1 引 言
进入 21 世纪以来，随着我国人口的增长和社会经济的发展，土地面积的有限性和土地需求的增长之间的矛盾更加突出，各种不合理的土地利用活动，如建设用地总量增长过快，低成本工业用地过度扩张，违法违规用地、滥占耕地现象屡禁不止，各种土地权益纠纷和土地利益冲突已经成为影响和谐社会稳定的重要因素。
合理配置土地资源并进行科学的土地利用决策，必须建立在详实的调查数据和科学的分析方法基础之上。国土资源部一直十分重视基础调查工作，于 1999 年启动了县级土地利用现状建库示范工程计划，截止 2003 年，全国共有 800 多个县级行政单位被列入建库示范单位。在“十一五”期间，国土资源部还将完成覆盖到县的土地利用数据库。因此在今后的若干年内，挖掘数据库的应用潜力，发挥数据库的价值，有效地利用数据库为国土资源管理和经济社会发展服务将成为土地利用数据库建设的重点任务。武汉市规划国土局于 20m 年开始实施土地利用动态管理信息系统建设，按照“统一规划、统一组织、统一平台、统一标准”的思路，完成了全市 8549 平方公里的土地利用现状数据建库和更新调查工作，搭建了全市统一的土地管理基础平台，在此基础上又大力推进数据库的应用，研究了土地利用数据库的应用领域和应用模式，构建了较为完整的数据库应用体系。
2 研究的基本理论与方法
2.1 土地管理基本理论
土地利用数据库建设是土地管理信息化的基础，数据库的建设必须为土地管理服务，为社会服务。因此，土地利用数据库应用研究的基本理论也应建立在土地管理基本理论之上。土地管理理论包括人地关系协调理论、生态系统平衡理论、可持续发展理论以及土地伦理理论。这些理论是制定具体的土地管理制度、规范、法律、经济、技术等各种手段和措施时的基本指南，也是约束人们开发利用土地行为的基本准则。
2.2 基本分析方法
2.2.1土地利用结构分析方法
研究土地利用结构是掌握土地利用变化规律的基础，研究的重要内容是掌握不同土地利用类型，如耕地、园地、居住用地、商业用地等在不同时间和空间范围内数量、质量变化特征。常见的土地利用结构分析方法包括上地利用变化幅度分析、土地利用变化率分析、地类面积变化分析、土地利用变化方向分析、土地利用程度变化分析、土地质量变化分析等国内外常用转移矩阵来刻画区域土地利用变化的结构特征与各用地类型变化的方向，其数学形式为：
式中：S代表面积； n 代表土地利用的类型数； i , j 分别代表研究期初与研究期末的土地利用类型。
2.2.2 土地利用时空演变建模
土地利用时空结构演变是个相当复杂的过程，它不仅是一种空间概念上的表达，而巨还是时间序列上的演绎。它强调通过对复杂土地利用地学现象的空间与时间仁的综合表达和描述，来揭示土地利用时空结构现象演变的内在规律建模是研究土地利用及其时空结构演变的基本手段，目前在土地管理中的主要模型如下：
（ 1 ）土地利用适宜性评价模型：主要有定性分析、多维灰色、评估模型、模糊综合评判、模糊聚类分析、灰色聚类分析等方法。这些为各土地单元的合理利用提供最优化利用方向的信息。
（ 2 ）土地利用现状分析模型：包括土地结构构成分析，土地开发程度分析，宏观经济效益分析等。基于土地利用数据库系统，这些模型可以计算各类土地利用的数量，分布构成比例等统计汇总信息，计算分析土地利用动态变化，计算土地开发程度，计算土地利用宏观经济效益。
（ 3 ）土地利用程度变化模型：将土地利用程度按照土地自然综合体在社会因素影响下的自然平衡状态分为若干级并赋予分级指数，可以得到土地利用程度综合指数及土地利用程度变化模型的定量化表达式。
（ 4 ）土地利用需求预测模型：包括灰色预测模型、马尔可夫预测方法原理、系统动力学预测法原理、规划预测法，可对社会经济状态等进行动态仿真分析、预测人口，社会经济和工农业生产的未来发展趋势和水平，并以此为依据预测土地的需求从而为土地的合理利用提供未来发展与需求信息。
（ 5 ）土地利用结构优化模型：包括土地利用数量结构优化、土地利用空间布局和合理用地规模等方面的模型。这些模型主要是根据土地利用需求预测和土地利用适宜性评价结果进行土地利用结构调整与土地利用空间布局，形成土地利用的最优化数据比例结构，并实现土地合理利用空间布局。
（ 6 ）土地利用动态分析模型：主要包括系统诊断模型、土地利用动态变化模型和土地利用变化综合评价模型。土地利用动态分析模型是深入了解土地利用变化成因、过程、预测未来发展变化趋势及环境影响的重要途径，也是土地利用变化研究的主要方法。
2.2.3 GIS 空间分析方法
GIS 作为传统学科与现代技术相结合的产物，为空间数据分析学科提供了崭新的技术方法和研究手段，为涉及空间数据的应用及辅助决策提供了手段。土地利用数据库应用研究中常用 GIS 空间分析方法，具体分为以下几种：
（ 1 ）矢量数据空间分析：包括属性量算和分析、空间缓冲区分析、空间叠置分析以及空间格局分析。
属性量算和分析是空间分析的定量基础，指在上地利用数据库应用中，用一些简单的量测值对地理分布或现象进行描述，如长度、面积、距离等。
