面向“兩違”調(diào)查輔助的WebGIS平臺(tái)構(gòu)建研究

未經(jīng)有關(guān)部門(mén)許可，私自建設(shè)的違法用地和違法建設(shè)（簡(jiǎn)稱“兩違”）工程，對(duì)城市安全和區(qū)域發(fā)展構(gòu)成了顯著威脅。目前，關(guān)于“兩違”工程的研究大多聚焦于圖斑的自動(dòng)識(shí)別與檢測(cè)，對(duì)其潛在的負(fù)面影響及長(zhǎng)期危害缺乏深入的分析和評(píng)估。本研究利用WebGIS技術(shù)框架構(gòu)建了一套針對(duì)“兩違”工程的調(diào)查輔助平臺(tái)，將重點(diǎn)從傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)的分析和挖掘上。通過(guò)融合多源數(shù)據(jù)，平臺(tái)旨在評(píng)估“兩違”工程對(duì)環(huán)境、社會(huì)及經(jīng)濟(jì)帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，為“兩違”工程的科學(xué)評(píng)估和高效處置提供了堅(jiān)實(shí)的決策基礎(chǔ)。

一、引言

城市作為政治、經(jīng)濟(jì)、文化的發(fā)展中心，在快速擴(kuò)張和發(fā)展的同時(shí)也埋下了許多隱患的種子。群眾在未經(jīng)相關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)的情況下私自違章搭建、加蓋建筑的情況時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響了區(qū)域環(huán)境、社區(qū)穩(wěn)定以及城市安全。傳統(tǒng)違法用地、違法建設(shè)（下稱“兩違”）清查工作主要采取群眾舉報(bào)與人工巡查相結(jié)合的開(kāi)展形式，存在審查處置周期長(zhǎng)、耗費(fèi)人力物力大等諸多缺陷。近年來(lái)，隨著地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感、傾斜攝影等技術(shù)被廣泛運(yùn)用于“兩違”調(diào)查工作，不僅提升了相關(guān)業(yè)務(wù)的開(kāi)展效率，也為城市管理提供了新的思路。

隨著“放管服”改革的不斷深化，利用信息化技術(shù)開(kāi)展綜合測(cè)繪業(yè)務(wù)已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。學(xué)者和從業(yè)者們結(jié)合地方業(yè)務(wù)特點(diǎn)，探索了現(xiàn)代技術(shù)在“兩違”清查中的拓展應(yīng)用。李德仁等人基于GeoStar地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，結(jié)合高分辨率多時(shí)相衛(wèi)星影像，探索了遙感和GIS在城市違法建筑監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。胡志超等利用ENVI軟件疊加不同遙感影像，提取光譜波段變化特征，進(jìn)而識(shí)別可疑違章建筑圖斑。馬少濤利用無(wú)人機(jī)采集的傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)與當(dāng)?shù)睾戏ńㄖY料進(jìn)行匹對(duì)，有效實(shí)現(xiàn)了違章建筑的快速識(shí)別。在兩違數(shù)據(jù)分析方面，張勇通過(guò)ArcEngine二次開(kāi)發(fā)，引入了政務(wù)網(wǎng)站的用地紅線、地址地名等數(shù)據(jù)源，有效輔助了“兩違”工程調(diào)查的開(kāi)展。胡衛(wèi)等利用為期兩年的遙感影像，提取了長(zhǎng)沙城市違章違章建筑圖斑密度的變化規(guī)律，為“兩違”清查的重點(diǎn)排查區(qū)域劃分提供了參考依據(jù)。綜上所述，當(dāng)前形勢(shì)下“兩違”清查工作應(yīng)緊密結(jié)合地方具體業(yè)務(wù)需求，并注重新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)的融合應(yīng)用，提升作業(yè)效率和準(zhǔn)確性。

城市“兩違”工程有著位置隨機(jī)、建設(shè)速度快、隱蔽性強(qiáng)等特點(diǎn)，往往需要結(jié)合人工實(shí)地調(diào)查取證，并通過(guò)綜合分析來(lái)制定相應(yīng)的處置措施。開(kāi)源WebGIS平臺(tái)具有高度的靈活性，能夠滿足手機(jī)、平板、電腦等多種設(shè)備的運(yùn)行需求，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)解析和應(yīng)用場(chǎng)景適配上有著顯著優(yōu)勢(shì)。本文基于WebGIS架構(gòu)，結(jié)合廈門(mén)市“兩違”清查業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景，構(gòu)建了“兩違”調(diào)查輔助應(yīng)用平臺(tái)，并對(duì)其中的技術(shù)選型、服務(wù)發(fā)布、前端交互等方面問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)性研究。

