基于“一張圖”的土地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究

孫在宏，吳長彬

(1.南京師范大學地理科學學院，江蘇南京210046;2.南京大學，江蘇南京210093)

基于“一張圖”的土地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究

孫在宏1，2，吳長彬1

(1.南京師范大學地理科學學院，江蘇南京210046;2.南京大學，江蘇南京210093)

基于國土資源“一張圖”，探討土地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的架構，采用衛(wèi)星遙感、低空遙感、車載GPS、移動GIS等作為信息采集手段，設計土地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其中包含移動執(zhí)法客戶端系統(tǒng)和土地動態(tài)監(jiān)察后臺管理系統(tǒng)，從而構建空地一體化的土地動態(tài)監(jiān)測平臺。

土地動態(tài)監(jiān)測;一張圖;遙感;移動GIS

一、引 言

隨著社會經濟的增長，我國的人地矛盾日益突出。長期以來，如何做到及時、快速、有效地發(fā)現(xiàn)違法用地，是國土資源管理面臨的一項難題。近年來，我國開展了第二次全國土地調查，緊接著又啟動了國土資源“一張圖”工程建設，以全面反映國土資源的批、供、用、補、查情況，做到對資源狀況“一覽無遺”，對資源家底“心中有數(shù)”，并建立了國土資源的綜合監(jiān)管平臺。“一張圖”工程的實施，為土地動態(tài)監(jiān)測、及時發(fā)現(xiàn)違法用地提供了科技信息支撐平臺。

本研究的主要目的是根據(jù)土地動態(tài)監(jiān)測和執(zhí)法監(jiān)察的需要，研究低空遙感、車載GPS與手持GPS應用于土地動態(tài)監(jiān)測信息采集的技術方法，并開發(fā)土地動態(tài)監(jiān)察信息系統(tǒng)，利用GIS技術對土地監(jiān)察情況進行實時監(jiān)控和分析，從而構建空地一體的土地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)的完成和推廣應用，將大幅度提高土地動態(tài)監(jiān)測和執(zhí)法監(jiān)察的效率、精度和有效性，使國土資源動態(tài)監(jiān)測和執(zhí)法監(jiān)察體系發(fā)生根本性的改變，改變“違法用地找不到、找不準”、“核查結果錯報、漏報、瞞報”［1］的現(xiàn)狀，實現(xiàn)土地利用的動態(tài)管理［2］。

二、總體架構設計

整個土地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)由監(jiān)控調度中心(管理端)和實時巡查系統(tǒng)(移動終端)兩大模塊組成，系統(tǒng)結構框架如圖1所示。

(1)地面監(jiān)控調度中心

監(jiān)控調度中心的主要任務是監(jiān)控移動執(zhí)法終端的狀態(tài)，進行及時分析和數(shù)據(jù)分析處理。管理端具有業(yè)務受理、監(jiān)控指揮、立案查處、系統(tǒng)維護、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)交換，以及數(shù)據(jù)調用等功能。

圖1 土地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)總體架構

在監(jiān)控調度中心部署土地執(zhí)法監(jiān)察服務器，基于國土資源“一張圖”數(shù)據(jù)庫，提供移動終端的地理信息在線服務和執(zhí)法任務的監(jiān)控，同時，與執(zhí)法監(jiān)察相關的業(yè)務仍然經過電子政務平臺辦理，并與其他電子政務系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。

(2)移動執(zhí)法終端

移動執(zhí)法終端主要通過車載GPS或手持GPS實現(xiàn)，具有專業(yè)巡查導航、違法案件創(chuàng)建等功能。外業(yè)巡查人員通過無線通信網絡實現(xiàn)移動終端和管理端之間的信息傳遞;內業(yè)工作人員通過業(yè)務內網可以實時掌握外業(yè)人員巡查情況和違法案件辦理情況。

由此，通過建立高效的網絡化土地動態(tài)監(jiān)察系統(tǒng)，規(guī)范建設用地跟蹤、執(zhí)法監(jiān)察業(yè)務管理流程和模式，將違法用地的發(fā)現(xiàn)、定性及查處等管理過程納為一體，在國土資源基礎數(shù)據(jù)庫和業(yè)務數(shù)據(jù)庫基礎上，利用精確、可靠的GPS手持設備完成建設跟蹤以及違法用地的發(fā)現(xiàn)和定性工作，并實時傳輸相關信息，將土地利用監(jiān)管工作常態(tài)化和模式化，廣泛接受社會的監(jiān)督，減少人工作業(yè)條件下難以避免的人為因素的干擾，科學考核執(zhí)法監(jiān)察工作，從而最終實現(xiàn)對土地利用的高效監(jiān)管，促進國土資源保護和合理利用。

