基于“一张图”的土地动态监测系统研究

孙在宏，吴长彬

(1.南京师范大学地理科学学院，江苏南京210046;2.南京大学，江苏南京210093)

基于“一张图”的土地动态监测系统研究

孙在宏1，2，吴长彬1

(1.南京师范大学地理科学学院，江苏南京210046;2.南京大学，江苏南京210093)

基于国土资源“一张图”，探讨土地动态监测系统的架构，采用卫星遥感、低空遥感、车载GPS、移动GIS等作为信息采集手段，设计土地动态监测系统，其中包含移动执法客户端系统和土地动态监察后台管理系统，从而构建空地一体化的土地动态监测平台。

土地动态监测;一张图;遥感;移动GIS

一、引 言

随着社会经济的增长，我国的人地矛盾日益突出。长期以来，如何做到及时、快速、有效地发现违法用地，是国土资源管理面临的一项难题。近年来，我国开展了第二次全国土地调查，紧接着又启动了国土资源“一张图”工程建设，以全面反映国土资源的批、供、用、补、查情况，做到对资源状况“一览无遗”，对资源家底“心中有数”，并建立了国土资源的综合监管平台。“一张图”工程的实施，为土地动态监测、及时发现违法用地提供了科技信息支撑平台。

本研究的主要目的是根据土地动态监测和执法监察的需要，研究低空遥感、车载GPS与手持GPS应用于土地动态监测信息采集的技术方法，并开发土地动态监察信息系统，利用GIS技术对土地监察情况进行实时监控和分析，从而构建空地一体的土地动态监测系统。该系统的完成和推广应用，将大幅度提高土地动态监测和执法监察的效率、精度和有效性，使国土资源动态监测和执法监察体系发生根本性的改变，改变“违法用地找不到、找不准”、“核查结果错报、漏报、瞒报”［1］的现状，实现土地利用的动态管理［2］。

二、总体架构设计

整个土地动态监测系统由监控调度中心(管理端)和实时巡查系统(移动终端)两大模块组成，系统结构框架如图1所示。

(1)地面监控调度中心

监控调度中心的主要任务是监控移动执法终端的状态，进行及时分析和数据分析处理。管理端具有业务受理、监控指挥、立案查处、系统维护、数据统计、数据交换，以及数据调用等功能。

图1 土地动态监测系统总体架构

在监控调度中心部署土地执法监察服务器，基于国土资源“一张图”数据库，提供移动终端的地理信息在线服务和执法任务的监控，同时，与执法监察相关的业务仍然经过电子政务平台办理，并与其他电子政务系统进行数据交换。

(2)移动执法终端

移动执法终端主要通过车载GPS或手持GPS实现，具有专业巡查导航、违法案件创建等功能。外业巡查人员通过无线通信网络实现移动终端和管理端之间的信息传递;内业工作人员通过业务内网可以实时掌握外业人员巡查情况和违法案件办理情况。

由此，通过建立高效的网络化土地动态监察系统，规范建设用地跟踪、执法监察业务管理流程和模式，将违法用地的发现、定性及查处等管理过程纳为一体，在国土资源基础数据库和业务数据库基础上，利用精确、可靠的GPS手持设备完成建设跟踪以及违法用地的发现和定性工作，并实时传输相关信息，将土地利用监管工作常态化和模式化，广泛接受社会的监督，减少人工作业条件下难以避免的人为因素的干扰，科学考核执法监察工作，从而最终实现对土地利用的高效监管，促进国土资源保护和合理利用。

三、基于“一张图”的土地动态监测数据库设计

土地动态监察系统的实施必须依靠现势性强的国土资源基础数据库的支撑，这也是“一张图”工程建设的主要应用。第二次全国土地调查已经积累完整的各类矢量和影像数据，可以充分地应用于土地动态执法监察工作，发挥该数据应有的作用。国土资源基础数据库中存储的数据主要包括数字线化数据(DLG)、正射影像数据(DOM)和属性数据。其中，DLG数据包含了土地利用现状数据、土地权籍数据、土地转/征用数据、土地供地数据等;属性数据包含了工作流程数据、权限数据、元数据、系统管理数据等，如图2所示。在此基础上叠加土地动态监察数据，包括业务数据和各种过程数据。

