基于鐵路“一張圖”的鐵路用地管理系統設計與實現

宋 喆

（中國國家鐵路集團有限公司 經營開發部，北京 100038）

在國家推行不動產統一登記、鐵路土地資產資本化，以及鐵路土地授權經營和經營開發的背景下，鐵路用地管理的內涵和側重點逐漸發生轉變，由傳統的保障安全生產轉變為擴展資產化經營開發。隨著鐵路建設及鐵路投產里程的不斷增加，鐵路用地管理的范圍也逐步擴大，管理資源和管理效能面臨著越來越嚴峻的挑戰。據統計，鐵路用地人均管理面積由2015 年2.73 km2/人上升到2020 年8.59 km2/人，增加了約3.15 倍[1]。而鐵路土地具有條帶狀的空間特性，這使鐵路用地的管理難度大為增加。

鐵路“一張圖”是指以國家基礎地理信息中心和鐵路地理信息平臺的數據為基礎底圖，疊加鐵路宗地邊界、權屬信息等數據，所形成的全國鐵路用地資產數字化地圖服務。本文在此基礎上，融合了鐵路用地檔案、用地現狀、權屬糾紛、用地管理人員等信息，結合地理信息系統（GIS，Geographic Information System）數據融合、圖像分析、大數據分析等技術，設計并實現了基于鐵路“一張圖”的鐵路用地管理系統，以增強系統的數據跨域綜合分析能力與可視化數據動態統計和展示能力?；阼F路“一張圖”的鐵路用地管理系統能更好地滿足鐵路權屬、監察、處置、規劃、開發利用等業務生產和管理需求[1]。

1 系統設計

1.1 設計目標

（1）減少系統重復開發，降低信息化建設成本。目前，各鐵路局集團公司分別研發自有土地管理信息系統，這造成了資源的大量投入、數據的重復采集、系統的無序建設。鐵路用地管理系統的研發可為各鐵路局集團公司提供“一張圖”式的鐵路用地數據共享服務，滿足個性化需求[2]。

（2）深挖土地信息價值，提升土地管理綜合效益。鐵路用地管理系統的構建以鐵路現勢性管理為基礎，以信息化為手段，通過對各鐵路局集團公司既有土地的地上地下空間利用、土地資產經營模式和經營效益、未開發的土地綜合開發利用等分析，以數字化形式挖掘鐵路用地資產經營開發價值，并形成可復制、可推廣的經驗及方法，為中國國家鐵路集團有限公司（簡稱：國鐵集團）、各鐵路局集團公司“降本增效”提供信息化支撐。

（3）分析土地行業數據，提出土地資源價格趨勢。鐵路用地管理系統的研究可以對各鐵路局集團公司可開發利用土地總體情況、區域分布、使用情況等進行分析研判，形成可開發利用土地資源數據庫；可以結合當地經濟發展趨勢，根據數據模型分析，預判鐵路土地綜合開發業態，開拓新型經營模式。

1.2 系統架構

鐵路用地管理系統基于中國鐵路主數據中心云平臺，充分借助國鐵集團的鐵路數據服務平臺和鐵路地理信息平臺，在標準規范體系和安全保障體系的支撐下，通過感知層、網絡層、設施層（云平臺）、數據層、服務層，支撐應用層的鐵路用地管理應用，以及訪問層的多終端訪問。同時，該系統采用統一的授權管理進行安全控制，確保系統安全穩定運行[3]。系統的總體架構如圖1 所示。

