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    村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)數(shù)字化監(jiān)管與空間決策支持系統(tǒng)研究

    2016-01-26 01:23:09吳小芳于紅波胡月明蕭嘉明郭玉彬
    測繪通報 2015年12期

    吳小芳,于紅波,胡月明,蕭嘉明,郭玉彬,

    (1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,廣東 廣州 510642; 2. 國土資源部建設(shè)用地再開發(fā)重點實驗室,廣東 廣州

    510642; 3. 廣東省土地利用與整治重點實驗室,廣東 廣州 510642; 4. 廣東省土地信息工程技術(shù)研究中心,

    廣東 廣州 510642; 5. 廣州市測繪地理信息行業(yè)工程中心,廣東 廣州 510642)

    Research on Digital Supervision and Spatial Decision Support System for

    Redevelopment of Rural Construction Land

    WU Xiaofang,YU Hongbo,HU Yueming,XIAO Jiaming,GUO Yubin

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    村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)數(shù)字化監(jiān)管與空間決策支持系統(tǒng)研究

    吳小芳1,2,3,4,于紅波1,2,3,4,,胡月明1,2,3,4,5,蕭嘉明1,2,3,4,郭玉彬1,2,3,4,

    (1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,廣東 廣州 510642; 2. 國土資源部建設(shè)用地再開發(fā)重點實驗室,廣東 廣州

    510642; 3. 廣東省土地利用與整治重點實驗室,廣東 廣州 510642; 4. 廣東省土地信息工程技術(shù)研究中心,

    廣東 廣州 510642; 5. 廣州市測繪地理信息行業(yè)工程中心,廣東 廣州 510642)

    Research on Digital Supervision and Spatial Decision Support System for

    Redevelopment of Rural Construction Land

    WU Xiaofang,YU Hongbo,HU Yueming,XIAO Jiaming,GUO Yubin

    摘要:針對村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)業(yè)務(wù)流程復(fù)雜、過程跟蹤困難、監(jiān)管技術(shù)薄弱、輔助決策欠缺等問題,本文采用3S技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、智能視頻監(jiān)控技術(shù)、多媒體視頻無線網(wǎng)關(guān)技術(shù)、工作流定制技術(shù),重點突破了多方位于一體的實時監(jiān)控、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)動態(tài)更新機制,以及村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)空間決策與輔助支持模型及技術(shù)難題,建立了基于3S的村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)數(shù)字化監(jiān)管與空間決策支持系統(tǒng);實現(xiàn)了對村鎮(zhèn)建設(shè)用地項目建前、建中、建后進(jìn)行全過程監(jiān)管,并針對再開發(fā)業(yè)務(wù)中的規(guī)劃與現(xiàn)狀對比、宗地占用及基準(zhǔn)地價分析、潛力評價等需求,提供了空間決策及輔助支持,以實現(xiàn)村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)全過程、全業(yè)務(wù)類型的數(shù)字化管理及空間決策支持,促進(jìn)村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)的健康、規(guī)范、有序、穩(wěn)步發(fā)展。

    關(guān)鍵詞:建設(shè)用地再開發(fā);空間決策;潛力評價

    一、引言

    建設(shè)用地再開發(fā)主要是根據(jù)區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、土地利用規(guī)劃和村鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃,對村鎮(zhèn)建設(shè)用地的規(guī)模、布局、結(jié)構(gòu)和強度進(jìn)行調(diào)整,對建設(shè)用地進(jìn)行綜合整治。目前,我國建設(shè)用地再開發(fā)的主要類型是“舊城鎮(zhèn)、舊廠區(qū)、舊村莊改造”“城鎮(zhèn)改造”“城中村改造”“城市更新”等。村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)主要是提升村鎮(zhèn)土地利用效益,促進(jìn)村鎮(zhèn)經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變,推動產(chǎn)業(yè)升級與結(jié)構(gòu)調(diào)整,統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展[1]。目前,村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)工作存在項目類型多內(nèi)容雜、規(guī)模參差不齊、業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)復(fù)雜,涉及部門眾多、業(yè)務(wù)協(xié)同困難,利益關(guān)系復(fù)雜、規(guī)劃方案落實難、工程進(jìn)度質(zhì)量難以控制等許多問題,嚴(yán)重阻礙了村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)工作健康、規(guī)范、有序、穩(wěn)步開展,迫切需要現(xiàn)代化的監(jiān)測監(jiān)管手段及空間決策支持來提升管理水平。

