陳 瓊，謝秋昌

（1.江西省國土空間調(diào)查規(guī)劃研究院，江西 南昌 330025）

土地調(diào)查是我國法定的一項(xiàng)重要制度，是全面查實(shí)查清土地資源的重要手段[1]。2017年10月國務(wù)院下發(fā)的國發(fā)[2017]48號《關(guān)于開展第三次全國土地調(diào)查的通知》指出，開展第三次全國國土調(diào)查（以下簡稱三調(diào)）的目的是全面查清當(dāng)前全國土地利用狀況，掌握真實(shí)準(zhǔn)確的土地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，健全土地調(diào)查、監(jiān)測和統(tǒng)計(jì)制度，強(qiáng)化土地資源信息社會化服務(wù)，滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國土資源管理工作的需要[2]。三調(diào)關(guān)系到生態(tài)文明建設(shè)全局，關(guān)系到第一個百年目標(biāo)實(shí)現(xiàn)后、邁向?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代化第二個百年目標(biāo)的一系列最基礎(chǔ)的自然資源條件、國情以及國力的基礎(chǔ)判斷；也是整個自然資源系統(tǒng)最復(fù)雜、最重要的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作[3]。如何加強(qiáng)質(zhì)量管理，確保三調(diào)數(shù)據(jù)成果的真實(shí)可靠，是亟待解決的難題。

隨著技術(shù)發(fā)展和需求引導(dǎo)，外業(yè)調(diào)查技術(shù)水平得到大幅提升，第一次全國土地調(diào)查使用平板儀等測量儀器開展調(diào)查，第二次全國土地調(diào)查使用GPS-RTK等設(shè)備開展數(shù)字化調(diào)查，傳統(tǒng)的外業(yè)調(diào)查模式費(fèi)時、費(fèi)力，作業(yè)效率不高，不能滿足當(dāng)代自然資源管理的業(yè)務(wù)需求[4]。隨著3S技術(shù)的快速發(fā)展和“互聯(lián)網(wǎng)+”的廣泛應(yīng)用，國土資源調(diào)查手段和技術(shù)方法不斷優(yōu)化與革新，在線舉證核查概念由此應(yīng)運(yùn)而生。它因可靠性強(qiáng)、效率高、成本低等優(yōu)勢，已得到廣泛應(yīng)用[5-7]，保證了國土資源調(diào)查成果的全面、準(zhǔn)確、客觀、現(xiàn)勢。然而，在線舉證核查技術(shù)才剛剛起步，仍不夠成熟，在海量數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)穩(wěn)定性以及更加智能化提升自然資源管理水平等方面，有待進(jìn)一步優(yōu)化[8]。

為了更好地開展江西省三調(diào)工作，掌握真實(shí)準(zhǔn)確的國土基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，充分依托北斗衛(wèi)星定位、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)安全策略等新技術(shù)，以全新的組織方式、調(diào)查技術(shù)、檢查方法提供完善的國土調(diào)查空間信息服務(wù)。鑒于此，本文利用“互聯(lián)網(wǎng)+”、3S和人臉識別等技術(shù)，充分考慮安全、效率等因素，探索建立了滿足三調(diào)需求的多級聯(lián)動、全程監(jiān)管、內(nèi)外結(jié)合的省級舉證核查云平臺。該平臺不僅服務(wù)于調(diào)查工作取證，還引入人臉識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對舉證人員的有效管理和調(diào)度，從而為未來自然資源調(diào)查監(jiān)測監(jiān)管以及深化和拓展數(shù)據(jù)共享服務(wù)提供實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 舉證核查平臺設(shè)計(jì)與開發(fā)

1.1 平臺總體框架設(shè)計(jì)

本文充分利用北斗衛(wèi)星定位、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動互聯(lián)網(wǎng)以及3S一體化等高新技術(shù)，建設(shè)省級“互聯(lián)網(wǎng)+”舉證核查云平臺，以滿足全省三調(diào)海量用戶、海量數(shù)據(jù)和高并發(fā)舉證的工作需要，滿足實(shí)時在線核查工作的需要，滿足與省內(nèi)三調(diào)數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)格式互通、與國家“互聯(lián)網(wǎng)+”在線核查平臺和智能調(diào)查云平臺無縫對接、確保任務(wù)下載和成果提交審核保持順暢的需要。

