基于GIS的城市土地全生命周期管理方案研究

張桂芬，沈偉

(1.上海市測繪院，上海 200063； 2.上海星火測繪有限公司，上海 200122)

1 引 言

隨著城市化進程的飛速發展，城市土地資源日趨緊缺，對土地實施全生命周期管理，有利于從源頭治理土地炒作，提高土地利用效率，促使房地產企業從開發商向城市運營商、服務商轉型，促進城市優秀建筑的誕生、保護和延續，促進城市整體建設品質和服務管理功能的提升[1]。

土地全生命周期，從土地總體利用規劃開始，歷經土地儲備、土地供應、土地利用、土地管理5個階段，而每個階段由不同的業務組成。全生命周期監管的土地類型，包括商業、辦公、商品住宅等用地以及營利性教育科研、醫療衛生、社會福利、文化體育等基礎設施、社會事業項目用地和工業用地等，監管涉及的數據資源有規劃數據、地形數據、地籍數據以及相關業務數據等大量多源異構數據。充分利用大數據和先進技術，研究土地全生命周期管理方案成為當前土地管理急需解決的主要問題[2]。

2017年，上海市發布了《關于加強本市經營性用地出讓管理的若干規定》[3]，以土地出讓合同為平臺，在出讓土地的用途管制、功能設置、業態布局、土地使用權退出等方面，加強土地在使用期限內的全過程動態監管。2018年上海市基于GIS技術開展了“土地全生命周期管理動態監測”，本文在總結監測工作基礎上，結合時空大數據技術，深入研究了基于GIS的城市土地全生命周期管理技術方案。

2 基于GIS的土地全生命周期管理平臺

2.1 總計技術方案

平臺的設計基于上海市經營性用地(及工業用地)全生命周期管理的相關政策、法規和土地管理的環節而展開，包含運行維護層、數據層、功能層和應用層[4]，總體技術方案如圖1所示。

2.2 數據設計

整合土地規劃、建設、管理、應用等相關部門的數據資源，充分利用當前大數據資源共建共享的成果，基于GIS平臺以服務調用的方式集成現有各類資源，實現各類資源的瀏覽、查詢和分析。

結合土地全生命周期不同管理階段的應用需求，整合各類文檔資料，以數據易管理、易拓展、易追溯、易集成、易共享為基本原則，設計土地全生命周期數據庫[5]，土地交易數據庫以及土地受讓人信息庫，基于空間地塊編號(唯一標識碼)建立各不同數據庫之間的關系，承載地塊不同角度和維度的信息，貫穿于土地全生命周期管理的各個環節[6]。

2.3 功能設計

平臺的功能設計基于土地全生命周期的土地規劃、土地儲備、土地供應、土地利用和土地管理幾個關鍵環節展開。

(1)土地規劃管理

支持地形圖、影像圖、地籍圖、土地利用現狀、土地規劃、重要特定區域、交通醫療等多源異構數據的在線瀏覽查閱功能，模擬土地規劃方案，根據特定的GIS空間分析模型進行分析，評估規劃方案的合理性，實現對土地資源的有效配置和合理利用。

(2)土地儲備管理

依據土地利用總體規劃、城市規劃的要求，土地儲備機構通過征用、收購、置換、收回、轉制等方式取得土地，直接或者對土地進行適度開發整理后儲存起來的過程，土地儲備工作重點為土地取得與收儲。

圖1基于GIS的土地全生命周期管理總體技術方案

將土地儲備工作中涉及的土地取得及收儲相關資料整合入庫，包括土地取得方式：征用、收購、置換、收回、轉制等，土地取得時間、整理開發時間、整理開發內容及單位、達到供地條件的時間等信息，可進行瀏覽和檢索。

