吳小芳，于紅波，胡月明，蕭嘉明，郭玉彬，

(1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州 510642； 2. 國土資源部建設(shè)用地再開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州

510642； 3. 廣東省土地利用與整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642； 4. 廣東省土地信息工程技術(shù)研究中心，

廣東 廣州 510642； 5. 廣州市測繪地理信息行業(yè)工程中心，廣東 廣州 510642)

Research on Digital Supervision and Spatial Decision Support System for

Redevelopment of Rural Construction Land

WU Xiaofang，YU Hongbo，HU Yueming，XIAO Jiaming，GUO Yubin

?

村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)數(shù)字化監(jiān)管與空間決策支持系統(tǒng)研究

吳小芳1,2,3，4，于紅波1，2,3,4,，胡月明1,2，3,4,5，蕭嘉明1，2,3,4，郭玉彬1，2,3,4，

(1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州 510642； 2. 國土資源部建設(shè)用地再開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州

510642； 3. 廣東省土地利用與整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642； 4. 廣東省土地信息工程技術(shù)研究中心，

廣東 廣州 510642； 5. 廣州市測繪地理信息行業(yè)工程中心，廣東 廣州 510642)

Research on Digital Supervision and Spatial Decision Support System for

Redevelopment of Rural Construction Land

WU Xiaofang，YU Hongbo，HU Yueming，XIAO Jiaming，GUO Yubin

摘要：針對村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)業(yè)務(wù)流程復(fù)雜、過程跟蹤困難、監(jiān)管技術(shù)薄弱、輔助決策欠缺等問題，本文采用3S技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、智能視頻監(jiān)控技術(shù)、多媒體視頻無線網(wǎng)關(guān)技術(shù)、工作流定制技術(shù)，重點(diǎn)突破了多方位于一體的實(shí)時(shí)監(jiān)控、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新機(jī)制，以及村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)空間決策與輔助支持模型及技術(shù)難題，建立了基于3S的村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)數(shù)字化監(jiān)管與空間決策支持系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)了對村鎮(zhèn)建設(shè)用地項(xiàng)目建前、建中、建后進(jìn)行全過程監(jiān)管，并針對再開發(fā)業(yè)務(wù)中的規(guī)劃與現(xiàn)狀對比、宗地占用及基準(zhǔn)地價(jià)分析、潛力評價(jià)等需求，提供了空間決策及輔助支持，以實(shí)現(xiàn)村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)全過程、全業(yè)務(wù)類型的數(shù)字化管理及空間決策支持，促進(jìn)村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)的健康、規(guī)范、有序、穩(wěn)步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建設(shè)用地再開發(fā)；空間決策；潛力評價(jià)

一、引言

建設(shè)用地再開發(fā)主要是根據(jù)區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、土地利用規(guī)劃和村鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃，對村鎮(zhèn)建設(shè)用地的規(guī)模、布局、結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整，對建設(shè)用地進(jìn)行綜合整治。目前，我國建設(shè)用地再開發(fā)的主要類型是“舊城鎮(zhèn)、舊廠區(qū)、舊村莊改造”“城鎮(zhèn)改造”“城中村改造”“城市更新”等。村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)主要是提升村鎮(zhèn)土地利用效益，促進(jìn)村鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)變，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級與結(jié)構(gòu)調(diào)整，統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展[1]。目前，村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)工作存在項(xiàng)目類型多內(nèi)容雜、規(guī)模參差不齊、業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)復(fù)雜，涉及部門眾多、業(yè)務(wù)協(xié)同困難，利益關(guān)系復(fù)雜、規(guī)劃方案落實(shí)難、工程進(jìn)度質(zhì)量難以控制等許多問題，嚴(yán)重阻礙了村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)工作健康、規(guī)范、有序、穩(wěn)步開展，迫切需要現(xiàn)代化的監(jiān)測監(jiān)管手段及空間決策支持來提升管理水平。

