农业资源高效利用管理决策支持系统*——土地资源管理，本文主要内容关键词为：高效论文,资源管理论文,支持系统论文,土地论文,农业论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
分类号 《中图法》 F224-39(52)
1 引言
土地资源是农业资源的核心，以高效利用为目标的农业资源管理，其首要任务是对土地资源进行科学有效的管理。土地管理涉及的信息量非常庞大，技术性强，实施管理的县、乡两级土地管理部门受财力、业务水平的限制；另外，土地变更频繁，土地利用各类面积不实、统计数据不准，数据与实际不相吻合的现象非常普遍，管理部门仍然用已过时的数据与图件，各种土地管理的措施以及土地用途管制很难落到实处，传统的土地管理技术包括制图技术已不能满足现实需要，本研究的目的就是开发建立适合我国县级土地管理需要的基于GIS的计算机土地管理系统，这对促进我国土地管理的科学水平，提高土地资源利用效率有重大的现实意义。
该计算机土地管理系统先在山东省宁津县土地管理部门建成运行，该县土地总面积832.7km[2]，约40×10[4]人口，90年代以来完成了土地资源调查等工作，积累了系统的土地资源管理信息，具备建设计算机土地管理系统的条件。此外，国家土地管理局下达的常规管理任务如：土地利用总体规划的逐年修编，农田保护区规划，年度、中、长期土地利用计划，土地开发、整理、复垦规划，国有土地、乡镇集体土地、村集体土地非农建设用地管理，土地的出租、转让、出让、划拨和低押的管理，城镇、乡、村集体和农宅的地籍管理等非常繁重，需耗费大量的人力物力才能完成，实际管理工作迫切需要实现计算机自动化管理。
2 系统设计
2.1 统计目标
LRMS面向的用户是县、乡两级土地管理部门及有关农业部门，根据用户需求，系统设计的目标为：①系统直接服务于土地资源的管理，具备对信息的存贮、索引、查询、修改、更新、统计、绘图、报表生成等功能。使散落于县级各职能部门的资源信息纳入综合、集中、科学高效管理的轨道中。 ②系统支持决策分析，要求系统具备对信息再加工的能力。信息与应用分析结合，信息在分析、操作、计算的功能模块中流动，创造出新的信息，赋予系统以活的生命，通过信息系统所提供的对信息定量、定位、定性分析的能力而支持决策分析获得新的突破。 ③系统的软件开发充分考虑到方便于向全国县、乡级土地管理部门推广。
2.2 系统设计准则
系统设计遵循下列原则： ①科学性，LRMS是一个现代化信息系统，其设计与开发必须符合科学性，尽量采用新思想、新技术、形成特色。为此，在数据库设计、系统功能设计方面重点考虑严格的数据质量，科学、清晰的数据结构与组织，为满足决策分析的需求，确保系统运行的稳定，LRMS力求较好的容错能力。 ②实用性，数据库的建立和系统开发应能充分满足县、乡、村土地管理部门及其他部门农业管理决策者对信息查询、统计的需求以及决策分析的需求，这要求系统结构简洁，功能方便、灵活，界面友好。 ③规范性，为保证系统的科学性、实用性，以及与国内其他数据库的接轨，系统设计遵循统一、规范的信息编码和坐标系统，规范的数据精度和符号系统。 ④可扩充性，考虑到系统的扩充和与其他系统的兼容，在信息编码、坐标系统选定、数据库设计、系统功能设计等方面，尽可能留有余地，方便系统的扩充或库的移植。
2.3 系统结构
考虑到县级计算机系统所应有的先进性，系统环境的配置为：硬件配置：奔腾MMX200中央处理器，64MB内存，4.3G硬盘，高分辨率15英寸图形显示器，多媒体；应用软件配置：WIN/95中文系统，VFP5.0中文版数据库软件，ARCVIEW2.0汉化地理信息系统界面管理软件，VB4.0编程工具，ARC/INFO地理信息系统软件（处理矢量信息），IDRISI地理信息系统软件（处理栅格信息）。
由于土地资源利用与开发的管理决策强烈依赖于对资源现状的深刻认识与了解，伴随现代计算机技术的飞速发展，这种认识与了解更多地以计算机信息的形式反映出来，对资源信息的掌握、管理和科学分析已经成为资源管理决策的基础与方法工具。综合上述考虑LRMS总体框架设计见图1。
2.4 数据库设计
对任何信息系统而言，其核心模块都是面向不同服务对象的数据库，数据库质量的优劣，直接影响着系统目标的成败。考虑到定量的统计或观测数值数据与空间地理特征信息的不同性质，因而将数据的存贮与管理分割为属性数据库与空间数据库，并采用一个共同的关联项将它们联接起来。由于县级土地资源往往是通过乡镇、村的行政机构加以管理的，因而系统将行政单元代码作为联接属性数据库与资源空间数据库的关联项，其关联结构见图2。
属性数据库中一个数值数据包括3方面信息性质：一是从属性，即数据归属于某部门，某单元等；二是特征性质；三是时间性，也就是这数据是哪一时间段的度量值，对于农业资源数据，缺少了任何一个特征都将大大降低了这一数据的使用价值，因而在属性库结构设计时根据资源信息利用及提高信息管理效率的原则规划库的结构。
