土地收儲(chǔ)三維輔助決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

葉榮青

（1.福建省基礎(chǔ)地理信息中心，福建 福州 350003）

土地收儲(chǔ)三維輔助決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

葉榮青1

（1.福建省基礎(chǔ)地理信息中心，福建 福州 350003）

分析了土地收儲(chǔ)對(duì)3DGIS決策的需求，利用數(shù)字城市地理空間框架的數(shù)據(jù)成果，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了土地收儲(chǔ)三維輔助決策系統(tǒng)，為土地收儲(chǔ)工作提供輔助決策支持。

3DGIS；土地收儲(chǔ)；輔助決策支持

在土地收儲(chǔ)時(shí)，清晰地掌握土地收儲(chǔ)資產(chǎn)的位置、數(shù)量（面積）、質(zhì)量、權(quán)屬和性質(zhì)等信息至關(guān)重要。隨著空間信息技術(shù)的不斷發(fā)展，GIS憑借其強(qiáng)大的空間分析功能和數(shù)據(jù)管理功能被廣泛應(yīng)用于土地資源管理等領(lǐng)域。由于土地收儲(chǔ)和整理項(xiàng)目不僅涉及平原地區(qū)，還涉及地形復(fù)雜的丘陵山地，因此只借助二維地圖已很難從整體上直觀、動(dòng)態(tài)地了解項(xiàng)目情況，給土地開(kāi)發(fā)整理項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)帶來(lái)諸多不便。與傳統(tǒng)的二維地理信息技術(shù)相比，三維地理信息具有真實(shí)、信息量大的特點(diǎn)，符合人們視覺(jué)習(xí)慣，并能表現(xiàn)更多的空間關(guān)系。因此規(guī)劃、國(guó)土、建設(shè)等部門(mén)對(duì)強(qiáng)時(shí)效數(shù)據(jù)的多時(shí)空高分辨率、立體直觀的三維場(chǎng)景的需求日益增加。反映現(xiàn)實(shí)地形地貌、城市真實(shí)情況的三維場(chǎng)景，可有效輔助土地收儲(chǔ)和整理工作，為政府部門(mén)的相關(guān)決策提供科學(xué)決策的依據(jù)。

隨著福建省數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)的推進(jìn)，各城市均構(gòu)建了三維地形數(shù)據(jù)，并采集了精細(xì)的三維建筑模型數(shù)據(jù)。基于數(shù)字城市的三維建設(shè)成果，可有效輔助土地利用、城市規(guī)劃等行業(yè)的決策。本文將3DGIS應(yīng)用于南平市土地收儲(chǔ)和土地整理決策等方面，基于數(shù)字南平三維地理建設(shè)成果，開(kāi)發(fā)了土地收儲(chǔ)三維輔助決策系統(tǒng)，為土地收儲(chǔ)整理等部門(mén)的相關(guān)工作提供決策服務(wù)。

1 需求分析

土地收購(gòu)儲(chǔ)備制度是由政府依照法定程序，運(yùn)用市場(chǎng)機(jī)制，按照土地利用總體規(guī)劃和城市規(guī)劃，通過(guò)收回、收購(gòu)、置換和征用等方式把分散在土地使用者手中的土地集中起來(lái)，由政府或政府委托的機(jī)構(gòu)組織進(jìn)行土地前期開(kāi)發(fā)和存儲(chǔ)，再以公開(kāi)招標(biāo)、拍賣(mài)等出讓方式供應(yīng)土地，調(diào)控各類(lèi)建設(shè)用地需求的制度。

結(jié)合南平市土地收儲(chǔ)的實(shí)際情況，土地收儲(chǔ)三維輔助決策系統(tǒng)的需求如下：

1）土地收儲(chǔ)地塊管理。幫助管理人員了解已售出地塊、收儲(chǔ)地塊和預(yù)收儲(chǔ)地塊等各類(lèi)地塊的分布情況和地塊的詳細(xì)信息。

2）地塊收儲(chǔ)輔助決策。基于三維地形模型，結(jié)合土地利用、城市規(guī)劃、房屋建筑等專(zhuān)題數(shù)據(jù)，對(duì)預(yù)收儲(chǔ)的地塊進(jìn)行分析，輔助土地收儲(chǔ)人員和規(guī)劃人員合理地確定地塊等級(jí)、評(píng)估價(jià)格、拆遷成本和開(kāi)發(fā)整理工作量等。

2 相關(guān)技術(shù)研究

土地收儲(chǔ)輔助決策工作主要包括收儲(chǔ)地塊價(jià)格輔助評(píng)估和地塊整理工作量評(píng)估等。本文借助3DGIS，對(duì)三維基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集構(gòu)建、土地收儲(chǔ)專(zhuān)題數(shù)據(jù)集疊加分析、三維分析、三維場(chǎng)景視頻輸出等關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究。

