基于BPM的山东省耕地占补平衡监管系统设计与实现

李浩，孙久虎，张书华，孙启永

(1.山东省国土测绘院，山东省 济南 250102；2.淄博市淄川区自然资源局，山东 淄博 255100)

0 引言

近年来，随着我国新型工业化、城镇化建设深入发展，耕地后备资源不断减少，实现耕地占补平衡、占优补优的难度日趋加大，激励约束机制尚不健全，耕地保护面临多重压力[1-3]。

汤怀志等人分析了耕地占补平衡政策的实施困境，提出了要以科技创新为引领，提升全社会耕地资源认知水平，加快形成以耕地质量和产能为核心的占补平衡新体系，实现耕地保护向数量、质量、生态“三位一体”纵深发展[4-6]。陆瑶通过对中国占用耕地和补充耕地情况进行分析，提出了推进耕地质量改造、适度合理的开发利用耕地后备资源和建立长效共同责任制，在数量、质量与生态方面保持平衡，集约节约合理利用耕地，达到人地可持续协调发展[7]。姚敏等人充分利用大数据、云计算、移动互联网、物联网等信息技术，实现了基于信息化、智能化管理与服务的新型耕地保护管理模式[8]。

随着BPM(Business Process Management业务流程管理)、3S(遥感(RS)、全球卫星定位系统(BDS,GPS或GNSS)和地理信息系统(GIS)简称(3S)[9-11]和移动互联网等信息化技术手段的不断发展，为业务流程和空间信息的有机结合提供了广阔的应用前景。文本提出了基于BPM的工作流引擎，结合3S技术，利用移动互联网实现了山东省耕地占补平衡监管系统的建设。

1 总体架构

充分利用现有网络、软硬件等基础设施，基于先进的CCFlow BPM工作流引擎，搭建了山东省耕地占补平衡监管系统，实现了新增耕地项目报备从项目立项调研、施工过程、项目验收及新增耕地指标交易的全过程、全流程监管[12]。

从软件分层架构的角度来看，各个节点都由4个层次构成，即运行支撑层、数据层、服务层和应用层(图1)。

(1)运行支撑层：包括规范标准和运行环境体系两部分，该层贯穿于整个平台。规范标准包括数据规范、服务规范和应用规范；运行环境体系包括网络、计算机、存储备份系统、安全保密系统等。

图1 总体架构图

(2)数据层：山东省耕地保护管理核心数据库，由基础信息数据库、管理信息数据库2个大库和8个分库组成。基础信息数数据库主要为地形地貌数据分库、遥感影像数据分库、三维模型数据分库。管理信息数据库主要为土地利用现状数据分库、规划管制数据分库、耕地质量等级数据分库、永久基本农田数据分库、业务审批数据分库等。所有数据资源在逻辑上规范一致、物理上分布协同，彼此互联互通。

(3)服务层：是山东省耕地保护业务一体化审批系统建设的核心内容。主要包括基础软件支撑和空间服务支撑，其中基础软件支撑包括CA电子认证、Ukey电子签名、单点登录、移动互联网、CCFlow BMP工作流引擎、Oracle数据库和EMC高性能存储服务器，空间服务支撑包括影像发布服务、地图API，GPS位置服务、三维地形服务、重叠分析服务、时空影像服务、空间目录服务和地类统计分析服务。服务层对外提供数据服务接口和功能服务接口，支撑主要业务系统的业务应用；对内实现基础的数据更新交换。

(4)应用层：围绕新增耕地备案、新增耕地入库、占补平衡指标调剂和图形辅助审查，建立了山东省耕地保护业务一体化审批系统，实现了新增耕地项目报备从项目立项调研、施工过程、项目验收及新增耕地指标交易的全过程、全流程监管。

2 软件设计

本文采用B/S架构，利用HTML，JavaScript，c#，CCFlow BMP，ArcGIS进行系统研发，数据库采用Oracle11gR2，ArcSDE软件进行建库，分别部署在山东省自然资源业务内网和互联网，系统开发运行环境详细情况如表1所示。

3 数据库设计

3.1 数据库标准

数据库按照山东省自然资源厅“一个平台，两个市场”建设方案要求，采用统一数据基础和数据格式。

表1 系统开发环境

(1)数学基础：坐标系统一采用2000国家大地坐标系；高程采用1985国家高程基准。投影：采用地理坐标，单位为度。

(2)数据格式要求：数据格式统一为ArcGIS shape文件，导入到ArcSDE中进行存储管理。

3.2 占补平衡数据库

山东省耕地占补平衡监管系统通过数据交换接口，已经实现了与自然资源部“耕地占补平衡动态监管系统”、山东省“建设用地审批管理信息系统”的对接，共享补充耕地产出指标情况、建设用地占用指标情况，将动态更新占补平衡数据库，实现全省统一、动态的占补平衡数据库。

