關(guān)鍵詞： 土地利用規(guī)劃 數(shù)據(jù)庫 容災(zāi)機(jī)制 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

土地利用規(guī)劃是在一定區(qū)域內(nèi)，根據(jù)國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求和當(dāng)?shù)刈匀?、?jīng)濟(jì)、社會(huì)條件對土地開發(fā)、利用、治理、保護(hù)在空間與時(shí)間上所作的總體的戰(zhàn)略性布局和統(tǒng)籌安排，其強(qiáng)調(diào)了土地利用的長期性。我國對國土資源的管理歷來重視，頒布《中華人民共和國土地管理法》《中華人民共和國土地管理法實(shí)施條例》等法律法規(guī)目前情況效果良好。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建設(shè)得到了更多關(guān)注，其具有使用便捷、管理簡便的優(yōu)勢，能夠替代或部分替代傳統(tǒng)工作方法[1]。在此背景下，對土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建設(shè)要求、方法以及支持技術(shù)進(jìn)行分析，具有較為突出的現(xiàn)實(shí)意義。

1 土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建設(shè)要求

1.1 可實(shí)現(xiàn)性

可實(shí)現(xiàn)性是指在土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建設(shè)過程中，所需要的技術(shù)、設(shè)備以及管理理念具有較高的可行性，避免技術(shù)要求過高無法實(shí)現(xiàn)、資金要求過高造成的財(cái)政負(fù)擔(dān)情況[2]。由于土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建設(shè)在各地均比較普遍，應(yīng)重視技術(shù)選取得當(dāng)、資源配置合理。

1.2 可優(yōu)化性

可優(yōu)化性是指在土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建設(shè)完成后，數(shù)據(jù)庫的管理應(yīng)便捷、有效，能夠根據(jù)新的數(shù)據(jù)信息、管理要求，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理和優(yōu)化，如更新地理信息數(shù)據(jù)、新增土地規(guī)劃數(shù)據(jù)，既應(yīng)保證可操作性，也應(yīng)保證工作效率，避免建設(shè)復(fù)雜性過高、操作過難的土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫[3]。

1.3 可復(fù)用性

可復(fù)用性是土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基本要求。由于很多地區(qū)的地理數(shù)據(jù)信息、土地規(guī)劃信息需要反復(fù)使用，數(shù)據(jù)庫建設(shè)完成后，相關(guān)信息應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)化文件的形式，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)或其他智能終端、便攜式設(shè)備中，以便管理人員隨時(shí)根據(jù)工作需要調(diào)取和查看。例如：文件的格式應(yīng)加以統(tǒng)一，視頻、音頻的格式和存儲(chǔ)方式也應(yīng)相對一致，充分考慮后續(xù)數(shù)據(jù)使用的需要，保證信息的高可復(fù)用性。

1.4 普遍適用性

普遍適用性是指土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫在建設(shè)過程中、完成后，均應(yīng)滿足一般系統(tǒng)的操作需要，技術(shù)人員可通過常規(guī)手段和計(jì)算機(jī)設(shè)備，完成數(shù)據(jù)庫的建設(shè)和更新、優(yōu)化。建設(shè)完成后的數(shù)據(jù)庫，也能在各類智能終端中應(yīng)用，對其軟件和硬件要求均不宜設(shè)置過高，在條件允許的情況下，數(shù)據(jù)庫還應(yīng)滿足一般性的加密管理需求，以提升數(shù)據(jù)安全性[4]。

2 土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建設(shè)方法

2.1 基本結(jié)構(gòu)

土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，一般牽涉數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、信息交互、調(diào)用等環(huán)節(jié)。這要求在數(shù)據(jù)庫建設(shè)的過程中至少為其配置4 個(gè)模塊，即資源庫、管理站、通信結(jié)構(gòu)、輔助結(jié)構(gòu)。其中，資源庫用于存儲(chǔ)各類資源，包括文字資源、圖片資源、模型資源以及必要的視頻和音頻資源等，本庫為數(shù)據(jù)庫的中心，為土地利用規(guī)劃工作提供各類資源。管理站即土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的管理模塊，本模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的運(yùn)維和更新，包括線上站和線下站兩個(gè)部分，線上站以智能技術(shù)為中心，進(jìn)行一些簡單的重復(fù)性工作，如備份等。線下站以工作人員為中心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)調(diào)用、更新等非重復(fù)性工作[5]。