圖1 鐵路用地管理系統總體架構

（1）感知層：基于物聯網、北斗衛星導航系統等感知技術，借助終端設備，實時地識別、感知、定位、跟蹤、采集鐵路用地管理數據，為系統提供數據來源。

（2）網絡層：為數據的上傳和指令的下達提供實時的通道，實現各級管理者通過固定終端、移動終端等隨時隨地獲取數據、聲音、視頻和報警消息。

（3）設施層：提供計算資源、網絡資源、存儲資源和安全資源，保證鐵路用地管理系統高性能、高可靠穩定運行，并且可以靈活擴展。

（4）數據層：借助數據匯集、清洗、轉換、存儲、分析等技術，將基礎數據、業務數據，以及圖形數據、非結構化數據、分析數據進行集成和共享。

（5）服務層：運用服務總線、消息隊列、認證授權、搜索引擎、報表引擎、流程引擎等基礎服務，為系統運行提供支撐。

（6）應用層：基于感知層、網絡層、設施層、數據層、服務層，構建鐵路用地管理業務應用。

（7）訪問層：通過SSL VPN、Web、移動互聯等技術，實現瀏覽器、智能終端、中心大屏等不同方式的訪問。

2 系統功能

鐵路用地管理系統的功能結構如圖2 所示。

圖2 鐵路用地管理系統功能結構

2.1 鐵路用地統計報表

依據鐵路用地分類標準和鐵路用地臺帳管理標準，構建臺帳數據關聯關系和逐級鎖定/解鎖機制，增強系統易用性和數據安全性，同時引入多維分類體系，解決不同分類體系下組織結構的快速組合問題，在此基礎上提供鐵路用地統計報表擴展功能。鐵路用地管理系統通用統計報表主要包括運輸生產用地、輔助生產用地、商服用地等多種用地類別，并可根據國鐵集團、各鐵路局集團公司不同的管理需求，提供定制化臺帳總表、綜合報表的匯總和導出功能，滿足個性化鐵路用地管理需求。

2.2 鐵路用地綜合指標分析

圍繞土地權屬、土地收益、土地動態等專題，鐵路用地綜合指標分析以數據聚合和專題指標分析的方式為國鐵集團、鐵路局集團公司提供多維度數據統計和信息的可視化展示服務，提升鐵路用地管理數據分析和獲取能力，為鐵路用地管理提供可預見性的數據指導[4-5]。

（1）土地屬性綜合分析：通過對土地權屬、類型、宗數、面積等基本屬性的分析，使用戶及時掌握鐵路用地近年來的面積變化趨勢、土地的使用方式分布、各鐵路局集團公司用地情況、土地領證情況及土地的資產價值等信息。

（2）土地收益綜合分析：依據土地資產處置、臨時租借、合資占用國鐵集團土地情況等業務臺帳分析土地收益，并對各鐵路局集團公司月度土地收益、年度土地收益等重點指標進行回歸分析。

（3）土地動態綜合分析：依據現場反饋的被侵占數據進行圖形分析，并自動計算當前侵占面積，對發生侵占的重點地塊進行數據提取。同時，土地動態綜合分析還利用被占用土地或糾紛土地的分析結果，為解決侵占問題、保護土地資源提供數據支撐。

（4）土地專項綜合分析：對土地授權經營批復情況、土地使用換證完成情況等進行分析；對貨場（物流基地）占用土地按照線路、行政區劃、等級等維度進行分析，以及對“三供一業”移交面積、移交宗數及移交完成情況進行分析。

（5）土地利用情況分析：依據現場反饋、土地檔案等數據，使用戶及時掌握土地利用現狀，對可開發利用土地、潛在可開發利用土地、停用鐵路線路等土地資源進行統計分析。

（6）人員情況綜合分析：對包括管理人員結構、年齡分布、人均管地等情況進行多維度分析，為決策人員進行土地管理人員的安排提供數據支撐。

2.3 鐵路用地“一張圖”管理

鐵路用地“一張圖”管理通過統一的鐵路用地圖繪制標準和共享機制，實現鐵路用地圖屬一體化展示和圖屬聯動，基于鐵路“一張圖”進行用地可視化和空間專題分析。

（1）可視化展示：實現全國鐵路用地界限數據的可視化集成展示，對鐵路用地數據按級別、權限分別管理，支持按照宗地名稱、宗地編號、行政區域等快速查詢定位宗地位置及其用地臺帳，為用戶提供可視化展示、分層管理、宗地在線查詢、臺帳查詢功能。同時，可視化展示還預留與用地巡查人員定位信息和現場視頻圖像實時接入接口，使用戶具備圖上巡查監督能力。

（2）用地圖服務：基于鐵路線路、車站、站場，土地專業用地紅線、地籍地塊、附屬設施等，形成全國鐵路范圍土地“一張圖”，為各鐵路局集團公司的鐵路用地數據提供統一、標準的服務接口；依據各鐵路局集團公司用地圖的權屬關系，為其提供分權限、分圖層的鐵路用地圖服務。

（3）GIS 專題分析：分為權屬分析圖層、收益分析圖層、土地動態圖層和土地專項分析圖層4 個專題圖層。權屬分析圖層包括面積變化情況、土地領證情況、土地使用方式等。收益分析圖層包括資產處置情況、租借情況、合資鐵路等收入來源分析。土地動態圖層包括可開發利用、被占用土地、停用線路、糾紛土地等。土地專項分析圖層包括授權經營批復情況、授權經營換證情況和貨場（物流基地）占用土地分析等專題分析。