針對土地監(jiān)測、管理與空間決策，許多專家學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究。李國明等對TGIS模型、數(shù)據(jù)庫建設(shè)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，結(jié)合ArcGIS Engine 及SQL Server，基于.NET 平臺構(gòu)建了西藏土地利用與動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了土地?cái)?shù)據(jù)的圖文一體化管理及動(dòng)態(tài)監(jiān)測分析[2]。夏敏應(yīng)用GIS空間分析方法對土地適應(yīng)性評價(jià)進(jìn)行了研究及決策分析[3]。劉小軍等運(yùn)用系統(tǒng)學(xué)方法和數(shù)學(xué)建模技術(shù)，構(gòu)建了區(qū)域農(nóng)業(yè)空間信息管理及輔助決策系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域農(nóng)業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化管理[4-5]。張小斌等通過對數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)收集與統(tǒng)一管理，構(gòu)建了農(nóng)業(yè)資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)平臺，初步實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理的標(biāo)準(zhǔn)化，并提出了加強(qiáng)模型統(tǒng)計(jì)與3S 技術(shù)應(yīng)用的思路[5]。閻曉軍等采用農(nóng)業(yè)業(yè)務(wù)流、時(shí)空分析、中間件等技術(shù)方法，構(gòu)建了基于GIS的首都農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、存儲(chǔ)、分析等的一體化管理，可輔助設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)規(guī)劃和結(jié)構(gòu)調(diào)整[6]。

從以上的分析得知，GIS、RS、GPS、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)學(xué)建模方法已逐步融入到土地的信息化管理與決策中[7-12]，但針對村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)管理與決策，其過程監(jiān)測、監(jiān)管技術(shù)、空間決策研究還停留在分散、單一、初級階段，對于區(qū)域性的建設(shè)用地全程監(jiān)測監(jiān)管及空間決策的研究亟待加強(qiáng)。

因此，本文采用3S技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、智能視頻監(jiān)控技術(shù)、多媒體視頻無線網(wǎng)關(guān)技術(shù)、工作流定制技術(shù)，重點(diǎn)突破多方位于一體的實(shí)時(shí)監(jiān)控、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新機(jī)制，以及村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)空間決策與輔助支持模型及技術(shù)難題，建立基于3S的村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)數(shù)字化監(jiān)管與空間決策支持系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)對村鎮(zhèn)建設(shè)用地項(xiàng)目建前、建中、建后進(jìn)行全過程監(jiān)管，并針對再開發(fā)業(yè)務(wù)中的規(guī)劃與現(xiàn)狀對比、宗地占用及基準(zhǔn)地價(jià)分析、潛力評價(jià)等需求，提供空間決策及輔助支持，以實(shí)現(xiàn)村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)全過程、全業(yè)務(wù)類型的數(shù)字化管理及空間決策支持，促進(jìn)村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)的健康、規(guī)范、有序、穩(wěn)步發(fā)展。

二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1. 系統(tǒng)總體框架

村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)數(shù)據(jù)化監(jiān)管與空間決策支持系統(tǒng)采用“研究籌備—技術(shù)攻關(guān)—系統(tǒng)研發(fā)—示范應(yīng)用—反饋完善”的主線進(jìn)行開展。系統(tǒng)整體框架是采用面向服務(wù)架構(gòu)構(gòu)建的5個(gè)邏輯層，分別為基礎(chǔ)設(shè)施層、資源層、支撐層、應(yīng)用層和接入層，如圖1 所示。

圖1　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

基礎(chǔ)設(shè)施層主要包括系統(tǒng)所需要的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)備；資源層包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、遙感影像、標(biāo)圖建庫數(shù)據(jù)、三舊改造專項(xiàng)數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、知識庫、模型庫等各類數(shù)據(jù)資源；支撐層主要是指支持應(yīng)用層的各類模型、方法、工作流引擎及服務(wù)；應(yīng)用層是指在分析村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，而建立的5個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，它對管理決策過程與空間信息服務(wù)集成，形成核心子系統(tǒng)，為村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)提供輔助管理及空間決策；接入層是對應(yīng)用層中各子系統(tǒng)在不同客戶終端的展現(xiàn)及應(yīng)用。