江西省舉證核查云平臺采用SOA架構(gòu)以及數(shù)據(jù)與應(yīng)用相分離的設(shè)計(jì)理念，通過服務(wù)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)應(yīng)用和服務(wù)。省級舉證核查云平臺是一個內(nèi)外業(yè)綜合工作系統(tǒng)，集數(shù)據(jù)采集、信息管理、數(shù)據(jù)分析于一體，自下而上分為云服務(wù)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、用戶層4層，如圖1所示。

圖1 江西省舉證核查云平臺總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

1）云服務(wù)層為平臺的正常運(yùn)行提供基本保障，包括架設(shè)云存儲設(shè)施、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器集群、Web應(yīng)用服務(wù)器集群、GIS應(yīng)用服務(wù)器集群、網(wǎng)絡(luò)與安全設(shè)施，以保證數(shù)據(jù)安全為原則，通過無線VPDN加密專網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)為國土調(diào)查業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)時視頻等服務(wù)。

2）數(shù)據(jù)層主要包括電子地圖、切片影像數(shù)據(jù)、待舉證圖斑、舉證成果數(shù)據(jù)（含照片、視頻、掃描件）和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

3）應(yīng)用層由“互聯(lián)網(wǎng)+”舉證與在線核查系統(tǒng)（省級、市級客戶端）、縣級在線舉證管理系統(tǒng)（Web端）和“互聯(lián)網(wǎng)+”在線調(diào)查舉證App（移動端）組成?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”舉證與在線核查系統(tǒng)（省級客戶端）作為“指揮中樞”，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理、進(jìn)度查看、成果在線審核、監(jiān)管調(diào)度和遠(yuǎn)程指揮；“互聯(lián)網(wǎng)+”舉證與在線核查系統(tǒng)（市級客戶端）面向地市級審核單位，主要負(fù)責(zé)縣級提交成果的查收、在線高效審核、核查成果提交、設(shè)備管理等業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)成果查收、成果導(dǎo)出、消息通知、成果提交、設(shè)備管理、配置管理等功能；縣級在線舉證管理系統(tǒng)（Web端）是承上啟下的系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)舉證任務(wù)的上傳、待舉證任務(wù)的下發(fā)、舉證成果核查等工作；“互聯(lián)網(wǎng)+”在線調(diào)查舉證App（移動端）從用戶使用便捷性出發(fā)，為外業(yè)舉證人員提供移動端的舉證信息采集工作。

4）用戶層。系統(tǒng)用戶主要包括省級用戶、市級用戶、縣級用戶和舉證人員。省級用戶主要負(fù)責(zé)舉證數(shù)據(jù)導(dǎo)入、舉證成果接收、審核任務(wù)分發(fā)、舉證成果審核、舉證進(jìn)度查看、遠(yuǎn)程指揮調(diào)度、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)等工作；市級用戶主要負(fù)責(zé)舉證成果接收、舉證成果審核、遠(yuǎn)程指揮調(diào)度、審核任務(wù)分發(fā)等工作；縣級用戶主要負(fù)責(zé)舉證任務(wù)導(dǎo)入、舉證任務(wù)分配、實(shí)時進(jìn)度填報(bào)、舉證成果查收、舉證成果審核、舉證成果統(tǒng)計(jì)、舉證人員管理等工作；舉證人員主要負(fù)責(zé)舉證任務(wù)接收、任務(wù)在線舉證、新增舉證任務(wù)、舉證成果提交、舉證成果備份、實(shí)時視頻舉證等工作。

1.2 平臺功能設(shè)計(jì)

1.2.1 項(xiàng)目管理子系統(tǒng)