三、基于“一張圖”的土地動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫設計

土地動態(tài)監(jiān)察系統(tǒng)的實施必須依靠現(xiàn)勢性強的國土資源基礎數(shù)據(jù)庫的支撐，這也是“一張圖”工程建設的主要應用。第二次全國土地調查已經積累完整的各類矢量和影像數(shù)據(jù)，可以充分地應用于土地動態(tài)執(zhí)法監(jiān)察工作，發(fā)揮該數(shù)據(jù)應有的作用。國土資源基礎數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)主要包括數(shù)字線化數(shù)據(jù)(DLG)、正射影像數(shù)據(jù)(DOM)和屬性數(shù)據(jù)。其中，DLG數(shù)據(jù)包含了土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、土地權籍數(shù)據(jù)、土地轉/征用數(shù)據(jù)、土地供地數(shù)據(jù)等;屬性數(shù)據(jù)包含了工作流程數(shù)據(jù)、權限數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)等，如圖2所示。在此基礎上疊加土地動態(tài)監(jiān)察數(shù)據(jù)，包括業(yè)務數(shù)據(jù)和各種過程數(shù)據(jù)。

圖2 土地動態(tài)監(jiān)察數(shù)據(jù)庫設計圖

四、土地動態(tài)監(jiān)測的主要信息采集方法

1.遙感技術對土地動態(tài)監(jiān)測的作用

目前，利用遙感高分辨率影像數(shù)據(jù)進行土地利用動態(tài)變化監(jiān)測已被證明是一種最直接有效的方法。可通過每年獲取的待監(jiān)測區(qū)域高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)，進行土地利用信息的提取和分析，從而獲取土地利用變化信息，監(jiān)測違法土地利用情況。

由于衛(wèi)星遙感成本較高，近年來低空遙感引起了人們的關注，有望成為土地動態(tài)監(jiān)測的另一種有效手段［3-6］。低空遙感一般指的是高度在1000 m以下的航空遙感，其對天氣的要求比較低，能夠獲得高分辨率的影像數(shù)據(jù)，并且維護成本低、機動靈活，可以較好地滿足土地動態(tài)監(jiān)測工作的需要。當然低空遙感仍存在一系列需要解決的問題，以達到工程化、實用化的目的，最終形成基于無人機遙感技術的國土資源快速監(jiān)察系統(tǒng)，為國土資源監(jiān)察工作提供一種新的高技術手段。

2.國土資源動態(tài)巡查車配置

國土資源動態(tài)巡查車一般可基于越野車進行改造，加裝計算機、GPS、導航設備、通信設備等，集成衛(wèi)星導航定位、遙感數(shù)據(jù)、地理信息、現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信、車輛工程改裝等技術，以便快速引導執(zhí)法人員到達執(zhí)法現(xiàn)場［7］。

3.移動GIS與GPS在土地動態(tài)監(jiān)察中的應用

移動GIS包括一系列技術的綜合，如GIS、移動硬件設備(包括智能手機、PDA等輕便設備和個人電腦等)、定位系統(tǒng)(GPS或無線電定位)，以及可以接入到固定網絡GIS的無線通信設備等［8］。之前基于移動GIS的GPS-PDA技術已經在第二次土地調查中得到了應用［9-10］。在土地執(zhí)法監(jiān)察過程中，往往由于土地執(zhí)法監(jiān)察工作人員不熟悉疑似違法用地附近的地形，而找不到或找不準疑似違法用地的具體位置。為了解決這個問題，執(zhí)法監(jiān)察人員可以利用手持或者車載等便攜式GPS接收設備，實時接收GPS衛(wèi)星信號，實時獲取執(zhí)法人員所在地的坐標，并可以結合GIS提供的電子地圖上的疑似違法用地的位置信息，準確找到疑似違法用地。具體方法為:外業(yè)巡查人員采用手持GPS采集地類變化圖斑，通過無線通信網絡(GPRS網絡)將采集到的圖斑信息發(fā)送到監(jiān)控調度中心，與土地利用總體規(guī)劃、建設用地審批、土地利用現(xiàn)狀等“一張圖”信息進行疊加分析，系統(tǒng)實時將分析結果(如是否符合規(guī)劃、是否有用地審批手續(xù)、地類情況等)反饋給外業(yè)巡查人員，以判斷其是否是為違法用地。

移動GIS與GPS技術應用于土地動態(tài)監(jiān)察，可以帶來以下優(yōu)點:①為土地巡查人員提供多種直觀的數(shù)據(jù)支持，對疑似違法用地的判斷提供依據(jù);②規(guī)范土地巡查人員的巡查路線，準確地考核巡查人員工作量，杜絕巡查的盲區(qū);③ 通過巡查人員提供的坐標和圖片信息，為執(zhí)法監(jiān)察人員對疑似違法用地案件的定性提供準確依據(jù)。

