基于GIS的土地執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

肖 昕 方朝陽

(江西師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院 江西 南昌 330000) (鄱陽湖濕地與流域研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 江西 南昌 330000)

0 引 言

自然資源部發(fā)布的《2017中國土地礦產(chǎn)海洋資源統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示2017年發(fā)現(xiàn)土地違法案件7.52萬件，涉及土地面積2.98萬公頃，同比增長1.6%和10.7%，立案查處違法用地案件4.81萬件，涉及土地面積2.36萬公頃，同比增長2.2%和8.9%，收回土地1 939.3公頃。國家不斷地強(qiáng)調(diào)土地保護(hù)的重要性，持續(xù)加強(qiáng)相關(guān)立法，加大對(duì)土地違法案件的查處和懲罰力度，但是土地違法并沒有收斂，各地土地違法現(xiàn)象都非常嚴(yán)重[1-2]。因此國土資源管理部門應(yīng)該充分利用信息化技術(shù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)土地利用情況，及時(shí)處理國土資源利用相關(guān)問題，促進(jìn)合理利用土地。

現(xiàn)階段我國在土地執(zhí)法監(jiān)察領(lǐng)域，各個(gè)環(huán)節(jié)主要還是依靠人工作業(yè)來完成，并通過紙質(zhì)圖作為數(shù)據(jù)信息的媒介來溝通，需要投入大量人力物力。傳統(tǒng)的土地執(zhí)法體系存在著以下問題[3]：巡察工作量大，巡查人員工作效率低；巡察人員監(jiān)督難，考核難；土地違法案件上報(bào)和移交不及時(shí)，處理不規(guī)范；違法用地統(tǒng)計(jì)分析處理困難，案件反饋不及時(shí)。因此有必要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)信息化系統(tǒng)，讓土地執(zhí)法監(jiān)察全過程信息化，以加強(qiáng)土地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)評(píng)估以及精準(zhǔn)監(jiān)管能力。隨著互聯(lián)網(wǎng)和空間信息技術(shù)快速發(fā)展，使得GIS強(qiáng)大的地理數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理和空間分析能力更有效地發(fā)揮。葛小三等[4]在分析企業(yè)在物流信息管理中存在的問題后，構(gòu)建了基于移動(dòng)GIS的移動(dòng)物流信息管理系統(tǒng)；為解決傳統(tǒng)的國土資源核查工作無法及時(shí)、準(zhǔn)確、方便地核查企業(yè)的土地資源等信息,王衛(wèi)紅等[5]設(shè)計(jì)并研制基于移動(dòng)GIS的地塊采集系統(tǒng)；朱巧玉等[6]針對(duì)礦業(yè)權(quán)管理中數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)、關(guān)系復(fù)雜的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了基于WebGIS與工作流的礦業(yè)權(quán)管理系統(tǒng)。本文在過去研究的基礎(chǔ)上，充分利用移動(dòng)GIS的移動(dòng)性、便攜性、實(shí)時(shí)性特點(diǎn)和WebGIS的跨平臺(tái)多用戶特點(diǎn)，結(jié)合移動(dòng)技術(shù)和Web技術(shù)，將GIS技術(shù)應(yīng)用于土地執(zhí)法監(jiān)察，設(shè)計(jì)并開發(fā)了執(zhí)法巡查移動(dòng)APP和監(jiān)察管理Web系統(tǒng)，大大提高土地資源執(zhí)法部門的效率和管理水平。

1 研究方法與架構(gòu)

根據(jù)《土地違法案件查處辦法》[7]，土地違法案件查處主要分為以下四個(gè)階段：

受理和立案階段：國土資源管理部門應(yīng)當(dāng)及時(shí)受理上級(jí)相關(guān)部門交辦、其他部門移送或者轉(zhuǎn)辦和群眾舉報(bào)的土地違法案件。群眾可以通過口頭或書面的形式舉報(bào)違法用地案件，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)詳細(xì)記錄，并要求舉報(bào)人簽名蓋章。如果舉報(bào)人不愿意透露真實(shí)姓名，土地執(zhí)法部門要尊重舉報(bào)人的意愿，對(duì)舉報(bào)人信息嚴(yán)格保密。如果受理案件符合立案的條件，則應(yīng)當(dāng)填寫呈批表，立案生效；如果受理案件屬于重大案件，則應(yīng)當(dāng)上報(bào)給上級(jí)國土資源管理部門備案。

