基于3S的土地資源信息獲取、處理和信息服務(wù)系統(tǒng)的研制.doc

基于3S的土地資源信息獲取、處理和信息服務(wù)系統(tǒng)的研制袁占良 王留召 張子平河南理工大學(xué)測繪與國土信息工程學(xué)院 454000Email:摘要：針對土地資源信息空間分布、動態(tài)變化性強的應(yīng)用需求，研究基于3S的土地資源空間信息獲取、整合加工處理、科學(xué)化管理和有效服務(wù)的實用技術(shù)體系，及時準確地把握涉及土地資源動態(tài)變化信息等一系列迫切問題，保證土地資源的科學(xué)管理與合理保護，促進國民經(jīng)濟與信息資源可持續(xù)發(fā)展，推動空間信息技術(shù)的創(chuàng)新和技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化，為相關(guān)行業(yè)的3S應(yīng)用提供借鑒。關(guān)鍵詞：3S 土地資源 信息系統(tǒng)Abstract: In view of application demands for spatial distribution, strongly dynamic change of land resources information, studies practical technical system of land resources space information acquisition, conformity processing, the scientific management and the effective service based on 3S, accurately assure a series of urgent questions involves the land resources dynamic change information and so on, guaranteed the land resources scientific management and reasonable protection, promotes the national economy and the information resources sustainable development, impels innovation of the space information technology and the technical application industry, provides the model for the correlation profession in 3S application.Key words: 3S; Land Resources; Information System1. 引言國土資源是國脈所系、民生所依，在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中處于十分重要的地位。為更好地開展國土資源工作，江總書記在2002年召開的中央人口資源環(huán)境工作座談會上明確指出，“要廣泛應(yīng)用先進技術(shù)，特別是信息技術(shù)，不斷提高國土資源工作的信息化水平”。通過信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)，可以使各部門協(xié)同開展工作，共享信息資源，實施有效管理，減少決策失誤；通過信息服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)，可以建立國土資源部門與人民群眾直接溝通的渠道，為社會提供方便快捷的信息與服務(wù)，推進政務(wù)公開和廉政建設(shè)。為此，建立基于3S和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的土地資源空間數(shù)據(jù)快速獲取、信息提取、處理及共享系統(tǒng)，形成實用化技術(shù)流程，可以向國土資源管理和社會提供方便快捷的實時信息服務(wù)，并對相關(guān)行業(yè)的信息化建設(shè)起到示范作用，實現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用和社會化服務(wù)。2. 土地資源管理的現(xiàn)代需求20世紀70年代以來，計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、空間信息獲取技術(shù)（RS）、GPS與GIS技術(shù)的迅猛發(fā)展，改變了傳統(tǒng)的土地資源調(diào)查、監(jiān)測、評價與研究工作方式，帶動土地資源管理進入現(xiàn)代化、科學(xué)化的新時代1。(1) 3S技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用積累了豐富的土地資源數(shù)字化信息(2) 基于INTERNET的在線信息服務(wù)使國土資源信息共享服務(wù)方式發(fā)生了根本性的變化 (3) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、“數(shù)字地球”和空間信息柵格（SIG）等概念的提出正在把國土資源信息化推向新的高度隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、3S等空間信息應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，國家基礎(chǔ)信息化體系在大多數(shù)西方發(fā)達國家已經(jīng)基本完成，并為政府、企業(yè)等不同階層提供服務(wù)?！?S”技術(shù)與虛擬現(xiàn)實（VR）、大型分布式GIS技術(shù)、海量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)倉庫與互操作管理技術(shù)、知識挖掘（DM）技術(shù)與國家信息基礎(chǔ)設(shè)施（NII）建設(shè)的結(jié)合，一個龐大的“數(shù)字地球”正在逐步向人們走來。