2. 系統(tǒng)開發(fā)平臺

系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，Oracle 10g數(shù)據(jù)庫平臺、ArcSDE 10.0空間數(shù)據(jù)庫引擎、ArcGIS Server 10.0 空間應(yīng)用服務(wù)器、Windows 2003 Server 服務(wù)器、Microsoft Visual Studio 2010開發(fā)平臺、C#開發(fā)語言，以及第三方工作流引擎、定制平臺、FineUI和EasyUI框架等構(gòu)建系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境。

3. 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)由元數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)庫、專題庫3大數(shù)據(jù)庫組成。元數(shù)據(jù)庫主要對數(shù)據(jù)庫中各字段信息進(jìn)行描述說明；基礎(chǔ)庫主要包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、地籍宗地?cái)?shù)據(jù)、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)、城市規(guī)劃數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)等；專題庫主要包括標(biāo)圖建庫數(shù)據(jù)、三舊改造專項(xiàng)規(guī)劃數(shù)據(jù)、項(xiàng)目立項(xiàng)審批信息，項(xiàng)目監(jiān)管信息等。詳細(xì)內(nèi)容如圖2所示。

圖2　數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

三、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)

1. 多方位于一體的實(shí)時(shí)監(jiān)控集成模式

本文在村鎮(zhèn)建設(shè)用地動(dòng)態(tài)監(jiān)測中，運(yùn)用人工巡查、智能視頻監(jiān)控、無人機(jī)巡查等多方位于一體的技術(shù)集成模式，實(shí)現(xiàn)“天上看、地上查、網(wǎng)上管”的技術(shù)要求，對村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，其中著重研究了基于多模式及多路無線捆綁安全數(shù)據(jù)接入視頻網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)采集處理和智能違規(guī)發(fā)現(xiàn)技術(shù)。

利用計(jì)算機(jī)視覺的方法，結(jié)合應(yīng)用了圖像識別和人工智能技術(shù)，在無須人為干預(yù)的情況下，通過對視頻中的圖像序列進(jìn)行自動(dòng)分析，實(shí)現(xiàn)改造實(shí)施過程中重要時(shí)段的自動(dòng)檢測及自動(dòng)全程視頻錄制[13-17]，以及三舊改造中違規(guī)擴(kuò)建、違規(guī)拆建、違規(guī)開挖與打樁的自動(dòng)識別，從而做到既能完成日常管理又能在異常情況發(fā)生的時(shí)候及時(shí)作出反應(yīng)[18]，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)快速自動(dòng)的村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)過程變化檢測與智能化違規(guī)預(yù)警。

如圖3所示,通過在視頻區(qū)域中設(shè)定入侵規(guī)則，根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的大小、運(yùn)動(dòng)速度及運(yùn)動(dòng)規(guī)律，準(zhǔn)確檢測出人或其他對象的入侵，發(fā)出預(yù)警信息，實(shí)現(xiàn)視頻分析結(jié)果的輸出和顯示。當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入方框時(shí)或跨過所畫的線時(shí)，即可判定目標(biāo)位出現(xiàn)違規(guī)的操作，并發(fā)出預(yù)警聲音進(jìn)行提示。

圖3　區(qū)域預(yù)警示意圖

2. 數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)增量更新

依據(jù)要求，村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)的地塊數(shù)據(jù)需按照實(shí)事求是、定期調(diào)整、可增可減、動(dòng)態(tài)監(jiān)管的原則，定期將本轄區(qū)范圍內(nèi)符合三舊改造要求但未標(biāo)圖建庫的地塊增補(bǔ)入庫；對已入庫但存在四至范圍不準(zhǔn)確或相關(guān)屬性內(nèi)容填寫錯(cuò)誤的地塊進(jìn)行修正；對已入庫但由于各種原因已明確無法實(shí)施改造的地塊進(jìn)行刪減[12]。