調(diào)查和處理階段：案件立案后，國土資源管理部門應(yīng)當(dāng)及時(shí)指派專員處理案件，專員在調(diào)查取證時(shí)必須至少有兩人在場(chǎng)。收集的證據(jù)可以是：物證、書證、視聽材料、證人證言、當(dāng)事人陳述、調(diào)查筆錄和勘察筆錄、鑒定結(jié)論等有效材料。

執(zhí)行階段：國土資源管理部門向違法用地當(dāng)事人和相關(guān)負(fù)責(zé)人送達(dá)《土地違法案件行政處罰決定書》和《土地侵權(quán)行為處理決定書》等相關(guān)文件。如果單位或個(gè)人在違規(guī)用地區(qū)域繼續(xù)施工，國土資源部門應(yīng)該立即查封相關(guān)建筑，及時(shí)阻止違法行為。

結(jié)案階段：案件專員處理案件完后，填寫《土地違法案件結(jié)案報(bào)告》，上交后經(jīng)國土資源管理部門相應(yīng)的主管領(lǐng)導(dǎo)簽字批準(zhǔn)后即可結(jié)案。專員對(duì)結(jié)案后的案件應(yīng)該整理歸檔。

結(jié)合土地執(zhí)法監(jiān)察業(yè)務(wù)要求，系統(tǒng)主要分為應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層、支撐層。內(nèi)業(yè)管理系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，服務(wù)層以ArcGIS系列軟件為GIS平臺(tái)，完成GIS數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)以及各種空間分析功能的執(zhí)行、數(shù)據(jù)計(jì)算。ArcGIS Server作為發(fā)布企業(yè)級(jí)GIS應(yīng)用程序的綜合服務(wù)平臺(tái)，提供基于REST風(fēng)格的Web服務(wù)和Web應(yīng)用。移動(dòng)端巡查系統(tǒng)采用Android操作系統(tǒng)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)端進(jìn)行交互，并通過移動(dòng)智能終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)查詢與空間分析等功能。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

應(yīng)用層：通過可視化的用戶界面，為巡查人員和管理人員提供數(shù)據(jù)采集和案件管理等服務(wù)。本系統(tǒng)的巡查客戶端選用了目前最為流行的Android智能手機(jī)系統(tǒng)，結(jié)合ESRI公司的ArcGIS API for Android框架開發(fā)完成。ArcGIS API for Android能夠通過使用Java程序語言構(gòu)建多種地圖應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序可以調(diào)用ArcGIS Server發(fā)布的地圖服務(wù)、要素服務(wù)、地理編碼服務(wù)、地理處理服務(wù)和其他自定義服務(wù)，并將它們部署到Android系統(tǒng)上。在管理端主要應(yīng)用ArcGIS API For JavaScript框架，該API結(jié)合了現(xiàn)代Web技術(shù)和強(qiáng)大的地理空間處理功能，使開發(fā)者能夠創(chuàng)建高性能的地圖應(yīng)用程序和更智能化的地理數(shù)據(jù)可視化。

服務(wù)層：服務(wù)層是執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)的核心，用于處理和執(zhí)行應(yīng)用層發(fā)過來的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，由GIS服務(wù)部分和Web應(yīng)用服務(wù)部分構(gòu)成。GIS服務(wù)部分用于處理客戶端對(duì)空間數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，傳統(tǒng)的Web應(yīng)用服務(wù)器無法處理空間數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，因此需要專門的GIS服務(wù)器來處理空間數(shù)據(jù)請(qǐng)求。本系統(tǒng)選擇ArcGIS Server作為GIS服務(wù)器來發(fā)布和管理GIS服務(wù)，主要涉及的服務(wù)有地圖服務(wù)、要素服務(wù)、地理編碼服務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)分析服務(wù)等。Web服務(wù)器主要用于處理一些基本的土地執(zhí)法檢查的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如案卷信息、立案信息、系統(tǒng)用戶信息等。通過ArcGIS Web Adaptor將ArcGIS Server和Web服務(wù)器整合到一起，這樣方便站點(diǎn)統(tǒng)一管理。

