基于天地圖的“三舊”改造監(jiān)管信息系統(tǒng)建設(shè)

陳鑫祥，吳錦超，劉雪俊

（廣東省國土資源技術(shù)中心，廣東 廣州 510075）

0 引 言

針對(duì)土地資源供需矛盾日益緊張等現(xiàn)實(shí)性問題，廣東省在全國率先提出向舊城鎮(zhèn)、舊廠房、舊村莊（簡稱“三舊”）謀取發(fā)展空間的新思路[1]?！叭f”改造的本質(zhì)是建設(shè)用地再開發(fā)[2]，其在國外發(fā)達(dá)城市早就運(yùn)行的比較成熟，如意大利的羅馬、法國的巴黎、美國的賓西佛尼亞大街等。廣東省提出“三舊”改造是建設(shè)用地再開發(fā)在廣東的特色實(shí)踐，其將國土空間所有低效建設(shè)用地全部納入擬改造范圍，并推出個(gè)性化的改造方向，如生態(tài)退建、保護(hù)修復(fù)、拆除重建等，這一舉措盤活了存量建設(shè)用地，滿足了廣東省國民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)土地資源的供給需求[3]。

在“三舊”改造監(jiān)管信息系統(tǒng)建設(shè)方面，雖然國外亦有相關(guān)信息系統(tǒng)建設(shè)，但像廣東一樣進(jìn)行全省、全生命周期統(tǒng)一監(jiān)管比較罕見。為了能對(duì)“三舊地塊識(shí)別、改造方向控制、改造潛力評(píng)估和改造過程督查”等重要問題進(jìn)行精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)了全省“三舊”改造工程全生命周期、多尺度、多維度的立體化在線綜合監(jiān)管[4]，廣東省開展了“三舊”改造監(jiān)管信息系統(tǒng)建設(shè)。本文提出基于“天地圖·廣東”提供的服務(wù)框架，對(duì)全省“三舊”改造地塊數(shù)據(jù)資源的服務(wù)進(jìn)行聚合，建立一套針對(duì)全省所有“三舊”地塊的監(jiān)管信息系統(tǒng)，有效地保障了廣東省“三舊”改造工作的順利開展。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

廣東省“三舊”改造監(jiān)管信息系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是：通過“三舊”改造地塊標(biāo)圖建庫及監(jiān)管技術(shù)，整合利用廣東省“三舊”改造信息化成果，依托“天地圖·廣東”的數(shù)據(jù)和服務(wù)資源，從“三舊”改造地塊管理、改造項(xiàng)目批后監(jiān)管、改造進(jìn)度監(jiān)測、改造效益評(píng)價(jià)以及成果展示等進(jìn)行有效結(jié)合，利用智能化的監(jiān)管技術(shù)，全面掌握廣東省“三舊”改造用地的總體情況和實(shí)施改造工作動(dòng)態(tài)。系統(tǒng)建設(shè)將有利于加強(qiáng)對(duì)“三舊”改造的有效監(jiān)管，規(guī)范管理“三舊”改造工作，提高“三舊”改造信息化管理水平。項(xiàng)目建設(shè)平臺(tái)直接提供給全省各級(jí)“三舊”業(yè)務(wù)部門使用，避免了各自建設(shè)的不一致性，實(shí)現(xiàn)了全省“三舊”改造工作的統(tǒng)一監(jiān)管。

1.2 總體技術(shù)路線

廣東省“三舊”改造監(jiān)管信息系統(tǒng)主要建設(shè)內(nèi)容包括“三舊”改造專題數(shù)據(jù)庫建設(shè)、“三舊”改造地塊監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)以及基于專題數(shù)據(jù)庫和監(jiān)管系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的創(chuàng)新性技術(shù)研究。整體實(shí)現(xiàn)技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 廣東省“三舊”改造信息監(jiān)管系統(tǒng)技術(shù)路線Fig.1 Technical route of "Three Olds" renovation supervision management information system in Guangdong Province

2 “三舊”改造專題數(shù)據(jù)庫建設(shè)

2.1 數(shù)據(jù)庫內(nèi)容

廣東省“三舊”改造專題數(shù)據(jù)庫以現(xiàn)有“天地圖·廣東”的地理空間框架數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建庫內(nèi)容主要包括：矢量數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、圖件數(shù)據(jù)、表格數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)庫采用Oracle11g作為數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，空間數(shù)據(jù)庫引擎作為交互引擎來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)[5]，根據(jù)所選的數(shù)據(jù)庫和GIS平臺(tái)按照如下方式進(jìn)行數(shù)據(jù)組織和存儲(chǔ)：