    針對土地監(jiān)測、管理與空間決策,許多專家學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究。李國明等對TGIS模型、數(shù)據(jù)庫建設(shè)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析,結(jié)合ArcGIS Engine 及SQL Server,基于.NET 平臺構(gòu)建了西藏土地利用與動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)了土地數(shù)據(jù)的圖文一體化管理及動態(tài)監(jiān)測分析[2]。夏敏應(yīng)用GIS空間分析方法對土地適應(yīng)性評價進(jìn)行了研究及決策分析[3]。劉小軍等運用系統(tǒng)學(xué)方法和數(shù)學(xué)建模技術(shù),構(gòu)建了區(qū)域農(nóng)業(yè)空間信息管理及輔助決策系統(tǒng),實現(xiàn)了區(qū)域農(nóng)業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化管理[4-5]。張小斌等通過對數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)收集與統(tǒng)一管理,構(gòu)建了農(nóng)業(yè)資源動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)平臺,初步實現(xiàn)了動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)點數(shù)據(jù)管理的標(biāo)準(zhǔn)化,并提出了加強模型統(tǒng)計與3S 技術(shù)應(yīng)用的思路[5]。閻曉軍等采用農(nóng)業(yè)業(yè)務(wù)流、時空分析、中間件等技術(shù)方法,構(gòu)建了基于GIS的首都農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng),實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、存儲、分析等的一體化管理,可輔助設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)規(guī)劃和結(jié)構(gòu)調(diào)整[6]。

    從以上的分析得知,GIS、RS、GPS、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)學(xué)建模方法已逐步融入到土地的信息化管理與決策中[7-12],但針對村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)管理與決策,其過程監(jiān)測、監(jiān)管技術(shù)、空間決策研究還停留在分散、單一、初級階段,對于區(qū)域性的建設(shè)用地全程監(jiān)測監(jiān)管及空間決策的研究亟待加強。

    因此,本文采用3S技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、智能視頻監(jiān)控技術(shù)、多媒體視頻無線網(wǎng)關(guān)技術(shù)、工作流定制技術(shù),重點突破多方位于一體的實時監(jiān)控、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)動態(tài)更新機制,以及村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)空間決策與輔助支持模型及技術(shù)難題,建立基于3S的村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)數(shù)字化監(jiān)管與空間決策支持系統(tǒng);實現(xiàn)對村鎮(zhèn)建設(shè)用地項目建前、建中、建后進(jìn)行全過程監(jiān)管,并針對再開發(fā)業(yè)務(wù)中的規(guī)劃與現(xiàn)狀對比、宗地占用及基準(zhǔn)地價分析、潛力評價等需求,提供空間決策及輔助支持,以實現(xiàn)村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)全過程、全業(yè)務(wù)類型的數(shù)字化管理及空間決策支持,促進(jìn)村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)的健康、規(guī)范、有序、穩(wěn)步發(fā)展。

    二、系統(tǒng)總體設(shè)計

    1. 系統(tǒng)總體框架

    村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)數(shù)據(jù)化監(jiān)管與空間決策支持系統(tǒng)采用“研究籌備—技術(shù)攻關(guān)—系統(tǒng)研發(fā)—示范應(yīng)用—反饋完善”的主線進(jìn)行開展。系統(tǒng)整體框架是采用面向服務(wù)架構(gòu)構(gòu)建的5個邏輯層,分別為基礎(chǔ)設(shè)施層、資源層、支撐層、應(yīng)用層和接入層,如圖1 所示。

    圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

    基礎(chǔ)設(shè)施層主要包括系統(tǒng)所需要的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)備;資源層包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、遙感影像、標(biāo)圖建庫數(shù)據(jù)、三舊改造專項數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、知識庫、模型庫等各類數(shù)據(jù)資源;支撐層主要是指支持應(yīng)用層的各類模型、方法、工作流引擎及服務(wù);應(yīng)用層是指在分析村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上,而建立的5個業(yè)務(wù)子系統(tǒng),它對管理決策過程與空間信息服務(wù)集成,形成核心子系統(tǒng),為村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)提供輔助管理及空間決策;接入層是對應(yīng)用層中各子系統(tǒng)在不同客戶終端的展現(xiàn)及應(yīng)用。

    2. 系統(tǒng)開發(fā)平臺

    系統(tǒng)采用B/S架構(gòu),Oracle 10g數(shù)據(jù)庫平臺、ArcSDE 10.0空間數(shù)據(jù)庫引擎、ArcGIS Server 10.0 空間應(yīng)用服務(wù)器、Windows 2003 Server 服務(wù)器、Microsoft Visual Studio 2010開發(fā)平臺、C#開發(fā)語言,以及第三方工作流引擎、定制平臺、FineUI和EasyUI框架等構(gòu)建系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境。

    3. 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

    系統(tǒng)數(shù)據(jù)由元數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)庫、專題庫3大數(shù)據(jù)庫組成。元數(shù)據(jù)庫主要對數(shù)據(jù)庫中各字段信息進(jìn)行描述說明;基礎(chǔ)庫主要包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、地籍宗地數(shù)據(jù)、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)、城市規(guī)劃數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)等;專題庫主要包括標(biāo)圖建庫數(shù)據(jù)、三舊改造專項規(guī)劃數(shù)據(jù)、項目立項審批信息,項目監(jiān)管信息等。詳細(xì)內(nèi)容如圖2所示。

    圖2 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

    三、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及實現(xiàn)

    1. 多方位于一體的實時監(jiān)控集成模式

    本文在村鎮(zhèn)建設(shè)用地動態(tài)監(jiān)測中,運用人工巡查、智能視頻監(jiān)控、無人機巡查等多方位于一體的技術(shù)集成模式,實現(xiàn)“天上看、地上查、網(wǎng)上管”的技術(shù)要求,對村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)項目進(jìn)行實時監(jiān)管,其中著重研究了基于多模式及多路無線捆綁安全數(shù)據(jù)接入視頻網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)采集處理和智能違規(guī)發(fā)現(xiàn)技術(shù)。

    利用計算機視覺的方法,結(jié)合應(yīng)用了圖像識別和人工智能技術(shù),在無須人為干預(yù)的情況下,通過對視頻中的圖像序列進(jìn)行自動分析,實現(xiàn)改造實施過程中重要時段的自動檢測及自動全程視頻錄制[13-17],以及三舊改造中違規(guī)擴建、違規(guī)拆建、違規(guī)開挖與打樁的自動識別,從而做到既能完成日常管理又能在異常情況發(fā)生的時候及時作出反應(yīng)[18],實現(xiàn)計算機快速自動的村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)過程變化檢測與智能化違規(guī)預(yù)警。

    如圖3所示,通過在視頻區(qū)域中設(shè)定入侵規(guī)則,根據(jù)運動目標(biāo)的大小、運動速度及運動規(guī)律,準(zhǔn)確檢測出人或其他對象的入侵,發(fā)出預(yù)警信息,實現(xiàn)視頻分析結(jié)果的輸出和顯示。當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入方框時或跨過所畫的線時,即可判定目標(biāo)位出現(xiàn)違規(guī)的操作,并發(fā)出預(yù)警聲音進(jìn)行提示。