(3)土地供應管理

土地價值評估，基于土地的一般因素(地理位置、自然條件、人口、行政區劃、城鎮性質、城鎮發展過程、社會經濟狀況、土地制度、住房制度、土地利用規劃及計劃、社會及國民經濟發展規劃)、區域因素(指影響城鎮內部區域之間地價水平的商服繁華程度及區域在城鎮中的位置、交通條件、公用設施及基礎設施水平、區域環境條件、土地使用限制和自然條件等)和個別因素(宗地自身的自然條件、開發程度、形狀、長度、寬度、面積、土地使用限制和宗地臨街條件等)，選擇合適的評估方法和評估模型進行統計分析，評估土地的價值，供土地交易參考。

受讓人信息管理，將歷年的土地受讓者信息整理入庫，并將其與土地的建設及運營情況關聯，結合GIS的空間分析方法建立受讓人的行為評價分析模型，綜合評價受讓人的信用價值，作為土地交易的參考依據之一。

土地交易信息管理，以土地出讓合同為基本平臺，將土地交易相關信息整合至土地全生命周期數據庫，其規定的土地用途、建設周期、產出效益等信息作為土地后續運營管理相關評價的重要參考。

(4)土地利用管理

土地建設狀況動態監測，基于多時相衛星遙感影像，利用影像解譯技術動態監測土地的建設狀態(主要開工、竣工狀態)，監測成果作為土地合同監管的參考依據；綜合驗收信息管理，將驗收所需的申請資料、驗收流程、驗收結論等相關信息整合進土地全生命周期數據庫；土地投產信息管理，將土地投入生產使用的相關信息(如投產時間、預期效益等)整合入庫；土地建設信息管理，將地塊內部的建設情況，依據不同的類別進行矢量化經與地籍圖融合后，形成諸如建筑物、綠化、道路、河流、停車場等全覆蓋的地理實體，并錄入相應的屬性(如建筑物建筑面積、高度、結構、建設年代、停車位數量等)，供后續進行地塊的精細化運營管理提供基本資料。

(5)土地運營管理

管理土地的招商信息(入駐單位名稱、行業類別、地址、規模、主營業務、企業投入、企業產出、企業用地面積、建設情況等)、運營信息、常駐人口等資料；掌握地塊的物業管理情況，物業公司入駐信息，運行情況以及變更信息，定期對物業管理情況進行評估；監測土地范圍內保護保留建筑的變化拆除情況，并在定期對保護保留建筑的使用、維護、管理情況進行評定；定期對地塊的使用類別、使用者、權屬等信息進行調查核實，進行土地利用績效評價[7]，形成評估報告輔助相關決策；記錄土地使用權收回的相關信息(如受讓主體、收回原因、收回時間等)，將信息與受讓主體資源庫進行關聯，供后續對受讓主體誠信度評價參考。

(6)建筑節能和環保管理

對土地進行建筑綠色星級評價，將建筑在設計、運行階段的評價結果整合入庫，可進行查詢統計、對比分析，便于降低建筑能耗、提高建筑能源利用效率。

對土地進行土壤和地下水地質環境質量檢測評價，將出讓前、出讓后以及運行階段的監測結果整合入庫，可進行查詢統計、對比分析，結果作為相關部門執法管理的參考。

2.4 應用設計

本方案最終應同步支持桌面應用終端和移動應用終端，滿足決策人員、管理人員和作業人員的工作需要，既可在線瀏覽，也支持離線訪問，不同的權限用戶可查閱不同的信息，使用相應的平臺功能。

2.5 運行維護設計

基于GIS的土地全生命周期管理平臺部署在政務網公有云環境中，通過用戶權限管理，實現數據的共建共享。

3 方案可行性分析

3.1 技術可行性

計算機技術的飛速發展使GIS產業發生了翻天覆地的變化，數據處理、存儲、管理、發布、應用等GIS技術日趨成熟[8]，GIS應用領域已拓展至社會生活的方方面面，形成諸多成功的應用案例[9]。一些高新產業園區或開發區已經在小范圍內實現基于GIS對土地的應用管理，土地應用管理機構已相應建立了獨立的GIS應用系統，在土地全生命周期某一階段或某一方面實現了智能管理。本方案基于GIS技術將貫穿城市土地全生命周期的數據融合起來，實現對土地全生命周期的智能管理，技術可行。