（4）宗地界線管理：提供對宗地界址點數據的上傳、坐標轉換、地圖配圖、服務發布等功能，推進鐵路“一張圖”數據交付管理，由鐵路用地管理單位依據交付要求上傳宗地界限數據。同時，宗地界線管理還提供按鐵路局集團公司、站段管轄范圍進行區域選擇功能，實現宗地界線集中管理、分級維護及同步更新。

2.4 重點區域土地探查分析

（1）建筑物信息提取檢測：在鐵路“一張圖”的基礎上結合遙感影像數據，通過遙感影像提取方法進行車站周邊建筑物等信息的提取，實現鐵路沿線建筑物的檢測，以及宗地圖紅線范圍內建筑物的類別判斷和面積判斷。

（2）多時相影像分析對照：針對鐵路沿線周邊的建筑物，提取多個年份的遙感影像鐵路用地信息，實現對鐵路沿線建筑物的多時態分析，并將分析結果制圖發布，實現典型地塊遙感影像的在線查閱和對照，顯示智能分析的結果。

（3）建筑物變化分析：在多時相、高分辨率的遙感影像基礎上，實現鐵路沿線新增或廢棄建筑物信息的可視化展示和分析，為土地巡查監督提供參考。

（4）土地開發利用分析：利用GIS 相關技術實現鐵路沿線周邊人口、經濟分布狀況專題地圖的可視化展示，并結合現場反饋及相關臺帳等數據，對可開發利用土地和潛在可開發利用土地進行分析，為土地的經營開發提供有效的輔助決策。

3 關鍵技術

3.1 多時相遙感影像提取、動態檢測技術

基于鐵路“一張圖”鐵路用地管理信息系統，匯集同一鐵路用地區域的多個時相的單波段或多波段遙感影像，對數據源進行預處理，并采用一種或多種影像提取算法，對車站或沿線重點建筑物等檢測對象進行特征提取，檢測該區域的地物是否發生變化，實現鐵路周邊建筑物的多時態分析，并將分析結果生成圖表進行展示[6]。多時相遙感影像提取、動態檢測過程如圖3 所示。

圖3 多時相遙感影像提取及動態檢測過程

鐵路用地遙感影像提取和檢測需要多時相數據源，在選擇數據源時應充分考慮物候和影像成像條件帶來的噪聲，以及檢測范圍、檢測精度等帶來的影響。對于鐵路用地多時相遙感影像而言，不同時間、不同傳感器、不同視角使得同一地物在同一地理坐標系下對應的坐標位置不一致，因此需要對遙感影像進行圖像配準。同時，光照、地形、大氣等條件變化，以及遙感器本身的光電系統影響會導致影像變化檢測的分析結果與實際有偏差，因而需要通過輻射校正消除這些因素帶來的影響。

在鐵路“一張圖”的基礎上，結合多光譜、多分辨率、多時相的遙感影像數據，通過遙感影像提取方法（如遙感影像典型地物提取算法等），分析多時相鐵路用地遙感影像中地物的光譜、形狀、空間、紋理等特征存在的差異，提取遙感影像變化強度或變化類型等信息，實現鐵路沿線建筑物的檢測，以及對鐵路沿線建筑物的多時態分析，并基于該檢測結果進行動態檢測評價[7-9]。

3.2 鐵路可開發用地數據多元化分析技術

基于國家基礎地理信息數據、鐵路基礎地理信息數據、鐵路宗地圖數據，以及鐵路沿線周邊人口數據、經濟數據等，利用疊加分析、緩沖區分析等GIS 相關技術，判斷一定范圍內的人口密度大小和經濟狀況。同時，通過不同時間單位（年、月、日）數據的對比，進行鐵路可開發用地數據多元化分析，實現鐵路沿線土地屬性、土地收益、土地動態、人口分布、經濟分布狀況等專題地圖可視化展示，為土地的經營開發提供有效的輔助決策，使土地利用更合理化、經濟化和實用化。鐵路可開發用地數據多元化分析過程如圖4 所示。

圖4 鐵路可開發用地數據多元化分析過程

通過對鐵路可開發用地數據進行多元化分析，鐵路用地數據專題可分為土地屬性、土地收益、土地動態、土地專項、土地利用和人員情況。鐵路用地數據專題結構如圖5 所示。

圖5 鐵路用地數據專題結構

4 結束語

基于“一張圖”的鐵路用地管理系統的設計及實現有利于提升鐵路土地管理及綜合開發水平，促進國鐵集團和鐵路局集團公司兩級鐵路用地管理信息系統融合發展，充分體現鐵路發展的本質要求，具有重要的現實意義和應用價值。