五、基于“一張圖”的土地動態(tài)監(jiān)察信息系統(tǒng)設計

1.系統(tǒng)總體結構設計

土地動態(tài)監(jiān)察系統(tǒng)的正常運行離不開信息系統(tǒng)的開發(fā)和設計。土地動態(tài)監(jiān)察系統(tǒng)是一套基于國土資源基礎數(shù)據(jù)庫建立的，能夠將多源、多尺度、多類型國土資源基礎數(shù)據(jù)(空間/屬性)有效組織起來，并實現(xiàn)國土資源有效監(jiān)管的信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)建設的涉及面廣，具有多要素、多層次、多維度、時空特征明顯等特點。

系統(tǒng)的邏輯結構如圖3所示，操作系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)運行的基礎，為移動執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)的運行提供底層支持;數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為高效的數(shù)據(jù)庫資源管理工具，負責空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)的管理，為上層服務的運行提供數(shù)據(jù)支持;移動執(zhí)法客戶端系統(tǒng)(部署在巡查車或手持GPS設備上)負責外業(yè)執(zhí)法數(shù)據(jù)的采集，并將采集的數(shù)據(jù)上傳給土地動態(tài)監(jiān)察后臺管理系統(tǒng)(部署在控制中心);土地動態(tài)監(jiān)察后臺管理系統(tǒng)則負責對這些執(zhí)法監(jiān)察的數(shù)據(jù)和業(yè)務進行監(jiān)控、管理、分析。

圖3 土地動態(tài)監(jiān)察信息系統(tǒng)架構

2.移動執(zhí)法客戶端系統(tǒng)功能設計

移動執(zhí)法客戶端系統(tǒng)是針對車載GPS或手持移動設備的系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過車載GPS或手持移動設備中的GPRS連接到Internet，通過訪問土地動態(tài)監(jiān)察系統(tǒng)移動服務器，獲取更新文件，完成軟件和數(shù)據(jù)的更新，并將采集的照片和文字等信息上傳到土地動態(tài)監(jiān)察系統(tǒng)移動服務器。

同時，通過車載GPS或手持移動設備的GPS功能，可以定位顯示本地的圖形和屬性數(shù)據(jù)，如上傳GPS的坐標，便可得到該坐標位置一定范圍內相關土地權屬和建設用地的圖形信息，并疊加地圖進行展示。此外，通過GPRS無線傳輸技術可以在第一時間將現(xiàn)場獲取的文字、圖片、音頻等信息傳輸至系統(tǒng)服務器中，為土地執(zhí)法工作中的信息管理、問題處理提供了可靠的技術支撐，如圖4所示。

圖4 移動執(zhí)法客戶端界面

3.土地動態(tài)監(jiān)察后臺管理系統(tǒng)功能設計

土地動態(tài)監(jiān)察后臺管理子系統(tǒng)主要提供基于基礎和業(yè)務數(shù)據(jù)的查詢分析工具。可根據(jù)建設用地報批、建設供地系統(tǒng)等相關耕地保護業(yè)務系統(tǒng)運行結果，自動同步土地轉、征用數(shù)據(jù)庫、建設供地數(shù)據(jù)庫等業(yè)務數(shù)據(jù)庫。對新增建設用地數(shù)據(jù)、建設占用耕地數(shù)據(jù)、土地供應數(shù)據(jù)、農用地轉用數(shù)據(jù)、違法用地數(shù)據(jù)等信息按時間點、時間段、區(qū)域等條件進行分類、關聯(lián)、匯總、統(tǒng)計，以掌握相關耕地變化信息，并以空間圖形和圖表的方式，實時監(jiān)控某一區(qū)域內已批準建設用地、已供的建設用地、耕地的補充情況、新增建設用地的空間分布、行業(yè)分布等信息，為參與宏觀調控提供信息支持。如圖5所示。

圖5 土地動態(tài)監(jiān)察后臺管理系統(tǒng)的監(jiān)控界面

六、結束語

國土資源“一張圖”工程建設的根本目的是要充分發(fā)揮已有基礎空間數(shù)據(jù)的作用，加強國土資源的綜合監(jiān)管。基于“一張圖”建立土地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，對于土地的執(zhí)法監(jiān)察具有重要的意義，因而具備良好的應用前景。

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Land Dynamic Monitoring System Based on“One Land Map”

SUN Zaihong，WU Changbin

0494-0911(2012)06-0022-03

P208

B

2011-06-22

孫在宏(1964—)，男，安徽蕪湖人，博士生，副教授，主要研究方向為土地管理信息系統(tǒng)。