国产GIS在土地信息化工程中的应用现状及战略设想

随着21世纪的到来，全球正在进入信息化社会。信息高速公路、互联网、数字地球等全新的信息化概念和重大的全球性信息工程的提出和实施，正在深刻的影响人类生活的各个领域。土地管理信息化正是在全球信息化的浪潮中加快了其建设步伐，逐步将十几年来完成的全国2843个县级单位的土地利用现状调查成果、3万多平方公里的城镇地籍调查和6万多平方公里的村镇地籍调查成果以及全国80%的城镇土地定级和基准地价评估资料，按照统一的规范、标准和地理空间关系，通过计算机软、硬件系统进行科学的存储和管理，以实现信息的快速查询、检索、修改更新、统计制表、分析预测和辅助决策，达到土地管理全过程的现代化和土地资源信息的服务社会化。

   复杂的、综合性强的土地管理信息系统建设涉及了网络、通讯、GIS、RDBMS和多媒体等多种计算机技术和多种软、硬件平台的集成。面对土地资源调查形成的海量数据，根据土地管理工作的特点，在不同情况下、不同层次选用适合的GIS软件平台是首要任务之一。

一、国产GIS软件的选用和决策过程

    早在90年代初期，原国家土地管理局信息中心就从研究土地管理信息化建设的战略高度进行了GIS软件应用的实践。相继引入了工作站版本和微机版本的ARC/INFO，微机版本的MAPINFO、GENEMAP等商业化GIS软件平台，开发了基于ARC/INFO、MAPINFO的地籍管理信息系统软件，土地利用现状详查内业处理软件等，也在非GIS商业化平台上，例如：Autocad或直接从底层用C语言进行设计的各种土地管理应用软件的开发。完成了一些研究性和规模较小的工程性项目。

    1997年，中共中央、国务院11号文件提出：“土地管理部门要抓紧建立全国土地管理动态信息系统，采用现代化技术手段，加强对全国土地利用状况的动态监测。”11号文件精神使推进土地管理信息化进程迫在眉睫，选用成熟的GIS软件作为开发平台，进行各级土地利用数据库，城镇地籍管理、土地登记管理、土地利用规划，建设用地管理数据库的建设成为中心任务。与此同时，基于GIS的全国1：50万土地利用图数字地图编制的生产任务正式下达。以此为契机，从我国信息产业的长远建设出发，考虑土地管理业务的特点，无论是从系统和信息的安全上，还是经济与技术的发展上都不能完全依靠国外的GIS，尤其是县（市）级土地管理信息系统的建设应走国产GIS道路的指导思想更加明确。因此我们一直积极寻求一个适合土地信息系统建设的国产GIS软件作为基础开发平台开展试验，经过充分的市场调研，我们瞄准了原国家科委向全国推荐的国产地理信息系统软件平台-----武汉地大信息工程学院研制的MAPGIS。

    该软件萌芽于1989年，1995年10月通过鉴定，1995年至1997年迅速走向成熟，具有较完整的文档和相当的商品化程度，具有可相信的广告宣传和售后服务措施。尤其在图形输入、编辑出版高精度图件、海量图库管理、图面表示和图廓整饰等方面具有突出优势。此外，国产GIS还具有软件功能的可扩充性，性能和界面可根据本系统专业习惯和特殊要求进行修改和二次开发。采用国产软件价格低廉，界面友好，便于应用和推广还可节省引进国外GIS产品的资金，缩短开发周期。

    1997年底我们决定选用我国自主版权的MAPGIS软件作为基础平台，从数字制图入手，建立基于GIS的集成式土地专题图数字制图生产系统，并在此基础上研制开发土地管理系列软件----县（市）级土地利用数据库系统软件。

二、国产GIS软件的应用现状及规模

    GIS软件问题是产业化的问题，产业化的问题是推广应用的问题。软件的目的是应用，对于应用而言数据是核心，因此建立土地管理数据库的应用工程，形成数据处理的生产规模是GIS软件不断发展的基础保证。