3.3 空间数据库

项目审批过程中用到的空间数据库包括新增耕地坐标数据库、遥感影像数据库、地形地貌数据库、历年土地利用现状数据库、建设用地数据库、自然保护区数据库、永久基本农田数据库、耕地质量等级数据库、土地规划管制区数据库、25°以上坡度数据库和采矿权数据库等。利用GIS强大的分析能力，实现了新增耕地坐标和各类专题数据的叠加分析，自动检查重叠地块，并计算重叠面积，大大提高了数据审核效率(图2)。

图2 空间数据库关系

3.4 业务审批数据库

业务审批数据库是耕地占补平衡监管系统审批项目产生的数据库，其按照内容又可以分为项目基础数据库、项目审批数据库、项目实施数据库和项目成果数据库(表2)。

4 功能设计

CCFlow BPM具有强大的UI组件，兼容Oracle，SQL Server，MYSQL和PostgreSQL数据库等主流数据库，支持Redis缓存集群，并且采用SOA架构，系统核心功能均可以通过服务的方式提供给外部调用，方便系统与ERP系统及周边系统、硬件设备接口交互能力，解决企业信息化孤岛问题。CCFlow业务流程引擎包含表单引擎与流程引擎两大部分，并且两块完美结合，协同高效工作。本文基于CCFlow BPM进行流程设计，实现了新增耕地备案管理、新增耕地入库管理、占补平衡指标调剂和图形辅助审查。

表2 业务审批数据库内容

4.1 新增耕地备案管理

按照山东省自然资源厅关于规范和改进耕地占补平衡管理工作的要求，县级自然资源主管部门负责项目选址，确定项目承担单位，逐地块核实新增耕地数量和质量，按照要求组织上报新增耕地信息，市级自然资源主管部门对县级提交的备案材料进行实质性审查并形成审查报告，并报省自然资源厅复核备案，省厅耕保处负责人对项目进行最终审核，审核通过则完成备案，不通过返回县级进行修改完善。

4.2 新增耕地入库管理

各级自然资源主管部门要严格按照要求，强化项目全程监管，定期组织核查，切实履行好监管职责。省自然资源厅将结合自然资源部每年开展的储备补充耕地核查工作，利用自然资源“一张图”和“监管系统”等信息化技术手段，采用影像判读与外业实地核查相结合的方式，开展备案入库项目的核查工作；对存在问题的项目，督促市、县级自然资源主管部门必须组织项目承担单位限期整改到位；对存在弄虚作假，数量不真实、质量不合格等严重问题的，将采取通报批评、暂停项目备案入库及指标使用等措施，确保备案入库的新增耕地面积实、质量优。

4.3 占补平衡指标调剂

占补平衡指标调剂有省自然资源厅统一协调、管理和监督，各级自然资源主管部门负责落实相关工作。省厅耕保处承办人进行拟文，组织协调指标调出方和调入方，在双方签订使用协议后，明确双方的权利和义务，由办公室核稿呈报厅长签批，最后大厅编号和公文文印，办理过程使用CA电子签章，记录审批历史意见，全程可追溯。

4.4 图形辅助审查

占补平衡项目一般存在项目区复杂、地块多、人工核实困难等问题，本文是利用3S技术开发了一套自动核查机制，主要是利用多期遥感影像时空模型综合管理技术，通过多期遥感影像的对比分析，准确的掌握项目区实施前后的变化；利用GIS强大的空间分析能力，自动分析项目区重叠、地类统计、管制区、永久基本农田和建设用地等十几项专题数据分析；利用差分GPS高精度定位进行外业核查，对可疑项目区进行现场拍照[13-16]。既提高了工作效率也提高了地块核查的准确性(图3)。

图3 图形辅助审查

5 结语

文本从山东省耕地保护的实际出发，提出了基于BPM的工作流引擎，结合3S技术，利用移动互联网，围绕新增耕地备案、新增耕地入库、占补平衡指标调剂和图形辅助审查，完成了山东省耕地占补平衡监管系统的建设。实现了全省耕地资源的二、三维精细化管理，通过计算机可以高效、科学的审查项目信息，借助于系统强大的辅助审查功能，有效提高项目报备审查质量和监管效率，进一步强化新增耕地指标管理，实现了新增耕地项目报备从项目立项调研、施工过程、项目验收及新增耕地指标交易的全过程、全流程监管，提高了我省土地整治项目备案效率和质量，成为自然资源系统“业务+技术”成功结合范例。系统功能全面、操作简单易用，运行情况稳定，受到了省、市、县三级用户的高度评价。