孫在宏，吳長彬

(1.南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，江蘇南京210046;2.南京大學(xué)，江蘇南京210093)

基于“一張圖”的土地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究

孫在宏1，2，吳長彬1

(1.南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，江蘇南京210046;2.南京大學(xué)，江蘇南京210093)

基于國土資源“一張圖”，探討土地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的架構(gòu)，采用衛(wèi)星遙感、低空遙感、車載GPS、移動GIS等作為信息采集手段，設(shè)計土地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其中包含移動執(zhí)法客戶端系統(tǒng)和土地動態(tài)監(jiān)察后臺管理系統(tǒng)，從而構(gòu)建空地一體化的土地動態(tài)監(jiān)測平臺。

土地動態(tài)監(jiān)測;一張圖;遙感;移動GIS

一、引 言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的增長，我國的人地矛盾日益突出。長期以來，如何做到及時、快速、有效地發(fā)現(xiàn)違法用地，是國土資源管理面臨的一項難題。近年來，我國開展了第二次全國土地調(diào)查，緊接著又啟動了國土資源“一張圖”工程建設(shè)，以全面反映國土資源的批、供、用、補(bǔ)、查情況，做到對資源狀況“一覽無遺”，對資源家底“心中有數(shù)”，并建立了國土資源的綜合監(jiān)管平臺?！耙粡垐D”工程的實(shí)施，為土地動態(tài)監(jiān)測、及時發(fā)現(xiàn)違法用地提供了科技信息支撐平臺。

本研究的主要目的是根據(jù)土地動態(tài)監(jiān)測和執(zhí)法監(jiān)察的需要，研究低空遙感、車載GPS與手持GPS應(yīng)用于土地動態(tài)監(jiān)測信息采集的技術(shù)方法，并開發(fā)土地動態(tài)監(jiān)察信息系統(tǒng)，利用GIS技術(shù)對土地監(jiān)察情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和分析，從而構(gòu)建空地一體的土地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)的完成和推廣應(yīng)用，將大幅度提高土地動態(tài)監(jiān)測和執(zhí)法監(jiān)察的效率、精度和有效性，使國土資源動態(tài)監(jiān)測和執(zhí)法監(jiān)察體系發(fā)生根本性的改變，改變“違法用地找不到、找不準(zhǔn)”、“核查結(jié)果錯報、漏報、瞞報”［1］的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)土地利用的動態(tài)管理［2］。

二、總體架構(gòu)設(shè)計

整個土地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)由監(jiān)控調(diào)度中心(管理端)和實(shí)時巡查系統(tǒng)(移動終端)兩大模塊組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

(1)地面監(jiān)控調(diào)度中心

監(jiān)控調(diào)度中心的主要任務(wù)是監(jiān)控移動執(zhí)法終端的狀態(tài)，進(jìn)行及時分析和數(shù)據(jù)分析處理。管理端具有業(yè)務(wù)受理、監(jiān)控指揮、立案查處、系統(tǒng)維護(hù)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)交換，以及數(shù)據(jù)調(diào)用等功能。

圖1 土地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)總體架構(gòu)

在監(jiān)控調(diào)度中心部署土地執(zhí)法監(jiān)察服務(wù)器，基于國土資源“一張圖”數(shù)據(jù)庫，提供移動終端的地理信息在線服務(wù)和執(zhí)法任務(wù)的監(jiān)控，同時，與執(zhí)法監(jiān)察相關(guān)的業(yè)務(wù)仍然經(jīng)過電子政務(wù)平臺辦理，并與其他電子政務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

(2)移動執(zhí)法終端

移動執(zhí)法終端主要通過車載GPS或手持GPS實(shí)現(xiàn)，具有專業(yè)巡查導(dǎo)航、違法案件創(chuàng)建等功能。外業(yè)巡查人員通過無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)移動終端和管理端之間的信息傳遞;內(nèi)業(yè)工作人員通過業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)可以實(shí)時掌握外業(yè)人員巡查情況和違法案件辦理情況。

由此，通過建立高效的網(wǎng)絡(luò)化土地動態(tài)監(jiān)察系統(tǒng)，規(guī)范建設(shè)用地跟蹤、執(zhí)法監(jiān)察業(yè)務(wù)管理流程和模式，將違法用地的發(fā)現(xiàn)、定性及查處等管理過程納為一體，在國土資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，利用精確、可靠的GPS手持設(shè)備完成建設(shè)跟蹤以及違法用地的發(fā)現(xiàn)和定性工作，并實(shí)時傳輸相關(guān)信息，將土地利用監(jiān)管工作常態(tài)化和模式化，廣泛接受社會的監(jiān)督，減少人工作業(yè)條件下難以避免的人為因素的干擾，科學(xué)考核執(zhí)法監(jiān)察工作，從而最終實(shí)現(xiàn)對土地利用的高效監(jiān)管，促進(jìn)國土資源保護(hù)和合理利用。