1：50万土地利用图数字地图生产工程

    全国1 : 50万土地利用标准分幅图共215幅，是全国土地资源调查图件汇总的重要成果。该图件内容丰富，数学基础精度高，数据量大，其数字化录入、喷墨输出、胶片输出和印刷出版都具有很大的使用价值。

    该项工程的任务是在数字制图环境下，采用先进的GIS技术以手工编制的薄膜图为基础，分三个要素版输入计算机，应用MAPGIS软件系统进行图形编辑、整饰和数据处理，最终将符合印刷要求的数据通过激光照排系统分6个专色版输出，制版、打样、印刷。

 1、1 : 50万土地利用现状图覆盖全国，数据量大，复杂程度高，其数学基础的精度及图面整饰的效果要求严，相当于通过计算机系统完成常规制图作业中的清绘与制版两道工序的任务，同时还为1 : 50万土地利用数据库提供重要的基础数据，是一项庞大的系统工程。为了该工程项目按时保质完成，项目进行了充分的前期准备。制图工程部，在软硬件的选择上，充分考虑了地图内容的最佳表示和产业化过程的需要，组织了近30个586配置以上的工作面，选择了高精度、大幅面扫描仪(Ao幅面Anatch)和高分辨率、大幅面的彩色喷墨绘图仪(HP2500cp和HP3500cp)形成了统一外设管理并具有保密措施和文件共享、经常性数据备份的局域网络系统。工程分为数据采集处理组、技术指导组、质量检查组、审校验收组，并进行了不同层次的人员培训，周密设计了1:50万土地利用图数字制图的总体方案，制定了数字制图的技术规范和生产管理办法，建立了1:50万土地利用图专用的图形花纹、线形、 符号、颜色库，修改完善了MAPGIS软件功能，优化了的制图系统工程实施的工艺流程，提高了生产效率，超计划完成了生产任务。这项工程总数据量为2000MB以上、图斑总数约为85万个，注记总数约85万个，其中1个标准图幅内最多图斑数达28000余个，在图面表示方面，充分挖掘和开发了MAPGIS平台下地图内容表示程度最佳的实用、高效的软件工具包。例如:行政界线（点划线）的实线相交的自动实现；河流的河源至河口及主、支流变化由粗到细的自然过渡过程的半自动实现等等。其成果可提供1：50万分幅、分省、分县（或分要素）的土地利用数据光盘和彩色喷墨图；基于GIS的多比例尺土地利用数据光盘和彩色喷墨图，可为省级土地利用总体规划提供基础图件；为全国基本农田保护规划，土地复垦规划提供基础图件；可利用遥感等手段监测出单一要素的变化后在较短时间内，修改完成1 : 50万土地利用现状图数字地图库，并输出图件，即实现动态制图功能；为省级土地人口承载潜力的研究提供基础图件。

      到目前为止，全国1 : 50万土地利用数字地图库建设已基本完成，215幅彩色喷墨图全部通过验收并完成了制版、打样图的制作，正在组织印刷，近日内有望出版。其图形库的电子数据正在进行处理、检查，年内将形成全国1：50万土地利用管理数据库系统，供政府作为宏观决策的基础依据。此外，在MAPGIS软件平台支持的数字制图生产环境下，还进行了其它土地管理专题图的研究和编制，完成了地籍图、土地利用规划图、基本农田保护区图、分等定级图、地价图等近万幅数字地图的产品，基本形成了一个具有特色的、产业化的由地图设计――地图编绘――地图表示输出――分色挂网――胶片制版自动化、一体化的土地管理系列专题图的数字地图生产基地。

2、以1：1万比例尺为主的县（市）级土地利用数据库建设工程。

      在国土资源部统一规划和组织下，在新一轮国土资源大调查纲要和实施方案的布署和安排下，以1:1万比例尺为主的县（市）级土地利用数据库建设工作在国土资源部信息中心和中国土地勘测规划院共同组织实施下于1999年9月在数字国土工程中立项，1999年10月正式启动。