1）收儲(chǔ)地塊價(jià)格輔助評(píng)估。利用Skyline三維平臺(tái)構(gòu)建多源、多級(jí)（包括影像、高程模型、核心矢量要素等）的三維數(shù)據(jù)集，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)收集各種專(zhuān)題數(shù)據(jù)的疊加分析可為土地價(jià)格評(píng)估提供參考。通過(guò)疊加基準(zhǔn)地價(jià)圖、土地利用現(xiàn)狀圖，評(píng)估收儲(chǔ)地塊的價(jià)格等級(jí)；并通過(guò)與以往條件相似的收儲(chǔ)和出售地塊價(jià)格的對(duì)比，為收儲(chǔ)地塊價(jià)格的確定提供參考。

2）地塊整理工作量輔助評(píng)估。土地整理工作量涉及地塊合并、土地平整、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等。填挖方是土地整理的一項(xiàng)重要內(nèi)容，基于三維場(chǎng)景的土方量平衡計(jì)算方法，利用Skyline三維平臺(tái)的相關(guān)接口，實(shí)現(xiàn)基于格網(wǎng)的填挖方計(jì)算。通過(guò)設(shè)置地塊平整的高度和采樣間隔，可以計(jì)算預(yù)收儲(chǔ)地塊范圍內(nèi)的挖方量、填方量及平衡后的土方量。采用精細(xì)程度較高的DEM制作三維地形場(chǎng)景，并設(shè)置較小的采樣間隔，可以取得較為準(zhǔn)確的效果。

3）三維場(chǎng)景視頻輸出技術(shù)。為滿足不同部門(mén)在離線情況下也能對(duì)預(yù)收儲(chǔ)地塊的地形地貌和地理位置有全面了解，基于Skyline三維平臺(tái)開(kāi)展三維場(chǎng)景視頻輸出技術(shù)研究，將地塊周邊環(huán)境疊加各類(lèi)專(zhuān)題圖層的三維場(chǎng)景輸出為avi等格式的視頻文件，有助于相關(guān)主管領(lǐng)導(dǎo)較全面地了解收儲(chǔ)地塊區(qū)域現(xiàn)狀。

3 系統(tǒng)研發(fā)

3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

經(jīng)綜合研究比較，本系統(tǒng)采用Skyline TerraExplorer Pro6.1作為三維基礎(chǔ)平臺(tái)，采用C/S架構(gòu)，通過(guò)開(kāi)發(fā)三維立體的大場(chǎng)景城市景觀瀏覽、地名查詢(xún)、周邊查詢(xún)、專(zhuān)題圖層查詢(xún)?yōu)g覽、收儲(chǔ)地塊查詢(xún)?yōu)g覽等功能，為土地收儲(chǔ)管理提供直觀、科學(xué)的決策服務(wù)。

系統(tǒng)的總體架構(gòu)分為運(yùn)行支撐層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層，如圖1所示。系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境為局域網(wǎng)；數(shù)據(jù)層包括三維地形場(chǎng)景、三維建筑模型、道路、境界、地名等，以及土地收儲(chǔ)地塊、土地利用等專(zhuān)題數(shù)據(jù)；應(yīng)用層主要為用戶(hù)提供可視化的訪問(wèn)窗口，通過(guò)該窗口，決策者可進(jìn)行決策分析。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

3.2 專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

土地收儲(chǔ)相關(guān)輔助決策工作的開(kāi)展，需要建設(shè)三維基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)以及各類(lèi)專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)，并將各類(lèi)數(shù)據(jù)有序組織，滿足決策功能實(shí)現(xiàn)的要求。

首先是三維地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)項(xiàng)目生產(chǎn)了豐富的影像、DEM和地理實(shí)體數(shù)據(jù)。利用覆蓋城區(qū)的遙感影像、高分辨率DOM數(shù)據(jù)和高精度DEM數(shù)據(jù)構(gòu)建三維地形模型，使之作為整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)的骨架。在三維地形模型的基礎(chǔ)上，疊加道路、境界、地名等基礎(chǔ)地理信息以及精細(xì)的建筑模型。各類(lèi)數(shù)據(jù)通過(guò)符號(hào)化和顯示效果設(shè)置，分層組織，形成信息豐富、立體直觀、調(diào)用方便的三維決策支持?jǐn)?shù)據(jù)平臺(tái)。

其次是土地收儲(chǔ)決策支持專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。土地收儲(chǔ)輔助決策需要國(guó)土、房屋、道路、地名地址等專(zhuān)題數(shù)據(jù)以及各種基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。系統(tǒng)從已建成的土地利用相關(guān)系統(tǒng)、地籍信息系統(tǒng)和二調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)中提取了土地利用現(xiàn)狀、土地利用規(guī)劃、基準(zhǔn)地價(jià)數(shù)據(jù)等專(zhuān)題數(shù)據(jù)，并從數(shù)字城市地理空間框架數(shù)據(jù)庫(kù)中提取了房屋專(zhuān)題數(shù)據(jù)，地名地址、道路等基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。各類(lèi)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)格式轉(zhuǎn)換、投影變換、數(shù)據(jù)入庫(kù)等操作，構(gòu)建了三維決策支持專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.3 系統(tǒng)功能研發(fā)

根據(jù)需求，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了查詢(xún)定位、專(zhuān)題圖層疊加分析、三維分析、土地收儲(chǔ)管理等輔助決策功能，有助于用戶(hù)全面了解地塊周邊環(huán)境信息，可有效輔助土地收儲(chǔ)工作。系統(tǒng)界面如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)界面圖