三、基于“一張圖”的土地動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫設(shè)計

土地動態(tài)監(jiān)察系統(tǒng)的實(shí)施必須依靠現(xiàn)勢性強(qiáng)的國土資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的支撐，這也是“一張圖”工程建設(shè)的主要應(yīng)用。第二次全國土地調(diào)查已經(jīng)積累完整的各類矢量和影像數(shù)據(jù)，可以充分地應(yīng)用于土地動態(tài)執(zhí)法監(jiān)察工作，發(fā)揮該數(shù)據(jù)應(yīng)有的作用。國土資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)主要包括數(shù)字線化數(shù)據(jù)(DLG)、正射影像數(shù)據(jù)(DOM)和屬性數(shù)據(jù)。其中，DLG數(shù)據(jù)包含了土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、土地權(quán)籍?dāng)?shù)據(jù)、土地轉(zhuǎn)/征用數(shù)據(jù)、土地供地數(shù)據(jù)等;屬性數(shù)據(jù)包含了工作流程數(shù)據(jù)、權(quán)限數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)等，如圖2所示。在此基礎(chǔ)上疊加土地動態(tài)監(jiān)察數(shù)據(jù)，包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和各種過程數(shù)據(jù)。

圖2 土地動態(tài)監(jiān)察數(shù)據(jù)庫設(shè)計圖

四、土地動態(tài)監(jiān)測的主要信息采集方法

1.遙感技術(shù)對土地動態(tài)監(jiān)測的作用

目前，利用遙感高分辨率影像數(shù)據(jù)進(jìn)行土地利用動態(tài)變化監(jiān)測已被證明是一種最直接有效的方法?？赏ㄟ^每年獲取的待監(jiān)測區(qū)域高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)，進(jìn)行土地利用信息的提取和分析，從而獲取土地利用變化信息，監(jiān)測違法土地利用情況。

由于衛(wèi)星遙感成本較高，近年來低空遙感引起了人們的關(guān)注，有望成為土地動態(tài)監(jiān)測的另一種有效手段［3-6］。低空遙感一般指的是高度在1000 m以下的航空遙感，其對天氣的要求比較低，能夠獲得高分辨率的影像數(shù)據(jù)，并且維護(hù)成本低、機(jī)動靈活，可以較好地滿足土地動態(tài)監(jiān)測工作的需要。當(dāng)然低空遙感仍存在一系列需要解決的問題，以達(dá)到工程化、實(shí)用化的目的，最終形成基于無人機(jī)遙感技術(shù)的國土資源快速監(jiān)察系統(tǒng)，為國土資源監(jiān)察工作提供一種新的高技術(shù)手段。

2.國土資源動態(tài)巡查車配置

國土資源動態(tài)巡查車一般可基于越野車進(jìn)行改造，加裝計算機(jī)、GPS、導(dǎo)航設(shè)備、通信設(shè)備等，集成衛(wèi)星導(dǎo)航定位、遙感數(shù)據(jù)、地理信息、現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信、車輛工程改裝等技術(shù)，以便快速引導(dǎo)執(zhí)法人員到達(dá)執(zhí)法現(xiàn)場［7］。

3.移動GIS與GPS在土地動態(tài)監(jiān)察中的應(yīng)用

移動GIS包括一系列技術(shù)的綜合，如GIS、移動硬件設(shè)備(包括智能手機(jī)、PDA等輕便設(shè)備和個人電腦等)、定位系統(tǒng)(GPS或無線電定位)，以及可以接入到固定網(wǎng)絡(luò)GIS的無線通信設(shè)備等［8］。之前基于移動GIS的GPS-PDA技術(shù)已經(jīng)在第二次土地調(diào)查中得到了應(yīng)用［9-10］。在土地執(zhí)法監(jiān)察過程中，往往由于土地執(zhí)法監(jiān)察工作人員不熟悉疑似違法用地附近的地形，而找不到或找不準(zhǔn)疑似違法用地的具體位置。為了解決這個問題，執(zhí)法監(jiān)察人員可以利用手持或者車載等便攜式GPS接收設(shè)備，實(shí)時接收GPS衛(wèi)星信號，實(shí)時獲取執(zhí)法人員所在地的坐標(biāo)，并可以結(jié)合GIS提供的電子地圖上的疑似違法用地的位置信息，準(zhǔn)確找到疑似違法用地。具體方法為:外業(yè)巡查人員采用手持GPS采集地類變化圖斑，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)(GPRS網(wǎng)絡(luò))將采集到的圖斑信息發(fā)送到監(jiān)控調(diào)度中心，與土地利用總體規(guī)劃、建設(shè)用地審批、土地利用現(xiàn)狀等“一張圖”信息進(jìn)行疊加分析，系統(tǒng)實(shí)時將分析結(jié)果(如是否符合規(guī)劃、是否有用地審批手續(xù)、地類情況等)反饋給外業(yè)巡查人員，以判斷其是否是為違法用地。

移動GIS與GPS技術(shù)應(yīng)用于土地動態(tài)監(jiān)察，可以帶來以下優(yōu)點(diǎn):①為土地巡查人員提供多種直觀的數(shù)據(jù)支持，對疑似違法用地的判斷提供依據(jù);②規(guī)范土地巡查人員的巡查路線，準(zhǔn)確地考核巡查人員工作量，杜絕巡查的盲區(qū);③ 通過巡查人員提供的坐標(biāo)和圖片信息，為執(zhí)法監(jiān)察人員對疑似違法用地案件的定性提供準(zhǔn)確依據(jù)。