    建立全国县(市)级土地利用数据库是一项巨大的系统工程，它是新一轮国土资源大调查中数字国土工程的重要组成部分且成为最先启动的基础数据库建设工程之一。其建库指导思想是以统一的信息化标准和规范为前提，与数字国土工程中其它数据库建设协调一致，鼓励各种优秀软件的推广应用，充分考虑前期建库与后期更新的一致性以及现有的建库基础，对现存的分散、独立建设的各种数据库进行整合、改造、升级和更新，保证数据的可持续性，真正实现资源共享。在组织实施上，充分调动社会多方面力量，引入社会主义市场经济的新型运营机制，建立严格的质量控制和检查验收制度，建立项目监理制度。其主要任务与目标是：在研制“标准”和“技术规定”的基础上，规范建库方法优化建库工艺流程，在2000年底完成全国范围内100个县土地利用数据库系统建设的示范工作。

    这项工程目前已基本完成《中华人民共和国行业标准（草案）县（市）级土地利用现状数据库标准》、《国土资源部“数字国土工程”县（市）级土地利用数据库建设技术规定》讨论稿，形成了较成熟的建库技术路线。

    在这项具有海量数据的庞大系统工程中，基础GIS软件平台的选择十分重要，我们期望先进的、高效的、价格低廉的优秀建库软件不断涌现，以加快此项工作的进程。考虑到该系统将在全国2千余县级单位运行，应该具有良好的用户界面，便于培训，经济实用而且系统功能的可扩充性强，因此其工作思路仍然把基础软件平台的选择定位于国产GIS上。为此中国土地勘测规划院联合福建省土地利用规划院和中国地质大学信息工程学院，充分利用各自的资源和技术优势，以国产MAPGIS软件为二次开发平台，历时20个月研制并开发出了基于县（市）级土地利用数据管理、更新和应用的县（市）级土地利用数据库系统。其开发原则主要是以实际工作流程分析为导向，力求建立一个实用的数据库管理系统，采用GIS 工具包(MAPGIS API)和编程语言相结合的底层开发方式；模块化的设计思想，子系统和功能模块相对独立，互为依存。为了实现与城镇地籍信息系统及其他相关土地管理信息系统的有机结合，核心数据库的操作使用开放的、标准的数据库操作语言，以达到资源共享。该系统包括数据输入、编辑、处理，数据管理，数据动态更新，数据查询、统计、分析，数据输出以及系统专用工具等六大功能模块。到目前为止，利用该系统已开展了30余县的建库工作，其中10余县待验收、10余县待预验、一些县正在数据采集输入阶段，尤其是北京市昌平县和福建省长乐县既作为数字国土工程的示范县又作为国土资源部土地利用遥感动态监测试验研究本底数据库建设的试点县。利用本软件系统完成的两县土地利用数据库已成功地运用于日常土地利用管理工作和基本农田保护区管理系统、土地利用规划管理系统中，取得了良好的社会效益和经济效益。1999年度“数字国土工程”中其余60 余示范县的数据库建设正按布署全面展开。2000年后以每年200个县的建设速度建库，到本届政府任职期满时初步完成东部经济发达区和西部重点农区300个县左右的数据库建设工作，到2010年实现全国经济发达地区和重点农业区2000个县左右的土地利用数据库建设。

三、国产GIS软件的应用体会与发展对策

软件系统的研制开发与后续的升级、维护紧密结合，保持软件的先进性和可持续利用性。
    几年来，MAPGIS经历了从DOS 3.0版本到WINDOWS6.0版本的不断完善、升级过程，数据处理与空间分析的功能不断增强，始终保持了其先进性和数据的可持续利用，得到了广大用户的偏爱和信任度。特别是它具有的自主版权，提供它在二次开发方面特有的发展自由度。但也应该看到国产GIS软件与国外软件相比，在功能、稳定性和维护等方面仍有较大的差距。在实践中我们深深的体会到：软件的不断完善和建立升级、维护服务体系的至关重要性。许多软件在开发初期具有一定的先进性，但由于更新、维护滞后随着飞速发展的信息时代而被淘汰。因此国产GIS在把注意力不断转移到专业应用系统开发的同时，必须继续下大力气、加大力度关注GIS平台的发展、功能的完善，以不断保持其优势地位和先进性。