數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層是執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的存放場(chǎng)所。數(shù)據(jù)層存儲(chǔ)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有鉛山縣不同比例尺(1∶500,1∶1 000,1∶10 000等)的影像地圖數(shù)據(jù)和矢量地圖數(shù)據(jù)、地理編碼數(shù)據(jù)、專題圖層數(shù)據(jù)、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)等。通過調(diào)用服務(wù)層提供的服務(wù)，執(zhí)法人員在應(yīng)用層根據(jù)角色權(quán)限，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新?？紤]到本系統(tǒng)需存儲(chǔ)大量空間數(shù)據(jù)，必須使用空間數(shù)據(jù)庫，所以選擇微軟的SQL Server作為數(shù)據(jù)庫。

支撐層：支撐環(huán)境是土地執(zhí)法監(jiān)察經(jīng)營示范應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)行和服務(wù)的必備條件。為保障項(xiàng)目順利實(shí)施以及框架建成后的長期穩(wěn)定運(yùn)行，要建立健全框架建設(shè)和應(yīng)用的支撐環(huán)境。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 移動(dòng)GIS技術(shù)

移動(dòng)GIS是對(duì)動(dòng)態(tài)世界的時(shí)空模擬，能克服傳統(tǒng)GIS對(duì)移動(dòng)對(duì)象模擬表達(dá)能力的不足[8]。無線通信技術(shù)的發(fā)展和移動(dòng)硬件能力的提升是促成移動(dòng)GIS的產(chǎn)生和發(fā)展的重要原因。移動(dòng)GIS不但擁有傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)處理功能和空間分析功能，而且還結(jié)合了嵌入式技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GPRS技術(shù)和定位技術(shù),充分集成了這些技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。通過移動(dòng)GIS技術(shù)，執(zhí)法人員能夠?qū)㈦娮踊臄?shù)據(jù)隨身攜帶，在任何地點(diǎn)、任何時(shí)候都能查詢到任何需要的數(shù)據(jù)，完全達(dá)到3A(anytime，anywhere，anything)的效果[9]。傳統(tǒng)野外工作流程主要以紙制文檔為溝通媒介，然后在室內(nèi)對(duì)成果進(jìn)行數(shù)字化。這個(gè)過程導(dǎo)致野外和室內(nèi)工作重復(fù)，并且野外手寫記錄數(shù)據(jù)難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，室內(nèi)數(shù)字化人員和野外工作人員對(duì)獲得的數(shù)據(jù)理解也有可能不一致，這也會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤。而移動(dòng)GIS可以先約定好輸入規(guī)范，外業(yè)人員只能按規(guī)范錄入數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)可以直接數(shù)字化到地理數(shù)據(jù)庫，這樣避免了內(nèi)外業(yè)工作重復(fù)、節(jié)約成本、提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，從而大大提高了工作效率。

2.2 WebGIS技術(shù)

WebGIS是快速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)和不斷升級(jí)的地理信息系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，理論上可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)GIS具有的所有功能，為實(shí)現(xiàn)地理數(shù)據(jù)共享、GIS互操作提供了最佳解決途徑[10]。WebGIS是一種分布式的地理信息系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)中至少包含一個(gè)服務(wù)器和一個(gè)客戶端，客戶端一般指瀏覽器，但也可以是其他應(yīng)用程序。GIS與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，賦予了WebGIS許多優(yōu)點(diǎn)：

(1) 異地使用：任何地方，任何地點(diǎn)，只要有網(wǎng)絡(luò)和瀏覽器就可以使用全世界的WebGIS，避免了在每臺(tái)設(shè)備上裝龐大的GIS軟件。土地執(zhí)法監(jiān)察涉及多部門多人聯(lián)動(dòng)工作，不同設(shè)備上都能使用系統(tǒng)提高了工作效率，節(jié)約成本。

(2) 多用戶：傳統(tǒng)桌面GIS在某個(gè)時(shí)間只能單人使用。只要軟硬件性能支持，WebGIS可以支持很多用戶同時(shí)使用，具有很強(qiáng)的擴(kuò)展能力。

(3) 跨平臺(tái)：Web瀏覽器是WebGIS的主要運(yùn)行環(huán)境，不管什么操作系統(tǒng)都有Web瀏覽器，所以WebGIS可以運(yùn)行在不同的系統(tǒng)上，相較于傳統(tǒng)桌面GIS，具有很強(qiáng)的跨平臺(tái)性。

(4) 更新統(tǒng)一：如果要對(duì)傳統(tǒng)桌面GIS更新，必須每臺(tái)電腦下載并安裝更新，而同一個(gè)WebGIS一般部署在相同的服務(wù)器，管理人員只要對(duì)服務(wù)器進(jìn)行更新就可以對(duì)所有客戶端實(shí)現(xiàn)更新。

