变化遵循自然规律。2)土地工程环境是人类在自然环境基础上，通过长期有目的、有计划的经济活动逐步创造和建立起来的一种人工环境。按形态可分为城市、工矿、村落、道路、桥梁、港口、农田、牧场、人工林场、排灌系统、人造景观、城市基础设施及其它人工建筑物。按功能可分为生产性工程环境，如农田、果园、工厂、仓库等；消费性工程环境，如住宅、居住区道路、公园绿地、人工风景区等；混合性工程环境，如交通网络、上下水管道、通讯电力设施等。工程环境是一种特殊的环境介质，是人类生产、生活重要支撑系统。3)土地社会环境是社会经济制度和上层建筑所构成社会条件的总和，包括人类知识体系、社会规范体系和经济活动体系三大部分。对土地影响最大的社会环境因子是人口状况、经济发展水平、经济政策、土地制度以及土地利用规划、土地利用计划、土地保护政策、土地利用技术、土地认知程度等。1．2土地环境的基本特性浅谈3S技术在土地利用中的应用21）整体性土地的自然环境、工程环境、社会环境及各环境要素之间相互联系、相互作用，形成一个有机整体。工程环境本质上是社会环境的产物，又对自然环境表现出一定的适应性，同时影响自然环境的性质和状态。土地工程环境是土地社会环境和土地自然环境的界面。2)区域性即土地环境整体性的区域差异。不同地域的土地，其自然环境、社会环境、工程环境及其综合体表现出鲜明的个性。如城市土地环境和乡村土地环境之间，我国东部季风区、西北干旱区和青藏高原区之间，东部季风区中南方和北方之间，土地环境都表现出明显的差异性[3]。土地环境的区域性决定了土地的性状、用途、生产力水平的区域差异性，所以必须因地制宜利用土地。3)动态性和相对稳定性土地环境变动是绝对的，而稳定是相对的。动态性是指土地环境的结构、要素和因子的状态始终处于变动之中。变动有的缓慢，如自然环境中的水热状况、地质、地貌类型、土地制度等；有的剧烈，如滑坡、泥石流，还有在经济过热时期，非农业工程环境急速膨胀，行政命令强迫农业土地利用方式转型等。相对稳定性是指一定时期内土地环境的稳定。土地自然环境的稳定性最为明显。土地社会环境中的土地制度、土地利用规划、土地利用技术等在一定生产力水平下，变动弹性也较小。人工环境一旦建成，改变状态相当困难，或需要付出一定的代价，如旱田改水田、果园改耕地、建设用地变更为农用地等，有些根本无法进行，有的也会造成社会资本巨大的浪费[4]。2.土地环境与土地问题土地问题复杂多样，从其诱因可分为原生、次生和社会土地问题三大类[5]。2.1原生土地问题一第一类土地问题因土地自然环境而导致的土地利用性能障碍问题，直接影响土地生产功能的发挥和土地人口承载力的大小。以我国为例，原生土地问题可概括为4点：①土地自然类型结构先天不足，山地、丘陵和崎岖的高原占国土总面积的69％，平原和盆地仅占31％。②土地资源区域分布不平衡，东部平原丘陵面积约占全国的l／3，但分布着2／3以上的人口和耕地；西部山地、高原和干旱盆面积约占全国的2／3，但生态环境脆弱，土地生产力低下。③难以利用的土地面积大，我国现有未利用土地约占国土总面积的31.49％，沙漠、戈壁、冰川及永久积雪地、石山、裸地约占74％，可开发利用的土地后备资源匮乏。④水资源匹配不协调，水资源地区分布极端不平衡，东南多，西北少；南方多，北方少。长江、珠江、浙、闽、台及西南地区诸河流的水量占全国总水量的82.3％，而这些流域的耕地仅占全国耕地的36％。黄河、淮河、海河以及其他北方诸河流水量不到全国总水量的20％，而耕地却占到全国总耕地的63.7％。由于深受季风影响，水资源的年际和季节分配十分不均匀，北方农区季节性缺水越来越严重。2.2次生土地问题一第二类土地问题浅谈3S技术在土地利用中的应用3是指不合理的土地工程环境建设及土地工程环境的运行过程所导致的土地质量衰退等人地关系失调问题，主要表现在土地荒漠化和土地污染两个方面。2．3社会土地问题—第三类土地问题指由于土地社会环境因素而导致的土地关系失调问题。土地关系是指以土地为客体所形成的人与人之间的关系，包括土地的占有、使用、收益、处分等关系。土地关系的失调将导致人地关系失调。