在實(shí)際操作過程中，需要每半年對數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、修改及刪除等動(dòng)態(tài)調(diào)整工作。本系統(tǒng)中采用反向增量存儲(chǔ)技術(shù)，只保存最新版本的三舊改造數(shù)據(jù)標(biāo)圖建庫數(shù)據(jù)及最初版本的數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)更新時(shí)，首先對三舊改造中新增地塊、修改地塊、刪除地塊的等待更新的數(shù)據(jù)進(jìn)行屬性檢測、文件檢測及拓?fù)錂z查；若檢查通過，符合更新條件，則與前一個(gè)版本的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，產(chǎn)生最新版的數(shù)據(jù)，同時(shí)將前一個(gè)版本刪除，新版本三舊改造數(shù)據(jù)及差異數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)，減少了數(shù)據(jù)冗余。歷史數(shù)據(jù)查詢時(shí)，可通過當(dāng)前最新數(shù)據(jù)與差異數(shù)據(jù)進(jìn)行反推，實(shí)現(xiàn)三舊改造數(shù)據(jù)的時(shí)空變化可追溯[19-20]。

3. 數(shù)字化監(jiān)管

主要對村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)的項(xiàng)目進(jìn)行全程監(jiān)管，包括范圍監(jiān)管、流程監(jiān)管、時(shí)限監(jiān)管、進(jìn)度監(jiān)管、項(xiàng)目成果評價(jià)5個(gè)方面。其中，范圍監(jiān)管是利用空間疊加，監(jiān)控已批用地與三舊改造標(biāo)圖建庫范圍是否一致，并進(jìn)行自動(dòng)預(yù)警；流程監(jiān)管是通過預(yù)設(shè)規(guī)則，監(jiān)控批后規(guī)范用地流程和行為是否符合要求，并進(jìn)行自動(dòng)預(yù)警；時(shí)限監(jiān)管是通過預(yù)設(shè)時(shí)限要求，監(jiān)控批后供地、用地、改造時(shí)限；進(jìn)度監(jiān)管是通過最新遙感數(shù)據(jù)，監(jiān)測已批用地是否在實(shí)施改造；項(xiàng)目成果評價(jià)主要是項(xiàng)目完工驗(yàn)收后，在一定時(shí)期內(nèi)對項(xiàng)目的開發(fā)成果進(jìn)行再評價(jià)及驗(yàn)證。

4. 空間決策與輔助支持

主要針對再開發(fā)的業(yè)務(wù)需求，對規(guī)劃與現(xiàn)狀對比、宗地占用及基準(zhǔn)地價(jià)分析、潛力評價(jià)等進(jìn)行研究，提供空間輔助決策支持。

1) 規(guī)劃與現(xiàn)狀對比分析：利用GIS疊置分析，分別將土地利用現(xiàn)狀圖、土地利用規(guī)劃圖、三舊改造規(guī)劃圖層、改造前影像圖、改造項(xiàng)目的地塊數(shù)據(jù)進(jìn)行疊置對比，分析三舊改造地塊是否符合現(xiàn)狀、是否滿足規(guī)劃要求。

2) 宗地占用及基準(zhǔn)地價(jià)分析：分析三舊改造項(xiàng)目的地塊范圍內(nèi)涉及多少房地產(chǎn)權(quán)屬及其基準(zhǔn)地價(jià)情況，并采用相應(yīng)的模型方法進(jìn)行價(jià)格評估，為三舊改造項(xiàng)目范圍認(rèn)定的預(yù)估算提供決策依據(jù)。

