時空信息云平臺在亂占耕地建房整治上的應用

胡豐愉，馬 霖，邵晚悅

（1.黃山市自然資源信息中心，安徽 黃山 245000）

2020年3月習近平總書記和其他中央領導同志對農村亂占耕地建房問題多次做出重要批示。為貫徹落實習近平總書記重要批示精神，7月3日國務院召開電視電話會議對全國農村亂占耕地建房問題整治工作進行部署，國家層面成立了農村亂占耕地建房專項整治行動部際協調機制，辦公室設在自然資源部[1]。9月1日，部際協調機制辦公室印發了《農村亂占耕地建房問題摸排工作方案》。摸排工作的目標是弄清全國農村亂占耕地建房的底數，重點整治強占多占、非法出售等惡意占用耕地建房行為，保障農民合理的建房需求。摸排工作的任務是摸清2013年以來全國農村亂占耕地建房涉及的用地情況，房屋建設、使用和非法出售情況，處罰情況等，建立全國農村亂占耕地建房問題工作臺賬，為分布整治、分類處置存量問題奠定基礎。

1 摸排工作思路

摸排工作總體依據先內業篩查后外業實際摸排的原則，分為6個步驟開展工作。

1.1 數據準備

摸排工作需準備的數據包括屯溪區的部下發圖斑矢量、黃山市歷年已報批數據矢量、屯溪區第二次全國土地調查成果中的非耕地數據矢量、2011年屯溪區DOM影像數據、2012年屯溪區DOM影像數據和2018年屯溪區DOM影像數據。將數據坐標系統一為CGCS2000國家大地坐標系，方便下一步的數據處理。

1.2 數據初篩

①以第二次全國土地調查最終成果數據庫中的耕地為基準，結合2010年以來的新增耕地圖斑形成耕地圖斑圖層數據；②提取最新第三次全國土地調查數據庫中05、06、07、08、09、10類的數據形成建設用地圖斑；③將耕地圖斑與建設用地圖斑進行疊加，提取重疊的圖斑形成疑似圖斑；④將部下發圖斑與前一步生成的疑似圖斑進行整合，形成最終疑似圖斑，完成圖斑的提取工作；⑤將最終疑似圖斑與批供登等數據進行疊加，剔除用地手續齊全的圖斑。

1.3 內業篩查

對前一步提取的疑似圖斑進行編號，確保唯一性，并增加備注字段。將部下發圖斑與歷年報批成果進行套合，圖斑完全包含在報批界線內的，備注標記為1；將部下發圖斑與第二次土地調查數據中非耕地圖斑進行套合，圖斑完全在非耕地圖斑范圍內的，備注標記為2；將剩余圖斑對照2011年、2012年等已有影像，逐圖斑進行篩查，通過影像能明顯判斷完全為房屋的，備注標記為3，并截圖保留，圖片名稱為圖斑編號，作為證據進行保留；基于2012年影像，圖斑涉及到耕地或其他的，備注標記為4。通過上述方式對部下發圖斑進行分類，標記為1、2、3的圖斑無需外業核查，標記為4的圖斑需進行外業核查和取證。

1.4 外業摸排

對備注標記為4的疑似圖斑進行外業摸排，主要利用省廳下發的安徽省自然資源實地核查系統手機App逐圖斑，按住宅類、產業類、公共管理服務類3大類別進行相關信息的采集。

1.5 內業補充完善

通過內業圖解等方式來補充完善外業難以獲取的信息。首先基于智慧黃山時空信息云平臺，利用2018年0.1 m分辨率的DOM影像在圖上勾畫房屋輪廓，形成亂占耕地房屋圖形，圖解出房屋占地面積；再將房屋圖形與耕地、永久基本農田進行疊加，計算占用耕地和永久基本農田面積；然后用房屋面積減去本地區宅基地標準面積，得到超宅基地標準面積；最后將上述信息補充錄入到核查系統手機App中。

1.6 審核公示和成果上報

在信息采集全部完成后，村兩委對村一級獲取信息進行集體審核，審核結束后公示10 d。公示后有異議或有新增的，需重新補充調查；公示無異議的，逐級雙簽字后在省匯交平臺上報成果。

