內(nèi)外業(yè)一體化的土地資源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計

鄭　波

(上海市不動產(chǎn)登記事務(wù)中心,上海　200003)

1　概述

準(zhǔn)確掌握土地利用現(xiàn)狀是政府有關(guān)土地科學(xué)決策和合理規(guī)劃的重要依據(jù)之一。近年來各地經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人多地少的矛盾日益突出，同時城鄉(xiāng)土地利用狀況處在顯著的動態(tài)變化過程中，以往土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的時效性較差，調(diào)查、更新的工作量大、成本高，同時受限于技術(shù)水平，難以及時準(zhǔn)確的提供政府決策所需的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。可見，為了全面、快速、準(zhǔn)確的掌握土地利用現(xiàn)狀及其變化情況，亟需建立一套土地資源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，數(shù)據(jù)采集方式日新月異，數(shù)據(jù)精度和效率不斷提高，同時海量數(shù)據(jù)的存儲、處理、分析和應(yīng)用技術(shù)也不斷更新，為建設(shè)土地資源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)提供了有利條件。如：1)GIS技術(shù)的快速發(fā)展和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的廣泛應(yīng)用也為數(shù)據(jù)的存儲、分析、展示提供了更加豐富的平臺和手段。各種基于“大數(shù)據(jù)”和“云”技術(shù)的軟件系統(tǒng)、解決方案不斷地出現(xiàn)，使得數(shù)據(jù)的組織、管理更加高效，數(shù)據(jù)的更新和交互更加便捷，成果應(yīng)用和服務(wù)手段更加的多樣[1-3]；2)航空、航天遙感技術(shù)迅猛發(fā)展，以其高分辨率、高光譜等特性迅速拓展在民用領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是無人機(jī)低空遙感技術(shù)更是目前研究的一個熱點[4]，其使用方式靈活，數(shù)據(jù)采集精度高，便于部署等特性，使之成為了土地利用現(xiàn)狀調(diào)查和土地資源動態(tài)監(jiān)測的重要手段；3)CORS技術(shù)廣泛應(yīng)用極大的提升了野外測量的工作效率，能夠?qū)崟r動態(tài)地采集目標(biāo)點的高精度三維坐標(biāo)；4)激光掃描儀(LiDAR)能快速、高密度的獲取測量對象的點云數(shù)據(jù)，包括：三維坐標(biāo)、色彩/灰度信息等[5-7]；5)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)快速發(fā)展改變了以往缺乏可靠、高速傳輸數(shù)據(jù)的無線數(shù)據(jù)通訊手段的狀況，借助3G，4G移動通信技術(shù)，土地調(diào)查人員可以在調(diào)查現(xiàn)場快速的傳回成果，真正意義上的實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測土地利用情況的目標(biāo)。

在此背景下，上海市規(guī)劃和土地管理部門建立了“發(fā)現(xiàn)—甄別—調(diào)查—處置”的土地利用現(xiàn)狀動態(tài)監(jiān)測機(jī)制，在整合3S技術(shù)、計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究和設(shè)計了一套符合上海市情況的內(nèi)外業(yè)一體化的土地資源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

2　系統(tǒng)設(shè)計

2.1　系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

上海市土地管理信息化監(jiān)測開展較早，在2006年就已建成覆蓋全市的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫，并逐步實現(xiàn)了土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的更新，但是由于技術(shù)水平的限制，數(shù)據(jù)更新的手段單一，時效性較差，尚不能滿足土地資源動態(tài)監(jiān)測的要求，因此上一輪僅僅實現(xiàn)了信息化建設(shè)的初級階段，其立足點為將在原業(yè)務(wù)模式的基礎(chǔ)上引入信息化手段，未能根本上創(chuàng)新業(yè)務(wù)模式和工作機(jī)制。

隨著管理思維的改變、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，上海市土地管理部門提出了建設(shè)與上海市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)的土地資源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。以實現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的流程可擴(kuò)展性和數(shù)據(jù)包容性為前提，提出了“硬件多樣，平臺統(tǒng)一”系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)。“硬件多樣”，是以通用的信息系統(tǒng)和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，為多種數(shù)據(jù)采集設(shè)備提供統(tǒng)一平臺；“平臺統(tǒng)一”，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)處理和管理的后移，更進(jìn)一步演變?yōu)樵谠贫诉M(jìn)行物理存儲和物理計算。

