基于GIS的城市土地全生命周期管理方案研究

張桂芬，沈偉

(1.上海市測繪院，上海 200063； 2.上海星火測繪有限公司，上海 200122)

1 引 言

隨著城市化進(jìn)程的飛速發(fā)展，城市土地資源日趨緊缺，對土地實(shí)施全生命周期管理，有利于從源頭治理土地炒作，提高土地利用效率，促使房地產(chǎn)企業(yè)從開發(fā)商向城市運(yùn)營商、服務(wù)商轉(zhuǎn)型，促進(jìn)城市優(yōu)秀建筑的誕生、保護(hù)和延續(xù)，促進(jìn)城市整體建設(shè)品質(zhì)和服務(wù)管理功能的提升[1]。

土地全生命周期，從土地總體利用規(guī)劃開始，歷經(jīng)土地儲備、土地供應(yīng)、土地利用、土地管理5個階段，而每個階段由不同的業(yè)務(wù)組成。全生命周期監(jiān)管的土地類型，包括商業(yè)、辦公、商品住宅等用地以及營利性教育科研、醫(yī)療衛(wèi)生、社會福利、文化體育等基礎(chǔ)設(shè)施、社會事業(yè)項目用地和工業(yè)用地等，監(jiān)管涉及的數(shù)據(jù)資源有規(guī)劃數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、地籍?dāng)?shù)據(jù)以及相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等大量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)。充分利用大數(shù)據(jù)和先進(jìn)技術(shù)，研究土地全生命周期管理方案成為當(dāng)前土地管理急需解決的主要問題[2]。

2017年，上海市發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)本市經(jīng)營性用地出讓管理的若干規(guī)定》[3]，以土地出讓合同為平臺，在出讓土地的用途管制、功能設(shè)置、業(yè)態(tài)布局、土地使用權(quán)退出等方面，加強(qiáng)土地在使用期限內(nèi)的全過程動態(tài)監(jiān)管。2018年上海市基于GIS技術(shù)開展了“土地全生命周期管理動態(tài)監(jiān)測”，本文在總結(jié)監(jiān)測工作基礎(chǔ)上，結(jié)合時空大數(shù)據(jù)技術(shù)，深入研究了基于GIS的城市土地全生命周期管理技術(shù)方案。

2 基于GIS的土地全生命周期管理平臺

2.1 總計技術(shù)方案

平臺的設(shè)計基于上海市經(jīng)營性用地(及工業(yè)用地)全生命周期管理的相關(guān)政策、法規(guī)和土地管理的環(huán)節(jié)而展開，包含運(yùn)行維護(hù)層、數(shù)據(jù)層、功能層和應(yīng)用層[4]，總體技術(shù)方案如圖1所示。

2.2 數(shù)據(jù)設(shè)計

整合土地規(guī)劃、建設(shè)、管理、應(yīng)用等相關(guān)部門的數(shù)據(jù)資源，充分利用當(dāng)前大數(shù)據(jù)資源共建共享的成果，基于GIS平臺以服務(wù)調(diào)用的方式集成現(xiàn)有各類資源，實(shí)現(xiàn)各類資源的瀏覽、查詢和分析。

結(jié)合土地全生命周期不同管理階段的應(yīng)用需求，整合各類文檔資料，以數(shù)據(jù)易管理、易拓展、易追溯、易集成、易共享為基本原則，設(shè)計土地全生命周期數(shù)據(jù)庫[5]，土地交易數(shù)據(jù)庫以及土地受讓人信息庫，基于空間地塊編號(唯一標(biāo)識碼)建立各不同數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)系，承載地塊不同角度和維度的信息，貫穿于土地全生命周期管理的各個環(huán)節(jié)[6]。

2.3 功能設(shè)計

平臺的功能設(shè)計基于土地全生命周期的土地規(guī)劃、土地儲備、土地供應(yīng)、土地利用和土地管理幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)展開。

