■ 田家華/瞿曉珊

（中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）公共管理學(xué)院，湖北 武漢 430074）

基于物聯(lián)網(wǎng)的國土資源信息化監(jiān)管平臺研究與應(yīng)用

■ 田家華/瞿曉珊

（中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）公共管理學(xué)院，湖北 武漢 430074）

以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了國土資源信息化監(jiān)管平臺，從事前、事中、事后三個環(huán)節(jié)，分別對國土資源動態(tài)監(jiān)測與配置、國土資源規(guī)劃、國土資源利用與國土資源保護四個方面實現(xiàn)了監(jiān)管；基于此，提出了國土資源監(jiān)管的決策、執(zhí)行、監(jiān)督三個主要監(jiān)督平臺，包括形勢分析、核查比對、監(jiān)測預(yù)警、廉政建設(shè)、集約評價和績效評價6種監(jiān)管模式。以黃石市為主要示范區(qū)，從年度衛(wèi)片執(zhí)法檢查和土地利用變化監(jiān)測兩個方面對監(jiān)管平臺進行了實例驗證，結(jié)果表明，黃石市在國土資源監(jiān)管方面取得了顯著的應(yīng)用和示范效果。因此，基于物聯(lián)網(wǎng)的國土資源信息化監(jiān)管平臺所采用的技術(shù)手段及其方法是科學(xué)合理的，但由于技術(shù)及時間等的限制，該平臺仍須改進。

物聯(lián)網(wǎng)；信息化技術(shù)；國土資源監(jiān)管平臺；集成與共享

0 引言

將物聯(lián)網(wǎng)（Internet Of Things， IOT）技術(shù)引入到國土資源執(zhí)法與監(jiān)管中，不僅能有效提高國土資源監(jiān)管的發(fā)現(xiàn)率、查處率和執(zhí)行率，而且能極大地降低國土資源違法案件的執(zhí)法成本[1-2]。現(xiàn)階段國土資源監(jiān)管工作信息獲取不全面、人工參與率高、調(diào)查周期長、工作效率低，隨著3G(第三代無線通信網(wǎng)絡(luò)、無線通信)、3S(遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合)，特別是移動GIS、EAI（嵌入式開發(fā)技術(shù)）、虛擬化技術(shù)、云計算等以物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)為代表的新方法、新手段的發(fā)展，為國土資源監(jiān)管由傳統(tǒng)模式向現(xiàn)代化發(fā)展提供了強有力的保障和支持[3-6]。然而，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國土資源執(zhí)法管理中的應(yīng)用尚處于探索階段，還有待于進一步深入研究，其關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于構(gòu)建移動執(zhí)法、實施監(jiān)督等功能，以體現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢[9]。本文以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，利用面向服務(wù)的三層架構(gòu)方式，構(gòu)建一套適用于國土資源監(jiān)督管理的系統(tǒng)，具備一定的科學(xué)性和實用性。

1 國土資源信息化監(jiān)管平臺的建立

1.1 信息化監(jiān)管平臺系統(tǒng)要求

本文基于OGC標準技術(shù)體系，以云架構(gòu)、云計算理念為指導(dǎo)，橫向上以數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、軟件平臺層、應(yīng)用層等技術(shù)平臺為基礎(chǔ)[7-11]，采用企業(yè)應(yīng)用集成技術(shù)、SaaS技術(shù)和Facade技術(shù)，結(jié)合業(yè)務(wù)需求及其數(shù)據(jù)應(yīng)用，實現(xiàn)國土資源核心數(shù)據(jù)庫瀏覽、查詢和分析；利用3S、三維 GIS、Web Service等技術(shù)，將各類數(shù)據(jù)服務(wù)和應(yīng)用功能嵌入現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)，同時通過Web或數(shù)據(jù)共享方式把國土資源核心數(shù)據(jù)庫發(fā)布到用戶桌面，實現(xiàn)二、三維聯(lián)動，從而構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的國土資源信息化監(jiān)管平臺。

1.2 信息化監(jiān)管平臺系統(tǒng)構(gòu)架

國土資源綜合信息化監(jiān)管平臺主要從決策、執(zhí)行、監(jiān)督三個層面進行分層搭建，橫向每一層相對應(yīng)有4種監(jiān)管模式，它們以接口的形式連接左右兩層，縱向以主線貫穿國土資源業(yè)務(wù)，通過通信服務(wù)進行層與層之間的連接，從而實現(xiàn)層與層之間的透明性，動態(tài)跟蹤和管理國土資源的各個環(huán)節(jié)及過程。基于物聯(lián)網(wǎng)的國土資源信息監(jiān)管平臺總體技術(shù)框架見圖1，它以3G、WiFi、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星等信息化技術(shù)為通信保證和監(jiān)管基礎(chǔ)，主要有監(jiān)測層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、平臺層和應(yīng)用層五個縱向?qū)用鏄?gòu)成，橫向以“征、供、用、保、查”為主線實現(xiàn)國土資源業(yè)務(wù)“事前、事中、事后”的全程監(jiān)管。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)的國土資源信息化監(jiān)管平臺總體技術(shù)框架