2 關鍵技術

2.1 智慧黃山時空信息云平臺

智慧黃山時空信息云平臺以數據服務、軟件服務、平臺服務、基礎設施服務和知識服務為核心[2]，通過大數據、物聯網、云計算等新一代信息技術，遵循服務自然資源管理、支撐智慧城市建設的理念[3]，建成了圍繞自然資源“兩統一”和兼顧社會化公共需求的服務模式，并著力為黃山市經濟社會高質量發展提供時空信息保障。該平臺現已涵蓋基礎時空、自然資源、公共專題、實時感知等4大類1 000余小類的資源，匯聚了近20 a的全市基礎地理信息數據。平臺中多個歷史年份的高分辨率DOM、高分辨率衛星影像已廣泛應用于生態保護、農業監測、城市管理等方面[4]。本次亂占耕地項目中需利用的影像包括2012年0.5 m分辨率的DOM遙感影像、2011年0.1 m分辨率的DOM遙感影像和2018年0.1 m分辨率的DOM遙感影像。

時空信息云平臺涉及的關鍵技術包括云計算與云服務、地理編碼技術、地名地址匹配技術、宿主寄存技術和知識服務技術。基于時空信息云平臺的農房核查程序編制主要采用宿主寄存技術。宿主寄存是一種托管服務，使用者可通過宿主寄存將應用程序和數據部署到云端，并向特定權限用戶分享。該技術基于云計算環境，在常規的云服務器中集成GIS開發環境和相關軟件，按照用戶實際需求計算資源并分配存儲，用戶可使用統一的門戶界面。智慧黃山時空信息云平臺包括云GIS服務器和云GIS桌面等形式的宿主寄存服務，用戶可利用時空信息云平臺發布、處理地理空間數據，建立應用服務系統[5]。

2.2 地圖服務

ArcGIS Service為常見的地圖服務，本身具備地圖制作和地圖瀏覽功能，也可支持建模和地理處理、移動端GIS服務。發布地圖服務首先需在ArcMap中配置一個地圖文檔，再將配置好的地圖文檔發布成地圖服務，然后即可通過該服務來訪問地圖文檔的數據以及使用地圖中的所有功能。為了快速加載地圖服務，可對其建立緩存。

2.3 要素服務

要素服務可以讓用戶通過互聯網在客戶端進行編輯或查詢屬性等操作，操作結果可及時返回給服務器端。在發布要素服務前，所有數據必須通過唯一的地理空間數據庫注冊，若數據需要被編輯，則要賦予ArcSDE的寫入權限。在使用OS身份進行驗證時，也需向ArcGIS Server賬戶授予權限。

發布地圖服務和訪問要素的能力是發布要素服務的前提條件。訪問要素的能力即為通過URL地址鏈接去訪問指定要素。地圖服務和要素服務的生命周期是相同的，即地圖服務關閉，要素服務亦隨之關閉。

2.4 Web AppBuilder for ArcGIS

Web AppBuilder for ArcGIS是Esri推出的基于ArcGIS API for Javascript的一種簡單直觀易操作的應用程序[6]，可用于構建 2D 和 3D Web 應用程序，且無需編寫復雜的代碼；其擁有的強大工具可用來配置功能完整的 HTML 應用程序。添加地圖和工具時，用戶可在應用程序中瀏覽并使用這些地圖工具，降低了WebGIS的開發門檻，大幅縮短了程序的開發周期[7]。

Web AppBuilder for ArcGIS的主要功能包括：①創建能在所有設備上運行的 HTML/Javascript 應用程序；②可采用多種主題自定義應用程序的外觀和界面；③創建自定義應用程序模板和樣式；④利用即用型微件構建所需應用程序，其內置數十種微件供用戶選擇，不僅可在自己的服務器上運行應用程序，也可在線托管應用程序；⑤提供了可拓展的開發框架，開發者可根據自身的需求定制微件、主題和應用程序[8]。

3 基于云平臺的農房核查程序編制和應用

傳統的內業圖斑篩查大多采用相關影像軟件，將圖斑矢量與相應年度的影像底圖進行疊加。在工作量大需要多人完成作業時，每個人都必須拷貝相關矢量和影像數據，然而高分辨率影像數據量很大，不僅拷貝耗時較長，打開影像也需占用很大內存，影響計算機性能。黃山市下轄三區四縣，本文以屯溪區為例，介紹了具體的篩查圖斑工作流程。