通信結(jié)構(gòu)能夠?qū)?shù)據(jù)庫內(nèi)各個(gè)部分與遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)連為一個(gè)整體，包括有線通信、無線通信這兩個(gè)部分。有線部分即通信線路，使數(shù)據(jù)庫各部分能夠?qū)崿F(xiàn)物理連接，如資源庫所屬的計(jì)算機(jī)和線下管理站的連接等。無線部分主要服務(wù)遠(yuǎn)程終端，使其可以在短時(shí)間內(nèi)和數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)虛擬連接、查看資源、組織管理等。輔助結(jié)構(gòu)包括總線系統(tǒng)、邏輯控制系統(tǒng)、數(shù)字化顯示設(shè)備、集成軟件等，此類結(jié)構(gòu)主要強(qiáng)調(diào)從邏輯層面為土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫提供工作支持，并保證多信息同步處理能力，使數(shù)據(jù)庫的復(fù)雜功能能夠在統(tǒng)一管理系統(tǒng)下得以實(shí)現(xiàn)[6]。

2.2 界面設(shè)計(jì)

一般而言，土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫含有較多的信息資源，這些資源管理應(yīng)強(qiáng)調(diào)精細(xì)化，位避免調(diào)取、查看、更新時(shí)資源混亂的問題，優(yōu)化界面設(shè)計(jì)，可采用層次化模式設(shè)計(jì)分層界面，分別存放不同信息[7]。分層標(biāo)準(zhǔn)包括年份分層、區(qū)域分層、類別分層這3 種形式。年份分層是指根據(jù)資源生成的不同年份，確定若干層次，一般為年、月、日三層模式。區(qū)域分層是指根據(jù)資源所處區(qū)域的差異，確定若干層次，如省、市、區(qū)（縣）三層模式。類別分層則以資源所述類別的差異進(jìn)行分層，包括文字、視頻、模型等分類。以區(qū)域分層模式為例，其層次設(shè)置的參考模式如圖1 所示。

本模式下，一個(gè)地區(qū)的土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫被分為3～4 個(gè)層次，第一層次即本地資源庫界面，點(diǎn)擊該界面入口，可獲取二級界面，包括A、B、C 等若干地區(qū)，訪問者根據(jù)需要，繼續(xù)選取對應(yīng)分庫，進(jìn)入第三層界面，圖1 默認(rèn)其點(diǎn)擊了A 地區(qū)，獲取A 地區(qū)下屬的若干資源庫，如有必要，繼續(xù)點(diǎn)擊還可進(jìn)入第四層界面?？紤]過多的界面設(shè)計(jì)增加了土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的復(fù)雜性，不利于邊界操作，一般以三層界面作為建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)即可。

2.3 檢索和更新機(jī)制建設(shè)

土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的檢索，可采用兩種方法并行的模式，即關(guān)鍵詞檢索和日期檢索。關(guān)鍵詞檢索強(qiáng)調(diào)便捷性，可在資源庫右側(cè)頂部鍵入關(guān)鍵詞，如“耕地規(guī)劃”，資源庫可匹配關(guān)鍵詞信息，提供與“耕地規(guī)劃”關(guān)鍵詞相匹配的各類資源，供訪問者查看、應(yīng)用。日期檢索強(qiáng)調(diào)精準(zhǔn)性，也在資源庫右側(cè)頂部鍵入日期信息。例如：“2020 年2 月10 日”，資源庫可匹配日期信息，提供與“2020 年2 月10 日”日期相匹配的各類資源，供訪問者查看和應(yīng)用[8]。