1.3 信息化監(jiān)管平臺功能

國土資源信息化監(jiān)管平臺是一個規(guī)模龐大的綜合性信息技術(shù)平臺，主要由企業(yè)服務(wù)總線（ESB）、企業(yè)應(yīng)用集成（EAI）、面向服務(wù)架構(gòu)（SOA），以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)（SQL）、網(wǎng)絡(luò)負載均衡技術(shù)（NLB）、軟件即服務(wù)（SAAS）、平臺即服務(wù)（PAAS）、無線通信技術(shù)（WCT）、虛擬化技術(shù)（VT）等集成信息化技術(shù)構(gòu)成，其功能總圖見圖2。該平臺由3個子系統(tǒng)構(gòu)成。

圖2 國土資源信息化監(jiān)管功能總圖

(1)國土資源物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。該應(yīng)用系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，建立了國土資源信息化監(jiān)管指標體系維度模型[12-14]（圖3），通過對國土資源影響因子進行隨機取樣和數(shù)據(jù)采集，并對其進行定量化智能分析和處理，以直觀化的形式反映國土資源現(xiàn)狀、規(guī)劃、保護和開發(fā)利用水平，從而實現(xiàn)國土資源執(zhí)法監(jiān)管自動化和智慧化，達到全程監(jiān)管其執(zhí)法過程的目的。

圖3 監(jiān)管指標體系維度模型

(2)國土資源物聯(lián)網(wǎng)執(zhí)法監(jiān)督系統(tǒng)。該應(yīng)用系統(tǒng)以通信技術(shù)為基礎(chǔ)，依托GPS全球定位系統(tǒng)建立了全面的國土資源土地坐標數(shù)據(jù)庫?；谠摂?shù)據(jù)庫，執(zhí)法監(jiān)控中心可通過移動執(zhí)法終端統(tǒng)一指揮調(diào)度現(xiàn)場執(zhí)法人員；同時，現(xiàn)場執(zhí)法人員不僅可以及時獲取由控制中心發(fā)出的信號指令，也可以將現(xiàn)場采集到的信息及時回傳控制中心，從而提高了國土資源動態(tài)執(zhí)法的工作效率。

(3)國土資源應(yīng)急管理系統(tǒng)。該應(yīng)用系統(tǒng)以傳感器、GPS全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等為基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)采集終端將所采集的數(shù)據(jù)上傳執(zhí)法監(jiān)管中心進行快速分析，判斷是否要啟動國土資源應(yīng)急管理系統(tǒng)，然后將指令傳輸?shù)浆F(xiàn)場執(zhí)法人員的移動終端設(shè)備，從而實現(xiàn)緊急事故的上下聯(lián)動應(yīng)急應(yīng)變處理。

2 國土資源信息化監(jiān)管平臺的實現(xiàn)效果與應(yīng)用

2.1 應(yīng)用實例分析

以本文建立的國土資源信息化監(jiān)管技術(shù)體系為基礎(chǔ)，以黃石市為例，搭建完成了黃石市國土資源綜合監(jiān)管平臺，建設(shè)完成了網(wǎng)絡(luò)及軟硬件基礎(chǔ)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)更新管理系統(tǒng)、信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)、系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)、在線分析決策支持系統(tǒng)和業(yè)務(wù)辦公服務(wù)系統(tǒng)等7個應(yīng)用和服務(wù)系統(tǒng)。該平臺全面支撐和服務(wù)了黃石市國土資源管理的各項工作，在年度衛(wèi)片執(zhí)法檢查、土地利用變化監(jiān)測、國土資源現(xiàn)狀分析等方面成效顯著。

2.2 年度衛(wèi)片執(zhí)法檢查

2013年，黃石市共收到1960個核查圖斑，總面積達1581.65公頃，通過數(shù)據(jù)更新管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)錄入功能，將其數(shù)據(jù)錄入到衛(wèi)片檢查圖斑數(shù)據(jù)庫，利用在線分析決策支持系統(tǒng)和數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)提供的圖斑檢查比對分析功能，快速分析下發(fā)的衛(wèi)片檢查圖斑是否占用基本農(nóng)田、是否與現(xiàn)狀相符、是否符合土地利用總體規(guī)劃，并將分析結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，為市執(zhí)行支隊及各區(qū)（市）縣執(zhí)法大隊提供外業(yè)工作基礎(chǔ)。黃石市2013年衛(wèi)片檢查圖斑分析結(jié)果如表1所示，對比分析如圖4所示。