图2 土地动态监察数据库设计图

四、土地动态监测的主要信息采集方法

1.遥感技术对土地动态监测的作用

目前，利用遥感高分辨率影像数据进行土地利用动态变化监测已被证明是一种最直接有效的方法。可通过每年获取的待监测区域高分辨率遥感影像数据，进行土地利用信息的提取和分析，从而获取土地利用变化信息，监测违法土地利用情况。

由于卫星遥感成本较高，近年来低空遥感引起了人们的关注，有望成为土地动态监测的另一种有效手段［3-6］。低空遥感一般指的是高度在1000 m以下的航空遥感，其对天气的要求比较低，能够获得高分辨率的影像数据，并且维护成本低、机动灵活，可以较好地满足土地动态监测工作的需要。当然低空遥感仍存在一系列需要解决的问题，以达到工程化、实用化的目的，最终形成基于无人机遥感技术的国土资源快速监察系统，为国土资源监察工作提供一种新的高技术手段。

2.国土资源动态巡查车配置

国土资源动态巡查车一般可基于越野车进行改造，加装计算机、GPS、导航设备、通信设备等，集成卫星导航定位、遥感数据、地理信息、现代数据通信、车辆工程改装等技术，以便快速引导执法人员到达执法现场［7］。

3.移动GIS与GPS在土地动态监察中的应用

移动GIS包括一系列技术的综合，如GIS、移动硬件设备(包括智能手机、PDA等轻便设备和个人电脑等)、定位系统(GPS或无线电定位)，以及可以接入到固定网络GIS的无线通信设备等［8］。之前基于移动GIS的GPS-PDA技术已经在第二次土地调查中得到了应用［9-10］。在土地执法监察过程中，往往由于土地执法监察工作人员不熟悉疑似违法用地附近的地形，而找不到或找不准疑似违法用地的具体位置。为了解决这个问题，执法监察人员可以利用手持或者车载等便携式GPS接收设备，实时接收GPS卫星信号，实时获取执法人员所在地的坐标，并可以结合GIS提供的电子地图上的疑似违法用地的位置信息，准确找到疑似违法用地。具体方法为:外业巡查人员采用手持GPS采集地类变化图斑，通过无线通信网络(GPRS网络)将采集到的图斑信息发送到监控调度中心，与土地利用总体规划、建设用地审批、土地利用现状等“一张图”信息进行叠加分析，系统实时将分析结果(如是否符合规划、是否有用地审批手续、地类情况等)反馈给外业巡查人员，以判断其是否是为违法用地。

移动GIS与GPS技术应用于土地动态监察，可以带来以下优点:①为土地巡查人员提供多种直观的数据支持，对疑似违法用地的判断提供依据;②规范土地巡查人员的巡查路线，准确地考核巡查人员工作量，杜绝巡查的盲区;③ 通过巡查人员提供的坐标和图片信息，为执法监察人员对疑似违法用地案件的定性提供准确依据。

五、基于“一张图”的土地动态监察信息系统设计

1.系统总体结构设计

土地动态监察系统的正常运行离不开信息系统的开发和设计。土地动态监察系统是一套基于国土资源基础数据库建立的，能够将多源、多尺度、多类型国土资源基础数据(空间/属性)有效组织起来，并实现国土资源有效监管的信息管理系统。该系统建设的涉及面广，具有多要素、多层次、多维度、时空特征明显等特点。

系统的逻辑结构如图3所示，操作系统作为整个系统运行的基础，为移动执法监察系统的运行提供底层支持;数据库管理系统作为高效的数据库资源管理工具，负责空间数据与非空间数据的管理，为上层服务的运行提供数据支持;移动执法客户端系统(部署在巡查车或手持GPS设备上)负责外业执法数据的采集，并将采集的数据上传给土地动态监察后台管理系统(部署在控制中心);土地动态监察后台管理系统则负责对这些执法监察的数据和业务进行监控、管理、分析。