二、研究區(qū)域概況

作為我國(guó)改革開(kāi)放的前沿城市之一，廈門(mén)充分利用了海峽西岸的地理優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)特區(qū)的政策優(yōu)待，成為近年來(lái)城鎮(zhèn)化進(jìn)程最為迅猛的城市之一。然而，隨著城市發(fā)展帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)日益凸顯，廈門(mén)城市規(guī)劃與管理急需實(shí)現(xiàn)從服務(wù)“城市快速擴(kuò)張”到力促“城市內(nèi)涵提升”的轉(zhuǎn)型升級(jí)。廈門(mén)市的“兩違”工程主要出現(xiàn)在島外城市規(guī)劃與建設(shè)相對(duì)不完善的城中村地帶，其動(dòng)機(jī)可歸納為追求經(jīng)濟(jì)利益和展現(xiàn)社會(huì)地位兩類(lèi)，有著隱蔽性強(qiáng)、監(jiān)管難度高且難以徹底根治等特點(diǎn)。當(dāng)前，廈門(mén)市的“兩違”清查工作主要通過(guò)多期遙感影像比對(duì)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查取證的方式開(kāi)展。對(duì)于其潛在影響和危害方面的分析和研究較少，導(dǎo)致評(píng)估處置環(huán)節(jié)缺乏科學(xué)和合理性。

本研究集成百度地圖、高德地圖、騰訊地圖、天地圖、OSM等主流在線地圖平臺(tái)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了包含高清影像、道路路網(wǎng)、建筑物輪廓及興趣點(diǎn)（POI）等數(shù)據(jù)的矢量底圖體系。結(jié)合WordPop人口分布、“三線一單”、土地利用等專(zhuān)題數(shù)據(jù)，形成較為完備的廈門(mén)城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)集。

三、技術(shù)架構(gòu)

本研究所構(gòu)建的廈門(mén)“兩違”清查服務(wù)平臺(tái)采用B/S架構(gòu)，結(jié)合WebGIS技術(shù)（圖1所示），共分為以下三個(gè)部分：

（1）數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層包括數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)資源兩部分。數(shù)據(jù)庫(kù)采用PostgreSQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并集成PostGIS插件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多期高清遙感影像數(shù)據(jù)及各類(lèi)矢量地圖底圖數(shù)據(jù)資源的高效管理和支持。

（2）服務(wù)層：系統(tǒng)采用Apache Tomcat服務(wù)器，通過(guò)Servlet容器實(shí)現(xiàn)對(duì)Web應(yīng)用功能模塊的統(tǒng)一代理，并封裝了RESTful和JavaScript API等應(yīng)用接口。空間數(shù)據(jù)服務(wù)采用GeoServer掛載PostgreSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，提供符合OGC標(biāo)準(zhǔn)的空間數(shù)據(jù)接口。

（3）應(yīng)用層：應(yīng)用層主要用于對(duì)接多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景的需要，能夠?yàn)锳rcGIS、QGIS、MapGIS等主流地理信息軟件提供XYZ數(shù)據(jù)瓦片支持。基于Mapbox GL構(gòu)建的WebGIS應(yīng)用，能夠滿足桌面端、移動(dòng)端等多種不同的設(shè)備終端運(yùn)行需求。

四、“兩違”調(diào)查應(yīng)用

（一）可疑面塊提取

“兩違”調(diào)查輔助平臺(tái)前端框架主要采用JavaScript語(yǔ)言，基于Mapbox平臺(tái)開(kāi)發(fā)，能夠支持二、三維數(shù)據(jù)瓦片渲染，滿足城市復(fù)雜場(chǎng)景的空間數(shù)據(jù)交互需求。平臺(tái)集成了地圖姿態(tài)調(diào)整、比例尺、地圖導(dǎo)出等基礎(chǔ)地圖功能控件，以及鷹眼地圖、地址搜索等高級(jí)功能模塊，能夠根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)的具體需求配置和修改功能控件，為“兩違”工程清查工作提供有效的輔助支持。利用地圖卷簾、多圖隨動(dòng)等技術(shù)，比對(duì)不同月份的天地圖·福建高分遙感影像數(shù)據(jù)，提取廈門(mén)市“兩違”工程可疑面塊，計(jì)算其圖斑要素，獲取位置、面積、類(lèi)型等屬性信息（圖2）。

