基于“一張圖”的土地動態監測系統研究

孫在宏，吳長彬

(1.南京師范大學地理科學學院，江蘇南京210046;2.南京大學，江蘇南京210093)

基于“一張圖”的土地動態監測系統研究

孫在宏1，2，吳長彬1

(1.南京師范大學地理科學學院，江蘇南京210046;2.南京大學，江蘇南京210093)

基于國土資源“一張圖”，探討土地動態監測系統的架構，采用衛星遙感、低空遙感、車載GPS、移動GIS等作為信息采集手段，設計土地動態監測系統，其中包含移動執法客戶端系統和土地動態監察后臺管理系統，從而構建空地一體化的土地動態監測平臺。

土地動態監測;一張圖;遙感;移動GIS

一、引 言

隨著社會經濟的增長，我國的人地矛盾日益突出。長期以來，如何做到及時、快速、有效地發現違法用地，是國土資源管理面臨的一項難題。近年來，我國開展了第二次全國土地調查，緊接著又啟動了國土資源“一張圖”工程建設，以全面反映國土資源的批、供、用、補、查情況，做到對資源狀況“一覽無遺”，對資源家底“心中有數”，并建立了國土資源的綜合監管平臺。“一張圖”工程的實施，為土地動態監測、及時發現違法用地提供了科技信息支撐平臺。

本研究的主要目的是根據土地動態監測和執法監察的需要，研究低空遙感、車載GPS與手持GPS應用于土地動態監測信息采集的技術方法，并開發土地動態監察信息系統，利用GIS技術對土地監察情況進行實時監控和分析，從而構建空地一體的土地動態監測系統。該系統的完成和推廣應用，將大幅度提高土地動態監測和執法監察的效率、精度和有效性，使國土資源動態監測和執法監察體系發生根本性的改變，改變“違法用地找不到、找不準”、“核查結果錯報、漏報、瞞報”［1］的現狀，實現土地利用的動態管理［2］。

二、總體架構設計

整個土地動態監測系統由監控調度中心(管理端)和實時巡查系統(移動終端)兩大模塊組成，系統結構框架如圖1所示。

(1)地面監控調度中心

監控調度中心的主要任務是監控移動執法終端的狀態，進行及時分析和數據分析處理。管理端具有業務受理、監控指揮、立案查處、系統維護、數據統計、數據交換，以及數據調用等功能。

圖1 土地動態監測系統總體架構

在監控調度中心部署土地執法監察服務器，基于國土資源“一張圖”數據庫，提供移動終端的地理信息在線服務和執法任務的監控，同時，與執法監察相關的業務仍然經過電子政務平臺辦理，并與其他電子政務系統進行數據交換。

(2)移動執法終端

移動執法終端主要通過車載GPS或手持GPS實現，具有專業巡查導航、違法案件創建等功能。外業巡查人員通過無線通信網絡實現移動終端和管理端之間的信息傳遞;內業工作人員通過業務內網可以實時掌握外業人員巡查情況和違法案件辦理情況。

由此，通過建立高效的網絡化土地動態監察系統，規范建設用地跟蹤、執法監察業務管理流程和模式，將違法用地的發現、定性及查處等管理過程納為一體，在國土資源基礎數據庫和業務數據庫基礎上，利用精確、可靠的GPS手持設備完成建設跟蹤以及違法用地的發現和定性工作，并實時傳輸相關信息，將土地利用監管工作常態化和模式化，廣泛接受社會的監督，減少人工作業條件下難以避免的人為因素的干擾，科學考核執法監察工作，從而最終實現對土地利用的高效監管，促進國土資源保護和合理利用。

三、基于“一張圖”的土地動態監測數據庫設計

土地動態監察系統的實施必須依靠現勢性強的國土資源基礎數據庫的支撐，這也是“一張圖”工程建設的主要應用。第二次全國土地調查已經積累完整的各類矢量和影像數據，可以充分地應用于土地動態執法監察工作，發揮該數據應有的作用。國土資源基礎數據庫中存儲的數據主要包括數字線化數據(DLG)、正射影像數據(DOM)和屬性數據。其中，DLG數據包含了土地利用現狀數據、土地權籍數據、土地轉/征用數據、土地供地數據等;屬性數據包含了工作流程數據、權限數據、元數據、系統管理數據等，如圖2所示。在此基礎上疊加土地動態監察數據，包括業務數據和各種過程數據。