1）基礎(chǔ)信息庫

基礎(chǔ)信息庫基于“天地圖·廣東”母庫數(shù)據(jù)，涵蓋遙感影像、線劃地形圖、土地利用現(xiàn)狀、土地利用規(guī)劃等基礎(chǔ)底圖信息，是支撐整個(gè)數(shù)據(jù)庫的最基礎(chǔ)底層數(shù)據(jù)。

2）專題信息庫

專題數(shù)據(jù)庫指的是“三舊”改造地塊所相關(guān)的位置、范圍、現(xiàn)狀及規(guī)劃用途等信息，通過地理空間位置與基礎(chǔ)底圖數(shù)據(jù)庫進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)圖屬聯(lián)動(dòng)管理；該數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，可以根據(jù)不斷豐富的地塊屬性進(jìn)行及時(shí)擴(kuò)充;“三舊”專題圖層的字段屬性結(jié)構(gòu)表見表1。

表1 “三舊”改造專題圖層屬性結(jié)構(gòu)表Tab.1 Attribute structure table of "Three Olds" layers

3）統(tǒng)計(jì)表庫

統(tǒng)計(jì)表庫主要是存儲(chǔ)專題統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，主要包括地塊數(shù)量面積信息、權(quán)屬信息、土地利用現(xiàn)狀信息、改造類型信息、土地利用規(guī)劃信息等方面。

4）效益評(píng)價(jià)庫

“三舊”改造地塊效益評(píng)價(jià)通過項(xiàng)目資料收集、空間影像判識(shí)、實(shí)地調(diào)查、走訪問卷等方式對(duì)各地“三舊”改造標(biāo)圖建庫中項(xiàng)目的土地利用狀況、經(jīng)濟(jì)因素、社會(huì)因素、生態(tài)環(huán)境因素、政策因素等方面進(jìn)行全面調(diào)查，對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行匯總、分析，獲取效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[6]。效益評(píng)價(jià)信息數(shù)據(jù)是在基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，添加各地塊效益評(píng)價(jià)指標(biāo)信息值而構(gòu)成的，效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系采用理論分析法和專家咨詢法對(duì)影響評(píng)價(jià)目標(biāo)的因子進(jìn)行分析，分為準(zhǔn)則層、次準(zhǔn)則層和評(píng)價(jià)指標(biāo)層。

2.2 數(shù)據(jù)建庫流程

“三舊”改造專題數(shù)據(jù)庫以全省各市縣上交的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包含有矢量數(shù)據(jù)、圖件及表格，經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)檢查修改數(shù)據(jù)拓?fù)?、坐?biāo)、字段內(nèi)容等錯(cuò)誤；數(shù)據(jù)入庫前進(jìn)行規(guī)劃、現(xiàn)狀及影像符合性檢查，確保入庫的每一宗地都符合政策要求；數(shù)據(jù)入庫前將數(shù)據(jù)整理成統(tǒng)一命名規(guī)則的數(shù)據(jù)，以縣（區(qū)）級(jí)行政區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理；數(shù)據(jù)入庫后，利用開發(fā)的圖件審核系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，并將匯總結(jié)果直接入庫，矢量數(shù)據(jù)與圖件表格分別存放在各自的表空間中。數(shù)據(jù)庫建庫流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)庫建庫流程Fig.2 Database building process

2.3 “三舊”改造監(jiān)管信息系統(tǒng)開發(fā)與建設(shè)

廣東省“三舊”改造監(jiān)管信息系統(tǒng)在充分調(diào)研“三舊”改造業(yè)務(wù)應(yīng)用和管理需求的基礎(chǔ)上，依托“天地圖·廣東”的運(yùn)行支撐環(huán)境、二次開發(fā)接口及框架數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)建；采用WebService、地圖服務(wù)、XML等技術(shù)和開放標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)基于OGC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的地理信息Web服務(wù)[7]，系統(tǒng)的開發(fā)與建設(shè)內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)模塊，系統(tǒng)的功能界面如圖3所示。

圖3 “三舊”改造監(jiān)管信息系統(tǒng)功能界面Fig.3 Function interface of "Three Olds" renovation supervision management information system