1）查詢(xún)定位。該功能提供了多種查詢(xún)與定位方式，包括行政區(qū)劃定位、地名模糊查詢(xún)與定位、周邊查詢(xún)定位、輸入坐標(biāo)定位等，可幫助用戶(hù)在三維地圖上快速定位到感興趣的位置，并了解地塊周邊的酒店、學(xué)校、醫(yī)院等各類(lèi)配套設(shè)施的分布情況，輔助分析地塊價(jià)格。

2）土地收儲(chǔ)三維分析。在確定收儲(chǔ)選地時(shí)，需要了解地塊周邊的地理環(huán)境。系統(tǒng)基于三維地形模型，提供了一系列三維分析工具，可實(shí)現(xiàn)地形剖面線分析、地形填挖方分析、地面坡度坡向分析、三維空間面積距離量算、坐標(biāo)和高程查詢(xún)等，可直觀地輔助用戶(hù)了解收儲(chǔ)地區(qū)的地形地貌、土地平整的施工量等。

3）地塊查詢(xún)。系統(tǒng)導(dǎo)入了已售出地塊，可查詢(xún)并在三維地圖上顯示地塊的分布情況，查看地塊的詳細(xì)信息，包括地理位置、成交價(jià)格、成交日期、容積率、使用年限等，幫助用戶(hù)對(duì)比了解相同地段地塊的以往的價(jià)格及變化情況。

4）地塊預(yù)收儲(chǔ)分析。系統(tǒng)提供了多種方法生成預(yù)收儲(chǔ)地塊，包括三維地圖選點(diǎn)繪制地塊，導(dǎo)入dwg或shape圖形繪制地塊等；并對(duì)地塊進(jìn)行分析，輔助確定收儲(chǔ)的地塊范圍，可對(duì)預(yù)收儲(chǔ)地塊的價(jià)格和平整施工的工作量進(jìn)行評(píng)估。

根據(jù)預(yù)收儲(chǔ)的地塊范圍，可以疊加土地利用、城市規(guī)劃、基準(zhǔn)地價(jià)等專(zhuān)題圖層，查看預(yù)收儲(chǔ)地塊的規(guī)劃用地情況、現(xiàn)有土地利用情況、基準(zhǔn)地價(jià)等，對(duì)預(yù)收儲(chǔ)地塊進(jìn)行輔助分析，并可沿地塊環(huán)繞瀏覽，全面了解地塊的周邊地形地貌和建筑情況，輔助確定地塊價(jià)格，通過(guò)與歷年出讓的類(lèi)似條件的地塊進(jìn)行對(duì)比分析，預(yù)測(cè)出讓底價(jià)。挖填方是土地收儲(chǔ)整理的重要工作，挖填方量計(jì)算精度的高低直接關(guān)系土地收儲(chǔ)整理項(xiàng)目投資預(yù)算。根據(jù)三維地形模型和地塊范圍，測(cè)算地塊面積，分析地塊平整的挖填方量，測(cè)算土地平整的工作量。此外，通過(guò)疊加規(guī)劃圖，還可分析預(yù)收儲(chǔ)地塊的可用用途與規(guī)劃的土地利用類(lèi)型是否一致。通過(guò)分析影像或疊加建筑模型，可以輔助分析地塊的拆遷安置成本。

5）地塊概況視頻輸出。地塊的收儲(chǔ)需要征詢(xún)規(guī)劃、國(guó)土資源等多個(gè)部門(mén)意見(jiàn)。系統(tǒng)提供了視頻輸出功能，通過(guò)導(dǎo)入或手工繪制沿地塊的飛行漫游路線，生成沿路線的三維場(chǎng)景視頻，并輸出到文件；可將視頻文件發(fā)送給用戶(hù)或用于演示匯報(bào)PPT等，幫助領(lǐng)導(dǎo)和用戶(hù)更好地了解待收儲(chǔ)地塊的實(shí)際情況。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文基于Skyline三維地理信息平臺(tái)，充分利用數(shù)字南平地理空間框架建設(shè)成果，結(jié)合收儲(chǔ)地塊、土地利用、房屋建筑、城市規(guī)劃等專(zhuān)題數(shù)據(jù)，開(kāi)展了3DGIS在土地收儲(chǔ)方面的輔助決策支持研究，構(gòu)建了土地收儲(chǔ)三維輔助決策系統(tǒng)。目前該系統(tǒng)部署于南平市土地收購(gòu)儲(chǔ)備中心，為南平市土地收儲(chǔ)和整理部門(mén)開(kāi)展土地收儲(chǔ)決策提供輔助支持，取得了較好的效果。在后續(xù)的工作中，需要結(jié)合土地收儲(chǔ)與整理的要求，進(jìn)一步豐富完善系統(tǒng)的功能，以更好地輔助土地收儲(chǔ)具體業(yè)務(wù)的開(kāi)展。

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B

1672-4623（2016）07-0062-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.07.019

葉榮青，高級(jí)工程師，主要從事地理信息系統(tǒng)研究。

2016-03-17。