1）虛擬定位檢測和監(jiān)測模塊。該模塊主要是為了滿足據(jù)實(shí)調(diào)查和實(shí)地舉證相結(jié)合的調(diào)查要求：①系統(tǒng)自動檢測用戶手機(jī)上是否安裝有第三方虛擬定位軟件，若有，外業(yè)調(diào)查App將發(fā)出卸載警告并強(qiáng)制退出，無法登陸系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)；②登錄外業(yè)調(diào)查App時，系統(tǒng)會同時通過4G網(wǎng)絡(luò)基站定位和GPS定位的方式自動請求位置記錄，并根據(jù)返回結(jié)果實(shí)時記錄位置差，當(dāng)位置差超過設(shè)定的閾值時，系統(tǒng)將自動警告用戶并退出登錄。通過建立第三方虛擬定位軟件黑名單和引入4G網(wǎng)絡(luò)基站定位和GPS定位雙精度定位的方法，建立了一套邏輯嚴(yán)密、技術(shù)可行的反虛擬定位方法，以保障調(diào)查成果的真實(shí)可靠。

2）基于人臉識別和智能定位打卡的現(xiàn)場人員管理模塊。該模塊引入人臉識別簽到打卡功能，實(shí)現(xiàn)了對中標(biāo)技術(shù)單位承諾投入人員的監(jiān)督。系統(tǒng)通過在外業(yè)調(diào)查App中內(nèi)嵌百度人臉識別活體檢測模塊，同時結(jié)合電子圍欄技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對所有區(qū)縣投標(biāo)承諾投入人員據(jù)實(shí)參與調(diào)查工作的監(jiān)管。系統(tǒng)要求監(jiān)管對象每天按時按指定區(qū)域打卡，監(jiān)管調(diào)查和管理人員投入到國土調(diào)查工作中。

1.2.2 外業(yè)舉證子系統(tǒng)

1）外業(yè)移動App，主要供調(diào)查舉證人員使用，包括舉證用戶注冊、舉證任務(wù)數(shù)據(jù)下載、外業(yè)舉證、成果上傳、數(shù)據(jù)備份與還原等功能。

2）舉證管理模塊，主要為舉證業(yè)務(wù)管理人員提供各項(xiàng)任務(wù)的分配與管理功能，包括人員審核、任務(wù)下發(fā)、成果管理和查詢統(tǒng)計(jì)等功能。

3）數(shù)據(jù)處理模塊，主要是為數(shù)據(jù)使用人員提供各項(xiàng)數(shù)據(jù)處理功能，包括數(shù)據(jù)加密、矢量影像切片等功能。

4）在線視頻互聯(lián)模塊，主要供省級管理人員與外業(yè)舉證人員在線視頻互聯(lián)使用，包括預(yù)約申請、在線視頻和視頻錄制等功能。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 基于云計(jì)算的SOA架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)云計(jì)算按需服務(wù)、高可擴(kuò)展、高可用性等特點(diǎn)[9]以及SOA架構(gòu)松耦合的特點(diǎn)，平臺采用基于云計(jì)算的SOA架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。平臺將各類資源和服務(wù)以私有云（IaaS和PaaS）的形式部署在基礎(chǔ)設(shè)施層、資源層、平臺服務(wù)層，以提高系統(tǒng)資源的利用率；在應(yīng)用層調(diào)用基于Web服務(wù)封裝的分布在云端的各功能，通過應(yīng)用模板和APIs服務(wù)化將國土調(diào)查項(xiàng)目管理子系統(tǒng)、國土調(diào)查外業(yè)舉證子系統(tǒng)打包成應(yīng)用容器，并自動化部署，以SaaS的形式向各機(jī)構(gòu)提供相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)，基于統(tǒng)一平臺實(shí)現(xiàn)三調(diào)數(shù)據(jù)服務(wù)管理應(yīng)用與新技術(shù)的完美結(jié)合，以提升平臺的擴(kuò)展性和可用性以及用戶的云服務(wù)體驗(yàn)。

2.2 基于統(tǒng)一授權(quán)和數(shù)據(jù)加密的安全保障技術(shù)

平臺提供對多用戶和分布式部署應(yīng)用的支持，并采用統(tǒng)一授權(quán)審核和數(shù)據(jù)加密技術(shù)保證平臺用戶和數(shù)據(jù)的安全。采用zip壓縮或解壓算法處理業(yè)務(wù)辦理過程中上傳的附件材料和掃描件，對敏感數(shù)據(jù)采用DES加密技術(shù)進(jìn)行加密。對于大容量信息，通過MD5加密技術(shù)“壓縮”成保密格式[10]，然后使用數(shù)字簽名軟件簽署私人密匙。通過數(shù)據(jù)加密技術(shù)，平臺獲取到發(fā)布服務(wù)器的機(jī)器特征碼，從而得到平臺發(fā)布的授權(quán)；同時平臺還支持設(shè)備授權(quán)認(rèn)證，從而充分保障用戶數(shù)據(jù)的安全。

