劉江濤

(深圳市規(guī)劃國土房產(chǎn)信息中心，廣州 深圳 518034)

0 引 言

隨著我國各地數(shù)字地理空間框架建設(shè)日益完備[1]，大規(guī)模、多樣化和快速更新的城市數(shù)據(jù)已經(jīng)構(gòu)成了“大數(shù)據(jù)”的必要條件[2]。然而，這些數(shù)據(jù)資源雖然數(shù)量龐大且豐富多樣，但往往分散在相互割裂的專業(yè)領(lǐng)域和系統(tǒng)中，不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)生命周期也各不相同，存在空間信息層次割裂、非空間信息難以空間化、空間信息與非空間信息缺乏上下文關(guān)系，難以建立有效數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)等一系列問題[3-5]。針對以上問題，本文圍繞土地、建筑、房屋和人（法人）四大實體，探討面向“地—樓—房—人”一體化大數(shù)據(jù)集成關(guān)鍵技術(shù)和思路。

1 “地—樓—房—人”一體化集成框架

傳統(tǒng)各部門電子政務(wù)系統(tǒng)是相互割裂的，地理空間框架建設(shè)解決了空間數(shù)據(jù)共享問題，“一門一網(wǎng)式”政務(wù)信息化改革，有望打通行政服務(wù)的統(tǒng)一[6]。然而，面向城市規(guī)劃、建設(shè)和管理實際業(yè)務(wù)需要的，跨部門和跨領(lǐng)域的城市空間統(tǒng)一標(biāo)識、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一管理和統(tǒng)一服務(wù)仍存在技術(shù)和機(jī)制難題。如圖1所示，本文面向土地、建筑、房屋和人（法人）四大領(lǐng)域，以“地-樓-房-人”一體化集成框架為關(guān)鍵技術(shù)載體，探討解決以下工程技術(shù)問題：

圖1 “地—樓—房—人”一體化集成框架Fig.1 The "land-building-house-people" integration framework

1）一體化數(shù)據(jù)模型：解決不同來源、不同業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一編碼和建模的標(biāo)準(zhǔn)問題。

2）城市空間統(tǒng)一編碼中心：解決跨部門空間實體統(tǒng)一編碼和標(biāo)識問題。

3）多維數(shù)據(jù)融合及自動建模：解決“地-樓-房”業(yè)務(wù)審批主線中，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)空間幾何、結(jié)構(gòu)或指標(biāo)等豐富的空間語義之間的集成問題。

4）非空間信息自動尋址：解決自然語言描述的非空間信息與富業(yè)務(wù)語義空間實體關(guān)聯(lián)問題。

5）數(shù)據(jù)協(xié)同更新：解決城市統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集、匯交、甄別、審查、確認(rèn)和共享利用問題。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 “地—樓—房—人”一體化數(shù)據(jù)模型

如2所示，針對城市建設(shè)管理、社會經(jīng)濟(jì)、行業(yè)發(fā)展等各類信息空間化及在不同空間尺度上空間協(xié)同的需要，圍繞土地、建筑、房屋和人（法人）四大實體，從土地“批準(zhǔn)—供應(yīng)—使用—補充—監(jiān)察”，建筑“設(shè)計—報建—施工—驗收—使用”，房屋“預(yù)售—交易—登記—租賃—使用”，人（法人）“登記—活動”等四個領(lǐng)域的數(shù)據(jù)生命周期出發(fā)，將具有自然語義的不規(guī)則空間語義和業(yè)務(wù)對象實體進(jìn)行關(guān)聯(lián)，增強剖分空間與實體目標(biāo)間映射對應(yīng)的適應(yīng)性，形成可以滿足多尺度應(yīng)用需求的空間編碼體系。按照市—區(qū)—街道—社區(qū)—基礎(chǔ)網(wǎng)格—宗地—建筑物—房間八個尺度將城市地理空間進(jìn)行劃分，并為每個城市空間賦予了唯一編碼，并以空間編碼為核心，與空間坐落（網(wǎng)格）、空間坐標(biāo)、地址門址以及各類屬性動態(tài)關(guān)聯(lián)和有效約定，并將空間維度和業(yè)務(wù)維度納入統(tǒng)一模型體系，既滿足不同精度空間劃分的需要，也滿足不同業(yè)務(wù)信息管理的需要，為城市各行業(yè)的編碼關(guān)聯(lián)起來提供基礎(chǔ)。各行業(yè)編碼均可以在空間編碼體系的相應(yīng)尺度上找到對應(yīng)空間區(qū)域，實現(xiàn)各行業(yè)編碼及其信息的關(guān)聯(lián)共享，以及城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)。

