基于二三維一體化GIS技術(shù)的地鐵土地管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

陳輝揚(yáng)

南京地鐵集團(tuán)有限公司 江蘇 南京 210000

引言

二維地理信息技術(shù)經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，其技術(shù)已非常成熟，被廣泛運(yùn)用于社會(huì)的各個(gè)行業(yè)，隨著技術(shù)的快速發(fā)展和突破，三維技術(shù)逐漸走進(jìn)人們的視野。三維GIS相比二維GIS具有更加直觀、更加具體的優(yōu)勢(shì)，容易被更多的用戶所接受，同時(shí)三維能提供更多信息，能表現(xiàn)更多的空間關(guān)系。但由于二維也有比三維更宏觀、更抽象、更綜合的優(yōu)點(diǎn)，在部分應(yīng)用中也需要忽略真實(shí)細(xì)節(jié)呈現(xiàn)關(guān)鍵信息，此時(shí)二維就可能比三維更合適。當(dāng)前的二維和三維GIS各具優(yōu)勢(shì)，人們常常希望在一個(gè)系統(tǒng)中能夠同時(shí)包含二維和三維GIS的功能，或者在原有的二維GIS系統(tǒng)增加三維GIS系統(tǒng)，所以需從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、空間分析、可視化、服務(wù)發(fā)布、系統(tǒng)定制等方面實(shí)現(xiàn)全面的二三一體化技術(shù)。

1 現(xiàn)狀

截止到2020年，南京地鐵先后開(kāi)通運(yùn)行10條線路，車站173座，形成了體量規(guī)模巨大的土地資產(chǎn)，由于沒(méi)有專業(yè)的信息化系統(tǒng)對(duì)土地資產(chǎn)進(jìn)行管理，導(dǎo)致公司的土地資產(chǎn)得不到有效管理，用地矛盾無(wú)法有效解決，同時(shí)由于土地屬性標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，資產(chǎn)管理混亂且事倍功半，經(jīng)調(diào)研分析，主要存在以下問(wèn)題：

1.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

1號(hào)線、2號(hào)線等老線采用92南京地方坐標(biāo)系；其余新線采用2008南京地方坐標(biāo)系；現(xiàn)有圖形數(shù)據(jù)為CAD，無(wú)數(shù)據(jù)規(guī)則、無(wú)地塊命名規(guī)范且制圖標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一。

1.2 數(shù)據(jù)管理混亂

規(guī)劃數(shù)據(jù)，歷年影像數(shù)據(jù)、地塊用途、權(quán)屬變更數(shù)據(jù)未能實(shí)時(shí)更新；用地紅線等數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)分散，沒(méi)有進(jìn)行統(tǒng)一管理；有大量的地鐵土地相關(guān)基礎(chǔ)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、土地?cái)?shù)據(jù)沒(méi)有在線共享機(jī)制與渠道，也無(wú)在線審核流程，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行有效利用。

1.3 業(yè)務(wù)管理不明確

目前在線路建設(shè)用地等移交過(guò)程中移交資料不統(tǒng)一；涉及集團(tuán)、土地管理部、子公司之間相互協(xié)作的業(yè)務(wù)流程，業(yè)務(wù)涉及部門(mén)較多，很多沒(méi)有明確業(yè)務(wù)牽頭部門(mén)；紅線范圍和保護(hù)區(qū)范圍界限區(qū)分不明確；部門(mén)之間發(fā)現(xiàn)用地矛盾，責(zé)任主體不明確；需要臺(tái)賬登記。

2 建設(shè)目標(biāo)

基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，全面梳理集團(tuán)內(nèi)各類地鐵項(xiàng)目資料、土地?cái)?shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)等，建立較為完整的數(shù)據(jù)資源目錄。持續(xù)整合基礎(chǔ)和專題數(shù)據(jù)，有效集成各部門(mén)的有效數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合本地規(guī)劃和自然資源局?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)集團(tuán)內(nèi)部管理仍缺失的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充完善[1]。同時(shí)研究制定數(shù)據(jù)服務(wù)共享應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，開(kāi)發(fā)建立統(tǒng)一的二三維一體化GIS基礎(chǔ)平臺(tái)，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)和GIS通用服務(wù)，匯集集團(tuán)內(nèi)現(xiàn)有信息化系統(tǒng)，持續(xù)為地鐵項(xiàng)目管理、沿線土地管理、日常管理、監(jiān)測(cè)監(jiān)管等業(yè)務(wù)全過(guò)程提供服務(wù)，為實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理提供全面有效的技術(shù)支撐。