3.2 方案實用性

本方案將貫穿土地始終的相關信息基于GIS技術以空間實體為紐帶整合至土地全生命周期數據庫中，實現對土地全生命周期的智能化管理，可查詢、追溯、分析、統計任何階段的信息，通過平臺的共享機制為相關部門提供服務，有利于從源頭治理土地炒作，提高土地利用效率，促進城市整體建設品質和服務管理功能的提升，實現真正意義上的智慧國土管理。

4 關鍵技術分析

4.1 多源數據融合

城市的建設和發展與土地息息相關，多年來不同的土地應用管理及相關部門都積累了豐富的數據資源，數據內容、結構、形式、規范程度、提供方式等參差不齊。本方案需要將多源異構的數據融合進土地全生命周期數據庫中，基于空間位置進行承載，并以服務的形式集成至統一的GIS應用平臺中。對多源異構數據的分析、清洗、梳理，建立數據間的關聯、映射和融合規范是本方案的關鍵技術之一。

4.2 數據庫設計

方案涉及的數據資源較多，核心是“土地全生命周期數據庫”，在設計時要堅持易管理、易拓展、易追溯、易應用、易共享的基本原則，以關系型數據庫進行存儲管理，數據庫主要庫表關系模型如圖2所示：

圖2土地全生命周期數據庫表關系模型

4.3 分析統計模型

貫穿于土地全生命周期，涉及土地規劃方案評估、土地價格評估、受讓主體誠信度評估、土地利用狀況評估、環境保護檢測、建筑節能評價等多項評估檢測工作，根據應用管理部門業務需求，梳理統計分析模型和算法，成果可視化方法等，用計算機語言進行實現，并基于GIS平臺呈現是本方案實施的又一關鍵技術點。

4.4 數據共建共享機制

土地全生命周期數據由不同部門管理，對于數據保密和共享，要根據法律規范及生產管理需要建立共建共享機制，原則是各自維護，共同應用。

4.5 全生命周期管理體系建立

本方案的實施需要土地應用管理相關部門的配合，建立合理完善的全生命周期管理體系是本項目的又一關鍵技術之一。圍繞土地規劃、儲備、供應、利用、管理幾個主要階段，將土地相關工作流程、部門關注要點進行梳理，明確不同階段土地全生命周期管理內容、方式、對象、主體，再基于GIS技術將管理體系進行實現。

5 總結與展望

本方案主要解決土地應用管理過程中的數據孤島、環節脫節、信息不對稱、應用障礙等問題。具有如下特點：數據完整性，以土地編號為線索，將貫穿土地全生命周期的所有信息融合至統一數據庫中，數據結構內容完整，而且可追溯性強；平臺開放性，方案最終成果為部署在政務云平臺上的GIS系統，整合多部門的資源和服務，滿足部門間業務管理和應用需要，實現多部門協同共建共享；技術先進性，將土地管理的相關規范方法與GIS進行緊密關聯，基于GIS進行管理和呈現，最終實現對海量多源異構數據的共建共享；運維規范性，方案梳理了土地全生命周期管理體系和共建共享機制，并通過相關部門的認可，使得本方案成果的運維有了保障。

目前對土地全生命周期的“土地利用”環節已實現動態監測，并初步建立了上海市靜態土地全生命周期數據庫，系統實現效果如圖3所示，后續將基于本文闡述的技術方案進行優化和完善，逐步實現對上海市土地全生命周期的智能管理，促進城市整體建設品質和服務管理功能的提升，滿足智慧城市建設發展的需要，將對全國城市土地管理具有一定的推廣和借鑒意義。

圖3土地全生命周期管理動態監測系統