時(shí)空信息云平臺在亂占耕地建房整治上的應(yīng)用

胡豐愉，馬 霖，邵晚悅

（1.黃山市自然資源信息中心，安徽 黃山 245000）

2020年3月習(xí)近平總書記和其他中央領(lǐng)導(dǎo)同志對農(nóng)村亂占耕地建房問題多次做出重要批示。為貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記重要批示精神，7月3日國務(wù)院召開電視電話會(huì)議對全國農(nóng)村亂占耕地建房問題整治工作進(jìn)行部署，國家層面成立了農(nóng)村亂占耕地建房專項(xiàng)整治行動(dòng)部際協(xié)調(diào)機(jī)制，辦公室設(shè)在自然資源部[1]。9月1日，部際協(xié)調(diào)機(jī)制辦公室印發(fā)了《農(nóng)村亂占耕地建房問題摸排工作方案》。摸排工作的目標(biāo)是弄清全國農(nóng)村亂占耕地建房的底數(shù)，重點(diǎn)整治強(qiáng)占多占、非法出售等惡意占用耕地建房行為，保障農(nóng)民合理的建房需求。摸排工作的任務(wù)是摸清2013年以來全國農(nóng)村亂占耕地建房涉及的用地情況，房屋建設(shè)、使用和非法出售情況，處罰情況等，建立全國農(nóng)村亂占耕地建房問題工作臺賬，為分布整治、分類處置存量問題奠定基礎(chǔ)。

1 摸排工作思路

摸排工作總體依據(jù)先內(nèi)業(yè)篩查后外業(yè)實(shí)際摸排的原則，分為6個(gè)步驟開展工作。

1.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

摸排工作需準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)包括屯溪區(qū)的部下發(fā)圖斑矢量、黃山市歷年已報(bào)批數(shù)據(jù)矢量、屯溪區(qū)第二次全國土地調(diào)查成果中的非耕地?cái)?shù)據(jù)矢量、2011年屯溪區(qū)DOM影像數(shù)據(jù)、2012年屯溪區(qū)DOM影像數(shù)據(jù)和2018年屯溪區(qū)DOM影像數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)一為CGCS2000國家大地坐標(biāo)系，方便下一步的數(shù)據(jù)處理。

1.2 數(shù)據(jù)初篩

①以第二次全國土地調(diào)查最終成果數(shù)據(jù)庫中的耕地為基準(zhǔn)，結(jié)合2010年以來的新增耕地圖斑形成耕地圖斑圖層數(shù)據(jù)；②提取最新第三次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫中05、06、07、08、09、10類的數(shù)據(jù)形成建設(shè)用地圖斑；③將耕地圖斑與建設(shè)用地圖斑進(jìn)行疊加，提取重疊的圖斑形成疑似圖斑；④將部下發(fā)圖斑與前一步生成的疑似圖斑進(jìn)行整合，形成最終疑似圖斑，完成圖斑的提取工作；⑤將最終疑似圖斑與批供登等數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，剔除用地手續(xù)齊全的圖斑。

1.3 內(nèi)業(yè)篩查

對前一步提取的疑似圖斑進(jìn)行編號，確保唯一性，并增加備注字段。將部下發(fā)圖斑與歷年報(bào)批成果進(jìn)行套合，圖斑完全包含在報(bào)批界線內(nèi)的，備注標(biāo)記為1；將部下發(fā)圖斑與第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)中非耕地圖斑進(jìn)行套合，圖斑完全在非耕地圖斑范圍內(nèi)的，備注標(biāo)記為2；將剩余圖斑對照2011年、2012年等已有影像，逐圖斑進(jìn)行篩查，通過影像能明顯判斷完全為房屋的，備注標(biāo)記為3，并截圖保留，圖片名稱為圖斑編號，作為證據(jù)進(jìn)行保留；基于2012年影像，圖斑涉及到耕地或其他的，備注標(biāo)記為4。通過上述方式對部下發(fā)圖斑進(jìn)行分類，標(biāo)記為1、2、3的圖斑無需外業(yè)核查，標(biāo)記為4的圖斑需進(jìn)行外業(yè)核查和取證。

1.4 外業(yè)摸排

對備注標(biāo)記為4的疑似圖斑進(jìn)行外業(yè)摸排，主要利用省廳下發(fā)的安徽省自然資源實(shí)地核查系統(tǒng)手機(jī)App逐圖斑，按住宅類、產(chǎn)業(yè)類、公共管理服務(wù)類3大類別進(jìn)行相關(guān)信息的采集。