五、基于“一張圖”的土地動態(tài)監(jiān)察信息系統(tǒng)設(shè)計

1.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

土地動態(tài)監(jiān)察系統(tǒng)的正常運(yùn)行離不開信息系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計。土地動態(tài)監(jiān)察系統(tǒng)是一套基于國土資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建立的，能夠?qū)⒍嘣?、多尺度、多類型國土資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(空間/屬性)有效組織起來，并實(shí)現(xiàn)國土資源有效監(jiān)管的信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)建設(shè)的涉及面廣，具有多要素、多層次、多維度、時空特征明顯等特點(diǎn)。

系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)如圖3所示，操作系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，為移動執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)的運(yùn)行提供底層支持;數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為高效的數(shù)據(jù)庫資源管理工具，負(fù)責(zé)空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)的管理，為上層服務(wù)的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持;移動執(zhí)法客戶端系統(tǒng)(部署在巡查車或手持GPS設(shè)備上)負(fù)責(zé)外業(yè)執(zhí)法數(shù)據(jù)的采集，并將采集的數(shù)據(jù)上傳給土地動態(tài)監(jiān)察后臺管理系統(tǒng)(部署在控制中心);土地動態(tài)監(jiān)察后臺管理系統(tǒng)則負(fù)責(zé)對這些執(zhí)法監(jiān)察的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)進(jìn)行監(jiān)控、管理、分析。

圖3 土地動態(tài)監(jiān)察信息系統(tǒng)架構(gòu)

2.移動執(zhí)法客戶端系統(tǒng)功能設(shè)計

移動執(zhí)法客戶端系統(tǒng)是針對車載GPS或手持移動設(shè)備的系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過車載GPS或手持移動設(shè)備中的GPRS連接到Internet，通過訪問土地動態(tài)監(jiān)察系統(tǒng)移動服務(wù)器，獲取更新文件，完成軟件和數(shù)據(jù)的更新，并將采集的照片和文字等信息上傳到土地動態(tài)監(jiān)察系統(tǒng)移動服務(wù)器。

同時，通過車載GPS或手持移動設(shè)備的GPS功能，可以定位顯示本地的圖形和屬性數(shù)據(jù)，如上傳GPS的坐標(biāo)，便可得到該坐標(biāo)位置一定范圍內(nèi)相關(guān)土地權(quán)屬和建設(shè)用地的圖形信息，并疊加地圖進(jìn)行展示。此外，通過GPRS無線傳輸技術(shù)可以在第一時間將現(xiàn)場獲取的文字、圖片、音頻等信息傳輸至系統(tǒng)服務(wù)器中，為土地執(zhí)法工作中的信息管理、問題處理提供了可靠的技術(shù)支撐，如圖4所示。

圖4 移動執(zhí)法客戶端界面

3.土地動態(tài)監(jiān)察后臺管理系統(tǒng)功能設(shè)計

土地動態(tài)監(jiān)察后臺管理子系統(tǒng)主要提供基于基礎(chǔ)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的查詢分析工具。可根據(jù)建設(shè)用地報批、建設(shè)供地系統(tǒng)等相關(guān)耕地保護(hù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果，自動同步土地轉(zhuǎn)、征用數(shù)據(jù)庫、建設(shè)供地數(shù)據(jù)庫等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。對新增建設(shè)用地數(shù)據(jù)、建設(shè)占用耕地數(shù)據(jù)、土地供應(yīng)數(shù)據(jù)、農(nóng)用地轉(zhuǎn)用數(shù)據(jù)、違法用地數(shù)據(jù)等信息按時間點(diǎn)、時間段、區(qū)域等條件進(jìn)行分類、關(guān)聯(lián)、匯總、統(tǒng)計，以掌握相關(guān)耕地變化信息，并以空間圖形和圖表的方式，實(shí)時監(jiān)控某一區(qū)域內(nèi)已批準(zhǔn)建設(shè)用地、已供的建設(shè)用地、耕地的補(bǔ)充情況、新增建設(shè)用地的空間分布、行業(yè)分布等信息，為參與宏觀調(diào)控提供信息支持。如圖5所示。

圖5 土地動態(tài)監(jiān)察后臺管理系統(tǒng)的監(jiān)控界面

六、結(jié)束語

國土資源“一張圖”工程建設(shè)的根本目的是要充分發(fā)揮已有基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的作用，加強(qiáng)國土資源的綜合監(jiān)管。基于“一張圖”建立土地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，對于土地的執(zhí)法監(jiān)察具有重要的意義，因而具備良好的應(yīng)用前景。

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Land Dynamic Monitoring System Based on“One Land Map”

SUN Zaihong，WU Changbin

0494-0911(2012)06-0022-03

P208

B

2011-06-22

孫在宏(1964—)，男，安徽蕪湖人，博士生，副教授，主要研究方向為土地管理信息系統(tǒng)。