2．软件系统的研制开发与应用工程紧密结合，保持软件的强大生命力。

    软件技术的发展如果不与产业相结合，不与市场相结合，就没有生命力。特别是软件开发部门须与各个专业部门产业队伍密切配合，出色的完成具有相当数据基础支持的各种大型工程项目，典型示范项目，并实现数据共享和交换，保证系统正常高效的运转。同时，建立规范的、公平的市场竞争环境，良好的市场管理和售后支持服务体系，扩大维护应用范围和产业化规模，在工程运作和市场竞争中，加速国产GIS软件产品的成熟进程。国家在扶持具有自主版权的软件开发产业的同时，也应提供部分资金支持在国产GIS基础软件上开发的应用系统和相应的大型应用示范工程。

3．软件系统的研制开发与已形成商业规模的其他国内、外优秀的GIS软件接轨，建立良好的数据接口和交换协议。

    在土地管理信息系统及基础数据库建设方面，由于长期处于分散、独立建设的局面，各种GIS软件系统平台五花八门，各显其能，并已获取了相当数量的基础数据。面对这种现状，除彻底解决规范化、标准化的问题外，国产GIS软件具有良好的数据交换接口环境，完善的空间数据分析功能和二次开发环境才能保持不同层次的数据共享和可持续利用，促进GIS软件产业的发展。

四、国产GIS软件在土地信息化建设中的应用前景及设想

     按照全国土地信息系统工程建设方案，土地信息基础数据库的建设包括2840个县（市）级土地管理信息系统，31个省级中心及国家级中心数据库系统。

   国家级系统主要包括以下内容：

1、全国1：50万土地利用现状图（约215幅）以及通过遥感手段对该数据的定期更新；
2、以县为单位的土地利用统计汇总数据，每半年变更一次，并以时间序列存放；  

3、全国土地利用总体规划信息，指标落实到省和县；

4、国家审批的建设项目用地信息； 对全国重点城市、重点区域和重点项目的遥感监测信息；

  省级系统主要包括以下内容：

1、1：25万（部分地区1：10万）土地利用现状图（约900幅），以及通过遥感手段进行的图形数据的定期更新资料；

2、以乡为单位的土地利用统计汇总数据（约6万多个乡）；

3、省级土地利用总体规划信息；

4、省级审批的建设用地项目信息；

  县级系统的数据库主要内容：

1、1：1万土地利用现状图（约38万幅）每个县平均140幅图左右。每年的变更数据信息；

2、土地利用规划数据库，包括分乡的1：1万土地利用规划图和各种专项规划信息，县级1：5万（或  1：10万）的土地利用规划图；

3、地籍数据库主要是各县（市）城区地籍信息包括1；500或1：1000地籍图和权属数据，每县平均有300幅地籍图；

     如此之大的建库数据量与可观的GIS应用前景为国产GIS的发展提供了广阔的空间。因此，在土地管理信息系统的建设中走国产GIS软件的道路，仍然是我们长期的战略设想。其具体内容为：

1、与软件开发部门密切配合，在国产GIS 基础平台上继续进行二次开发，逐步推出土地利用规划、建设项目审批等土地管理应用系列软件。  
2、有计划、有步骤的在县（市）级、省级及西部大开发的工程中推广国产GIS软件，扩大应用，使其不仅在某一方面优势突出，而且在整体水平上达到和超过国外优秀的GIS软件平台。

3、土地管理信息系统软件应充分体现出产品市场化、高起点和高水平的技术集成的特点。在软件开发中，不仅在应用需求上靠近基层土地部门的实际工作环境，而且将OA（办公自动化）技术、网络GIS技术、3S技术及人工智能技术集成于系列软件中，以提高了基层土地管理部门的工作能力和工作效率。

    土地管理部门作为GIS应用的大用户，对国产GIS软件充满生机与活力的前景满怀信心。我们愿意在国家科技部的关怀指导下，为国产GIS的应用和发展做一些工作，为我国自主版权的GIS在国际GIS领域占有一席之地，为土地管理信息系统的建设做出贡献


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