(1)土地規(guī)劃管理

支持地形圖、影像圖、地籍圖、土地利用現(xiàn)狀、土地規(guī)劃、重要特定區(qū)域、交通醫(yī)療等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的在線瀏覽查閱功能，模擬土地規(guī)劃方案，根據(jù)特定的GIS空間分析模型進(jìn)行分析，評估規(guī)劃方案的合理性，實(shí)現(xiàn)對土地資源的有效配置和合理利用。

(2)土地儲備管理

依據(jù)土地利用總體規(guī)劃、城市規(guī)劃的要求，土地儲備機(jī)構(gòu)通過征用、收購、置換、收回、轉(zhuǎn)制等方式取得土地，直接或者對土地進(jìn)行適度開發(fā)整理后儲存起來的過程，土地儲備工作重點(diǎn)為土地取得與收儲。

圖1基于GIS的土地全生命周期管理總體技術(shù)方案

將土地儲備工作中涉及的土地取得及收儲相關(guān)資料整合入庫，包括土地取得方式：征用、收購、置換、收回、轉(zhuǎn)制等，土地取得時間、整理開發(fā)時間、整理開發(fā)內(nèi)容及單位、達(dá)到供地條件的時間等信息，可進(jìn)行瀏覽和檢索。

(3)土地供應(yīng)管理

土地價值評估，基于土地的一般因素(地理位置、自然條件、人口、行政區(qū)劃、城鎮(zhèn)性質(zhì)、城鎮(zhèn)發(fā)展過程、社會經(jīng)濟(jì)狀況、土地制度、住房制度、土地利用規(guī)劃及計劃、社會及國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃)、區(qū)域因素(指影響城鎮(zhèn)內(nèi)部區(qū)域之間地價水平的商服繁華程度及區(qū)域在城鎮(zhèn)中的位置、交通條件、公用設(shè)施及基礎(chǔ)設(shè)施水平、區(qū)域環(huán)境條件、土地使用限制和自然條件等)和個別因素(宗地自身的自然條件、開發(fā)程度、形狀、長度、寬度、面積、土地使用限制和宗地臨街條件等)，選擇合適的評估方法和評估模型進(jìn)行統(tǒng)計分析，評估土地的價值，供土地交易參考。

受讓人信息管理，將歷年的土地受讓者信息整理入庫，并將其與土地的建設(shè)及運(yùn)營情況關(guān)聯(lián)，結(jié)合GIS的空間分析方法建立受讓人的行為評價分析模型，綜合評價受讓人的信用價值，作為土地交易的參考依據(jù)之一。

土地交易信息管理，以土地出讓合同為基本平臺，將土地交易相關(guān)信息整合至土地全生命周期數(shù)據(jù)庫，其規(guī)定的土地用途、建設(shè)周期、產(chǎn)出效益等信息作為土地后續(xù)運(yùn)營管理相關(guān)評價的重要參考。

(4)土地利用管理

土地建設(shè)狀況動態(tài)監(jiān)測，基于多時相衛(wèi)星遙感影像，利用影像解譯技術(shù)動態(tài)監(jiān)測土地的建設(shè)狀態(tài)(主要開工、竣工狀態(tài))，監(jiān)測成果作為土地合同監(jiān)管的參考依據(jù)；綜合驗(yàn)收信息管理，將驗(yàn)收所需的申請資料、驗(yàn)收流程、驗(yàn)收結(jié)論等相關(guān)信息整合進(jìn)土地全生命周期數(shù)據(jù)庫；土地投產(chǎn)信息管理，將土地投入生產(chǎn)使用的相關(guān)信息(如投產(chǎn)時間、預(yù)期效益等)整合入庫；土地建設(shè)信息管理，將地塊內(nèi)部的建設(shè)情況，依據(jù)不同的類別進(jìn)行矢量化經(jīng)與地籍圖融合后，形成諸如建筑物、綠化、道路、河流、停車場等全覆蓋的地理實(shí)體，并錄入相應(yīng)的屬性(如建筑物建筑面積、高度、結(jié)構(gòu)、建設(shè)年代、停車位數(shù)量等)，供后續(xù)進(jìn)行地塊的精細(xì)化運(yùn)營管理提供基本資料。