空间缓冲分析是针对点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形。常用于道路等线状工程的实施占用不同土地利用地类的分析。
空间叠置分析将两层或多层地图要素进行叠加，产生一个新要素层的操作，其结果将原来要素分割成新要素，新要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。常用于土地利用历史变化情况分析。
空间格局分析主要研究区内的空间实体类型、空间布局及实体的数量结构，即由空间实体的类型、数量、形状、空间分布及组合决定。常用于上地利用变化趋势分析。
（ 2 ）栅格数据空间分析
栅格数据空间分析，大大地扩展了土地利用数据库的应用范围。土地利用数据库记录的信息比较有限，在 GIS 支持下，根据图斑属性将土地利用数据库相关内容进行矢栅转换，结合其他栅格数据图层，如数字高程模型图、土壤图等，进行单层的、多层栅格数据分析，可以完成土地资源评价相关内容，并使遥感和土地利用数据库的各种综合分析应用成为可能。
（ 3 ）空间数据决策支持
和 DSS 相结合的空间决策支持系统在土地利用数据库应用中得到日益广泛的使用。武汉市规划土地管理信息中心采用时间序列灰色系统分析预测方法、线性回归预测法、罗吉斯模型（Logistic）方法分析了武汉市建设用地、人口及 GDP 增长趋势，预测未来城市发展所需的城市建设用地规模。
2.2.4 GIS 技术支持下的土地利用数据库
随着遥感、全球定位系统等空间信息技术的快速发展， GIS 技术支持下的土地利用数据库建设正朝多技术集成、多数据来源、多业务系统的方向发展。
（ l ）多技术集成
将 GIS 与 CAD 、全球定位系统和遥感、多媒体和动画技术、虚拟现实技术、 Internet 技术、网格 GIS 技术相结合，并将其应用于土地利用数据库建设与应用中，为空间数据与属性数据获取、数据实时更新、空间数据查询和可视化分析以及地理信息资源的社会共享提供了重要手段。
（ 2 ）多数据来源
将土地利用现状数据与各种比例尺地形图、卫星遥感影像、规划管理数据、国土资源管理数据以及其它经济社会数据进行叠加，实现不同领域与土地利用现状信息的相关分析。
（ 3 ）多业务系统
将土地利用数据库系统和相关统计软件系统、业务系统集成，由土地利用数据库系统负责提供数据作为相关软件的数据输入，完成相关计算后，计算结果可以作为土地利用数据库系统数据输入进行空间查询、空间分析及可视化应用。
3 应用模式及表达方式分析
3.1 应用模式分析
目前土地利用数据库在国土管理、城市规划和以及其它行业的应用主要有以下三种模式：
（ l ）直接在数据库上使用土地利用数据库管理软件或其它 GIS 软件，完成有关查询和调用。这种模式需要对土地利用数据库的数据结构、数据组织有一定了解，能使用相关的软件进行操作，需要维护和管理土地利用数据库。其优点是能够自己对数据进行相应的处理，以满足其特定的工作需要，缺点是由于土地利用数据库是不断更新的，容易造成多个数据库版本。
（ 2 ）采用大型的空间数据库软件对土地利用数据库进行管理，通过网络采用应用程序进行实时查询和调用。这种模式是由土地利用数据建库部门对数据进行集中、统一的管理，通过网络向用户提供地理信息服务。这种方式的优点是用户无需对数据进行管理和维护，只需要安装一定的软件或访问特定的网站，即可实现对数据的查询、访问和分析等操作。缺点是对数据管理和维护部门的要求很高，需要提供完善的地理信息服务以满足用户的需求。
（ 3 ）采用 Web Service 、空间元数据管理和发布等技术，实现空问数据互操作与应用。目前较有影响的是 OGC 提出的基于 Web 的地图服务（ Web Map servers , WMS ）相兼容的地图服务和基于 Web的要素服务（ Web Feature Servers , WFS）使用户通过客户端工具对空间元数据库进行查询、检索访问，进而根据查询的元数据结果定位和检索土地利用数据库中相应的空间数据，在此基础上根据需要进行数据的集成以及各种空间、统计分析等操作。
3.2 应用成果表达方式
1 : 1 万土地利用数据库应用成果的表达方式主要有：表格、柱状图或饼图、折线图、空间分布图、二维显示以及多媒体方式（见图 2 ）。
4 应用领域简介
运用上述各种理论和方法，武汉市规划国土局将土地利用数据库广泛应用于日常地籍管理、土地资源与资产管理以及经济社会发展其它领域中，提高了工作效率和管理决策水平，取得了较好的社会和经济效益。
4.2在地籍管理工作中的应用
（ 1 ）土地调查。将土地利用现状数据库应用于土地调查工作中，有效地提高了变化的发现率和准确度，保证了图、数和实地的一致，提高了土地调查的 工作效率和质量。
（ 2 ）集体土地所有权登记发证。利用数据库快速完成宗地图的制作，有效地规范了发证工作。
（ 3 ）新增建设用地勘测定界。利用数据库快速完成勘界信息与土地利用现状的比对、分类面积与权属的核实工作。
4.2 在国土资源其它业务工作中应用
