宋 喆

（中國國家鐵路集團有限公司 經(jīng)營開發(fā)部，北京 100038）

在國家推行不動產(chǎn)統(tǒng)一登記、鐵路土地資產(chǎn)資本化，以及鐵路土地授權(quán)經(jīng)營和經(jīng)營開發(fā)的背景下，鐵路用地管理的內(nèi)涵和側(cè)重點逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)的保障安全生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閿U展資產(chǎn)化經(jīng)營開發(fā)。隨著鐵路建設(shè)及鐵路投產(chǎn)里程的不斷增加，鐵路用地管理的范圍也逐步擴大，管理資源和管理效能面臨著越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計，鐵路用地人均管理面積由2015 年2.73 km2/人上升到2020 年8.59 km2/人，增加了約3.15 倍[1]。而鐵路土地具有條帶狀的空間特性，這使鐵路用地的管理難度大為增加。

鐵路“一張圖”是指以國家基礎(chǔ)地理信息中心和鐵路地理信息平臺的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)底圖，疊加鐵路宗地邊界、權(quán)屬信息等數(shù)據(jù)，所形成的全國鐵路用地資產(chǎn)數(shù)字化地圖服務(wù)。本文在此基礎(chǔ)上，融合了鐵路用地檔案、用地現(xiàn)狀、權(quán)屬糾紛、用地管理人員等信息，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS，Geographic Information System）數(shù)據(jù)融合、圖像分析、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)了基于鐵路“一張圖”的鐵路用地管理系統(tǒng)，以增強系統(tǒng)的數(shù)據(jù)跨域綜合分析能力與可視化數(shù)據(jù)動態(tài)統(tǒng)計和展示能力?；阼F路“一張圖”的鐵路用地管理系統(tǒng)能更好地滿足鐵路權(quán)屬、監(jiān)察、處置、規(guī)劃、開發(fā)利用等業(yè)務(wù)生產(chǎn)和管理需求[1]。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 設(shè)計目標(biāo)

（1）減少系統(tǒng)重復(fù)開發(fā)，降低信息化建設(shè)成本。目前，各鐵路局集團公司分別研發(fā)自有土地管理信息系統(tǒng)，這造成了資源的大量投入、數(shù)據(jù)的重復(fù)采集、系統(tǒng)的無序建設(shè)。鐵路用地管理系統(tǒng)的研發(fā)可為各鐵路局集團公司提供“一張圖”式的鐵路用地數(shù)據(jù)共享服務(wù)，滿足個性化需求[2]。

（2）深挖土地信息價值，提升土地管理綜合效益。鐵路用地管理系統(tǒng)的構(gòu)建以鐵路現(xiàn)勢性管理為基礎(chǔ)，以信息化為手段，通過對各鐵路局集團公司既有土地的地上地下空間利用、土地資產(chǎn)經(jīng)營模式和經(jīng)營效益、未開發(fā)的土地綜合開發(fā)利用等分析，以數(shù)字化形式挖掘鐵路用地資產(chǎn)經(jīng)營開發(fā)價值，并形成可復(fù)制、可推廣的經(jīng)驗及方法，為中國國家鐵路集團有限公司（簡稱：國鐵集團）、各鐵路局集團公司“降本增效”提供信息化支撐。

（3）分析土地行業(yè)數(shù)據(jù)，提出土地資源價格趨勢。鐵路用地管理系統(tǒng)的研究可以對各鐵路局集團公司可開發(fā)利用土地總體情況、區(qū)域分布、使用情況等進行分析研判，形成可開發(fā)利用土地資源數(shù)據(jù)庫；可以結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展趨勢，根據(jù)數(shù)據(jù)模型分析，預(yù)判鐵路土地綜合開發(fā)業(yè)態(tài)，開拓新型經(jīng)營模式。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

鐵路用地管理系統(tǒng)基于中國鐵路主數(shù)據(jù)中心云平臺，充分借助國鐵集團的鐵路數(shù)據(jù)服務(wù)平臺和鐵路地理信息平臺，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和安全保障體系的支撐下，通過感知層、網(wǎng)絡(luò)層、設(shè)施層（云平臺）、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層，支撐應(yīng)用層的鐵路用地管理應(yīng)用，以及訪問層的多終端訪問。同時，該系統(tǒng)采用統(tǒng)一的授權(quán)管理進行安全控制，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行[3]。系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 鐵路用地管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