3) 村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)潛力評價(jià)：從土地利用現(xiàn)狀、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)、政策5個(gè)主要因素進(jìn)行抽取，采用準(zhǔn)則層、次準(zhǔn)則層和評價(jià)指標(biāo)層3層架構(gòu)方式，構(gòu)建潛力評價(jià)指標(biāo)體系；采用特爾菲法及層次分析法確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重，其中評價(jià)指標(biāo)權(quán)重主要由評價(jià)的準(zhǔn)則層、次準(zhǔn)則層和評價(jià)指標(biāo)層中對改造項(xiàng)目的影響程度確定。準(zhǔn)則層、次準(zhǔn)則層和評價(jià)指標(biāo)層的權(quán)重值在0～1之間。在數(shù)據(jù)調(diào)查、評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建和權(quán)重確定的基礎(chǔ)上，采用多因素綜合評定法構(gòu)建評價(jià)模型，對三舊改造用地潛力進(jìn)行測算。通過潛力測算，可進(jìn)一步明確三舊改造項(xiàng)目的改造潛力，判斷項(xiàng)目改造的可行性。

四、應(yīng)用與示范

依據(jù)上述關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)數(shù)據(jù)化監(jiān)管與空間決策支持系統(tǒng)，應(yīng)用于三舊改造項(xiàng)目監(jiān)管與空間決策。圖4是三舊改造項(xiàng)目的批后監(jiān)管系統(tǒng)，主要是對項(xiàng)目的審批流程及批后的建設(shè)過程進(jìn)行監(jiān)管。

圖4　批后監(jiān)管系統(tǒng)界面

圖5是設(shè)置權(quán)重因子構(gòu)建潛力評價(jià)模型，在此基礎(chǔ)上，以順德區(qū)為例，進(jìn)行三舊改造的潛力評價(jià)。如圖6所示，將潛力評價(jià)結(jié)果分為3級：高潛力區(qū)、中潛力區(qū)、低潛力區(qū)，并用分級設(shè)色的方式直觀展現(xiàn)，從圖上可清晰反映三舊改造項(xiàng)目的改造潛力。

五、結(jié)束語

本文針對村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)工作存在的各類問題，利用3S技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、智能視頻監(jiān)控技術(shù)等，構(gòu)建了數(shù)字化監(jiān)管與空間決策支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)的高效融合集成、空間數(shù)據(jù)在線增量更新、多方位于一體的實(shí)時(shí)監(jiān)控集成、全程數(shù)字化監(jiān)管及空間輔助決策功能，將再開發(fā)現(xiàn)場監(jiān)測、全程監(jiān)管、空間決策與業(yè)務(wù)系統(tǒng)一體化整合，并將其應(yīng)用于廣東省、廣州市、從化市、順德區(qū)等國土部門，覆蓋了省級、市級、縣級3種村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)類型，促進(jìn)了村鎮(zhèn)建設(shè)用地的再開發(fā)業(yè)務(wù)由傳統(tǒng)型、粗放型、經(jīng)驗(yàn)型向精細(xì)化、協(xié)同化、科學(xué)化的綜合管理決策模式轉(zhuǎn)變，為國土管理部門科學(xué)決策提供了輔助支持。

圖5　潛力評價(jià)模型界面

圖6　潛力定級分布

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通信作者：胡月明。E-mail:ymhu@scau.edu.cn

作者簡介：吳小芳(1979—)，女，博士，副教授，現(xiàn)從事地圖制圖學(xué)、地理信息系統(tǒng)理論與方法，以及GIS在土地、林業(yè)、城市管理中的研究。E-mail: somewxf@163.com

基金項(xiàng)目：國家科技支撐計(jì)劃(2013BAJ13B005)

收稿日期：2015-10-08； 修回日期： 2015-11-02

中圖分類號：P208

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：0494-0911(2015)12-0093-05

引文格式： 吳小芳，于紅波，胡月明，等. 村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)數(shù)字化監(jiān)管與空間決策支持系統(tǒng)研究[J].測繪通報(bào)，2015(12)：93-97.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.388