1）“三舊”改造標(biāo)圖建庫模塊

標(biāo)圖建庫模塊功能主要包括地圖瀏覽、放大、縮小、漫游、坐標(biāo)定位、點(diǎn)選查詢、測距測面、圖層管理、圖例、打印、全屏、清除等常用GIS功能；同時(shí)還提供地塊查詢、地名查詢、多時(shí)相對(duì)比、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、坐標(biāo)疊加、三維地圖、用戶指南以及平臺(tái)管理等功能。

2）項(xiàng)目批后監(jiān)管模塊

項(xiàng)目批后監(jiān)管模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)“三舊”改造項(xiàng)目批后監(jiān)管的業(yè)務(wù)管理，包括對(duì)年度實(shí)施計(jì)劃管理、批文備案管理、項(xiàng)目備案管理，還包括對(duì)市縣項(xiàng)目審批情況、正在改造項(xiàng)目、完成改造項(xiàng)目進(jìn)行跟蹤監(jiān)管以及對(duì)項(xiàng)目改造成效進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3）信息公開模塊

該模塊主要面向?qū)ο鬄樯鐣?huì)公眾，提供“三舊”改造項(xiàng)目信息管理和信息發(fā)布等功能，以便對(duì)“三舊”改造項(xiàng)目信息做到實(shí)時(shí)公開，讓社會(huì)公眾知悉項(xiàng)目進(jìn)展和項(xiàng)目狀態(tài)。

4）項(xiàng)目進(jìn)度監(jiān)測模塊

該模塊利用基于衛(wèi)片等遙感影像的改造項(xiàng)目進(jìn)度監(jiān)測技術(shù)研究成果，對(duì)“三舊”改造項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行有效的分析、統(tǒng)計(jì)以及展示，主要功能包括數(shù)據(jù)方案、區(qū)域選擇、監(jiān)測分析與結(jié)果展示等。

5）項(xiàng)目效益評(píng)價(jià)模塊

項(xiàng)目效益評(píng)價(jià)模塊集成“三舊”改造項(xiàng)目信息、評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)權(quán)重、數(shù)據(jù)處理方式、評(píng)價(jià)模型，測算“三舊”改造項(xiàng)目評(píng)價(jià)值，全面分析掌握“三舊”改造用地效益，為政府提供“三舊”改造決策作參考。主要功能包括指標(biāo)管理、指標(biāo)體系、效益評(píng)價(jià)模型與結(jié)果展示等。

6）三維展示模塊

三維展示模塊功能主要有模型方案、項(xiàng)目定位、模型對(duì)比與信息瀏覽等，可以實(shí)現(xiàn)三維漫游、查詢、定位、統(tǒng)計(jì)、項(xiàng)目改造前后三維模型對(duì)比分析等，更加直觀、立體地為“三舊”改造地塊監(jiān)管業(yè)務(wù)服務(wù)。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 基于影像變化檢測的項(xiàng)目改造進(jìn)度監(jiān)測技術(shù)

“三舊”改造項(xiàng)目在拆舊、平整、建新、完工等各階段在遙感影像上都會(huì)呈現(xiàn)不同的影像特征，利用這些影像特征進(jìn)行對(duì)應(yīng)變化地物類別信息的檢測，可直觀反映項(xiàng)目的改造階段。針對(duì)“三舊”改造地塊在各個(gè)階段具有判別性的地物類別，分別對(duì)各期影像進(jìn)行分類，通過空間疊加分析地類變化，建立一定的規(guī)則集，根據(jù)規(guī)則集推斷地塊所處的改造階段。如基期影像為房屋建筑，后期影像為裸露地表，則推斷該地塊處于拆舊階段；若后期影像為硬化地表或臨時(shí)構(gòu)筑物，則推斷其處于施工階段；若后期影像表現(xiàn)為規(guī)則的房屋建筑、人工綠化或水體，則認(rèn)為其處于完工階段。在特征提取方面，提取影像的光譜、紋理、形態(tài)及面向?qū)ο蟮忍卣?，從不同影像視角提供互補(bǔ)的地物類別判定信息，構(gòu)建多角度兼顧、多特征集成的技術(shù)方法，改善地物類別在空間上的連續(xù)性，提高地物之間的可區(qū)分度，從而有效判別“三舊”在各個(gè)階段的地物類別；在影像分類方面，為有效緩解因光譜可變性導(dǎo)致的“同物異譜”與“同譜異物”等問題，充分考慮地物的幾何位置信息，構(gòu)建點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）局部空間語義分類算法，并基于類別概率將其結(jié)果與最大似然或者支持向量機(jī)分類結(jié)果進(jìn)行加權(quán)融合，提高影像地物的分類與變化檢測精度；在影像分類后處理階段，對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行小地塊歸并、最大/最小鄰域分析、聚合等后處理操作，去除椒鹽噪聲影響，保證分類結(jié)果的準(zhǔn)確性[8]。