圖2 “地—樓—房—人”一體化數(shù)據(jù)模型Fig.2 Data model of“l(fā)and-building-house-people”

2.2 空間統(tǒng)一編碼中心

以“地—樓—房—人”數(shù)據(jù)模型為標(biāo)準(zhǔn)，以地樓房空間實體為核心，整合規(guī)劃報建、建筑普查、竣工驗收、預(yù)售查丈、遙感監(jiān)測和房屋租賃等多來源數(shù)據(jù)，建立全市統(tǒng)一的空間編碼數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)工程保證存量數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)和語義上的一致性。統(tǒng)籌規(guī)劃部門、測繪部門、社會管理和違法監(jiān)察等部門，制定空間統(tǒng)一編碼和更新機(jī)制。通過規(guī)劃報建、外業(yè)踏勘、社區(qū)巡查和違法監(jiān)察等多種方式發(fā)現(xiàn)城市空間變化內(nèi)容，采用全市唯一的編碼生成器，維護(hù)不同來源、不同業(yè)務(wù)建筑和房屋數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)的一致性，通過編碼中心系統(tǒng)實現(xiàn)對建筑編碼的統(tǒng)一管理。城市空間編碼統(tǒng)一中心貫穿空間實體報建、建設(shè)、變化和消亡的全生命周期，對于合法報建空間實體，在報建之初由編碼生成器根據(jù)報建位置生成預(yù)編碼，并在房屋查丈中擴(kuò)展房屋編碼以及在竣工驗收中生成永久建筑物編碼；對于未報建實體，通過遙感監(jiān)測或社會巡查發(fā)現(xiàn)新增建筑物，由工作人員在系統(tǒng)中標(biāo)注新增建筑物位置，經(jīng)編碼生成器預(yù)編碼，并在后續(xù)違法監(jiān)察或建筑普查的精確測量并生成永久編碼。

2.3 多維數(shù)據(jù)融合建模

梳理“地—樓—房”相關(guān)土地確權(quán)、用地審批、規(guī)劃報建、規(guī)劃驗收和房產(chǎn)登記等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)關(guān)系，在土地確權(quán)階段獲取地籍?dāng)?shù)據(jù)、在用戶審批階段獲取規(guī)劃設(shè)計要點、在規(guī)劃報建階段獲取三維報建模型、在規(guī)劃驗收階段獲取建筑驗收和房屋驗收CAD文件，房屋登記階段獲取房屋產(chǎn)權(quán)人信息，根據(jù)“地—樓—房—人”數(shù)據(jù)模型，建立不同數(shù)據(jù)之間的語義關(guān)聯(lián)，如建筑信息關(guān)聯(lián)樓層數(shù)、層高、層平面圖；房屋信息關(guān)聯(lián)戶型的圖形要素以及房屋編碼、建筑面積、使用面積、分?jǐn)偯娣e、房屋性質(zhì)、房屋類型、用途、產(chǎn)權(quán)狀態(tài)、所在樓宇編號屬性等信息。利用規(guī)則建模技術(shù)實現(xiàn)三維管理單元的構(gòu)建[7-8]，利用三維地籍拓?fù)錁?gòu)建技術(shù)實現(xiàn)三維產(chǎn)權(quán)體的構(gòu)建[9]。針對CAD文件，提取CAD模型中包括幾何、物理、規(guī)則等豐富的建筑空間和語義信息，以及CAD模型內(nèi)部要素間相互關(guān)聯(lián)關(guān)系，同時基于語義信息實現(xiàn)復(fù)雜三維模型的簡化，自動實現(xiàn)基于CAD模型的室內(nèi)三維模型構(gòu)建[10]。構(gòu)建的三維產(chǎn)權(quán)體、立體控規(guī)體、建筑模型、室內(nèi)模型與數(shù)字深圳現(xiàn)有三維場景實現(xiàn)無縫的整合，實現(xiàn)在同一場景下對三維地籍、立體控規(guī)、建筑模型和室內(nèi)模型的集成瀏覽查詢和沖突檢測分析。