1.5 內(nèi)業(yè)補(bǔ)充完善

通過內(nèi)業(yè)圖解等方式來補(bǔ)充完善外業(yè)難以獲取的信息。首先基于智慧黃山時(shí)空信息云平臺，利用2018年0.1 m分辨率的DOM影像在圖上勾畫房屋輪廓，形成亂占耕地房屋圖形，圖解出房屋占地面積；再將房屋圖形與耕地、永久基本農(nóng)田進(jìn)行疊加，計(jì)算占用耕地和永久基本農(nóng)田面積；然后用房屋面積減去本地區(qū)宅基地標(biāo)準(zhǔn)面積，得到超宅基地標(biāo)準(zhǔn)面積；最后將上述信息補(bǔ)充錄入到核查系統(tǒng)手機(jī)App中。

1.6 審核公示和成果上報(bào)

在信息采集全部完成后，村兩委對村一級獲取信息進(jìn)行集體審核，審核結(jié)束后公示10 d。公示后有異議或有新增的，需重新補(bǔ)充調(diào)查；公示無異議的，逐級雙簽字后在省匯交平臺上報(bào)成果。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 智慧黃山時(shí)空信息云平臺

智慧黃山時(shí)空信息云平臺以數(shù)據(jù)服務(wù)、軟件服務(wù)、平臺服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)和知識服務(wù)為核心[2]，通過大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)，遵循服務(wù)自然資源管理、支撐智慧城市建設(shè)的理念[3]，建成了圍繞自然資源“兩統(tǒng)一”和兼顧社會(huì)化公共需求的服務(wù)模式，并著力為黃山市經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展提供時(shí)空信息保障。該平臺現(xiàn)已涵蓋基礎(chǔ)時(shí)空、自然資源、公共專題、實(shí)時(shí)感知等4大類1 000余小類的資源，匯聚了近20 a的全市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。平臺中多個(gè)歷史年份的高分辨率DOM、高分辨率衛(wèi)星影像已廣泛應(yīng)用于生態(tài)保護(hù)、農(nóng)業(yè)監(jiān)測、城市管理等方面[4]。本次亂占耕地項(xiàng)目中需利用的影像包括2012年0.5 m分辨率的DOM遙感影像、2011年0.1 m分辨率的DOM遙感影像和2018年0.1 m分辨率的DOM遙感影像。

時(shí)空信息云平臺涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括云計(jì)算與云服務(wù)、地理編碼技術(shù)、地名地址匹配技術(shù)、宿主寄存技術(shù)和知識服務(wù)技術(shù)?；跁r(shí)空信息云平臺的農(nóng)房核查程序編制主要采用宿主寄存技術(shù)。宿主寄存是一種托管服務(wù)，使用者可通過宿主寄存將應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)部署到云端，并向特定權(quán)限用戶分享。該技術(shù)基于云計(jì)算環(huán)境，在常規(guī)的云服務(wù)器中集成GIS開發(fā)環(huán)境和相關(guān)軟件，按照用戶實(shí)際需求計(jì)算資源并分配存儲(chǔ)，用戶可使用統(tǒng)一的門戶界面。智慧黃山時(shí)空信息云平臺包括云GIS服務(wù)器和云GIS桌面等形式的宿主寄存服務(wù)，用戶可利用時(shí)空信息云平臺發(fā)布、處理地理空間數(shù)據(jù)，建立應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)[5]。

2.2 地圖服務(wù)

ArcGIS Service為常見的地圖服務(wù)，本身具備地圖制作和地圖瀏覽功能，也可支持建模和地理處理、移動(dòng)端GIS服務(wù)。發(fā)布地圖服務(wù)首先需在ArcMap中配置一個(gè)地圖文檔，再將配置好的地圖文檔發(fā)布成地圖服務(wù)，然后即可通過該服務(wù)來訪問地圖文檔的數(shù)據(jù)以及使用地圖中的所有功能。為了快速加載地圖服務(wù)，可對其建立緩存。

2.3 要素服務(wù)

