基于BPM的山東省耕地占補平衡監管系統設計與實現

李浩，孫久虎，張書華，孫啟永

(1.山東省國土測繪院，山東省 濟南 250102；2.淄博市淄川區自然資源局，山東 淄博 255100)

0 引言

近年來，隨著我國新型工業化、城鎮化建設深入發展，耕地后備資源不斷減少，實現耕地占補平衡、占優補優的難度日趨加大，激勵約束機制尚不健全，耕地保護面臨多重壓力[1-3]。

湯懷志等人分析了耕地占補平衡政策的實施困境，提出了要以科技創新為引領，提升全社會耕地資源認知水平，加快形成以耕地質量和產能為核心的占補平衡新體系，實現耕地保護向數量、質量、生態“三位一體”縱深發展[4-6]。陸瑤通過對中國占用耕地和補充耕地情況進行分析，提出了推進耕地質量改造、適度合理的開發利用耕地后備資源和建立長效共同責任制，在數量、質量與生態方面保持平衡，集約節約合理利用耕地，達到人地可持續協調發展[7]。姚敏等人充分利用大數據、云計算、移動互聯網、物聯網等信息技術，實現了基于信息化、智能化管理與服務的新型耕地保護管理模式[8]。

隨著BPM(Business Process Management業務流程管理)、3S(遙感(RS)、全球衛星定位系統(BDS,GPS或GNSS)和地理信息系統(GIS)簡稱(3S)[9-11]和移動互聯網等信息化技術手段的不斷發展，為業務流程和空間信息的有機結合提供了廣闊的應用前景。文本提出了基于BPM的工作流引擎，結合3S技術，利用移動互聯網實現了山東省耕地占補平衡監管系統的建設。

1 總體架構

充分利用現有網絡、軟硬件等基礎設施，基于先進的CCFlow BPM工作流引擎，搭建了山東省耕地占補平衡監管系統，實現了新增耕地項目報備從項目立項調研、施工過程、項目驗收及新增耕地指標交易的全過程、全流程監管[12]。

從軟件分層架構的角度來看，各個節點都由4個層次構成，即運行支撐層、數據層、服務層和應用層(圖1)。

(1)運行支撐層：包括規范標準和運行環境體系兩部分，該層貫穿于整個平臺。規范標準包括數據規范、服務規范和應用規范；運行環境體系包括網絡、計算機、存儲備份系統、安全保密系統等。

圖1 總體架構圖

(2)數據層：山東省耕地保護管理核心數據庫，由基礎信息數據庫、管理信息數據庫2個大庫和8個分庫組成?；A信息數數據庫主要為地形地貌數據分庫、遙感影像數據分庫、三維模型數據分庫。管理信息數據庫主要為土地利用現狀數據分庫、規劃管制數據分庫、耕地質量等級數據分庫、永久基本農田數據分庫、業務審批數據分庫等。所有數據資源在邏輯上規范一致、物理上分布協同，彼此互聯互通。

(3)服務層：是山東省耕地保護業務一體化審批系統建設的核心內容。主要包括基礎軟件支撐和空間服務支撐，其中基礎軟件支撐包括CA電子認證、Ukey電子簽名、單點登錄、移動互聯網、CCFlow BMP工作流引擎、Oracle數據庫和EMC高性能存儲服務器，空間服務支撐包括影像發布服務、地圖API，GPS位置服務、三維地形服務、重疊分析服務、時空影像服務、空間目錄服務和地類統計分析服務。服務層對外提供數據服務接口和功能服務接口，支撐主要業務系統的業務應用；對內實現基礎的數據更新交換。

(4)應用層：圍繞新增耕地備案、新增耕地入庫、占補平衡指標調劑和圖形輔助審查，建立了山東省耕地保護業務一體化審批系統，實現了新增耕地項目報備從項目立項調研、施工過程、項目驗收及新增耕地指標交易的全過程、全流程監管。

2 軟件設計

本文采用B/S架構，利用HTML，JavaScript，c#，CCFlow BMP，ArcGIS進行系統研發，數據庫采用Oracle11gR2，ArcSDE軟件進行建庫，分別部署在山東省自然資源業務內網和互聯網，系統開發運行環境詳細情況如表1所示。

3 數據庫設計

3.1 數據庫標準

數據庫按照山東省自然資源廳“一個平臺，兩個市場”建設方案要求，采用統一數據基礎和數據格式。

表1 系統開發環境

(1)數學基礎：坐標系統一采用2000國家大地坐標系；高程采用1985國家高程基準。投影：采用地理坐標，單位為度。

(2)數據格式要求：數據格式統一為ArcGIS shape文件，導入到ArcSDE中進行存儲管理。

3.2 占補平衡數據庫

山東省耕地占補平衡監管系統通過數據交換接口，已經實現了與自然資源部“耕地占補平衡動態監管系統”、山東省“建設用地審批管理信息系統”的對接，共享補充耕地產出指標情況、建設用地占用指標情況，將動態更新占補平衡數據庫，實現全省統一、動態的占補平衡數據庫。