具體包括：

建立南京地鐵統(tǒng)一數(shù)據(jù)資源目錄，基于已有的地鐵沿線土地資料、地下管線管網(wǎng)數(shù)據(jù)、地鐵項(xiàng)目資料、日常管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等，梳理缺失數(shù)據(jù)內(nèi)容，并結(jié)合規(guī)劃和自然資源局相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行完善。

搭建統(tǒng)一的南京地鐵二三維一體化GIS土地管理平臺(tái)[2]，采用分布式的應(yīng)用與服務(wù)架構(gòu)，通過(guò)統(tǒng)一入口，為集團(tuán)公司及下屬單位提供業(yè)務(wù)辦理、數(shù)據(jù)錄入、資源共享及應(yīng)用服務(wù)等功能，實(shí)現(xiàn)地鐵土地從審批、錄入、開(kāi)發(fā)、轉(zhuǎn)交等全生命周期的管理。

基于統(tǒng)一GIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)共享、對(duì)接和交換，實(shí)現(xiàn)地鐵集團(tuán)內(nèi)部數(shù)據(jù)的共享應(yīng)用，并為后期新建應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)一提供數(shù)據(jù)服務(wù)和GIS基礎(chǔ)服務(wù)。

3 需求分析

3.1 總體技術(shù)需求

為適應(yīng)未來(lái)技術(shù)的快速發(fā)展，采用統(tǒng)一的云技術(shù)架構(gòu)體系進(jìn)行系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，遵循程序設(shè)計(jì)模塊化、組件化管理，高內(nèi)聚低耦合的設(shè)計(jì)理念，確保系統(tǒng)在未來(lái)有更好的兼容性、可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性。選擇先進(jìn)的技術(shù)路線和開(kāi)發(fā)方式，保證系統(tǒng)所涉及的內(nèi)容建設(shè)起點(diǎn)高、功能強(qiáng)、生命周期長(zhǎng)。

3.2 完善地鐵數(shù)據(jù)資源目錄需求

在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下，需要分析、梳理、整合現(xiàn)有各類基礎(chǔ)地理、土地、規(guī)劃、管線官網(wǎng)、地鐵項(xiàng)目等數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，制定一個(gè)適用可行的、融合多種異構(gòu)數(shù)據(jù)為一體的數(shù)據(jù)資源目錄體系，建立統(tǒng)一的南京地鐵土地?cái)?shù)據(jù)資源目錄。通過(guò)梳理整理出目前仍缺失的部分?jǐn)?shù)據(jù)，結(jié)合紙質(zhì)資料的電子化和外部單位的數(shù)據(jù)共享進(jìn)行完善。同時(shí)結(jié)合數(shù)據(jù)資源的實(shí)際情況進(jìn)行合理分類組織，以便將地鐵土地?cái)?shù)據(jù)可共享資源庫(kù)進(jìn)行集中有序組織，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一存儲(chǔ)、集中管理、多途徑、多終端查找檢索。

3.3 統(tǒng)一GIS基礎(chǔ)平臺(tái)功能需求

在統(tǒng)一云技術(shù)框架下對(duì)南京地鐵二三維一體化GIS基礎(chǔ)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源、服務(wù)資源、應(yīng)用資源按需供給；采用微服務(wù)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)多級(jí)別、多業(yè)務(wù)GIS服務(wù)的統(tǒng)一管理與服務(wù)，基于統(tǒng)一平臺(tái)提供數(shù)據(jù)服務(wù)[3]。具體需求包括：數(shù)據(jù)服務(wù)一體化管理、數(shù)據(jù)共享服務(wù)、數(shù)據(jù)產(chǎn)品及服務(wù)定制、以服務(wù)形式支撐業(yè)務(wù)系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用、快速查看、瀏覽及成果展現(xiàn)、綜合查詢與統(tǒng)計(jì)分析服務(wù)等。

4 設(shè)計(jì)方案

整合現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)等相關(guān)信息化資源，基于統(tǒng)一的云平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)，建立統(tǒng)一的GIS基礎(chǔ)平臺(tái)，建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，形成對(duì)集團(tuán)內(nèi)地鐵項(xiàng)目、土地?cái)?shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)等的分布式管理、應(yīng)用和共享服務(wù)機(jī)制[4]。同時(shí)為地鐵項(xiàng)目管理、土地儲(chǔ)備管理、不動(dòng)產(chǎn)登記發(fā)證、內(nèi)部審批流程、執(zhí)法巡查調(diào)度等各類應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐平臺(tái)和統(tǒng)一身份認(rèn)證、統(tǒng)一用戶管理、統(tǒng)一流程支撐、統(tǒng)一安全服務(wù)等通用功能的支撐，為集團(tuán)內(nèi)各部門(mén)提供數(shù)據(jù)服務(wù)支撐和基礎(chǔ)GIS服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)全集團(tuán)信息化成果的規(guī)范化管理、節(jié)省資金投入，提高管理質(zhì)量及管理效率。如圖1所示（見(jiàn)文末）。