在土地執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)中，WebGIS可以提供在線的GIS服務(wù)，例如地圖可視化、案件追蹤、案件空間相關(guān)性、執(zhí)法人員分配、地理圍欄等GIS功能。這些功能結(jié)合土地執(zhí)法相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯和WebGIS異地使用、多用戶、跨平臺(tái)、更新統(tǒng)一等特性可以大大提高工作質(zhì)量和效率，節(jié)省辦公成本。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

如圖2所示，基于GIS的土地執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)主要分三端：移動(dòng)端、管理端、公眾端。在移動(dòng)端，基于Android手機(jī)實(shí)現(xiàn)土地儲(chǔ)備經(jīng)營管理數(shù)據(jù)的地圖瀏覽、巡查上報(bào)、綜合查詢、統(tǒng)計(jì)分析、軌跡跟蹤功能。在管理端，基于Web技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)公眾和執(zhí)法人員上傳的舉報(bào)信息進(jìn)行受理、立案、審核以及結(jié)案，向巡查人員安排巡查任務(wù)，向公眾發(fā)布公開信息，以及對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的管理。公眾端可以查看管理端發(fā)布的執(zhí)法公告，以及舉報(bào)違法用地活動(dòng)。

圖2 業(yè)務(wù)流程圖

3.1 管理端功能實(shí)現(xiàn)

基于GIS的土地執(zhí)法檢查系統(tǒng)管理端采用B/S架構(gòu)，服務(wù)層以ArcGIS系列軟件為GIS平臺(tái)，完成GIS數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)以及各種空間分析功能的執(zhí)行、數(shù)據(jù)計(jì)算。ArcGIS Server作為發(fā)布企業(yè)級(jí)GIS應(yīng)用程序的綜合服務(wù)平臺(tái)，提供基于REST風(fēng)格的Web服務(wù)和Web應(yīng)用。管理端主要實(shí)現(xiàn)的功能如圖3所示，管理端界面如圖4所示。

圖3 管理端功能模塊

1) 執(zhí)法檔案：跟蹤違法案件處理模塊從受理、立案、調(diào)查取證、審理、執(zhí)行、到結(jié)案全程，并提供案件管理、案件查詢、案件報(bào)表統(tǒng)計(jì)等管理分析功能，實(shí)現(xiàn)土地執(zhí)法監(jiān)察工作流程中的證據(jù)采集、案情分析、案件統(tǒng)計(jì)和各種表格輸出。結(jié)合移動(dòng)端動(dòng)態(tài)巡查，利用GIS的空間分析功能，對(duì)違法主體、違法面積、違法地類和是否占用農(nóng)田等各種信息要素進(jìn)行整合，得出分析結(jié)果，從而形成一條完整的證據(jù)鏈。

2) 執(zhí)法一張圖：執(zhí)法一張圖頁面功能有地圖的頁面移動(dòng)、地圖放大縮小、地圖頁面切換、關(guān)鍵字查詢、顯示土地信息、距離面積測(cè)量等GIS基本功能，還有跟業(yè)務(wù)相關(guān)的歷史案件定位、案件信息展示等功能。

3) 巡查軌跡：該功能是案件查處模塊下下記錄執(zhí)法人員巡查得到的相關(guān)數(shù)據(jù)，了解巡查人員巡查范圍、巡查地點(diǎn)，通過地圖的方式展示。巡查列表中提供所有巡查人員每次執(zhí)法的記錄，該記錄以最新時(shí)間從前往后排序。記錄有巡查人員、巡查時(shí)間、巡查編號(hào)、巡查相關(guān)備注等基礎(chǔ)信息。點(diǎn)擊其中一條巡查記錄可以查看更加具體的信息，包含巡查開始時(shí)間，巡查結(jié)束時(shí)間以及巡查的地理信息在地圖上的標(biāo)注等。

4) 執(zhí)法統(tǒng)計(jì)：該功能模塊主要對(duì)歷史案件做一些定性和定量的統(tǒng)計(jì)分析，主要包括：案件統(tǒng)計(jì)模塊，該模塊記錄不同狀態(tài)下的案件數(shù)目；案件來源統(tǒng)計(jì)，該模塊用雷達(dá)圖形式來比較不同來源的土地違法案件；違法性質(zhì)統(tǒng)計(jì)，該模塊用餅狀圖比較不同違法性質(zhì)案件所占比例；違法趨勢(shì)，該模塊運(yùn)用時(shí)間軸，模擬不同時(shí)間違法情況。