（ l ）土地利用总体规划。利用统计数据，完成规划编制的建设用地预留指标、基本农田保护指标等的预测；利用图件数据，完成规划图件的编制；对不同年度土地利用数据的空间分析，直观地复核规划实施情况。
（ 2 ）土地资产管理。在武汉市征收土地区片综合地价和统一年产值标准的制定工作中，利用数据库中的权属、土地区位等信息，农用地类型、耕地坡度等信息，结合经济、产业、人口、土地投入和农产品价格等因素，划分了区片，测算了征地区片综合地价和土地综合收益值，辅助制定了征地补偿标准。
（ 3 ）土地执法监察。依托土地利用数据库平台，结合 3S 技术，实施了土地动态监管。
（ 4 ）耕地后备资源调查和土地开发整理。通过数据库，快速找出全市未利用地的分布，结合由数字高程模型生成的坡度分布数据库，分辨出适宜于土地开发的未利用地，将其作为耕地后备资源。从数据库中挑出利用率较低的农村宅基地，作为土地整理的对象，实施退基还耕。
4.3 在相关行业中的应用
（ 1 ）城市规划。利用数据库实施项目选址，计算土地的占用量，辅助方案比较。
（ 2 ）林业和环境保护管理。通过数据库，将退耕还林的统计数据落实到各个图斑上，实现退耕还林图、数的统一管理。利用数据库中的数字高程模型，获取了低于水平面的耕地分布状况，实施退田还湖。
（ 3 ）道路交通工程。利用数据库快速完成道路及道路附属设施建设占用土地进行分析。
4.4 在政府决策中的应用
（ 1 ） “城中村”改造。应用数据库快速完成了“城中村”土地资源调查，为“城中村”综合改造提供了可靠、详实的依据。
（ 2 ）大型项目和重点项目的建设。应用土地利用图件确定项目的空间位置，计算土地分类面积，统计耕地和基本农田占用量，制定占补平衡、基本农田补划及征地拆迁安置补偿方案，快速完成方案的比较和确定，为项目的实施提供了良好的服务。
5 总 结
土地利用数据库的广泛应用是土地利用数据建库的延伸，也是其最终目的。本文提到的应用仅仅是其中一部分，许多内容还需要进一步补充完善。随着我国社会经济的不断发展和土地管理外部制度、政策环境的变化以及人们对土地管理相关理念认识的进一步加深，土地利用数据库作为土地管理工作的基础，必将在新的应用领域中产生新的亮点。只有从土地管理信息化建设这一战略高度，将土地利用数据库建设置于土地管理信息化进程中，才能够更全面地、更深刻地去认识、理解土地利用数据库建设取得的成就、存在的问题和未来的发展方向，并进而深入挖掘土地利用数据库应用潜力。
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Construction and Application of Wuhan l : 10000 Land Use Database
Li Zonghua, Huang He, Zeng Zongping , Di Xiumei
1.Wuhan Urhan Planning and Land Administration Information Center , Wuhan , Hubei , 430013
2.College of Public Administration; Huazhong University of Science and Technology , Wuhan , Hubei , 430074
Abstract : l : 10000 land use database is the base of the land management informatization , the eventual purpose the of which is to serve the land resources management and other fields . Based on the basic theories of land management and practical applications of Wuhan l : 10000 land use database , this paper studies several methods of the land use database application and summarizes the application pattern and the expression of various application results of the land use database . The study results indicate that l : 10000 land use database can be applied widely to daily cadastral management , land resources and assets management ,and many other works in the field of economic and social development
Keywords : Land management ; Land use database ; Application study
