基于二三维一体化GIS技术的地铁土地管理系统方案设计

陈辉扬

南京地铁集团有限公司 江苏 南京 210000

引言

二维地理信息技术经过50多年的发展，其技术已非常成熟，被广泛运用于社会的各个行业，随着技术的快速发展和突破，三维技术逐渐走进人们的视野。三维GIS相比二维GIS具有更加直观、更加具体的优势，容易被更多的用户所接受，同时三维能提供更多信息，能表现更多的空间关系。但由于二维也有比三维更宏观、更抽象、更综合的优点，在部分应用中也需要忽略真实细节呈现关键信息，此时二维就可能比三维更合适。当前的二维和三维GIS各具优势，人们常常希望在一个系统中能够同时包含二维和三维GIS的功能，或者在原有的二维GIS系统增加三维GIS系统，所以需从数据结构、空间分析、可视化、服务发布、系统定制等方面实现全面的二三一体化技术。

1 现状

截止到2020年，南京地铁先后开通运行10条线路，车站173座，形成了体量规模巨大的土地资产，由于没有专业的信息化系统对土地资产进行管理，导致公司的土地资产得不到有效管理，用地矛盾无法有效解决，同时由于土地属性标准不统一，资产管理混乱且事倍功半，经调研分析，主要存在以下问题：

1.1 数据标准不统一

1号线、2号线等老线采用92南京地方坐标系；其余新线采用2008南京地方坐标系；现有图形数据为CAD，无数据规则、无地块命名规范且制图标准也不统一。

1.2 数据管理混乱

规划数据，历年影像数据、地块用途、权属变更数据未能实时更新；用地红线等数据，存储分散，没有进行统一管理；有大量的地铁土地相关基础和业务数据、土地数据没有在线共享机制与渠道，也无在线审核流程，导致数据无法进行有效利用。

1.3 业务管理不明确

目前在线路建设用地等移交过程中移交资料不统一；涉及集团、土地管理部、子公司之间相互协作的业务流程，业务涉及部门较多，很多没有明确业务牵头部门；红线范围和保护区范围界限区分不明确；部门之间发现用地矛盾，责任主体不明确；需要台账登记。

2 建设目标

基于云计算、大数据、移动互联网等新兴技术，全面梳理集团内各类地铁项目资料、土地数据、业务管理数据等，建立较为完整的数据资源目录。持续整合基础和专题数据，有效集成各部门的有效数据，同时结合本地规划和自然资源局数据对集团内部管理仍缺失的数据进行补充完善[1]。同时研究制定数据服务共享应用标准规范，开发建立统一的二三维一体化GIS基础平台，提供统一的数据服务和GIS通用服务，汇集集团内现有信息化系统，持续为地铁项目管理、沿线土地管理、日常管理、监测监管等业务全过程提供服务，为实现精细化管理提供全面有效的技术支撑。

具体包括：

建立南京地铁统一数据资源目录，基于已有的地铁沿线土地资料、地下管线管网数据、地铁项目资料、日常管理业务数据等，梳理缺失数据内容，并结合规划和自然资源局相关数据进行完善。

搭建统一的南京地铁二三维一体化GIS土地管理平台[2]，采用分布式的应用与服务架构，通过统一入口，为集团公司及下属单位提供业务办理、数据录入、资源共享及应用服务等功能，实现地铁土地从审批、录入、开发、转交等全生命周期的管理。

基于统一GIS平台实现的数据共享、对接和交换，实现地铁集团内部数据的共享应用，并为后期新建应用系统统一提供数据服务和GIS基础服务。

3 需求分析

3.1 总体技术需求

为适应未来技术的快速发展，采用统一的云技术架构体系进行系统的开发和设计，遵循程序设计模块化、组件化管理，高内聚低耦合的设计理念，确保系统在未来有更好的兼容性、可扩展性、稳定性。选择先进的技术路线和开发方式，保证系统所涉及的内容建设起点高、功能强、生命周期长。