5) 系統(tǒng)管理：該模塊下包括人員管理和日志管理。人員管理可以添加、刪除、審核執(zhí)法人員，對(duì)執(zhí)法人員的出勤和工作進(jìn)行考察以及分配。該模塊也可以通過地圖的形式可視化查看外業(yè)執(zhí)法人員的執(zhí)勤軌跡、執(zhí)勤記錄等信息。日志管理主要記錄系統(tǒng)運(yùn)行、操作、備份等相關(guān)信息。

圖4 管理端界面

3.2 移動(dòng)端功能實(shí)現(xiàn)

移動(dòng)端巡查系統(tǒng)采用Android操作系統(tǒng)，基于ArcGIS API For Android框架開發(fā)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)端進(jìn)行交互?；谝苿?dòng)GIS的數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)查詢與空間分析等能力，移動(dòng)端主要實(shí)現(xiàn)的功能如圖5所示。移動(dòng)端界面如圖6所示。

圖5 移動(dòng)端界面

1) 電子地圖：移動(dòng)執(zhí)法端集成管轄區(qū)域的電子地圖，可以查看不同比例尺下管轄區(qū)域地圖，以及包括地名地址搜索(支持語音輸入)、圖層切換(衛(wèi)星底圖和矢量底圖)、指北針、長度和面積測(cè)量、GPS定位、放大、縮小、平移等基礎(chǔ)地圖功能。

2) 執(zhí)法監(jiān)察：執(zhí)法人員在執(zhí)勤時(shí)，可以記錄執(zhí)勤時(shí)間和執(zhí)勤軌跡，點(diǎn)擊終止執(zhí)勤后，執(zhí)勤信息將上傳到后臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)法人員的監(jiān)督。執(zhí)法人員可以選擇已經(jīng)立案的案件進(jìn)行調(diào)查，系統(tǒng)將記錄調(diào)查軌跡，通過地理圍欄技術(shù)，到案發(fā)地點(diǎn)可以上傳證明文件，文件可以是圖片、視頻、音頻、文本等。

3) 案件舉報(bào)：執(zhí)法人員在執(zhí)勤過程中發(fā)現(xiàn)違法用地案件可以實(shí)時(shí)定點(diǎn)舉報(bào)，填寫舉報(bào)信息表，系統(tǒng)將自動(dòng)定位案發(fā)地點(diǎn)和記錄舉報(bào)人等信息。

4) 自由巡查：自由巡查模塊下執(zhí)法人員可以隨時(shí)記錄自己的軌跡信息，并把自己的巡查軌跡進(jìn)行上傳。軌跡可以隨時(shí)隨地回放，便于執(zhí)法人員判別執(zhí)法位置，避免執(zhí)法盲區(qū)，提高執(zhí)法效率。

5) 案件查詢：系統(tǒng)提供兩種案件查詢方式，第一種通過選擇時(shí)間段查詢，系統(tǒng)以表格和地圖標(biāo)注形式顯示該時(shí)間段的土地違法案件；第二種通過空間位置查詢，在地圖上繪制多邊形區(qū)域，地圖自動(dòng)顯示該區(qū)域所有的違法案件。

圖6 移動(dòng)端界面

4 結(jié) 語

基于GIS的土地執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)建立在移動(dòng)GIS、WebGIS相關(guān)技術(shù)和國土資源執(zhí)法監(jiān)察相關(guān)業(yè)務(wù)知識(shí)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GPS技術(shù)等強(qiáng)大功能，構(gòu)建了一個(gè)移動(dòng)化、智能化的國土資源執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)。本系統(tǒng)從實(shí)用性出發(fā)，設(shè)計(jì)和構(gòu)建了土地執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)外業(yè)巡查移動(dòng)APP和內(nèi)業(yè)管理Web系統(tǒng)，探索了一條新的土地執(zhí)法模式。系統(tǒng)以簡(jiǎn)潔但邏輯性強(qiáng)的界面設(shè)計(jì)和齊全的功能開發(fā)解決了以往土地執(zhí)法監(jiān)管難、流程長、反饋不及時(shí)等痛點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)技術(shù)在國土資源巡查和監(jiān)管中應(yīng)用做出了創(chuàng)新的嘗試。