图3 土地动态监察信息系统架构

2.移动执法客户端系统功能设计

移动执法客户端系统是针对车载GPS或手持移动设备的系统，该系统通过车载GPS或手持移动设备中的GPRS连接到Internet，通过访问土地动态监察系统移动服务器，获取更新文件，完成软件和数据的更新，并将采集的照片和文字等信息上传到土地动态监察系统移动服务器。

同时，通过车载GPS或手持移动设备的GPS功能，可以定位显示本地的图形和属性数据，如上传GPS的坐标，便可得到该坐标位置一定范围内相关土地权属和建设用地的图形信息，并叠加地图进行展示。此外，通过GPRS无线传输技术可以在第一时间将现场获取的文字、图片、音频等信息传输至系统服务器中，为土地执法工作中的信息管理、问题处理提供了可靠的技术支撑，如图4所示。

图4 移动执法客户端界面

3.土地动态监察后台管理系统功能设计

土地动态监察后台管理子系统主要提供基于基础和业务数据的查询分析工具。可根据建设用地报批、建设供地系统等相关耕地保护业务系统运行结果，自动同步土地转、征用数据库、建设供地数据库等业务数据库。对新增建设用地数据、建设占用耕地数据、土地供应数据、农用地转用数据、违法用地数据等信息按时间点、时间段、区域等条件进行分类、关联、汇总、统计，以掌握相关耕地变化信息，并以空间图形和图表的方式，实时监控某一区域内已批准建设用地、已供的建设用地、耕地的补充情况、新增建设用地的空间分布、行业分布等信息，为参与宏观调控提供信息支持。如图5所示。

图5 土地动态监察后台管理系统的监控界面

六、结束语

国土资源“一张图”工程建设的根本目的是要充分发挥已有基础空间数据的作用，加强国土资源的综合监管。基于“一张图”建立土地动态监测系统，对于土地的执法监察具有重要的意义，因而具备良好的应用前景。

［1］ 欧阳光，王小明，杨惠安，等.3S技术在土地执法监察中的应用［J］.测绘通报，2009(11):64-67.

［2］ 刘志军，吴冲龙，马小刚.土地利用动态管理系统研发中的若干问题研究［J］.四川测绘，2004，27(3): 109-112.

［3］ 崔红霞，林宗坚，孙杰.无人机遥感监测系统研究［J］.测绘通报，2005(5):11-14.

［4］ 崔红霞，孙杰，林宗坚.无人机遥感设备的自动化控制系统［J］.测绘科学，2004，29(1):45-47.

［5］ 韩杰，王争.无人机遥感国土资源快速监察系统关键技术研究［J］.测绘通报，2008(2):4-15.

［6］ 范承啸，韩俊，熊志军，等.无人机遥感技术现状与应用［J］.测绘科学，2009，34(5):214-215.

［7］ 吴向阳，王庆，李传君，等.车载土地巡查系统关键技术研究与实现［J］.测绘通报，2009(3):56-58.

［8］ 熊庆文，边馥苓.基于嵌入式数据库系统的移动GIS应用体系结构研究［J］.武汉大学学报:信息科学版，2006，31(1):86-89.

［9］ 赵建利，马泽斌，牛彦斌.GPS/PDA数据采集系统在第二次土地调查中的应用研究［J］.测绘通报，2009(2): 63-65.

［10］ 何群，马洪滨，何蓉花，等.基于3S与3G技术的GPSPDA在全国第二次土地调查中的应用研究［J］.测绘通报，2010(3):43-46.

Land Dynamic Monitoring System Based on“One Land Map”

SUN Zaihong，WU Changbin

0494-0911(2012)06-0022-03

P208

B

2011-06-22

孙在宏(1964—)，男，安徽芜湖人，博士生，副教授，主要研究方向为土地管理信息系统。