3.2 完善地铁数据资源目录需求

在相关标准指导下，需要分析、梳理、整合现有各类基础地理、土地、规划、管线官网、地铁项目等数据标准，制定一个适用可行的、融合多种异构数据为一体的数据资源目录体系，建立统一的南京地铁土地数据资源目录。通过梳理整理出目前仍缺失的部分数据，结合纸质资料的电子化和外部单位的数据共享进行完善。同时结合数据资源的实际情况进行合理分类组织，以便将地铁土地数据可共享资源库进行集中有序组织，实现统一存储、集中管理、多途径、多终端查找检索。

3.3 统一GIS基础平台功能需求

在统一云技术框架下对南京地铁二三维一体化GIS基础平台进行设计，实现计算资源、服务资源、应用资源按需供给；采用微服务架构实现多级别、多业务GIS服务的统一管理与服务，基于统一平台提供数据服务[3]。具体需求包括：数据服务一体化管理、数据共享服务、数据产品及服务定制、以服务形式支撑业务系统的扩展应用、快速查看、浏览及成果展现、综合查询与统计分析服务等。

4 设计方案

整合现有的基础设施、网络、系统等相关信息化资源，基于统一的云平台技术架构，建立统一的GIS基础平台，建立相关标准，形成对集团内地铁项目、土地数据、业务管理数据等的分布式管理、应用和共享服务机制[4]。同时为地铁项目管理、土地储备管理、不动产登记发证、内部审批流程、执法巡查调度等各类应用提供基础支撑平台和统一身份认证、统一用户管理、统一流程支撑、统一安全服务等通用功能的支撑，为集团内各部门提供数据服务支撑和基础GIS服务，从而实现全集团信息化成果的规范化管理、节省资金投入，提高管理质量及管理效率。如图1所示（见文末）。

4.1 建立统筹一体化GIS应用模式

构建集团统筹一体化GIS建设应用模式，内部共享统一GIS平台的软硬件支撑环境、数据资源、技术力量。通过平台分级授权，实现逐级权限管理，对权限范围内的数据资源和功能资源进行配置和使用，灵活适应不同应用场景，更好地实现集团内部各GIS系统间的互联互通，形成资源的“大共享”“大应用”。

4.2 构建地铁数据资源流通与应用集散地

将平台作为集团各类数据一体化管理服务应用的统一枢纽，围绕“入、出、管、用”的总体思路，实现集团内数据的持续汇交整合、服务于内外的数据分发共享交换、分布式管理，以及面向地铁管理等多领域的数据应用，从地铁项目管理、地铁土地储备应用管理、内部图文一体化审批、地下空间可视化管理及日常管理等方面，开展基于统一GIS平台的地铁数据智能化综合应用和机制建设，提升集团内管理和公共服务的能力。

4.3 基于一体化支撑多类应用

南京地铁统一基础平台基于一体化桌面GIS平台，支持各类GIS数据的处理、分析、二三维制图及发布等操作。提供基于海量三维数据的在线浏览、查询、分析和交互操作；支持快速接入各项符合OGC规范的空间信息服务，提供三维数据展示及浏览、二三维数据查询、三维数据管理等功能模块，实现空间数据和业务数据真正的三维展示综合管理，特别为地下空间的模拟、管理等应用提供统一的平台支撑。通过一体化技术，实现统一一个GIS平台同时提供二三维的API服务接口和数据服务，满足各类业务应用场景的需求。

4.4 建立多层次、立体式的信息系统安全体系

按照最小权限原则、职责分离原则，从网络传输、数据加密、应用权限等方面建立多层次、全方位的安全防护体系，保证系统网络数据、用户数据、业务数据的安全，构建辅助决策信息系统安全控制体系。

5 结束语

针对当前地铁建设过程，土地规划、开发，用地红线划分、保护区巡查效率低下、产证与土地资料不匹配以及信息管理不完善等问题，GIS作为集信息处理、空间分析以及科学管理等于一体的综合系统，其发展趋势同地铁土地利用与规划问题可相互补充与促进。基于上述的设计方案，提供了数据采集、地理信息多尺度处理、二三维可视化、地形分析报告生成、导航定位、专题地图制作等功能，在数据模型，软件集成控制、查询分析与可视化等方面实现了二三维一体化，有效提高了系统使用的灵活性和便捷性。