2.2　系統(tǒng)設(shè)計模型

根據(jù)“硬件多樣，平臺統(tǒng)一”的總體目標(biāo)，在集成應(yīng)用云技術(shù)，3S技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種分布式的業(yè)務(wù)系統(tǒng)(如圖1所示)。該系統(tǒng)在服務(wù)器端實現(xiàn)數(shù)據(jù)的物理存儲和物理計算，并為終端用戶提供應(yīng)用層的云端服務(wù)。在終端實現(xiàn)層,實現(xiàn)外部信息、數(shù)據(jù)的采集，通過云端的業(yè)務(wù)規(guī)則驅(qū)動的應(yīng)用服務(wù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步、存儲和處理。

3　硬件系統(tǒng)構(gòu)成

如前文所述，本文研究的土地資源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)以服務(wù)器為核心，業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供各項服務(wù)、數(shù)據(jù)的存儲、處理。如圖2所示，業(yè)務(wù)操作終端、外業(yè)數(shù)據(jù)采集終端通過高速移動通信網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接。業(yè)務(wù)執(zhí)行人員，按照項目控制流要求，通過終端完成各單元的工作，在每單元工作完成后，終端自動與服務(wù)器進(jìn)行同步。

矩形框內(nèi)的為本文提出的集成化外業(yè)數(shù)據(jù)采集終端，以工業(yè)級平板電腦與GPS天線/全站儀組成集成系統(tǒng)，通過無線方式(藍(lán)牙)連接；同時采用3G或GPRS網(wǎng)絡(luò)模塊提供無線接入環(huán)境，接入集控服務(wù)平臺。工業(yè)級平板電腦可操作GPS/全站儀進(jìn)行定位測量，同時利用自帶攝像頭拍攝取證照片(視頻)，利用網(wǎng)絡(luò)接入集控服務(wù)器，操作業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

4　信息系統(tǒng)設(shè)計

4.1　基于規(guī)則驅(qū)動模型的信息系統(tǒng)設(shè)計

在參考現(xiàn)有各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)計方式的基礎(chǔ)上，采用規(guī)則驅(qū)動(rule-driven)模型進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。相比現(xiàn)行信息化系統(tǒng)而言，當(dāng)一項業(yè)務(wù)主動或被動(如新技術(shù)的引入導(dǎo)致流程變化)發(fā)生變化時，僅需對規(guī)則庫進(jìn)行維護(hù)，以其為基礎(chǔ)生成子單元，進(jìn)而根據(jù)需求重構(gòu)業(yè)務(wù)單元，即可實現(xiàn)業(yè)務(wù)更新。

通過實體對象、事件對象、過程對象的識別和提煉，重構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)模型，主要包括以下幾項內(nèi)容：

1)規(guī)則提取。對業(yè)務(wù)流程進(jìn)行逐級細(xì)分，直至形成原子流程。在原子流程上抽取其業(yè)務(wù)規(guī)則，形成原子規(guī)則，而整個業(yè)務(wù)體系下的原子規(guī)則全集稱之為規(guī)則庫，是業(yè)務(wù)系統(tǒng)的核心。

2)規(guī)則精化。通過對原子規(guī)則的進(jìn)一步分析，將會發(fā)現(xiàn)一部分相似的規(guī)則通過參數(shù)控制可進(jìn)一步合并為可重用的原子規(guī)則，這一步是在“從粗到細(xì)”細(xì)分之后進(jìn)行的精化，也是對業(yè)務(wù)理解的一個提升。

3)原子單元構(gòu)建。以原子規(guī)則為基礎(chǔ)構(gòu)建原子單元，每個原子單元由其規(guī)則定義的條件為入口，需求為出口(如圖3所示)，并帶有自檢機(jī)制，在這種結(jié)構(gòu)下，出口輸出的需求可能是最終成果，亦可能是其他單元的條件。