伴隨全球信息化已形成的競爭格局，對于我們國家而言，最大限度地利用信息資源和現(xiàn)代信息技術(shù)，避免在國際競爭中受制于人，是我國經(jīng)濟與社會發(fā)展和國家安全的必然需要。上述技術(shù)問題的解決需要我們充分依靠國家科技攻關(guān)對3S前沿技術(shù)研究的支持作用，把國土資源領(lǐng)域作為3S及其與網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)5的應(yīng)用與推廣的基地，通過基于大型3S和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的土地資源空間數(shù)據(jù)快速獲取、信息提取、處理及共享應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)或技術(shù)集成，形成實用化技術(shù)流程，促進土地資源的深度開發(fā)和廣泛應(yīng)用，為土地資源信息數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化奠定基礎(chǔ)，推進“電子政務(wù)”，全面提高國土資源管理的現(xiàn)代化水平和信息社會化服務(wù)水平， 使國土資源管理工作水平有新的飛躍，同時反過來進一步發(fā)展和完善3S技術(shù)體系，并對相關(guān)行業(yè)的3S應(yīng)用起到示范作用。3. 關(guān)鍵技術(shù)研究針對土地利用動態(tài)變化監(jiān)測的需求，開發(fā)多源遙感數(shù)據(jù)綜合處理用于土地利用信息快速提取的技術(shù)2，包括SAR數(shù)據(jù)與光學(xué)遙感數(shù)據(jù)融合方法、高分辨率遙感數(shù)據(jù)與成像光譜數(shù)據(jù)融合方法、輕型飛機載遙感成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)及與其他遙感數(shù)據(jù)綜合處理技術(shù)。結(jié)合已有的土地變更調(diào)查基礎(chǔ)圖件（或數(shù)據(jù)庫），研究多源遙感數(shù)據(jù)和地面手段獲取數(shù)據(jù)綜合用于變化信息提取的技術(shù)、研究基于GPS的外業(yè)調(diào)查技術(shù)和GIS支持下的矢柵一體化圖件更新技術(shù)，研究土地資源空間數(shù)據(jù)處理與更新技術(shù)、空間數(shù)據(jù)的輸入、建庫技術(shù)流程。3.1. 自動化、智能化多源遙感數(shù)據(jù)融合及信息獲取技術(shù)土地資源調(diào)查，尤其是土地利用調(diào)查與監(jiān)測中，需要充分利用各種遙感數(shù)據(jù)對地表覆蓋識別能力的優(yōu)勢，集成多種信息源，多源遙感數(shù)據(jù)融合處理是綜合多種遙感數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用4，其核心技術(shù)包括：（1）多光譜、高分辨率、SAR及成像光譜數(shù)據(jù)的融合以及高精度自動配準理論、方法；（2）遙感數(shù)據(jù)和已有土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)、地面調(diào)查數(shù)據(jù)的定量化融合算法與技術(shù)；（3）基于多源時空遙感數(shù)據(jù)或遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)的變化信息自動提取技術(shù).3.2. 3S一體化地面數(shù)據(jù)獲取及圖件快速更新技術(shù)為解決土地利用圖件快速更新，滿足土地資源管理對實時土地利用信息需要，需要突破的關(guān)鍵性技術(shù)是：（1）網(wǎng)絡(luò)支持的掌上GPS信息采集與變更調(diào)查成圖技術(shù)；（2）3S”一體化數(shù)據(jù)采集與自動成圖技術(shù)；（3）基于3S提取的土地利用與覆蓋圖斑與土地利用已有圖斑的集成、配準與協(xié)調(diào)；（4）GIS支持下利用提取的變化信息自動更新土地利用基礎(chǔ)圖件的矢柵一體化方法。3.3. 多元、海量空間數(shù)據(jù)的集成技術(shù)土地資源信息中涉及到文本、圖形、圖像、聲音和影像等各種資料，分別歸于屬性數(shù)據(jù)、圖形圖像數(shù)據(jù)和空間拓撲數(shù)據(jù)等不同性質(zhì)的數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)具有海量特點。為了提高 GIS軟件對數(shù)據(jù)庫管理的效率，減少軟件內(nèi)部數(shù)據(jù)通信的復(fù)雜性，勢必要將各類數(shù)據(jù)有機地集成起來3。如何處理好這些數(shù)據(jù)的相互兼容，使其協(xié)調(diào)工作顯得十分重要。（1）利用數(shù)據(jù)庫引擎的集成方法：通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)，可大大拓展空間數(shù)據(jù)的容量，使海量空間數(shù)據(jù)庫得以存放在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中。