2.4 非空間信息自動尋址

針對公共教育、勞動就業(yè)、社會保險、社會服務(wù)、醫(yī)療衛(wèi)生、住房保障、文化體育等業(yè)務(wù)中產(chǎn)生的大量用自然語言表述的非空間信息，在傳統(tǒng)地址編碼技術(shù)的技術(shù)上[11]，結(jié)合“地-樓-房-人”一體化數(shù)據(jù)模型，建立自然語言與統(tǒng)一編碼和空間實體之間的關(guān)系，實現(xiàn)了自動尋址引擎及在線匹配服務(wù)。引擎綜合比對公安門址與建筑物普查門址信息，創(chuàng)建門牌數(shù)據(jù)索引，其數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)可以分為：一級索引、二級索引和門牌號數(shù)據(jù)，索引與建筑物編碼關(guān)聯(lián)，將門址信息納入“地-樓-房-人”數(shù)據(jù)模型，并通過HASH方法，實現(xiàn)門牌號的高速檢索。采用計算語言學(xué)理論和方法，在“中文自動分詞”算法的基礎(chǔ)上實現(xiàn)基于“正向最大匹配分詞”的分詞算法，保障分詞的精度和準(zhǔn)確。區(qū)別傳統(tǒng)地址匹配方法，地址與坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，基于“地-樓-房-人”模型的，實現(xiàn)具有業(yè)務(wù)語義的自然語言與不同層次空間實體的關(guān)聯(lián)。

2.5 數(shù)據(jù)協(xié)同更新

在“地-樓-房-人”一體化數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，針對“地-樓-房-人”數(shù)據(jù)，分別建立數(shù)據(jù)來源的數(shù)據(jù)價值分類、數(shù)據(jù)更新模型、數(shù)據(jù)動態(tài)更新機(jī)制，對于不同的數(shù)據(jù)來源分析其各個數(shù)據(jù)項的可信度，不同來源的相同數(shù)據(jù)項根據(jù)數(shù)據(jù)來源的數(shù)據(jù)項可信度來建立數(shù)據(jù)更新模型，實現(xiàn)多種來源數(shù)據(jù)通過一套統(tǒng)一的更新規(guī)則更新到地樓房人數(shù)據(jù)庫。以協(xié)同更新系統(tǒng)為核心，實現(xiàn)各個政府部門及時匯交數(shù)據(jù)、甄別評估數(shù)據(jù)，專門的管理部門對地樓房人數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)逐條入庫審查、確認(rèn)，并實現(xiàn)地樓房人之間的相互數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，全市的地樓房人的業(yè)務(wù)管理部門和專題數(shù)據(jù)管理部門在一體化協(xié)同更新系統(tǒng)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、匯交、甄別、審查、確認(rèn)、共享利用，保障地樓房人數(shù)據(jù)是動態(tài)性和完整性，系統(tǒng)包括地籍動態(tài)更新、房屋動態(tài)更新、人口和法人動態(tài)更新等部分。

3 深圳實踐

本項目采用各類開源大數(shù)據(jù)組件實現(xiàn)大數(shù)據(jù)加工及管理技術(shù)框架，框架對通過自動尋址、協(xié)同更新和多維融合等集成途徑獲取的各類空間和非空間數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一封裝，在實現(xiàn)分布式的索引、存儲和計算的同時，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)集成、調(diào)度建庫和集群管理功能，通過對數(shù)據(jù)整合的全過程監(jiān)控，為數(shù)據(jù)的安全和數(shù)據(jù)質(zhì)量提供保障。

研究相關(guān)成果投入試運行以來，已初步形成利用近2萬人的出租屋網(wǎng)格綜合管理員，發(fā)現(xiàn)建筑變化，并結(jié)合建筑規(guī)劃驗收數(shù)據(jù)核實補充建（構(gòu)）筑物的工作機(jī)制，截止2016年底，平均每月通過租賃巡查，更新建筑物約400棟，通過竣工測量更新月200棟，實現(xiàn)全市2000萬身份證，220萬法人組織機(jī)構(gòu)代碼證與建筑編碼的關(guān)聯(lián)，推進(jìn)了傳統(tǒng)批量更新向面向業(yè)務(wù)的增量式日常更新的轉(zhuǎn)變。隨著“地-樓-房-人”一體化數(shù)據(jù)集成框架的逐步應(yīng)用，有望實現(xiàn)跨多部門的數(shù)據(jù)協(xié)同更新，保障多領(lǐng)域地樓房人數(shù)據(jù)是動態(tài)性、完整性和一致性。

4 結(jié)束語

本研究是數(shù)字城市向智慧城市轉(zhuǎn)型升級期間的重要城市工程，打通規(guī)劃報建、竣工驗收、預(yù)售查丈、房產(chǎn)登記、租賃登記和個人信息登記等多個跨部門業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，本文關(guān)鍵技術(shù)的綜合應(yīng)用，可以實現(xiàn)多領(lǐng)域空間信息與業(yè)務(wù)信息的整合、進(jìn)而支持基于空間的深度業(yè)務(wù)應(yīng)用集成，為城市數(shù)據(jù)資源的深度挖掘、揭示深層次空間模式奠定基礎(chǔ)。