更新機(jī)制可采用周期更新和臨時(shí)更新并行的模式。周期更新是指根據(jù)要求以固定時(shí)間為間隔對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新，如果數(shù)據(jù)庫所服務(wù)的地區(qū)土地利用規(guī)劃工作缺乏變化，周期通常為半年或一年，反之則為1 個(gè)月或1 個(gè)季度。周期更新重視提供實(shí)時(shí)信息，替換已經(jīng)無效的信息，更新土地規(guī)劃應(yīng)用的新信息。臨時(shí)更新是指根據(jù)當(dāng)?shù)赝恋乩靡?guī)劃的變化，隨時(shí)對資源庫進(jìn)行數(shù)據(jù)更正，如借助遙感技術(shù)發(fā)現(xiàn)本地存在礦床，需要立即更新土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫信息，對礦床位置、類別等進(jìn)行標(biāo)識，保證數(shù)據(jù)庫信息的真實(shí)性。

2.4 數(shù)據(jù)庫容災(zāi)機(jī)制建設(shè)

包括土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫在內(nèi)，各類數(shù)據(jù)管理中心均重視容錯(cuò)容災(zāi)機(jī)制的建設(shè)。由于土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫管理一貫較嚴(yán)格，容錯(cuò)機(jī)制可沿用現(xiàn)有模式，容災(zāi)機(jī)制則應(yīng)強(qiáng)調(diào)安全性、智能性。在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫建設(shè)時(shí)，可為系統(tǒng)設(shè)定智能化備份程序，每周進(jìn)行一次數(shù)據(jù)的自動(dòng)備份，將計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)復(fù)制到另一臺獨(dú)立工作的設(shè)備中，完成復(fù)制后即切斷2 臺設(shè)備之間的交互信道，使備份了數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)停止作業(yè)、關(guān)機(jī)待用。此模式下，由于不同計(jì)算機(jī)不存在物理、虛擬形式的連接，即便數(shù)據(jù)庫因軟件、硬件故障完全不能恢復(fù)，也可通過備份數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)快速完成數(shù)據(jù)庫重建。

3 土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建設(shè)的支持技術(shù)

3.1 通用技術(shù)

土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建設(shè)的通用技術(shù)，包括通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、集成和嵌入技術(shù)等。通用技術(shù)是當(dāng)前市場專業(yè)組織可提供的基本技術(shù)，是建設(shè)土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫必須的基礎(chǔ)性技術(shù)。

通信技術(shù)是土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基本技術(shù)之一，包括有線通信技術(shù)和無線通信技術(shù)兩個(gè)部分，上文對通信技術(shù)作用進(jìn)行了介紹，前者服務(wù)以物理形式連接的各功能模塊、單元，后者服務(wù)遠(yuǎn)程虛擬連接。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則強(qiáng)調(diào)將數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)的各類主體，以通信服務(wù)連接為一個(gè)整體，其本質(zhì)上是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。集成技術(shù)主要強(qiáng)調(diào)通過編程操作，將土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建設(shè)、運(yùn)用等環(huán)節(jié)納入管理范圍內(nèi)，使數(shù)據(jù)庫的功能能夠從理論走向?qū)嵺`。嵌入技術(shù)主要服務(wù)輔助結(jié)構(gòu)的工作，如在土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫工作系統(tǒng)中嵌入數(shù)字化設(shè)備，實(shí)時(shí)了解土地規(guī)劃現(xiàn)場情況等。

3.2 建模技術(shù)

嚴(yán)格說，建模技術(shù)也屬于通用性信息技術(shù)，但由于其在土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用要求特殊，因此需要給予更多的關(guān)注。目前，用于土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫數(shù)字化建模的技術(shù)包括二維技術(shù)和三維技術(shù)兩大類，二維技術(shù)應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟，以CAD 構(gòu)圖技術(shù)為代表，此技術(shù)應(yīng)在土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建設(shè)中保留并積極運(yùn)用，可完成一些簡單的地理位置標(biāo)識等工作，可借助CAD 構(gòu)圖技術(shù)高效率地完成。近年來，三維技術(shù)的應(yīng)用得到較多關(guān)注，與CAD 技術(shù)相似，本質(zhì)上也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一種，但其立體性和表現(xiàn)力更強(qiáng)，以RTK 建模、BIM 軟件建模為代表。野外的勘測工作大多借助RTK 技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和實(shí)時(shí)建模，市區(qū)內(nèi)的土地規(guī)劃則更依賴BIM 技術(shù)。