采用七參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法，成功實(shí)現(xiàn)了WGS84、北京54、GCJ-02、CGCS2000等常用坐標(biāo)系以及廈門(mén)地方坐標(biāo)系（Xiamen92）之間的靈活投影轉(zhuǎn)換，有效支持“兩違”外業(yè)測(cè)量工作的開(kāi)展。該平臺(tái)能夠與城市管理執(zhí)法部門(mén)的數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入工具對(duì)接，支持Geojson、shapefile和KML等格式的空間數(shù)據(jù)導(dǎo)出此外，提供了不同分辨率（DPI）下“兩違”要素圖面的二次渲染功能，以及多種格式圖像的導(dǎo)出，滿足地方業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)匯交的需求。

（二）潛在影響分析

未經(jīng)相關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)而擅自建設(shè)的“兩違”工程，容易引發(fā)安全隱患、環(huán)境污染、群眾糾紛等諸多問(wèn)題，嚴(yán)重危害地區(qū)公共安全和城市可持續(xù)發(fā)展。“兩違”問(wèn)題的處理牽涉到眾多復(fù)雜的糾紛，不當(dāng)?shù)奶幹梅椒ú粌H會(huì)加劇社會(huì)矛盾，而且還有可能觸發(fā)嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，在處置“兩違”工程問(wèn)題時(shí)需要充分考慮其對(duì)城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)和社會(huì)穩(wěn)定等多方面的影響，評(píng)估其可能帶來(lái)的主要潛在危害與負(fù)面效應(yīng)，以指導(dǎo)處置工作的順利開(kāi)展。

相較于傳統(tǒng)電子地圖，矢量地圖依托數(shù)據(jù)切片和在線渲染技術(shù)，能夠提供更為優(yōu)越的空間信息處理性能。本研究基于矢量地圖技術(shù)體系構(gòu)建了分析功能模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)“兩違”工程潛在影響的統(tǒng)計(jì)分析（圖3）。

首先，根據(jù)“兩違”面塊所處的城市功能區(qū)和路網(wǎng)單元，劃定其潛在的影響范圍，并將圖面邊框縮放至潛在影響范圍邊界；其次，截取當(dāng)前圖面所載入的建筑物、POI、土地利用等圖層的矢量切片數(shù)據(jù)，通過(guò)裁剪獲取潛在影響范圍內(nèi)的各類(lèi)要素?cái)?shù)據(jù)；然后，對(duì)潛在影響范圍內(nèi)不同等級(jí)的道路、水系、綠地、管網(wǎng)等城市敏感要素的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；最后，基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)利用Echarts生成交互式的圖表，為制定“兩違”工程處置策略提供可量化的科學(xué)決策支持。

五、結(jié)語(yǔ)

城鎮(zhèn)化進(jìn)程所衍生的各類(lèi)違章、違法建筑，給社會(huì)的安定和發(fā)展造成了巨大的負(fù)面影響。本文基于WebGIS平臺(tái)，構(gòu)建了“兩違”調(diào)查輔助平臺(tái)，能夠在提取可疑“兩違”面塊的基礎(chǔ)上，結(jié)合多源數(shù)據(jù)對(duì)其潛在影響進(jìn)行分析。將傳統(tǒng)“兩違”清查的工作重心后置，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，挖掘“兩違”工程潛在的危害和影響，為“兩違”工程的評(píng)估和處置提供了科學(xué)的決策支持。本研究探討了信息化技術(shù)在城市精細(xì)化管理中的具體應(yīng)用，為測(cè)繪及地理信息服務(wù)的轉(zhuǎn)型探索了具體的應(yīng)用案例與實(shí)施路徑。

與傳統(tǒng)GIS軟件相較而言，本研究構(gòu)建的數(shù)據(jù)分析框架具有更高的輕量化特性，通過(guò)僅對(duì)當(dāng)前界面范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)切片進(jìn)行調(diào)用和分析，有效降低了系統(tǒng)性能的占用，保證了平臺(tái)運(yùn)行的靈活性。誠(chéng)然，本研究的成果在實(shí)際應(yīng)用中尚存智能化程度不足、數(shù)據(jù)協(xié)同性一般等問(wèn)題，后續(xù)研究將重點(diǎn)關(guān)注于優(yōu)化不同形態(tài)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)與交互機(jī)制，并嘗試對(duì)接城市規(guī)劃和建設(shè)相關(guān)的信息庫(kù)、知識(shí)庫(kù)和知識(shí)圖譜，深化“兩違”工程的科學(xué)處置方面研究，以推進(jìn)智慧城市管理的進(jìn)步。

作者單位：福建省廈門(mén)地質(zhì)工程勘察院