2.3 基于Web Service的多元信息服務(wù)技術(shù)

平臺需要對外提供多種數(shù)據(jù)服務(wù)。為保障對外服務(wù)的高質(zhì)量和通用性，平臺在Web通用服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)上選用Web Service作為主要服務(wù)模式。Web Service是一個可互操作的分布式應(yīng)用程序技術(shù)，定義了應(yīng)用程序如何在Web上實(shí)現(xiàn)互操作。只要通過Web Service標(biāo)準(zhǔn)，任何語言、任何平臺即可對這些服務(wù)進(jìn)行登記信息查詢和訪問，形成一個開放的共享體系，具有良好的可擴(kuò)展性。

2.4 大數(shù)據(jù)并發(fā)技術(shù)

江西省舉證核查云平臺是省級、市級、縣級多用戶使用的系統(tǒng)。針對大量數(shù)據(jù)訪問與使用易導(dǎo)致平臺和服務(wù)器崩潰的瓶頸，本文利用大數(shù)據(jù)并發(fā)技術(shù)來解決該問題，主要舉措為：

1）大量用戶訪問與使用使得單一數(shù)據(jù)庫的瓶頸很快顯現(xiàn)出來，充分利用數(shù)據(jù)庫集群或庫表散列優(yōu)勢，有效實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)業(yè)務(wù)的運(yùn)行。

2）采用鏡像技術(shù)解決不同網(wǎng)絡(luò)接入商和地域帶來的用戶訪問速度差異，這是大型網(wǎng)站通常采用的提高性能和數(shù)據(jù)安全性的方式，數(shù)據(jù)定時更新或?qū)崟r更新。

3）采用負(fù)載均衡技術(shù)解決高負(fù)荷訪問和大量并發(fā)請求。負(fù)載均衡技術(shù)已發(fā)展多年，服務(wù)提供的專業(yè)性和成熟度已經(jīng)過考驗(yàn)，是解決該類問題的終極辦法。

4）由于服務(wù)器工作需要大量內(nèi)存，因此內(nèi)存的分配和釋放顯得尤為重要。通過不斷改善數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法復(fù)制度來適當(dāng)減少中間臨時變量的內(nèi)存分配和數(shù)據(jù)復(fù)制時間，服務(wù)器本身也使用各自策略來提高效率。

5）服務(wù)器處理大量并發(fā)請求時，多個請求處理任務(wù)會搶占競爭一些資源，一般采用“鎖”機(jī)制來控制資源的占用，當(dāng)一個任務(wù)占用資源時，鎖住資源，而其他任務(wù)則等待鎖的釋放，這種現(xiàn)象叫做鎖競爭。因此，盡可能減少并發(fā)請求對共享資源的競爭，如在允許的情況下關(guān)閉服務(wù)器訪問日志，可大大減少鎖等待的延遲時間。

2.5 云服務(wù)技術(shù)

云服務(wù)是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交互模式，通常是通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源[11]。云計(jì)算系統(tǒng)由大量服務(wù)器組成，同時為大量用戶服務(wù)，因此平臺采用分布式存儲數(shù)據(jù)的云計(jì)算系統(tǒng)，以冗余存儲的方式（集群計(jì)算、數(shù)據(jù)冗余和分布式存儲）保證數(shù)據(jù)的可靠性。通過任務(wù)分解和集群，以低配機(jī)器替代超級計(jì)算機(jī)的性能來保證低成本，保證分布式數(shù)據(jù)的高可用、高可靠和經(jīng)濟(jì)性。

3 “互聯(lián)網(wǎng)+”舉證核查云平臺的應(yīng)用

“互聯(lián)網(wǎng)+”舉證核查云平臺具有安全、高效、便捷、低成本等特點(diǎn)，在江西省三調(diào)在線打卡考勤管理、外業(yè)調(diào)查舉證等工作中得到了全面應(yīng)用，采集了全省100個縣（市、區(qū)），超過3 700萬張外業(yè)調(diào)查舉證照片，為國土調(diào)查成果提供了質(zhì)量保障。