以RTK 技術(shù)為例，假定土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫嘗試更新，對城郊區(qū)域的一處山谷進(jìn)行勘測、規(guī)劃。可首先尋求或建設(shè)若干通信基站（永久性基站），與通信衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)交互、用于定位，之后由人員建設(shè)數(shù)據(jù)處理站，與勘測單元和其他人員進(jìn)行信息共享和實(shí)時(shí)交互。以有線通信的方式使RTK 工作設(shè)備與數(shù)字化信息中轉(zhuǎn)站取得物理連接。由人員負(fù)責(zé)RTK 設(shè)備終端管理，實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)、借助衛(wèi)星定位，完成數(shù)據(jù)處理和快速建模，校準(zhǔn)無誤后可納入土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫中保存待用。RTK 技術(shù)下，探測精度較高，在1 km 范圍內(nèi)可精確到毫米級。此技術(shù)可廣泛用于土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，提供精準(zhǔn)的數(shù)字化模型。

3.3 邏輯控制和現(xiàn)場總線技術(shù)

邏輯控制和現(xiàn)場總線技術(shù)也可視作常規(guī)通用技術(shù)，但其設(shè)計(jì)上需要考慮土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)，也需要單獨(dú)予以分析。邏輯控制方面，由于土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫引入了較多現(xiàn)代技術(shù)手段，需要在中心計(jì)算機(jī)（即4 個(gè)模塊中的管理站模塊）進(jìn)行邏輯加強(qiáng)，以PLC邏輯控制器提供復(fù)雜程序的邏輯控制，使各部分功能有序開展。建設(shè)土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的過程中，每一個(gè)單獨(dú)工作的子系統(tǒng)均應(yīng)用至少一臺PLC 邏輯控制器，以保證多部門同步進(jìn)行信息交互時(shí)的工作質(zhì)量?？偩€技術(shù)以CAN 現(xiàn)場總線模式提供支持，與PLC 邏輯控制器的應(yīng)用模式相同，建設(shè)土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫時(shí)，每一個(gè)單獨(dú)工作的子系統(tǒng)均應(yīng)用至少一套CAN 現(xiàn)場總線，提升信息傳遞、交互質(zhì)量，避免各信道之間產(chǎn)生互擾，改善土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)的能力。

4 土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建設(shè)成果應(yīng)用

4.1 案例概況

2019 年10 月，遼寧省某市（以FX 市代稱，下同）進(jìn)行土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建設(shè)。近年來，當(dāng)?shù)剡M(jìn)行了多次、多區(qū)域的退耕還林建設(shè)，且對荒漠化地帶進(jìn)行了改造，工作量較大，同時(shí)產(chǎn)生的管理數(shù)據(jù)也較多，很難再通過常規(guī)方式組織數(shù)據(jù)處理，遂決定進(jìn)行信息化數(shù)據(jù)庫建設(shè)。

本數(shù)據(jù)庫分為4 個(gè)部分：資料庫、管理站、通信結(jié)構(gòu)、輔助結(jié)構(gòu)。

資料庫的建設(shè)為層次化模式，采用地區(qū)分類的基本方法，以地區(qū)庫為一級界面，二級界面為年份庫，三級界面為數(shù)據(jù)信息分類庫，包括耕地、建筑用地等子分庫，三級界面之外不再進(jìn)行分界面的設(shè)計(jì)。檢索模式包括關(guān)鍵詞檢索、時(shí)間檢索兩種方式，前者可通過匹配關(guān)鍵詞快速完成資料選取，后者可檢索獲取對應(yīng)時(shí)間范圍的資料信息。資料庫信息不定期更新，主要根據(jù)管理需要進(jìn)行更新，采用便攜式設(shè)備進(jìn)行資源的備份管理。管理站只設(shè)置一處，即FX 市土地管理局現(xiàn)場管理站，由工作人員在土地規(guī)劃部門線下組織對數(shù)據(jù)庫的管理，其管理過程則依賴信息化設(shè)備和手段，全程均為有線模式，以求更好地保證通信質(zhì)量。