4)業(yè)務(wù)單元構(gòu)成。業(yè)務(wù)單元是由原子單元構(gòu)成的有明確業(yè)務(wù)功能的功能單元，類似于現(xiàn)行系統(tǒng)的功能節(jié)點。原子單元構(gòu)成的業(yè)務(wù)單元已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)單一的業(yè)務(wù)功能及其涉及的質(zhì)量控制和角色控制。而業(yè)務(wù)單元功能的變化、調(diào)整只需通過原子單元的重新組合即可實現(xiàn)，相比當(dāng)前常見的系統(tǒng)更加簡便、高效。

4.2　規(guī)則驅(qū)動下業(yè)務(wù)系統(tǒng)的控制流

控制流是業(yè)務(wù)執(zhí)行過程中所有可能的事件順序的一個抽象表達(dá)，本文提到的原子單元構(gòu)成業(yè)務(wù)單元，最終構(gòu)成業(yè)務(wù)流程的規(guī)則即是對規(guī)則驅(qū)動模型下對業(yè)務(wù)系統(tǒng)控制流的一個實現(xiàn)。

為滿足土地資源動態(tài)監(jiān)測業(yè)務(wù)的動態(tài)性、應(yīng)急性、時效性要求，本文提出了以項目為單位的，支持動態(tài)編輯擴(kuò)展的控制流。此控制流具備以下的特性：

1)控制流建立在項目層面，而非傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)層面；根據(jù)具體項目的情況，可以隨時變更控制流，使之更加符合實際情況。

2)控制流由指定權(quán)限(角色)的系統(tǒng)操作人員按需制定、編輯，而非在系統(tǒng)開發(fā)時固化在系統(tǒng)內(nèi)部。這樣的設(shè)計使得系統(tǒng)更易于維護(hù)，賦予了系統(tǒng)更大的自由度和生命力，可以隨著需求調(diào)整不斷進(jìn)化。

4.3　規(guī)則驅(qū)動下業(yè)務(wù)系統(tǒng)的人員角色

基于規(guī)則驅(qū)動的業(yè)務(wù)系統(tǒng)在設(shè)計思路上，業(yè)務(wù)實質(zhì)的抽象畫為目標(biāo)的，以此為指導(dǎo)建立的業(yè)務(wù)系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性和動態(tài)組合特性。這類系統(tǒng)中人員角色主要分為三大類：

1)業(yè)務(wù)主管，該角色的任務(wù)是總體設(shè)計。首先，對整項業(yè)務(wù)進(jìn)行細(xì)分，得到原子規(guī)則。之后“從粗到細(xì)”進(jìn)行原子規(guī)則的精化，建立原子單元。構(gòu)建業(yè)務(wù)系統(tǒng)的控制流，即將原子單元重組為業(yè)務(wù)單元，進(jìn)一步形成完整的業(yè)務(wù)；

2)系統(tǒng)開發(fā)維護(hù)人員，該角色的任務(wù)是開發(fā)實現(xiàn)。在系統(tǒng)的建立、運行中，不斷的實現(xiàn)業(yè)務(wù)主管對一項業(yè)務(wù)的設(shè)計，系統(tǒng)動態(tài)的滿足業(yè)務(wù)需求；

3)業(yè)務(wù)執(zhí)行人員，該角色的任務(wù)即是業(yè)務(wù)執(zhí)行。在業(yè)務(wù)系統(tǒng)上，按照業(yè)務(wù)控制流的規(guī)定和操作權(quán)限制定業(yè)務(wù)單元的規(guī)則。

5　控制流實例

根據(jù)規(guī)則驅(qū)動模型的設(shè)計思想，設(shè)計了適合上海市土地資源動態(tài)監(jiān)測實際情況，控制流如圖4所示。

6　結(jié)語

本文設(shè)計的土地資源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)綜合運用了3S技術(shù)、計算技術(shù)和移動通訊等技術(shù)，通過軟、硬件的有效集成，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)流程的可擴(kuò)展性和具有包容性的數(shù)據(jù)管理方式。

同時，充分考慮了上海市土地利用現(xiàn)狀的特點，以及對土地精細(xì)化管理的需要，立足于探索一種精度高、應(yīng)急快、現(xiàn)勢性強(qiáng)的土地資源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)一步整合、優(yōu)化土地調(diào)查技術(shù)與流程。將對于提高土地現(xiàn)狀調(diào)查工作的工作效率和加強(qiáng)土地現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的組織管理具有現(xiàn)實意義。