2.4“3s”技术在士地利用决策中的作用土地利用研究过程中，GPS用于对空间数据快速定位，为遥感实况数据提供空间坐标，用于建立实况土地利用数据库并对遥感数据进行校正和检核；RS可用于提供实时、动态、快速土地覆盖(土地利用信息)，及时发现土地动态变化区域，为GIS提供信源；GIS用于对空间数据管理、查询、分析与可视化，可将大量抽象的统计数据变成直观的专题图，形象地展示土地利用的时空变化规律。3.“3S技术在土地可持续利用决策中的应用3.1“3S”技术与土地评价土地利用应以土地评价为某础。没有精确而又实用的土地资源及土地利用评价结果，土地利用总体规划就很难达到理想、预期效果。随着我国西部大开发战略的实施，经济发展重心的空间转移必将引发土地利用的突变，土地利用问题引人注目。应用“3s”技术的空间数据处理和评价模型等功能可以对投资项目的选址、土地的整体空间布局等进行分析、评价和研究，实现其动态、连续、准确的监测、评价。土地利用评价主要包括土地可耕性评价和土地社会经济效益(土地产值)评价。土地可耕性评价因子．包括坡度和坡向、土壤类型、降雨量和蒸发量，结合GIS数据库中的土地利用现状图和降雨量等值线图，经过叠加分析，获得降雨分布图，再叠加坡度坡向图，然后恨据坡度坡向进行分类，得到适宜于进行开发利用、坡度25。的区域可耕性评价参数，再结合水系数据经由缓冲区分析得到适于开发利用的区域。在土地可耕性评价的基础之上，结合社会、经济统计数据对目标地块开发使用过程中的获益及其生态环境成本进行评估。生态环境成本主要是指开发活动对土地利用造成破坏带来的损失，以产出和成本的差值作为土地社会经济效益计估的主要参考对象。差值为负的情况下目标区域不宜于进行开发，而要进行水土保持工作[6]。利用“3s”技术进行土地覆盖类型和覆盖度的监测主要通过不同时期遥感图像对比来提取差别信息。在遥感图像处理软件中，经几何校正、信息自动识别、影象拼接、人机交互式信息修正等遥感信息处理方法，获取原始差别信息(一般表现多个小的多边形)，再经过多边形聚合，人工目视解译等步骤排除因干扰因素及遥感图片投影参数不同造成的“伪”变化信息，得到的真正土地利用变化信息，从而获得不同时期的土地覆盖类型图。运用地理信息系统空间分析、面积计算等功能获得各土地覆盖类型的面积变化，如水域面积、农业用地面积、交通及建设用地的变化、水田、旱田的比例等。“3s”技术和仿真模拟技术的结合还可以对土地利用规划实施跟踪管理和实时调整，为区域土地利用规划工作提供全面的服务支持，为国家和地方进行宏观决策提供科学依据。利浅谈3S技术在土地利用中的应用4用“3s”技术可通过数学模型模拟地理特征的空间分布与时间过程，把地理要素时空分布的实测数据点之间的不足部分内插或预测出来。如对水土保持工作，可在综合近几年水土流失变化情况资料基础上，预测未来一段时间内区域流失的变化趋势，并提出相应的水土保持方案。4.小结土地资源信息系统是土地资源研究随着“3S”技术的发展而发展起来的一个数据平台与技术支持系统。土地资源信息系统以其庞大的数据容量、方便高效的数据管理及强大的空间分析和模拟功能已成为土地资源评价、规划、管理的重要工具和手段[7]。随着理论和技术的不断完善，土地资源信息系统将在遥感、网络、多媒体等技术支持下，在土地资源动态监测与预警、预报领域得到更为广泛的应用。参考文献：[1]谢俊奇，吴次芳．中国土地安全问题研究[M]．北京：中国大地出版社.2004．1～12．[2]刘培桐,薛纪渝，王华东．环境学概论[M]．北京：高等教育出版社.1995．1—5．[3]王万茂．土地资源管理学[M]．北京：高等教育出版社.2003．6～8．[4]毕宝德．土地经济学[M]．北京：中国人民大学出版社.2001．3～6．[5]张全景．欧名豪。庞英，等．论土地环境[J]．中国土地科学．2004。18(5)：48—54．[6]张利华．薛重生．“3S”技术在土地可持续利用决策中的应用[J]．国土与自然资源研究，2004.50～51．[7]李秀彬．全球环境变化研究的核心领域一土地利用土地覆被变化的国际研究动向[J]．地理学报．1996，51(6)：553～558