要素服務(wù)可以讓用戶通過互聯(lián)網(wǎng)在客戶端進(jìn)行編輯或查詢屬性等操作，操作結(jié)果可及時(shí)返回給服務(wù)器端。在發(fā)布要素服務(wù)前，所有數(shù)據(jù)必須通過唯一的地理空間數(shù)據(jù)庫注冊，若數(shù)據(jù)需要被編輯，則要賦予ArcSDE的寫入權(quán)限。在使用OS身份進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，也需向ArcGIS Server賬戶授予權(quán)限。

發(fā)布地圖服務(wù)和訪問要素的能力是發(fā)布要素服務(wù)的前提條件。訪問要素的能力即為通過URL地址鏈接去訪問指定要素。地圖服務(wù)和要素服務(wù)的生命周期是相同的，即地圖服務(wù)關(guān)閉，要素服務(wù)亦隨之關(guān)閉。

2.4 Web AppBuilder for ArcGIS

Web AppBuilder for ArcGIS是Esri推出的基于ArcGIS API for Javascript的一種簡單直觀易操作的應(yīng)用程序[6]，可用于構(gòu)建 2D 和 3D Web 應(yīng)用程序，且無需編寫復(fù)雜的代碼；其擁有的強(qiáng)大工具可用來配置功能完整的 HTML 應(yīng)用程序。添加地圖和工具時(shí)，用戶可在應(yīng)用程序中瀏覽并使用這些地圖工具，降低了WebGIS的開發(fā)門檻，大幅縮短了程序的開發(fā)周期[7]。

Web AppBuilder for ArcGIS的主要功能包括：①創(chuàng)建能在所有設(shè)備上運(yùn)行的 HTML/Javascript 應(yīng)用程序；②可采用多種主題自定義應(yīng)用程序的外觀和界面；③創(chuàng)建自定義應(yīng)用程序模板和樣式；④利用即用型微件構(gòu)建所需應(yīng)用程序，其內(nèi)置數(shù)十種微件供用戶選擇，不僅可在自己的服務(wù)器上運(yùn)行應(yīng)用程序，也可在線托管應(yīng)用程序；⑤提供了可拓展的開發(fā)框架，開發(fā)者可根據(jù)自身的需求定制微件、主題和應(yīng)用程序[8]。

3 基于云平臺的農(nóng)房核查程序編制和應(yīng)用

傳統(tǒng)的內(nèi)業(yè)圖斑篩查大多采用相關(guān)影像軟件，將圖斑矢量與相應(yīng)年度的影像底圖進(jìn)行疊加。在工作量大需要多人完成作業(yè)時(shí)，每個(gè)人都必須拷貝相關(guān)矢量和影像數(shù)據(jù)，然而高分辨率影像數(shù)據(jù)量很大，不僅拷貝耗時(shí)較長，打開影像也需占用很大內(nèi)存，影響計(jì)算機(jī)性能。黃山市下轄三區(qū)四縣，本文以屯溪區(qū)為例，介紹了具體的篩查圖斑工作流程。

3.1 總體架構(gòu)

根據(jù)農(nóng)村亂占耕地建房問題整治工作的具體需求，基于ArcGIS Server和Web AppBuilder技術(shù)的農(nóng)房核查程序總體架構(gòu)如圖1所示，由下向上依次為數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和表現(xiàn)層。數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存至地理空間數(shù)據(jù)庫；服務(wù)層負(fù)責(zé)基于ArcGIS Server提供多種服務(wù)，并將服務(wù)封裝成唯一對應(yīng)的資源標(biāo)識供應(yīng)用程序調(diào)用；應(yīng)用層則是基于Web AppBuilder框架的表現(xiàn)層。

圖1 農(nóng)房核查程序總體架構(gòu)

3.2 數(shù)據(jù)字典編制

為了方便數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和匯總，需要編制數(shù)據(jù)字典。本文按照如表1所示的圖斑編號與圖斑類型的對應(yīng)關(guān)系編制數(shù)據(jù)字典。

表1 圖斑分類表

3.3 數(shù)據(jù)入庫

首先在地理空間數(shù)據(jù)庫引擎SDE中，新建一個(gè)名為TXQNFHCCX的要素集；再將屯溪區(qū)圖斑數(shù)據(jù)、2012年非耕地?cái)?shù)據(jù)、黃山市歷年報(bào)批數(shù)據(jù)導(dǎo)入該要素集；然后新建一個(gè)空白地圖文檔，加載該要素集的矢量數(shù)據(jù)并進(jìn)行配圖；最后保存該MXD地圖文檔。