圖2 土地動態監察數據庫設計圖

四、土地動態監測的主要信息采集方法

1.遙感技術對土地動態監測的作用

目前，利用遙感高分辨率影像數據進行土地利用動態變化監測已被證明是一種最直接有效的方法?？赏ㄟ^每年獲取的待監測區域高分辨率遙感影像數據，進行土地利用信息的提取和分析，從而獲取土地利用變化信息，監測違法土地利用情況。

由于衛星遙感成本較高，近年來低空遙感引起了人們的關注，有望成為土地動態監測的另一種有效手段［3-6］。低空遙感一般指的是高度在1000 m以下的航空遙感，其對天氣的要求比較低，能夠獲得高分辨率的影像數據，并且維護成本低、機動靈活，可以較好地滿足土地動態監測工作的需要。當然低空遙感仍存在一系列需要解決的問題，以達到工程化、實用化的目的，最終形成基于無人機遙感技術的國土資源快速監察系統，為國土資源監察工作提供一種新的高技術手段。

2.國土資源動態巡查車配置

國土資源動態巡查車一般可基于越野車進行改造，加裝計算機、GPS、導航設備、通信設備等，集成衛星導航定位、遙感數據、地理信息、現代數據通信、車輛工程改裝等技術，以便快速引導執法人員到達執法現場［7］。

3.移動GIS與GPS在土地動態監察中的應用

移動GIS包括一系列技術的綜合，如GIS、移動硬件設備(包括智能手機、PDA等輕便設備和個人電腦等)、定位系統(GPS或無線電定位)，以及可以接入到固定網絡GIS的無線通信設備等［8］。之前基于移動GIS的GPS-PDA技術已經在第二次土地調查中得到了應用［9-10］。在土地執法監察過程中，往往由于土地執法監察工作人員不熟悉疑似違法用地附近的地形，而找不到或找不準疑似違法用地的具體位置。為了解決這個問題，執法監察人員可以利用手持或者車載等便攜式GPS接收設備，實時接收GPS衛星信號，實時獲取執法人員所在地的坐標，并可以結合GIS提供的電子地圖上的疑似違法用地的位置信息，準確找到疑似違法用地。具體方法為:外業巡查人員采用手持GPS采集地類變化圖斑，通過無線通信網絡(GPRS網絡)將采集到的圖斑信息發送到監控調度中心，與土地利用總體規劃、建設用地審批、土地利用現狀等“一張圖”信息進行疊加分析，系統實時將分析結果(如是否符合規劃、是否有用地審批手續、地類情況等)反饋給外業巡查人員，以判斷其是否是為違法用地。

移動GIS與GPS技術應用于土地動態監察，可以帶來以下優點:①為土地巡查人員提供多種直觀的數據支持，對疑似違法用地的判斷提供依據;②規范土地巡查人員的巡查路線，準確地考核巡查人員工作量，杜絕巡查的盲區;③ 通過巡查人員提供的坐標和圖片信息，為執法監察人員對疑似違法用地案件的定性提供準確依據。

五、基于“一張圖”的土地動態監察信息系統設計

1.系統總體結構設計

土地動態監察系統的正常運行離不開信息系統的開發和設計。土地動態監察系統是一套基于國土資源基礎數據庫建立的，能夠將多源、多尺度、多類型國土資源基礎數據(空間/屬性)有效組織起來，并實現國土資源有效監管的信息管理系統。該系統建設的涉及面廣，具有多要素、多層次、多維度、時空特征明顯等特點。

系統的邏輯結構如圖3所示，操作系統作為整個系統運行的基礎，為移動執法監察系統的運行提供底層支持;數據庫管理系統作為高效的數據庫資源管理工具，負責空間數據與非空間數據的管理，為上層服務的運行提供數據支持;移動執法客戶端系統(部署在巡查車或手持GPS設備上)負責外業執法數據的采集，并將采集的數據上傳給土地動態監察后臺管理系統(部署在控制中心);土地動態監察后臺管理系統則負責對這些執法監察的數據和業務進行監控、管理、分析。