表1 黃石市2013年衛(wèi)片檢查圖斑數(shù)據(jù)分析結(jié)果統(tǒng)計

圖4 2013年度黃石市衛(wèi)片檢查圖斑數(shù)據(jù)分析對比圖

由上述結(jié)果分析可得，2013年度黃石市衛(wèi)片檢查圖斑數(shù)全市真變化比例在94%以上，偽變化比例則均小于10%，新增圖斑比例基本在2%-13%（黃石港區(qū)除外），與現(xiàn)狀相符比例最高可達92%，最低則為45%。因此，通過年度衛(wèi)片圖斑檢查對比分析功能，可快速有效地分析黃石市圖斑真?zhèn)巫兓闆r和新增圖斑情況，從而能為衛(wèi)片執(zhí)法檢查部門對是否占用基本農(nóng)田、是否與現(xiàn)狀相符、是否符合土地利用總體規(guī)劃做出快速判斷，大大減少了工作時間、加快了執(zhí)法效率。

2.3 土地利用變化監(jiān)測

土地利用監(jiān)測的對象是全市耕地變化情況，其原理是基于雷達遙感監(jiān)測技術(shù)，結(jié)合人工干預(yù)從而監(jiān)測大冶市的土地利用變化情況。大冶市土地利用變化監(jiān)測數(shù)據(jù)源及分析結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，大冶市建設(shè)用地監(jiān)測變化圖斑共計472個，面積累積可達1936.51公頃，與可見光影像監(jiān)測結(jié)果對比顯示，雷達遙感監(jiān)測技術(shù)大大提高了土地利用變化監(jiān)測的精確度。

圖5 大冶市土地利用變化監(jiān)測數(shù)據(jù)源及分析圖

土地執(zhí)法動態(tài)巡查及管理主要有土地執(zhí)法動態(tài)巡查、違法案件查處、違法數(shù)據(jù)采集三大模塊構(gòu)成，是黃石市國土資源綜合監(jiān)管平臺的重要組成部分。該模塊不僅能為國土執(zhí)法提供數(shù)據(jù)采集、動態(tài)巡查、外業(yè)拍照、數(shù)據(jù)實時上傳、圖斑精確測量等基礎(chǔ)功能，而且與土地執(zhí)法監(jiān)管系統(tǒng)共同搭建黃石市土地監(jiān)察業(yè)務(wù)的一體化辦公平臺。圖6為黃石市鐵山區(qū)未征先用違法地塊，利用在線分析決策支持系統(tǒng)和數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)提供的空間數(shù)據(jù)計算和分析服務(wù)（地塊核查分析），將該地塊與土地利用現(xiàn)狀進行疊加分析，其結(jié)果如圖7所示。

圖6 黃石市鐵山區(qū)未征先用違法地塊坐標及地塊范圍

圖7 黃石市鐵山區(qū)未征先用違法地塊與現(xiàn)狀疊加

3 結(jié)論

(1)本文構(gòu)建了基于物聯(lián)網(wǎng)的國土資源信息化監(jiān)管的基本理論框架，從事前、事中、事后三個環(huán)節(jié)，分別對國土資源動態(tài)監(jiān)測與配置、國土資源規(guī)劃、國土資源利用與國土資源保護四個方面實現(xiàn)了監(jiān)管；基于此，提出了國土資源監(jiān)管的決策、執(zhí)行、監(jiān)督三個主要監(jiān)督平臺，包括形勢分析、核查比對、監(jiān)測預(yù)警、廉政建設(shè)、集約評價和績效評價6種監(jiān)管模式。

(2)以黃石市為主要示范區(qū)，從年度衛(wèi)片執(zhí)法檢查和土地利用變化監(jiān)測兩個方面對國土資源信息化監(jiān)管平臺進行了實例驗證。研究表明，黃石市在國土資源監(jiān)管方面取得了顯著的應(yīng)用和示范效果。因此，基于物聯(lián)網(wǎng)的國土資源信息化監(jiān)管平臺所采用的技術(shù)手段及其方法是科學(xué)合理的，但由于技術(shù)及時間等的限制，該平臺仍須改進。