3.1 在三調(diào)考勤管理中的應(yīng)用

為督促江西省三調(diào)縣級調(diào)查項(xiàng)目中標(biāo)技術(shù)單位將技術(shù)人員全過程投入到三調(diào)項(xiàng)目中，保證足夠技術(shù)力量的投入，創(chuàng)新性地將人臉識別模塊引入舉證平臺，通過云平臺的模式，將現(xiàn)場打卡信息集成到現(xiàn)有舉證平臺上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計(jì)功能。省級部門每周、每月對各縣（市、區(qū)）進(jìn)行考勤審核和排名，督促地方嚴(yán)格按要求落實(shí)考核人員現(xiàn)場作業(yè)，方便省級部門進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)度和考核。同時，基于系統(tǒng)豐富的統(tǒng)計(jì)手段，結(jié)合App可靠的人臉識別打卡技術(shù)，可精確實(shí)現(xiàn)縣級考核人員的屬地化管理，為三調(diào)調(diào)查成果提供質(zhì)量保障。江西省舉證核查云平臺考勤管理界面如圖2所示。

3.2 在三調(diào)外業(yè)調(diào)查中的應(yīng)用

外業(yè)舉證核查是三調(diào)的一項(xiàng)主要工作，依據(jù)已有圖斑編號、地類代碼、圖斑面積、中心點(diǎn)坐標(biāo)、圖斑位置等信息，開展實(shí)地舉證核查。江西省三調(diào)中有10 000多名技術(shù)人員參與調(diào)查，江西省舉證核查云平臺共獲得了3 700余萬張三調(diào)舉證照片。同時，針對內(nèi)業(yè)核查發(fā)現(xiàn)的問題，需要再次開展外業(yè)核查，平臺提供遠(yuǎn)程視頻功能，可實(shí)現(xiàn)省級用戶與舉證人員之間的直接在線視頻互聯(lián)，省級用戶通過電腦實(shí)時查看現(xiàn)場情況，實(shí)現(xiàn)了核查的便捷性。

3.3 在變更調(diào)查中的應(yīng)用

江西省2020年度國土變更調(diào)查利用江西省舉證核查云平臺輔助開展核查與監(jiān)測工作，根據(jù)軟件定位情況，開展實(shí)地調(diào)查舉證，督查核實(shí)圖斑調(diào)查的真實(shí)性。例如，技術(shù)人員利用江西省舉證核查云平臺輔助開展了274個災(zāi)毀耕地圖斑的外業(yè)督查，經(jīng)現(xiàn)場核實(shí)，最終認(rèn)定災(zāi)毀耕地上報(bào)國家。

4 結(jié)語

為了江西省三調(diào)工作的順利開展以及為三調(diào)成果質(zhì)量提供重要支撐和服務(wù)，本文集成“互聯(lián)網(wǎng)+”國土調(diào)查技術(shù)等設(shè)計(jì)并開發(fā)了江西省舉證核查云平臺，已廣泛應(yīng)用于三調(diào)、變更調(diào)查等工作中。特別是首創(chuàng)引入人臉識別技術(shù)，創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了國土調(diào)查信息獲取與人員監(jiān)管的一體化銜接，完善了利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行國土外業(yè)調(diào)查舉證和在線監(jiān)管的新工作模式。

隨著生態(tài)文明建設(shè)的不斷推進(jìn)，為適應(yīng)“山水林田湖草”整體管理，面向未來自然資源調(diào)查與監(jiān)測監(jiān)管工作，在“互聯(lián)網(wǎng)+”舉證核查云平臺的基礎(chǔ)上，依托云計(jì)算服務(wù)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)自動獲取、處理和服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)舉證核查云平臺的業(yè)務(wù)應(yīng)用彈性擴(kuò)展，進(jìn)一步提高國土管理的精準(zhǔn)水平，最終服務(wù)和支撐省級自然資源全民所有制的統(tǒng)一監(jiān)測監(jiān)管，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。