通信結(jié)構(gòu)包括有線部分主要服務(wù)線下常規(guī)管理和無線部分則服務(wù)遠(yuǎn)程通信兩個(gè)部分。輔助結(jié)構(gòu)包括RTK 軟件、CAD 軟件等，主要用于數(shù)據(jù)庫信息的優(yōu)化，如建模、構(gòu)圖等。為保證數(shù)據(jù)庫使用質(zhì)量，以FX 市土地管理局為核心，與下屬各地與上級部門之間建立虛擬關(guān)聯(lián)，借助通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息交互。為保證多數(shù)據(jù)的處理質(zhì)量和邏輯性，以PLC 邏輯控制器和CAN 總線技術(shù)支持具體的信息管理活動(dòng)。

4.2 應(yīng)用效果和展望

2020 年1 月，F(xiàn)X 市土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建設(shè)完成，受到新冠疫情的影響，其早期使用并未直接服務(wù)具體工作，以線上操作、信息共享為主。因選用了普適性較高的軟件進(jìn)行工作，系統(tǒng)能夠在虛擬內(nèi)存小于4 GB的計(jì)算機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，且對硬磁盤的要求不高，占用總量為4.3 GB（數(shù)據(jù)更新后以新的計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)，不直接消耗運(yùn)行計(jì)算機(jī)的磁盤空間，避免卡頓）。自2020 年4月開始，此數(shù)據(jù)庫中共涉及服務(wù)當(dāng)?shù)赝恋匾?guī)劃相關(guān)活動(dòng)49 次，包括耕地規(guī)劃9 次、地下管網(wǎng)規(guī)劃17 次、建設(shè)規(guī)劃12 次、其他活動(dòng)11 次。與傳統(tǒng)工作模式相比，借助建設(shè)完成的土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫，各項(xiàng)工作效率明顯提升，早期規(guī)劃用時(shí)平均減少3.6 d，中期數(shù)據(jù)調(diào)用便捷，未出現(xiàn)數(shù)據(jù)二次收集和處理的情況，此類情況在當(dāng)?shù)刂暗墓ぷ髦袆t較常見。從綜合效益的角度出發(fā)，借助新的數(shù)據(jù)庫，規(guī)劃活動(dòng)平均節(jié)約資金4.6%。

對FX 市土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫應(yīng)用情況進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)其仍有不足，主要集中于無人化作業(yè)和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理兩個(gè)方面。在借助RTK 技術(shù)、CORS 工作的過程中，很多數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理的效率不高，這與數(shù)據(jù)庫并沒有配置高性能計(jì)算機(jī)有關(guān)。同時(shí)，當(dāng)前數(shù)據(jù)庫的容災(zāi)處理工作主要依賴工作人員、便攜式設(shè)備，不能自動(dòng)化進(jìn)行，一定程度上降低了數(shù)據(jù)庫的容災(zāi)能力和無人化作業(yè)水平。未來工作中主要建議提升土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)的能力，以固定終端替代便攜式設(shè)備滿足容災(zāi)需要。另外，其他地區(qū)的土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫也應(yīng)對上述問題加以重視、規(guī)避，保證土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的綜合服務(wù)能力。

5 結(jié)語

綜上所述，土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建設(shè)可在現(xiàn)有技術(shù)條件下服務(wù)相關(guān)土地利用規(guī)劃工作。原則上要求數(shù)據(jù)庫具有可優(yōu)化性、可復(fù)用性、普遍適用性等特點(diǎn)，具體工作中需要強(qiáng)調(diào)層次化設(shè)計(jì)和便捷操作，并考慮容災(zāi)需要。數(shù)據(jù)庫建設(shè)主要依賴通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、建模技術(shù)、集成和嵌入技術(shù)等提供支持。結(jié)合案例情況，可知土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建設(shè)能夠?yàn)楣芾砘顒?dòng)提供有效支持，其未來發(fā)展則更多關(guān)注智能無人化技術(shù)的運(yùn)用，同時(shí)強(qiáng)調(diào)改善數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理效率和精準(zhǔn)性，以保證數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用價(jià)值。