圖3 土地動態監察信息系統架構

2.移動執法客戶端系統功能設計

移動執法客戶端系統是針對車載GPS或手持移動設備的系統，該系統通過車載GPS或手持移動設備中的GPRS連接到Internet，通過訪問土地動態監察系統移動服務器，獲取更新文件，完成軟件和數據的更新，并將采集的照片和文字等信息上傳到土地動態監察系統移動服務器。

同時，通過車載GPS或手持移動設備的GPS功能，可以定位顯示本地的圖形和屬性數據，如上傳GPS的坐標，便可得到該坐標位置一定范圍內相關土地權屬和建設用地的圖形信息，并疊加地圖進行展示。此外，通過GPRS無線傳輸技術可以在第一時間將現場獲取的文字、圖片、音頻等信息傳輸至系統服務器中，為土地執法工作中的信息管理、問題處理提供了可靠的技術支撐，如圖4所示。

圖4 移動執法客戶端界面

3.土地動態監察后臺管理系統功能設計

土地動態監察后臺管理子系統主要提供基于基礎和業務數據的查詢分析工具?？筛鶕ㄔO用地報批、建設供地系統等相關耕地保護業務系統運行結果，自動同步土地轉、征用數據庫、建設供地數據庫等業務數據庫。對新增建設用地數據、建設占用耕地數據、土地供應數據、農用地轉用數據、違法用地數據等信息按時間點、時間段、區域等條件進行分類、關聯、匯總、統計，以掌握相關耕地變化信息，并以空間圖形和圖表的方式，實時監控某一區域內已批準建設用地、已供的建設用地、耕地的補充情況、新增建設用地的空間分布、行業分布等信息，為參與宏觀調控提供信息支持。如圖5所示。

圖5 土地動態監察后臺管理系統的監控界面

六、結束語

國土資源“一張圖”工程建設的根本目的是要充分發揮已有基礎空間數據的作用，加強國土資源的綜合監管。基于“一張圖”建立土地動態監測系統，對于土地的執法監察具有重要的意義，因而具備良好的應用前景。

［1］ 歐陽光，王小明，楊惠安，等.3S技術在土地執法監察中的應用［J］.測繪通報，2009(11):64-67.

［2］ 劉志軍，吳沖龍，馬小剛.土地利用動態管理系統研發中的若干問題研究［J］.四川測繪，2004，27(3): 109-112.

［3］ 崔紅霞，林宗堅，孫杰.無人機遙感監測系統研究［J］.測繪通報，2005(5):11-14.

［4］ 崔紅霞，孫杰，林宗堅.無人機遙感設備的自動化控制系統［J］.測繪科學，2004，29(1):45-47.

［5］ 韓杰，王爭.無人機遙感國土資源快速監察系統關鍵技術研究［J］.測繪通報，2008(2):4-15.

［6］ 范承嘯，韓俊，熊志軍，等.無人機遙感技術現狀與應用［J］.測繪科學，2009，34(5):214-215.

［7］ 吳向陽，王慶，李傳君，等.車載土地巡查系統關鍵技術研究與實現［J］.測繪通報，2009(3):56-58.

［8］ 熊慶文，邊馥苓.基于嵌入式數據庫系統的移動GIS應用體系結構研究［J］.武漢大學學報:信息科學版，2006，31(1):86-89.

［9］ 趙建利，馬澤斌，牛彥斌.GPS/PDA數據采集系統在第二次土地調查中的應用研究［J］.測繪通報，2009(2): 63-65.

［10］ 何群，馬洪濱，何蓉花，等.基于3S與3G技術的GPSPDA在全國第二次土地調查中的應用研究［J］.測繪通報，2010(3):43-46.

Land Dynamic Monitoring System Based on“One Land Map”

SUN Zaihong，WU Changbin

0494-0911(2012)06-0022-03

P208

B

2011-06-22

孫在宏(1964—)，男，安徽蕪湖人，博士生，副教授，主要研究方向為土地管理信息系統。