3.2 基于多源信息的三維快速建模技術(shù)

“三舊”改造項(xiàng)目快速三維建模，主要對(duì)象是已經(jīng)完工或歷史資料較為缺乏的改造項(xiàng)目，需要建立改造前后兩個(gè)時(shí)期的三維模型，傳統(tǒng)的航空攝影測量建模、車載激光雷達(dá)建模等建模制作工藝與流程都無法順利達(dá)到要求。本項(xiàng)目利用“三舊”地塊區(qū)域的數(shù)字線劃圖、歷史衛(wèi)星影像和街景等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，快速進(jìn)行歷史場景的重現(xiàn)。采用三維快速建模技術(shù)，通過歷史影像獲取地塊建筑的平面空間位置，結(jié)合樓層數(shù)推斷建筑的高度，再根據(jù)歷史影像和街景信息來修改建筑的結(jié)構(gòu)以及高度，形成位置、大小、高度相對(duì)精確的模型成果[9]，該模型成果可以直觀反映“三舊”改造項(xiàng)目改造后在節(jié)地率、容積率等方面的效果，為“三舊”改造提供較真實(shí)、客觀的數(shù)據(jù)參考。同時(shí)，相比傳統(tǒng)的三維建模流程，快速三維建模技術(shù)可大幅降低成本，在工作效率上也有大幅提高[10]。

3.3 “三舊”改造效益評(píng)價(jià)技術(shù)

對(duì)“三舊”改造項(xiàng)目進(jìn)行有效性、合理性、節(jié)地率等方面的定量化評(píng)價(jià)是“三舊”改造項(xiàng)目監(jiān)管的重要內(nèi)容。本項(xiàng)目構(gòu)建“三舊”改造評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，制定涵蓋土地利用狀況、經(jīng)濟(jì)因素、社會(huì)因素、政策因素等多方面的效益評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中，項(xiàng)目土地利用狀況指標(biāo)包括地塊景觀格局狀況、地塊建筑物狀況、開發(fā)強(qiáng)度狀況、土地權(quán)屬狀況等; 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)因素指標(biāo)包括地塊基準(zhǔn)地價(jià)、地塊投資強(qiáng)度、區(qū)域人均純收入等；社會(huì)因素包括區(qū)域人口密度、區(qū)域社會(huì)福利設(shè)施、區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施、區(qū)域綠化程度、區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況等；政策因素包括項(xiàng)目補(bǔ)償安置情況、實(shí)施響應(yīng)情況、項(xiàng)目管理情況等。通過建立體現(xiàn)各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化權(quán)重值的“三舊”改造效益評(píng)價(jià)計(jì)算模型，測算 “三舊”項(xiàng)目改造的效益值，為進(jìn)一步掌握“三舊”改造情況、評(píng)估改造潛力、更加規(guī)范管理項(xiàng)目提供依據(jù)。

4 結(jié)束語

廣東省“三舊”改造是我國進(jìn)行土地節(jié)約集約利用制度創(chuàng)新的示范性工程，“三舊”改造監(jiān)管信息系統(tǒng)通過集成已有“天地圖·廣東”的數(shù)據(jù)資源和支撐環(huán)境，為管理者提供統(tǒng)一的監(jiān)管平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了“數(shù)據(jù)資源高度共享，信息服務(wù)功能齊全，決策支持科學(xué)高效”的統(tǒng)一監(jiān)管目標(biāo)。系統(tǒng)目前已上線運(yùn)行，真正實(shí)現(xiàn)了全省“三舊”改造地塊的精細(xì)化管理，有效提升了國土業(yè)務(wù)監(jiān)管水平，取得了較好的應(yīng)用效果。但系統(tǒng)目前也存在著數(shù)據(jù)會(huì)交智能化程度偏低、系統(tǒng)未能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新等不足之處。后期計(jì)劃將研發(fā)網(wǎng)絡(luò)在線實(shí)時(shí)會(huì)交和審核系統(tǒng)，增強(qiáng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)更新能力，更好地為全省“三舊”改造業(yè)務(wù)管理工作提供技術(shù)支撐服務(wù)。