4.1 建立統(tǒng)籌一體化GIS應(yīng)用模式

構(gòu)建集團(tuán)統(tǒng)籌一體化GIS建設(shè)應(yīng)用模式，內(nèi)部共享統(tǒng)一GIS平臺(tái)的軟硬件支撐環(huán)境、數(shù)據(jù)資源、技術(shù)力量。通過(guò)平臺(tái)分級(jí)授權(quán)，實(shí)現(xiàn)逐級(jí)權(quán)限管理，對(duì)權(quán)限范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)資源和功能資源進(jìn)行配置和使用，靈活適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景，更好地實(shí)現(xiàn)集團(tuán)內(nèi)部各GIS系統(tǒng)間的互聯(lián)互通，形成資源的“大共享”“大應(yīng)用”。

4.2 構(gòu)建地鐵數(shù)據(jù)資源流通與應(yīng)用集散地

將平臺(tái)作為集團(tuán)各類數(shù)據(jù)一體化管理服務(wù)應(yīng)用的統(tǒng)一樞紐，圍繞“入、出、管、用”的總體思路，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)內(nèi)數(shù)據(jù)的持續(xù)匯交整合、服務(wù)于內(nèi)外的數(shù)據(jù)分發(fā)共享交換、分布式管理，以及面向地鐵管理等多領(lǐng)域的數(shù)據(jù)應(yīng)用，從地鐵項(xiàng)目管理、地鐵土地儲(chǔ)備應(yīng)用管理、內(nèi)部圖文一體化審批、地下空間可視化管理及日常管理等方面，開(kāi)展基于統(tǒng)一GIS平臺(tái)的地鐵數(shù)據(jù)智能化綜合應(yīng)用和機(jī)制建設(shè)，提升集團(tuán)內(nèi)管理和公共服務(wù)的能力。

4.3 基于一體化支撐多類應(yīng)用

南京地鐵統(tǒng)一基礎(chǔ)平臺(tái)基于一體化桌面GIS平臺(tái)，支持各類GIS數(shù)據(jù)的處理、分析、二三維制圖及發(fā)布等操作。提供基于海量三維數(shù)據(jù)的在線瀏覽、查詢、分析和交互操作；支持快速接入各項(xiàng)符合OGC規(guī)范的空間信息服務(wù)，提供三維數(shù)據(jù)展示及瀏覽、二三維數(shù)據(jù)查詢、三維數(shù)據(jù)管理等功能模塊，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)真正的三維展示綜合管理，特別為地下空間的模擬、管理等應(yīng)用提供統(tǒng)一的平臺(tái)支撐。通過(guò)一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一一個(gè)GIS平臺(tái)同時(shí)提供二三維的API服務(wù)接口和數(shù)據(jù)服務(wù)，滿足各類業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

4.4 建立多層次、立體式的信息系統(tǒng)安全體系

按照最小權(quán)限原則、職責(zé)分離原則，從網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)加密、應(yīng)用權(quán)限等方面建立多層次、全方位的安全防護(hù)體系，保證系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全，構(gòu)建輔助決策信息系統(tǒng)安全控制體系。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)當(dāng)前地鐵建設(shè)過(guò)程，土地規(guī)劃、開(kāi)發(fā)，用地紅線劃分、保護(hù)區(qū)巡查效率低下、產(chǎn)證與土地資料不匹配以及信息管理不完善等問(wèn)題，GIS作為集信息處理、空間分析以及科學(xué)管理等于一體的綜合系統(tǒng)，其發(fā)展趨勢(shì)同地鐵土地利用與規(guī)劃問(wèn)題可相互補(bǔ)充與促進(jìn)?；谏鲜龅脑O(shè)計(jì)方案，提供了數(shù)據(jù)采集、地理信息多尺度處理、二三維可視化、地形分析報(bào)告生成、導(dǎo)航定位、專題地圖制作等功能，在數(shù)據(jù)模型，軟件集成控制、查詢分析與可視化等方面實(shí)現(xiàn)了二三維一體化，有效提高了系統(tǒng)使用的靈活性和便捷性。