[1]李鋼,尹鵬程,張季一,等．“智慧國土”建設(shè)探討[J]．測繪科學(xué),2014,12(8)：62-66,57．

[2]陳斌,艾浩軍,李京生．物聯(lián)網(wǎng)在國土資源管理中的研究與應(yīng)用[J]．電信科學(xué),2013,17(7)：89-94．

[3]Peter Fisher． Principles of Geographical Information Systems for Land Resources Assessment (Monograph on Soil and Resources Survey No．12) [J]．International Journal of Geographical Information Science, 1987(12)：186-190．

[4]Renzhong Guo,Lin Li,Shen Ying, etc． Developing a 3D cadastre for the administration of urban land use： A case study of Shenzhen, China [J]．Computers, Environment and Urban Systems, 2012,38(12)：139-148．

[5]Kali E．Sawaya, Leif G． Olmanson, Nathan J． Heinert, etc． Extending satellite remote sensing to local scales： Land and water resource monitoring using highresolution imagery[J]．Remote Sensing of Environment, 2003,24(15)：144-156．

[6]Li TAO,Heping LIAO,Wei ZHUANG,etc．Unauthorized Use Change and Control System of China's Industrial Buildings：Taking S District of Chongqing as an Example[J]．Canadian Social Science,2014,104(39)：219-228．

[7]Zhang Hao,Zhou Li-Guo,Chen Ming-Nan,etc．Land use dynamics of the fast-growing Shanghai Metropolis, China (1979-2008) and its implications for land use and urban planning policy[J]．Sensors,2012,11(2)： 89-105．

[8]王云帆．Oracle Spatial空間數(shù)據(jù)存儲管理技術(shù)的應(yīng)用研究[J]．測繪通報,2011,24(6)：76-79．

[9]袁遠明．智慧城市信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]．武漢：武漢大學(xué),2012．

[10]國土資源部辦公廳．國土資源部辦公廳關(guān)于加快推進國土資源遙感監(jiān)測“一張圖”和綜合監(jiān)管平臺建設(shè)與應(yīng)用的通知[J]．國土資源通訊,2012,15(9)：38-40．

[11]李華,孟憲素,翟剛,等．基于國土資源“一張圖”的綜合監(jiān)管與共享服務(wù)平臺建設(shè)研究[J]．國土資源信息化,2011,24(4)：27-31,26．

[12]趙毅,胡凱凱,蒲云貴．淺析云計算技術(shù)在市縣國土資源信息化中的應(yīng)用前景[J]．國土資源信息化,2014,12(1)：35-38．

[13]R．B．Singh,Dilip Kumar．Remote sensing and GIS for land use/cover mapping and integrated land management：case from the middle Ganga plain [J]．Frontiers of Earth Science,2012,12(2)：1120-1127．

[14]Guangdong Li, Chuanglin Fang, Bo Pang． Quantitative measuring and influencing mechanism of urban and rural land intensive use in China [J]．Journal of Geographical Sciences,2014,245(138)：1376-1388．

[15]Bruggeman Douglas J,Jones Michael L,Lupi Frank, Scribner Kim T．Landscape equivalency analysis：methodology for estimating spatially explicit biodiversity credits [J]．Environmental Management,2005,36(4)：89-110．

Research on and Application of Monitoring Platform in Relation to Information of Land and Resources Based on the Internet of Things

TIAN Jiahua, QU Xiaoshan
(School of Public Administration of China University of Geosciences, Wuhan Hubei 430074)

Monitoring platform in relation to information of land and resources has ensured the supervision over the dynamic monitoring and configuration of land and resources, land and resource planning, utilization and protection of land and resources in three stages: before, during and after. Based on this, three major monitoring platforms with regard to decision-making, implementation, and supervision of land resource regulation have been offered, as well as six supervision models, which consist of situation analysis, check and comparison, monitoring and early warning, a clean government building, intensive evaluation, and performance reviews. Through our efforts to carry out an example verification of monitoring platform from the aspects of the law enforcement inspection of land satellite image, and monitoring land use change by taking the city of Huangshi as major demonstration zone, the result shows that the city of Huangshi has made significant application and demonstration effect in the regulation of land and resources. Therefore, we say that technology means and methods that we use in information supervision platform of land and resources based on the Internet of Things is scientific and rational. However, due to the limitation of technology and time, the platform still needs to be improved.

the Internet of Things; information technology; monitoring platform of land and resources; integration and sharing

F062.1

：C

：1672-6995（2015）01-0047-05

2014-09-11；

2014-10-08

田家華（1966-），男，湖北省嘉魚縣人，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）公共管理學(xué)院教授，工學(xué)博士，主要從事資源經(jīng)濟與資源開發(fā)管理研究。