3.1 總體架構

根據農村亂占耕地建房問題整治工作的具體需求，基于ArcGIS Server和Web AppBuilder技術的農房核查程序總體架構如圖1所示，由下向上依次為數據層、服務層和表現層。數據層負責將數據儲存至地理空間數據庫；服務層負責基于ArcGIS Server提供多種服務，并將服務封裝成唯一對應的資源標識供應用程序調用；應用層則是基于Web AppBuilder框架的表現層。

圖1 農房核查程序總體架構

3.2 數據字典編制

為了方便數據的統計和匯總，需要編制數據字典。本文按照如表1所示的圖斑編號與圖斑類型的對應關系編制數據字典。

表1 圖斑分類表

3.3 數據入庫

首先在地理空間數據庫引擎SDE中，新建一個名為TXQNFHCCX的要素集；再將屯溪區圖斑數據、2012年非耕地數據、黃山市歷年報批數據導入該要素集；然后新建一個空白地圖文檔，加載該要素集的矢量數據并進行配圖；最后保存該MXD地圖文檔。

3.4 發布服務

將MXD地圖文檔共享為服務，在服務編輯器中設置相關參數，在功能列表中啟用地圖、KML、Feature Access功能。Feature Access中允許的操作為查詢和更新之后分析該服務，彈出框中無錯誤提示即可發布該服務。

3.5 地圖服務構建

登錄智慧黃山時空信息云平臺（圖2），在“我的內容”里點擊之前發布的屯溪區農房核查程序要素服務，編輯該服務（標題標簽和摘要），再將服務共享為公共和Portal for ArcGIS，這樣其他人無需登錄即可打開該服務。

圖2 智慧黃山時空信息云平臺界面

3.6 Web應用程序編制

在應用定制中點擊新建Web應用程序，在圖層列表中可對圖層進行上下移、重命名、移除復制等編輯操作。由于2011年、2012年、2018年3個年度的屯溪區DOM影像在智慧黃山時空信息云平臺上已發布過影像服務，因此只需從Web添加圖層，將這3個年度影像服務的URL鏈接地址粘貼過來調用即可。程序主體為折疊式，樣式和布局均為默認，微件選擇了卷簾、匯總、編輯、測量和過濾器，最終制成的農房核查程序如圖3所示。

圖3 農房核查程序效果圖

3.7 程序應用

將農房核查程序的URL地址鏈接分發給相關作業人員，只需配置特定DNS，即可實現多人同時辨識標注圖斑。為了避免重復作業，分配任務時按照鄉鎮劃分，每人負責屯溪區的一個鄉鎮，采用農房核查程序中的過濾器功能即可完成對應鄉鎮的選擇，再通過卷簾工具（圖4、5）對比2012年和2018年影像，以確定圖斑類型，2012年模糊不清楚的區域可利用2011年影像替代。對于標注后的圖斑，系統會自動保存，無需手動保存。

圖4 卷簾前2018年影像圖

圖5 卷簾后2012年影像圖

3.8 圖斑分類數據統計

所有圖斑標注完成后，即可采用微件中的匯總功能進行統計，得到的匯總結果如表2所示，可以看出，經過前期數據篩選和農房核查程序比對圖斑后，54 %的圖斑需要外業實地摸排核查，省去了46%的外業圖斑核查工作量，為緊張的任務工期節約了寶貴的時間和大量的人力物力。

表2 圖斑匯總結果表

4 結 語

高分辨率影像數據量龐大，一個區縣的DOM影像就有數百GB字節的數據量，不僅拷貝耗時較長，而且加載和操作影像也需占用很大內存，易造成計算機卡頓，影響計算機使用性能。基于時空信息云平臺的網絡應用程序具有易操作、響應時間快、界面簡潔等特點，可有效解決該問題，并可實現多用戶同時段在線操作，大大提高了工作效率。

今后需拓展時空信息云平臺相關技術、資源的服務和應用廣度和深度，不斷探索其在自然資源、城市規劃、農田保護、地質災害、衛片執法、地理國情、變更調查等領域的服務前景，并繼續為城市管理、公共交通、智慧旅游、民生幸福等專題提供時空信息保障。