基于二三維一體化GIS技術的地鐵土地管理系統方案設計

陳輝揚

南京地鐵集團有限公司 江蘇 南京 210000

引言

二維地理信息技術經過50多年的發展，其技術已非常成熟，被廣泛運用于社會的各個行業，隨著技術的快速發展和突破，三維技術逐漸走進人們的視野。三維GIS相比二維GIS具有更加直觀、更加具體的優勢，容易被更多的用戶所接受，同時三維能提供更多信息，能表現更多的空間關系。但由于二維也有比三維更宏觀、更抽象、更綜合的優點，在部分應用中也需要忽略真實細節呈現關鍵信息，此時二維就可能比三維更合適。當前的二維和三維GIS各具優勢，人們常常希望在一個系統中能夠同時包含二維和三維GIS的功能，或者在原有的二維GIS系統增加三維GIS系統，所以需從數據結構、空間分析、可視化、服務發布、系統定制等方面實現全面的二三一體化技術。

1 現狀

截止到2020年，南京地鐵先后開通運行10條線路，車站173座，形成了體量規模巨大的土地資產，由于沒有專業的信息化系統對土地資產進行管理，導致公司的土地資產得不到有效管理，用地矛盾無法有效解決，同時由于土地屬性標準不統一，資產管理混亂且事倍功半，經調研分析，主要存在以下問題：

1.1 數據標準不統一

1號線、2號線等老線采用92南京地方坐標系；其余新線采用2008南京地方坐標系；現有圖形數據為CAD，無數據規則、無地塊命名規范且制圖標準也不統一。

1.2 數據管理混亂

規劃數據，歷年影像數據、地塊用途、權屬變更數據未能實時更新；用地紅線等數據，存儲分散，沒有進行統一管理；有大量的地鐵土地相關基礎和業務數據、土地數據沒有在線共享機制與渠道，也無在線審核流程，導致數據無法進行有效利用。

1.3 業務管理不明確

目前在線路建設用地等移交過程中移交資料不統一；涉及集團、土地管理部、子公司之間相互協作的業務流程，業務涉及部門較多，很多沒有明確業務牽頭部門；紅線范圍和保護區范圍界限區分不明確；部門之間發現用地矛盾，責任主體不明確；需要臺賬登記。

2 建設目標

基于云計算、大數據、移動互聯網等新興技術，全面梳理集團內各類地鐵項目資料、土地數據、業務管理數據等，建立較為完整的數據資源目錄。持續整合基礎和專題數據，有效集成各部門的有效數據，同時結合本地規劃和自然資源局數據對集團內部管理仍缺失的數據進行補充完善[1]。同時研究制定數據服務共享應用標準規范，開發建立統一的二三維一體化GIS基礎平臺，提供統一的數據服務和GIS通用服務，匯集集團內現有信息化系統，持續為地鐵項目管理、沿線土地管理、日常管理、監測監管等業務全過程提供服務，為實現精細化管理提供全面有效的技術支撐。

具體包括：

建立南京地鐵統一數據資源目錄，基于已有的地鐵沿線土地資料、地下管線管網數據、地鐵項目資料、日常管理業務數據等，梳理缺失數據內容，并結合規劃和自然資源局相關數據進行完善。

搭建統一的南京地鐵二三維一體化GIS土地管理平臺[2]，采用分布式的應用與服務架構，通過統一入口，為集團公司及下屬單位提供業務辦理、數據錄入、資源共享及應用服務等功能，實現地鐵土地從審批、錄入、開發、轉交等全生命周期的管理。

基于統一GIS平臺實現的數據共享、對接和交換，實現地鐵集團內部數據的共享應用，并為后期新建應用系統統一提供數據服務和GIS基礎服務。

3 需求分析

3.1 總體技術需求

為適應未來技術的快速發展，采用統一的云技術架構體系進行系統的開發和設計，遵循程序設計模塊化、組件化管理，高內聚低耦合的設計理念，確保系統在未來有更好的兼容性、可擴展性、穩定性。選擇先進的技術路線和開發方式，保證系統所涉及的內容建設起點高、功能強、生命周期長。