（1）感知層：基于物聯(lián)網(wǎng)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等感知技術(shù)，借助終端設(shè)備，實時地識別、感知、定位、跟蹤、采集鐵路用地管理數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)來源。

（2）網(wǎng)絡(luò)層：為數(shù)據(jù)的上傳和指令的下達(dá)提供實時的通道，實現(xiàn)各級管理者通過固定終端、移動終端等隨時隨地獲取數(shù)據(jù)、聲音、視頻和報警消息。

（3）設(shè)施層：提供計算資源、網(wǎng)絡(luò)資源、存儲資源和安全資源，保證鐵路用地管理系統(tǒng)高性能、高可靠穩(wěn)定運行，并且可以靈活擴展。

（4）數(shù)據(jù)層：借助數(shù)據(jù)匯集、清洗、轉(zhuǎn)換、存儲、分析等技術(shù)，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，以及圖形數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)進行集成和共享。

（5）服務(wù)層：運用服務(wù)總線、消息隊列、認(rèn)證授權(quán)、搜索引擎、報表引擎、流程引擎等基礎(chǔ)服務(wù)，為系統(tǒng)運行提供支撐。

（6）應(yīng)用層：基于感知層、網(wǎng)絡(luò)層、設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層，構(gòu)建鐵路用地管理業(yè)務(wù)應(yīng)用。

（7）訪問層：通過SSL VPN、Web、移動互聯(lián)等技術(shù)，實現(xiàn)瀏覽器、智能終端、中心大屏等不同方式的訪問。

2 系統(tǒng)功能

鐵路用地管理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 鐵路用地管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

2.1 鐵路用地統(tǒng)計報表

依據(jù)鐵路用地分類標(biāo)準(zhǔn)和鐵路用地臺帳管理標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建臺帳數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系和逐級鎖定/解鎖機制，增強系統(tǒng)易用性和數(shù)據(jù)安全性，同時引入多維分類體系，解決不同分類體系下組織結(jié)構(gòu)的快速組合問題，在此基礎(chǔ)上提供鐵路用地統(tǒng)計報表擴展功能。鐵路用地管理系統(tǒng)通用統(tǒng)計報表主要包括運輸生產(chǎn)用地、輔助生產(chǎn)用地、商服用地等多種用地類別，并可根據(jù)國鐵集團、各鐵路局集團公司不同的管理需求，提供定制化臺帳總表、綜合報表的匯總和導(dǎo)出功能，滿足個性化鐵路用地管理需求。

2.2 鐵路用地綜合指標(biāo)分析

圍繞土地權(quán)屬、土地收益、土地動態(tài)等專題，鐵路用地綜合指標(biāo)分析以數(shù)據(jù)聚合和專題指標(biāo)分析的方式為國鐵集團、鐵路局集團公司提供多維度數(shù)據(jù)統(tǒng)計和信息的可視化展示服務(wù)，提升鐵路用地管理數(shù)據(jù)分析和獲取能力，為鐵路用地管理提供可預(yù)見性的數(shù)據(jù)指導(dǎo)[4-5]。

（1）土地屬性綜合分析：通過對土地權(quán)屬、類型、宗數(shù)、面積等基本屬性的分析，使用戶及時掌握鐵路用地近年來的面積變化趨勢、土地的使用方式分布、各鐵路局集團公司用地情況、土地領(lǐng)證情況及土地的資產(chǎn)價值等信息。

（2）土地收益綜合分析：依據(jù)土地資產(chǎn)處置、臨時租借、合資占用國鐵集團土地情況等業(yè)務(wù)臺帳分析土地收益，并對各鐵路局集團公司月度土地收益、年度土地收益等重點指標(biāo)進行回歸分析。

（3）土地動態(tài)綜合分析：依據(jù)現(xiàn)場反饋的被侵占數(shù)據(jù)進行圖形分析，并自動計算當(dāng)前侵占面積，對發(fā)生侵占的重點地塊進行數(shù)據(jù)提取。同時，土地動態(tài)綜合分析還利用被占用土地或糾紛土地的分析結(jié)果，為解決侵占問題、保護土地資源提供數(shù)據(jù)支撐。