考虑到县级土地资源管理的主要途径是通过行政单元管理以及专业部门管理，为了提高数据查询效率及保证数据管理科学性，在属性数据检索方式中建立行政地名字典、专题字典及时间字典。行政地名字典包含宁津县18个乡级地名及所辖的886个村级地名，以及与它们一一对应的标准编码。包含行政代码与地名字典不仅在数据库中起到信息索引的作用，同时也起到属性数据库与空间数据库的关联作用。由于在每一行政单元中都包含有跨专业部门的属性数据，而这些属性又以属性表中的字段形式反映出来，因而专题字典可根据用户需求选用属性字段作为字典的基础单元，以便于用户按不同专题内容和指定范围搜寻属性信息。又因为数据库中存贮着不同时间序列的信息，因而将时间作为重要的索引方式极为必须，时间字典的建立方便用户提取指定时间段的有关信息。
对地表上的任意资源特征，空间数据不仅要记录这一特征的性质，同时也唯一记录这一特征准确的空间位置。由于空间数据层仅仅是对地表特征的近似模拟，为了使这种模拟能够充分满足不同精度目标的要求，因而空间数据的比例尺将库的数据精度和信息量纳入到规范的精度级别和信息量级别中。同时，基于对面积计量的精度要求及经济的工作量两个方面的考虑，LRMS选择1∶5×10[4]的基本比例尺和等面积圆锥投影的空间投影方式。为使空间数据库成为科学的数据体系，在信息管理上既能满足对基础信息的查询也能实现信息的综合，对信息结构的分层进行了最大限度的细分。空间数据库信息结构设计见图3。
为保证信息的唯一性和完备性，在信息录入前对其进行如下预处理：制定规范的编码体系，建立标准规范的空间控制点文件，建立每一数据层与控制点间的对应关系，空间信息分层数字化，图形编辑及空间拓朴关系建立，坐标转换，将所有空间数据层转换到共有的坐标系下，空间属性信息汉化处理。
2.5 系统功能
农业资源高效利用管理决策系统中的LRMS是一个集科学研究及技术应用为方向的地理信息系统，它以决策分析与资源信息管理为系统目标。因而对信息的采集、组织、管理、应用及应用成果的输出是系统功能的主体。系统的功能设计满足于支持决策模型的生成，同时也满足于对资源信息的查询。
3 土地管理系统应用
土地资源的管理保护、合理利用、科学开发、综合治理是土地管理部门的职责。通过土地利用现状信息系统不仅可以掌握土地利用现状的分布和动态变化，而且能够进行一系列的有关科学分析；如土地利用总体规划的逐年修编，农田保护区规划，年度、中期和长期土地利用计划，土地开发、整理、复垦规划，国有土地、乡镇集体土地、村集体土地非农建设用地管理，土地的出租、转让、出让、划拨和低押的管理，城镇、乡、村集体和农宅的地籍管理，水利工程建设，工矿建设用地分析，土地利用现状评价分析，土地利用现状的动态监测与分析。信息查询：如耕地、园地、林地、牧草地、居民点、工矿、城镇、交通用地、水域、未利用地等一、二、三级类别的县、乡（镇）、村地块的详细面积、位置、特性。县、乡、村、任意地块各种实时专题图件的生成；包括行政区划图、水系图、地下水位图、地下水化学图、土壤性质图、道路交通图、实时土地利用现状图、居民点分布图等等。
信息细化到了行政村和任意地块是LRMS的一大特点，图5是土地利用现状的一个查询实例，从中不仅可以在宏观上了解到全县耕地、园地、林地、居民点和工矿用地的空间分布和面积大小，也可以从微观上了解任意一个村各种土地利用现状的面积和空间位置。通过地理信息系统的建立，它使原本为分散、相互独立、无任何关联的信息具有了生命力，它将地表、地下、大气层以及统计信息，通过一个共有的坐标系相互关联起来，并通过时间序列信息的变化，为科学工作者、管理与决策者研究分析资源变化的规律及异种资源间、资源与生产间相互依赖、制约的关系，探索资源高效利用途径，提供了更为丰富的信息基础。例如通过不同信息层叠加，还可以了解到各个村和任意地块与土地相关的特性，如该地块下的地下水位和地下水化学性质，该地块的土壤类型和土壤特性等，图6显示了LRMS对宁津县辛集村土地利用现状信息与土壤类型信息进行叠加的一个实例。LRMS通过在山东省宁津县的初步应用，证实该系统能够满足县、乡、村各级土地管理部门及有关农业资源管理部门的实际需求，能够取得巨大的经济效益和社会效益：①由于实现了计算机自动化管理，可为该县土地管理局每年节省至少5×10[4]元办公费用；②不仅可大幅度提高包括土地用途管制、地籍管理、土地利用规划在内的土地管理水平，从而促进土地的合理利用，减少土地的浪费；而且可为其它工程建设、全县经济社会发展宏观管理、规划提供准确及时的图件和基础信息服务；③能够根据土地质量对土地作出合理评价；④能够从现代计算机技术与我国县级土地管理的结合上，提供理论与技术指导，通过该技术的推广，将对我国土地管理现代化起到积极的带动与示范作用，待进一步完善后，具有在全国各县推广应用的广阔前景。
本文为国家96-013-01-05攻关项目一部分，课题进行中得到国家科委吴伟、中国科学院资源环境局刘建、冯仁国、山东宁津县政府的大力支持，宁津县土地管理局、气象局、统计局、水利局、科委、农业局提供了底图和有关信息，张炳震先生对土地利用信息进行了校对，特致谢意。
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