3.3 空間數據庫

項目審批過程中用到的空間數據庫包括新增耕地坐標數據庫、遙感影像數據庫、地形地貌數據庫、歷年土地利用現狀數據庫、建設用地數據庫、自然保護區數據庫、永久基本農田數據庫、耕地質量等級數據庫、土地規劃管制區數據庫、25°以上坡度數據庫和采礦權數據庫等。利用GIS強大的分析能力，實現了新增耕地坐標和各類專題數據的疊加分析，自動檢查重疊地塊，并計算重疊面積，大大提高了數據審核效率(圖2)。

圖2 空間數據庫關系

3.4 業務審批數據庫

業務審批數據庫是耕地占補平衡監管系統審批項目產生的數據庫，其按照內容又可以分為項目基礎數據庫、項目審批數據庫、項目實施數據庫和項目成果數據庫(表2)。

4 功能設計

CCFlow BPM具有強大的UI組件，兼容Oracle，SQL Server，MYSQL和PostgreSQL數據庫等主流數據庫，支持Redis緩存集群，并且采用SOA架構，系統核心功能均可以通過服務的方式提供給外部調用，方便系統與ERP系統及周邊系統、硬件設備接口交互能力，解決企業信息化孤島問題。CCFlow業務流程引擎包含表單引擎與流程引擎兩大部分，并且兩塊完美結合，協同高效工作。本文基于CCFlow BPM進行流程設計，實現了新增耕地備案管理、新增耕地入庫管理、占補平衡指標調劑和圖形輔助審查。

表2 業務審批數據庫內容

4.1 新增耕地備案管理

按照山東省自然資源廳關于規范和改進耕地占補平衡管理工作的要求，縣級自然資源主管部門負責項目選址，確定項目承擔單位，逐地塊核實新增耕地數量和質量，按照要求組織上報新增耕地信息，市級自然資源主管部門對縣級提交的備案材料進行實質性審查并形成審查報告，并報省自然資源廳復核備案，省廳耕保處負責人對項目進行最終審核，審核通過則完成備案，不通過返回縣級進行修改完善。

4.2 新增耕地入庫管理

各級自然資源主管部門要嚴格按照要求，強化項目全程監管，定期組織核查，切實履行好監管職責。省自然資源廳將結合自然資源部每年開展的儲備補充耕地核查工作，利用自然資源“一張圖”和“監管系統”等信息化技術手段，采用影像判讀與外業實地核查相結合的方式，開展備案入庫項目的核查工作；對存在問題的項目，督促市、縣級自然資源主管部門必須組織項目承擔單位限期整改到位；對存在弄虛作假，數量不真實、質量不合格等嚴重問題的，將采取通報批評、暫停項目備案入庫及指標使用等措施，確保備案入庫的新增耕地面積實、質量優。

4.3 占補平衡指標調劑

占補平衡指標調劑有省自然資源廳統一協調、管理和監督，各級自然資源主管部門負責落實相關工作。省廳耕保處承辦人進行擬文，組織協調指標調出方和調入方，在雙方簽訂使用協議后，明確雙方的權利和義務，由辦公室核稿呈報廳長簽批，最后大廳編號和公文文印，辦理過程使用CA電子簽章，記錄審批歷史意見，全程可追溯。

4.4 圖形輔助審查

占補平衡項目一般存在項目區復雜、地塊多、人工核實困難等問題，本文是利用3S技術開發了一套自動核查機制，主要是利用多期遙感影像時空模型綜合管理技術，通過多期遙感影像的對比分析，準確的掌握項目區實施前后的變化；利用GIS強大的空間分析能力，自動分析項目區重疊、地類統計、管制區、永久基本農田和建設用地等十幾項專題數據分析；利用差分GPS高精度定位進行外業核查，對可疑項目區進行現場拍照[13-16]。既提高了工作效率也提高了地塊核查的準確性(圖3)。

圖3 圖形輔助審查

5 結語

文本從山東省耕地保護的實際出發，提出了基于BPM的工作流引擎，結合3S技術，利用移動互聯網，圍繞新增耕地備案、新增耕地入庫、占補平衡指標調劑和圖形輔助審查，完成了山東省耕地占補平衡監管系統的建設。實現了全省耕地資源的二、三維精細化管理，通過計算機可以高效、科學的審查項目信息，借助于系統強大的輔助審查功能，有效提高項目報備審查質量和監管效率，進一步強化新增耕地指標管理，實現了新增耕地項目報備從項目立項調研、施工過程、項目驗收及新增耕地指標交易的全過程、全流程監管，提高了我省土地整治項目備案效率和質量，成為自然資源系統“業務+技術”成功結合范例。系統功能全面、操作簡單易用，運行情況穩定，受到了省、市、縣三級用戶的高度評價。