（4）土地專項綜合分析：對土地授權(quán)經(jīng)營批復(fù)情況、土地使用換證完成情況等進行分析；對貨場（物流基地）占用土地按照線路、行政區(qū)劃、等級等維度進行分析，以及對“三供一業(yè)”移交面積、移交宗數(shù)及移交完成情況進行分析。

（5）土地利用情況分析：依據(jù)現(xiàn)場反饋、土地檔案等數(shù)據(jù)，使用戶及時掌握土地利用現(xiàn)狀，對可開發(fā)利用土地、潛在可開發(fā)利用土地、停用鐵路線路等土地資源進行統(tǒng)計分析。

（6）人員情況綜合分析：對包括管理人員結(jié)構(gòu)、年齡分布、人均管地等情況進行多維度分析，為決策人員進行土地管理人員的安排提供數(shù)據(jù)支撐。

2.3 鐵路用地“一張圖”管理

鐵路用地“一張圖”管理通過統(tǒng)一的鐵路用地圖繪制標(biāo)準(zhǔn)和共享機制，實現(xiàn)鐵路用地圖屬一體化展示和圖屬聯(lián)動，基于鐵路“一張圖”進行用地可視化和空間專題分析。

（1）可視化展示：實現(xiàn)全國鐵路用地界限數(shù)據(jù)的可視化集成展示，對鐵路用地數(shù)據(jù)按級別、權(quán)限分別管理，支持按照宗地名稱、宗地編號、行政區(qū)域等快速查詢定位宗地位置及其用地臺帳，為用戶提供可視化展示、分層管理、宗地在線查詢、臺帳查詢功能。同時，可視化展示還預(yù)留與用地巡查人員定位信息和現(xiàn)場視頻圖像實時接入接口，使用戶具備圖上巡查監(jiān)督能力。

（2）用地圖服務(wù)：基于鐵路線路、車站、站場，土地專業(yè)用地紅線、地籍地塊、附屬設(shè)施等，形成全國鐵路范圍土地“一張圖”，為各鐵路局集團公司的鐵路用地數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)接口；依據(jù)各鐵路局集團公司用地圖的權(quán)屬關(guān)系，為其提供分權(quán)限、分圖層的鐵路用地圖服務(wù)。

（3）GIS 專題分析：分為權(quán)屬分析圖層、收益分析圖層、土地動態(tài)圖層和土地專項分析圖層4 個專題圖層。權(quán)屬分析圖層包括面積變化情況、土地領(lǐng)證情況、土地使用方式等。收益分析圖層包括資產(chǎn)處置情況、租借情況、合資鐵路等收入來源分析。土地動態(tài)圖層包括可開發(fā)利用、被占用土地、停用線路、糾紛土地等。土地專項分析圖層包括授權(quán)經(jīng)營批復(fù)情況、授權(quán)經(jīng)營換證情況和貨場（物流基地）占用土地分析等專題分析。

（4）宗地界線管理：提供對宗地界址點數(shù)據(jù)的上傳、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、地圖配圖、服務(wù)發(fā)布等功能，推進鐵路“一張圖”數(shù)據(jù)交付管理，由鐵路用地管理單位依據(jù)交付要求上傳宗地界限數(shù)據(jù)。同時，宗地界線管理還提供按鐵路局集團公司、站段管轄范圍進行區(qū)域選擇功能，實現(xiàn)宗地界線集中管理、分級維護及同步更新。

2.4 重點區(qū)域土地探查分析

（1）建筑物信息提取檢測：在鐵路“一張圖”的基礎(chǔ)上結(jié)合遙感影像數(shù)據(jù)，通過遙感影像提取方法進行車站周邊建筑物等信息的提取，實現(xiàn)鐵路沿線建筑物的檢測，以及宗地圖紅線范圍內(nèi)建筑物的類別判斷和面積判斷。

（2）多時相影像分析對照：針對鐵路沿線周邊的建筑物，提取多個年份的遙感影像鐵路用地信息，實現(xiàn)對鐵路沿線建筑物的多時態(tài)分析，并將分析結(jié)果制圖發(fā)布，實現(xiàn)典型地塊遙感影像的在線查閱和對照，顯示智能分析的結(jié)果。

（3）建筑物變化分析：在多時相、高分辨率的遙感影像基礎(chǔ)上，實現(xiàn)鐵路沿線新增或廢棄建筑物信息的可視化展示和分析，為土地巡查監(jiān)督提供參考。