3.2 完善地鐵數據資源目錄需求

在相關標準指導下，需要分析、梳理、整合現有各類基礎地理、土地、規劃、管線官網、地鐵項目等數據標準，制定一個適用可行的、融合多種異構數據為一體的數據資源目錄體系，建立統一的南京地鐵土地數據資源目錄。通過梳理整理出目前仍缺失的部分數據，結合紙質資料的電子化和外部單位的數據共享進行完善。同時結合數據資源的實際情況進行合理分類組織，以便將地鐵土地數據可共享資源庫進行集中有序組織，實現統一存儲、集中管理、多途徑、多終端查找檢索。

3.3 統一GIS基礎平臺功能需求

在統一云技術框架下對南京地鐵二三維一體化GIS基礎平臺進行設計，實現計算資源、服務資源、應用資源按需供給；采用微服務架構實現多級別、多業務GIS服務的統一管理與服務，基于統一平臺提供數據服務[3]。具體需求包括：數據服務一體化管理、數據共享服務、數據產品及服務定制、以服務形式支撐業務系統的擴展應用、快速查看、瀏覽及成果展現、綜合查詢與統計分析服務等。

4 設計方案

整合現有的基礎設施、網絡、系統等相關信息化資源，基于統一的云平臺技術架構，建立統一的GIS基礎平臺，建立相關標準，形成對集團內地鐵項目、土地數據、業務管理數據等的分布式管理、應用和共享服務機制[4]。同時為地鐵項目管理、土地儲備管理、不動產登記發證、內部審批流程、執法巡查調度等各類應用提供基礎支撐平臺和統一身份認證、統一用戶管理、統一流程支撐、統一安全服務等通用功能的支撐，為集團內各部門提供數據服務支撐和基礎GIS服務，從而實現全集團信息化成果的規范化管理、節省資金投入，提高管理質量及管理效率。如圖1所示（見文末）。

4.1 建立統籌一體化GIS應用模式

構建集團統籌一體化GIS建設應用模式，內部共享統一GIS平臺的軟硬件支撐環境、數據資源、技術力量。通過平臺分級授權，實現逐級權限管理，對權限范圍內的數據資源和功能資源進行配置和使用，靈活適應不同應用場景，更好地實現集團內部各GIS系統間的互聯互通，形成資源的“大共享”“大應用”。

4.2 構建地鐵數據資源流通與應用集散地

將平臺作為集團各類數據一體化管理服務應用的統一樞紐，圍繞“入、出、管、用”的總體思路，實現集團內數據的持續匯交整合、服務于內外的數據分發共享交換、分布式管理，以及面向地鐵管理等多領域的數據應用，從地鐵項目管理、地鐵土地儲備應用管理、內部圖文一體化審批、地下空間可視化管理及日常管理等方面，開展基于統一GIS平臺的地鐵數據智能化綜合應用和機制建設，提升集團內管理和公共服務的能力。

4.3 基于一體化支撐多類應用

南京地鐵統一基礎平臺基于一體化桌面GIS平臺，支持各類GIS數據的處理、分析、二三維制圖及發布等操作。提供基于海量三維數據的在線瀏覽、查詢、分析和交互操作；支持快速接入各項符合OGC規范的空間信息服務，提供三維數據展示及瀏覽、二三維數據查詢、三維數據管理等功能模塊，實現空間數據和業務數據真正的三維展示綜合管理，特別為地下空間的模擬、管理等應用提供統一的平臺支撐。通過一體化技術，實現統一一個GIS平臺同時提供二三維的API服務接口和數據服務，滿足各類業務應用場景的需求。

4.4 建立多層次、立體式的信息系統安全體系

按照最小權限原則、職責分離原則，從網絡傳輸、數據加密、應用權限等方面建立多層次、全方位的安全防護體系，保證系統網絡數據、用戶數據、業務數據的安全，構建輔助決策信息系統安全控制體系。

5 結束語

針對當前地鐵建設過程，土地規劃、開發，用地紅線劃分、保護區巡查效率低下、產證與土地資料不匹配以及信息管理不完善等問題，GIS作為集信息處理、空間分析以及科學管理等于一體的綜合系統，其發展趨勢同地鐵土地利用與規劃問題可相互補充與促進?；谏鲜龅脑O計方案，提供了數據采集、地理信息多尺度處理、二三維可視化、地形分析報告生成、導航定位、專題地圖制作等功能，在數據模型，軟件集成控制、查詢分析與可視化等方面實現了二三維一體化，有效提高了系統使用的靈活性和便捷性。