    圖3 區(qū)域預(yù)警示意圖

    2. 數(shù)據(jù)動態(tài)增量更新

    依據(jù)要求,村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)的地塊數(shù)據(jù)需按照實事求是、定期調(diào)整、可增可減、動態(tài)監(jiān)管的原則,定期將本轄區(qū)范圍內(nèi)符合三舊改造要求但未標(biāo)圖建庫的地塊增補入庫;對已入庫但存在四至范圍不準(zhǔn)確或相關(guān)屬性內(nèi)容填寫錯誤的地塊進(jìn)行修正;對已入庫但由于各種原因已明確無法實施改造的地塊進(jìn)行刪減[12]。

    在實際操作過程中,需要每半年對數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、修改及刪除等動態(tài)調(diào)整工作。本系統(tǒng)中采用反向增量存儲技術(shù),只保存最新版本的三舊改造數(shù)據(jù)標(biāo)圖建庫數(shù)據(jù)及最初版本的數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)更新時,首先對三舊改造中新增地塊、修改地塊、刪除地塊的等待更新的數(shù)據(jù)進(jìn)行屬性檢測、文件檢測及拓?fù)錂z查;若檢查通過,符合更新條件,則與前一個版本的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,產(chǎn)生最新版的數(shù)據(jù),同時將前一個版本刪除,新版本三舊改造數(shù)據(jù)及差異數(shù)據(jù)被存儲,減少了數(shù)據(jù)冗余。歷史數(shù)據(jù)查詢時,可通過當(dāng)前最新數(shù)據(jù)與差異數(shù)據(jù)進(jìn)行反推,實現(xiàn)三舊改造數(shù)據(jù)的時空變化可追溯[19-20]。

    3. 數(shù)字化監(jiān)管

    主要對村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)的項目進(jìn)行全程監(jiān)管,包括范圍監(jiān)管、流程監(jiān)管、時限監(jiān)管、進(jìn)度監(jiān)管、項目成果評價5個方面。其中,范圍監(jiān)管是利用空間疊加,監(jiān)控已批用地與三舊改造標(biāo)圖建庫范圍是否一致,并進(jìn)行自動預(yù)警;流程監(jiān)管是通過預(yù)設(shè)規(guī)則,監(jiān)控批后規(guī)范用地流程和行為是否符合要求,并進(jìn)行自動預(yù)警;時限監(jiān)管是通過預(yù)設(shè)時限要求,監(jiān)控批后供地、用地、改造時限;進(jìn)度監(jiān)管是通過最新遙感數(shù)據(jù),監(jiān)測已批用地是否在實施改造;項目成果評價主要是項目完工驗收后,在一定時期內(nèi)對項目的開發(fā)成果進(jìn)行再評價及驗證。

    4. 空間決策與輔助支持

    主要針對再開發(fā)的業(yè)務(wù)需求,對規(guī)劃與現(xiàn)狀對比、宗地占用及基準(zhǔn)地價分析、潛力評價等進(jìn)行研究,提供空間輔助決策支持。

    1) 規(guī)劃與現(xiàn)狀對比分析:利用GIS疊置分析,分別將土地利用現(xiàn)狀圖、土地利用規(guī)劃圖、三舊改造規(guī)劃圖層、改造前影像圖、改造項目的地塊數(shù)據(jù)進(jìn)行疊置對比,分析三舊改造地塊是否符合現(xiàn)狀、是否滿足規(guī)劃要求。

    2) 宗地占用及基準(zhǔn)地價分析:分析三舊改造項目的地塊范圍內(nèi)涉及多少房地產(chǎn)權(quán)屬及其基準(zhǔn)地價情況,并采用相應(yīng)的模型方法進(jìn)行價格評估,為三舊改造項目范圍認(rèn)定的預(yù)估算提供決策依據(jù)。