3.4 發(fā)布服務(wù)

將MXD地圖文檔共享為服務(wù)，在服務(wù)編輯器中設(shè)置相關(guān)參數(shù)，在功能列表中啟用地圖、KML、Feature Access功能。Feature Access中允許的操作為查詢和更新之后分析該服務(wù)，彈出框中無錯(cuò)誤提示即可發(fā)布該服務(wù)。

3.5 地圖服務(wù)構(gòu)建

登錄智慧黃山時(shí)空信息云平臺（圖2），在“我的內(nèi)容”里點(diǎn)擊之前發(fā)布的屯溪區(qū)農(nóng)房核查程序要素服務(wù)，編輯該服務(wù)（標(biāo)題標(biāo)簽和摘要），再將服務(wù)共享為公共和Portal for ArcGIS，這樣其他人無需登錄即可打開該服務(wù)。

圖2 智慧黃山時(shí)空信息云平臺界面

3.6 Web應(yīng)用程序編制

在應(yīng)用定制中點(diǎn)擊新建Web應(yīng)用程序，在圖層列表中可對圖層進(jìn)行上下移、重命名、移除復(fù)制等編輯操作。由于2011年、2012年、2018年3個(gè)年度的屯溪區(qū)DOM影像在智慧黃山時(shí)空信息云平臺上已發(fā)布過影像服務(wù)，因此只需從Web添加圖層，將這3個(gè)年度影像服務(wù)的URL鏈接地址粘貼過來調(diào)用即可。程序主體為折疊式，樣式和布局均為默認(rèn)，微件選擇了卷簾、匯總、編輯、測量和過濾器，最終制成的農(nóng)房核查程序如圖3所示。

圖3 農(nóng)房核查程序效果圖

3.7 程序應(yīng)用

將農(nóng)房核查程序的URL地址鏈接分發(fā)給相關(guān)作業(yè)人員，只需配置特定DNS，即可實(shí)現(xiàn)多人同時(shí)辨識標(biāo)注圖斑。為了避免重復(fù)作業(yè)，分配任務(wù)時(shí)按照鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃分，每人負(fù)責(zé)屯溪區(qū)的一個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，采用農(nóng)房核查程序中的過濾器功能即可完成對應(yīng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的選擇，再通過卷簾工具（圖4、5）對比2012年和2018年影像，以確定圖斑類型，2012年模糊不清楚的區(qū)域可利用2011年影像替代。對于標(biāo)注后的圖斑，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保存，無需手動(dòng)保存。

圖4 卷簾前2018年影像圖

圖5 卷簾后2012年影像圖

3.8 圖斑分類數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

所有圖斑標(biāo)注完成后，即可采用微件中的匯總功能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到的匯總結(jié)果如表2所示，可以看出，經(jīng)過前期數(shù)據(jù)篩選和農(nóng)房核查程序比對圖斑后，54 %的圖斑需要外業(yè)實(shí)地摸排核查，省去了46%的外業(yè)圖斑核查工作量，為緊張的任務(wù)工期節(jié)約了寶貴的時(shí)間和大量的人力物力。

表2 圖斑匯總結(jié)果表

4 結(jié) 語

高分辨率影像數(shù)據(jù)量龐大，一個(gè)區(qū)縣的DOM影像就有數(shù)百GB字節(jié)的數(shù)據(jù)量，不僅拷貝耗時(shí)較長，而且加載和操作影像也需占用很大內(nèi)存，易造成計(jì)算機(jī)卡頓，影響計(jì)算機(jī)使用性能?；跁r(shí)空信息云平臺的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序具有易操作、響應(yīng)時(shí)間快、界面簡潔等特點(diǎn)，可有效解決該問題，并可實(shí)現(xiàn)多用戶同時(shí)段在線操作，大大提高了工作效率。

今后需拓展時(shí)空信息云平臺相關(guān)技術(shù)、資源的服務(wù)和應(yīng)用廣度和深度，不斷探索其在自然資源、城市規(guī)劃、農(nóng)田保護(hù)、地質(zhì)災(zāi)害、衛(wèi)片執(zhí)法、地理國情、變更調(diào)查等領(lǐng)域的服務(wù)前景，并繼續(xù)為城市管理、公共交通、智慧旅游、民生幸福等專題提供時(shí)空信息保障。