（4）土地開發(fā)利用分析：利用GIS 相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)鐵路沿線周邊人口、經(jīng)濟分布狀況專題地圖的可視化展示，并結(jié)合現(xiàn)場反饋及相關(guān)臺帳等數(shù)據(jù)，對可開發(fā)利用土地和潛在可開發(fā)利用土地進行分析，為土地的經(jīng)營開發(fā)提供有效的輔助決策。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 多時相遙感影像提取、動態(tài)檢測技術(shù)

基于鐵路“一張圖”鐵路用地管理信息系統(tǒng)，匯集同一鐵路用地區(qū)域的多個時相的單波段或多波段遙感影像，對數(shù)據(jù)源進行預(yù)處理，并采用一種或多種影像提取算法，對車站或沿線重點建筑物等檢測對象進行特征提取，檢測該區(qū)域的地物是否發(fā)生變化，實現(xiàn)鐵路周邊建筑物的多時態(tài)分析，并將分析結(jié)果生成圖表進行展示[6]。多時相遙感影像提取、動態(tài)檢測過程如圖3 所示。

圖3 多時相遙感影像提取及動態(tài)檢測過程

鐵路用地遙感影像提取和檢測需要多時相數(shù)據(jù)源，在選擇數(shù)據(jù)源時應(yīng)充分考慮物候和影像成像條件帶來的噪聲，以及檢測范圍、檢測精度等帶來的影響。對于鐵路用地多時相遙感影像而言，不同時間、不同傳感器、不同視角使得同一地物在同一地理坐標(biāo)系下對應(yīng)的坐標(biāo)位置不一致，因此需要對遙感影像進行圖像配準(zhǔn)。同時，光照、地形、大氣等條件變化，以及遙感器本身的光電系統(tǒng)影響會導(dǎo)致影像變化檢測的分析結(jié)果與實際有偏差，因而需要通過輻射校正消除這些因素帶來的影響。

在鐵路“一張圖”的基礎(chǔ)上，結(jié)合多光譜、多分辨率、多時相的遙感影像數(shù)據(jù)，通過遙感影像提取方法（如遙感影像典型地物提取算法等），分析多時相鐵路用地遙感影像中地物的光譜、形狀、空間、紋理等特征存在的差異，提取遙感影像變化強度或變化類型等信息，實現(xiàn)鐵路沿線建筑物的檢測，以及對鐵路沿線建筑物的多時態(tài)分析，并基于該檢測結(jié)果進行動態(tài)檢測評價[7-9]。

3.2 鐵路可開發(fā)用地數(shù)據(jù)多元化分析技術(shù)

基于國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、鐵路基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、鐵路宗地圖數(shù)據(jù)，以及鐵路沿線周邊人口數(shù)據(jù)、經(jīng)濟數(shù)據(jù)等，利用疊加分析、緩沖區(qū)分析等GIS 相關(guān)技術(shù)，判斷一定范圍內(nèi)的人口密度大小和經(jīng)濟狀況。同時，通過不同時間單位（年、月、日）數(shù)據(jù)的對比，進行鐵路可開發(fā)用地數(shù)據(jù)多元化分析，實現(xiàn)鐵路沿線土地屬性、土地收益、土地動態(tài)、人口分布、經(jīng)濟分布狀況等專題地圖可視化展示，為土地的經(jīng)營開發(fā)提供有效的輔助決策，使土地利用更合理化、經(jīng)濟化和實用化。鐵路可開發(fā)用地數(shù)據(jù)多元化分析過程如圖4 所示。

圖4 鐵路可開發(fā)用地數(shù)據(jù)多元化分析過程

通過對鐵路可開發(fā)用地數(shù)據(jù)進行多元化分析，鐵路用地數(shù)據(jù)專題可分為土地屬性、土地收益、土地動態(tài)、土地專項、土地利用和人員情況。鐵路用地數(shù)據(jù)專題結(jié)構(gòu)如圖5 所示。

圖5 鐵路用地數(shù)據(jù)專題結(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語

基于“一張圖”的鐵路用地管理系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)有利于提升鐵路土地管理及綜合開發(fā)水平，促進國鐵集團和鐵路局集團公司兩級鐵路用地管理信息系統(tǒng)融合發(fā)展，充分體現(xiàn)鐵路發(fā)展的本質(zhì)要求，具有重要的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。