(5)土地運(yùn)營管理

管理土地的招商信息(入駐單位名稱、行業(yè)類別、地址、規(guī)模、主營業(yè)務(wù)、企業(yè)投入、企業(yè)產(chǎn)出、企業(yè)用地面積、建設(shè)情況等)、運(yùn)營信息、常駐人口等資料；掌握地塊的物業(yè)管理情況，物業(yè)公司入駐信息，運(yùn)行情況以及變更信息，定期對物業(yè)管理情況進(jìn)行評估；監(jiān)測土地范圍內(nèi)保護(hù)保留建筑的變化拆除情況，并在定期對保護(hù)保留建筑的使用、維護(hù)、管理情況進(jìn)行評定；定期對地塊的使用類別、使用者、權(quán)屬等信息進(jìn)行調(diào)查核實(shí)，進(jìn)行土地利用績效評價[7]，形成評估報告輔助相關(guān)決策；記錄土地使用權(quán)收回的相關(guān)信息(如受讓主體、收回原因、收回時間等)，將信息與受讓主體資源庫進(jìn)行關(guān)聯(lián)，供后續(xù)對受讓主體誠信度評價參考。

(6)建筑節(jié)能和環(huán)保管理

對土地進(jìn)行建筑綠色星級評價，將建筑在設(shè)計、運(yùn)行階段的評價結(jié)果整合入庫，可進(jìn)行查詢統(tǒng)計、對比分析，便于降低建筑能耗、提高建筑能源利用效率。

對土地進(jìn)行土壤和地下水地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量檢測評價，將出讓前、出讓后以及運(yùn)行階段的監(jiān)測結(jié)果整合入庫，可進(jìn)行查詢統(tǒng)計、對比分析，結(jié)果作為相關(guān)部門執(zhí)法管理的參考。

2.4 應(yīng)用設(shè)計

本方案最終應(yīng)同步支持桌面應(yīng)用終端和移動應(yīng)用終端，滿足決策人員、管理人員和作業(yè)人員的工作需要，既可在線瀏覽，也支持離線訪問，不同的權(quán)限用戶可查閱不同的信息，使用相應(yīng)的平臺功能。

2.5 運(yùn)行維護(hù)設(shè)計

基于GIS的土地全生命周期管理平臺部署在政務(wù)網(wǎng)公有云環(huán)境中，通過用戶權(quán)限管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共建共享。

3 方案可行性分析

3.1 技術(shù)可行性

計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展使GIS產(chǎn)業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，數(shù)據(jù)處理、存儲、管理、發(fā)布、應(yīng)用等GIS技術(shù)日趨成熟[8]，GIS應(yīng)用領(lǐng)域已拓展至社會生活的方方面面，形成諸多成功的應(yīng)用案例[9]。一些高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)或開發(fā)區(qū)已經(jīng)在小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)基于GIS對土地的應(yīng)用管理，土地應(yīng)用管理機(jī)構(gòu)已相應(yīng)建立了獨(dú)立的GIS應(yīng)用系統(tǒng)，在土地全生命周期某一階段或某一方面實(shí)現(xiàn)了智能管理。本方案基于GIS技術(shù)將貫穿城市土地全生命周期的數(shù)據(jù)融合起來，實(shí)現(xiàn)對土地全生命周期的智能管理，技術(shù)可行。

3.2 方案實(shí)用性

本方案將貫穿土地始終的相關(guān)信息基于GIS技術(shù)以空間實(shí)體為紐帶整合至土地全生命周期數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)對土地全生命周期的智能化管理，可查詢、追溯、分析、統(tǒng)計任何階段的信息，通過平臺的共享機(jī)制為相關(guān)部門提供服務(wù)，有利于從源頭治理土地炒作，提高土地利用效率，促進(jìn)城市整體建設(shè)品質(zhì)和服務(wù)管理功能的提升，實(shí)現(xiàn)真正意義上的智慧國土管理。