    3) 村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)潛力評價:從土地利用現(xiàn)狀、經(jīng)濟、社會、生態(tài)、政策5個主要因素進(jìn)行抽取,采用準(zhǔn)則層、次準(zhǔn)則層和評價指標(biāo)層3層架構(gòu)方式,構(gòu)建潛力評價指標(biāo)體系;采用特爾菲法及層次分析法確定評價指標(biāo)權(quán)重,其中評價指標(biāo)權(quán)重主要由評價的準(zhǔn)則層、次準(zhǔn)則層和評價指標(biāo)層中對改造項目的影響程度確定。準(zhǔn)則層、次準(zhǔn)則層和評價指標(biāo)層的權(quán)重值在0~1之間。在數(shù)據(jù)調(diào)查、評價指標(biāo)體系構(gòu)建和權(quán)重確定的基礎(chǔ)上,采用多因素綜合評定法構(gòu)建評價模型,對三舊改造用地潛力進(jìn)行測算。通過潛力測算,可進(jìn)一步明確三舊改造項目的改造潛力,判斷項目改造的可行性。

    四、應(yīng)用與示范

    依據(jù)上述關(guān)鍵技術(shù),構(gòu)建村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)數(shù)據(jù)化監(jiān)管與空間決策支持系統(tǒng),應(yīng)用于三舊改造項目監(jiān)管與空間決策。圖4是三舊改造項目的批后監(jiān)管系統(tǒng),主要是對項目的審批流程及批后的建設(shè)過程進(jìn)行監(jiān)管。

    圖4 批后監(jiān)管系統(tǒng)界面

    圖5是設(shè)置權(quán)重因子構(gòu)建潛力評價模型,在此基礎(chǔ)上,以順德區(qū)為例,進(jìn)行三舊改造的潛力評價。如圖6所示,將潛力評價結(jié)果分為3級:高潛力區(qū)、中潛力區(qū)、低潛力區(qū),并用分級設(shè)色的方式直觀展現(xiàn),從圖上可清晰反映三舊改造項目的改造潛力。

    五、結(jié)束語

    本文針對村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)工作存在的各類問題,利用3S技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、智能視頻監(jiān)控技術(shù)等,構(gòu)建了數(shù)字化監(jiān)管與空間決策支持系統(tǒng),實現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)的高效融合集成、空間數(shù)據(jù)在線增量更新、多方位于一體的實時監(jiān)控集成、全程數(shù)字化監(jiān)管及空間輔助決策功能,將再開發(fā)現(xiàn)場監(jiān)測、全程監(jiān)管、空間決策與業(yè)務(wù)系統(tǒng)一體化整合,并將其應(yīng)用于廣東省、廣州市、從化市、順德區(qū)等國土部門,覆蓋了省級、市級、縣級3種村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)類型,促進(jìn)了村鎮(zhèn)建設(shè)用地的再開發(fā)業(yè)務(wù)由傳統(tǒng)型、粗放型、經(jīng)驗型向精細(xì)化、協(xié)同化、科學(xué)化的綜合管理決策模式轉(zhuǎn)變,為國土管理部門科學(xué)決策提供了輔助支持。

    圖5 潛力評價模型界面

    圖6 潛力定級分布

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    通信作者:胡月明。E-mail:ymhu@scau.edu.cn

    作者簡介:吳小芳(1979—),女,博士,副教授,現(xiàn)從事地圖制圖學(xué)、地理信息系統(tǒng)理論與方法,以及GIS在土地、林業(yè)、城市管理中的研究。E-mail: somewxf@163.com

    基金項目:國家科技支撐計劃(2013BAJ13B005)

    收稿日期:2015-10-08; 修回日期: 2015-11-02

    中圖分類號:P208

    文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

    文章編號:0494-0911(2015)12-0093-05

    引文格式: 吳小芳,于紅波,胡月明,等. 村鎮(zhèn)建設(shè)用地再開發(fā)數(shù)字化監(jiān)管與空間決策支持系統(tǒng)研究[J].測繪通報,2015(12):93-97.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.388

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