通過擴展磁盤陣列等方式，能夠充分發(fā)揮關(guān)系數(shù)據(jù)庫對海量數(shù)據(jù)的存儲和索引技術(shù)，海量數(shù)據(jù)無須分塊，就可作為一個整體放置在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。 （2）另一種方式是采取根據(jù)超文本 (Hypertext)發(fā)展而成的超圖(Hypermap)方案的數(shù)據(jù)集成，將各類數(shù)據(jù)成功地建立起強有力的鏈接，實現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)的集成管理。3.4. 土地資源信息多維可視化技術(shù)可視化是土地資源信息管理與服務(wù)系統(tǒng)的重要功能，一個沒有可視化功能的信息管理系統(tǒng)是不完全的，開發(fā)出復(fù)雜的可視化軟件將三維國土信息呈現(xiàn)給用戶已成為必然趨勢。但實現(xiàn)這一目標尚需在三維重現(xiàn)技術(shù)及時空數(shù)據(jù)處理技術(shù)方面進行攻關(guān)。3.5. 土地資源信息三維重現(xiàn)技術(shù)實現(xiàn)土地資源信息的三維可視化，必須首先要對三維顯示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型有深入研究，將GIS與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合，在此基礎(chǔ)上選擇合適的顯示算法實現(xiàn)大范圍空間景觀的快速重建。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，土地資源信息空間數(shù)據(jù)由早先的模擬形式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字形式，并且形成一個龐大的數(shù)據(jù)群。目前對這些數(shù)據(jù)的數(shù)字化和三維可視化處理，在小范圍的區(qū)域內(nèi)，已經(jīng)產(chǎn)生了許多重建算法。但重建景觀的真實感技術(shù)尚處于探索階段，特別是對于海量空間數(shù)據(jù)、深度數(shù)據(jù)的可視化處理。3.6. 土地資源信息的時空模型技術(shù)土地資源信息在日常使用過程中，數(shù)據(jù)的變更經(jīng)常發(fā)生，需要實施版本控制以保證數(shù)據(jù)的有效性，并避免混亂。四維（空間時間）GIS系統(tǒng)，也稱時態(tài)GIS，通過對時間維的描述，借助可視化方法可直觀地表達土地資源空間信息的動態(tài)變化，制作隨時間變化的動態(tài)地圖，用于涉及時空變化的現(xiàn)象或概念的可視化分析。時間的表達并不是四維 GIS的目標，四維GIS強調(diào)的是利用時空分析的工具和技術(shù)來模擬動態(tài)過程，探究和挖掘隱含于時空數(shù)據(jù)中的信息和規(guī)律，這就要求必須建立規(guī)范化的時空數(shù)據(jù)模型。時空數(shù)據(jù)模型的核心問題是研究如何有效地表達、記錄和管理現(xiàn)實世界的實體及其相互關(guān)系隨時間不斷發(fā)生的變化。這種時空變化表現(xiàn)為三種可能的形式，一是屬性變化，其空間坐標或位置不變；二是空間坐標或位置變化，而屬性不變，這里空間的坐標或位置變化既可以是單一實體的位置、方向、尺寸、形狀等發(fā)生變化，也可以是兩個或兩個以上的空間實體之間的關(guān)系發(fā)生變化；三是空間實體或現(xiàn)象的坐標和屬性都發(fā)生變化。4. 結(jié)束語系統(tǒng)主要應(yīng)用于土地資源信息化建設(shè)和相關(guān)土地資源調(diào)查、監(jiān)測與評價工作當中，為“土地資源調(diào)查與監(jiān)測”等重大工程提供服務(wù)。(1) 推動土地資源行業(yè)的信息化建設(shè)，提高國土資源管理的科學(xué)化和現(xiàn)代化水平，推進政務(wù)公開；(2) 促進與國土資源行業(yè)相關(guān)的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)，特別是國產(chǎn)GIS產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，促進與國土資源行業(yè)有關(guān)的其他行業(yè)信息化建設(shè)；(3) 為土地資源電子政務(wù)打下良好的基礎(chǔ)6；(4) 對其他行業(yè)的信息化建設(shè)起示范作用。系統(tǒng)的應(yīng)用將使政府部門及時了解和掌握全國土地資源現(xiàn)狀和動態(tài)變化信息，實現(xiàn)土地資源管理主流程的信息化7，大幅度提高土地資源管理工作現(xiàn)代化的水平，同時推動土地資源信息社會化服務(wù)，使其它部門、企業(yè)和公眾能夠便捷、有效地獲得所需的土地資源基礎(chǔ)信息，促進房地產(chǎn)、礦業(yè)和其它資源環(huán)境產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。參考文獻 1 鐘耳順,王爾琪. 集成化國土資源信息系統(tǒng)研究與應(yīng)用J. 地理信息世界, 2004,(1) 2 趙文吉,宮輝力. 基于WebGIS技術(shù)的吉林省國土資源信息系統(tǒng)J. 地理信息世界, 2003,(6) 3 李裕偉. 國土資源信