4 關(guān)鍵技術(shù)分析

4.1 多源數(shù)據(jù)融合

城市的建設(shè)和發(fā)展與土地息息相關(guān)，多年來不同的土地應(yīng)用管理及相關(guān)部門都積累了豐富的數(shù)據(jù)資源，數(shù)據(jù)內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、形式、規(guī)范程度、提供方式等參差不齊。本方案需要將多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)融合進(jìn)土地全生命周期數(shù)據(jù)庫中，基于空間位置進(jìn)行承載，并以服務(wù)的形式集成至統(tǒng)一的GIS應(yīng)用平臺中。對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的分析、清洗、梳理，建立數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)、映射和融合規(guī)范是本方案的關(guān)鍵技術(shù)之一。

4.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

方案涉及的數(shù)據(jù)資源較多，核心是“土地全生命周期數(shù)據(jù)庫”，在設(shè)計時要堅持易管理、易拓展、易追溯、易應(yīng)用、易共享的基本原則，以關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲管理，數(shù)據(jù)庫主要庫表關(guān)系模型如圖2所示：

圖2土地全生命周期數(shù)據(jù)庫表關(guān)系模型

4.3 分析統(tǒng)計模型

貫穿于土地全生命周期，涉及土地規(guī)劃方案評估、土地價格評估、受讓主體誠信度評估、土地利用狀況評估、環(huán)境保護(hù)檢測、建筑節(jié)能評價等多項評估檢測工作，根據(jù)應(yīng)用管理部門業(yè)務(wù)需求，梳理統(tǒng)計分析模型和算法，成果可視化方法等，用計算機(jī)語言進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，并基于GIS平臺呈現(xiàn)是本方案實(shí)施的又一關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。

4.4 數(shù)據(jù)共建共享機(jī)制

土地全生命周期數(shù)據(jù)由不同部門管理，對于數(shù)據(jù)保密和共享，要根據(jù)法律規(guī)范及生產(chǎn)管理需要建立共建共享機(jī)制，原則是各自維護(hù)，共同應(yīng)用。

4.5 全生命周期管理體系建立

本方案的實(shí)施需要土地應(yīng)用管理相關(guān)部門的配合，建立合理完善的全生命周期管理體系是本項目的又一關(guān)鍵技術(shù)之一。圍繞土地規(guī)劃、儲備、供應(yīng)、利用、管理幾個主要階段，將土地相關(guān)工作流程、部門關(guān)注要點(diǎn)進(jìn)行梳理，明確不同階段土地全生命周期管理內(nèi)容、方式、對象、主體，再基于GIS技術(shù)將管理體系進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

5 總結(jié)與展望

本方案主要解決土地應(yīng)用管理過程中的數(shù)據(jù)孤島、環(huán)節(jié)脫節(jié)、信息不對稱、應(yīng)用障礙等問題。具有如下特點(diǎn)：數(shù)據(jù)完整性，以土地編號為線索，將貫穿土地全生命周期的所有信息融合至統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容完整，而且可追溯性強(qiáng)；平臺開放性，方案最終成果為部署在政務(wù)云平臺上的GIS系統(tǒng)，整合多部門的資源和服務(wù)，滿足部門間業(yè)務(wù)管理和應(yīng)用需要，實(shí)現(xiàn)多部門協(xié)同共建共享；技術(shù)先進(jìn)性，將土地管理的相關(guān)規(guī)范方法與GIS進(jìn)行緊密關(guān)聯(lián)，基于GIS進(jìn)行管理和呈現(xiàn)，最終實(shí)現(xiàn)對海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的共建共享；運(yùn)維規(guī)范性，方案梳理了土地全生命周期管理體系和共建共享機(jī)制，并通過相關(guān)部門的認(rèn)可，使得本方案成果的運(yùn)維有了保障。

目前對土地全生命周期的“土地利用”環(huán)節(jié)已實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測，并初步建立了上海市靜態(tài)土地全生命周期數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效果如圖3所示，后續(xù)將基于本文闡述的技術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化和完善，逐步實(shí)現(xiàn)對上海市土地全生命周期的智能管理，促進(jìn)城市整體建設(shè)品質(zhì)和服務(wù)管理功能的提升，滿足智慧城市建設(shè)發(fā)展的需要，將對全國城市土地管理具有一定的推廣和借鑒意義。

圖3土地全生命周期管理動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)