基于Geosence 的永久基本農田補劃方案技術審查應用探索
——以新建南寧至玉林鐵路項目為例

黃麗燕，李正劼，2，羅 柱

1.廣西自然資源調查監(jiān)測院，廣西 南寧 530000

2.自然資源部北部灣經濟區(qū)自然資源監(jiān)測評價工程技術創(chuàng)新中心，廣西 南寧 530000

落實最嚴格的耕地保護制度，是確保國家糧食安全，加快推進農業(yè)農村現(xiàn)代化的有力保障[1-2]。我國嚴控建設項目占用永久基本農田，重大建設項目選址難以避讓永久基本農田的，由省級自然資源主管部門負責組織對補劃方案的可行性進行嚴格審查論證。在審查論證工作中，傳統(tǒng)審查方式主要以人工使用ArcMap、MapGIS 等地理信息軟件為主，通過人工進行數(shù)據(jù)疊加分析的方式進行審核，前期數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析以及成果匯總都需要花費大量的時間，而且審查質量容易受到審查員主觀因素的影響。針對上述問題，研究小組利用Geosence 軟件在線服務共享以及二次開發(fā)的特性，將人工審查流程梳理成Geosence 軟件業(yè)務流程，以軟件自動處理的方式代替人工操作步驟，對利用Geosence 軟件提高永久基本農田補劃審查工作效率和準確率進行初探。

1 項目概況

廣西以地理信息技術為手段，將重大建設項目占用永久基本農田補劃方案涉及的相關信息數(shù)據(jù)與全區(qū)最新的專題業(yè)務數(shù)據(jù)套合對比分析，審核方案的可行性。主要審核的內容包括：永久基本農田調整后數(shù)量是否平衡，質量是否降低，補劃地塊是否與其他業(yè)務數(shù)據(jù)存在沖突，等等。自治區(qū)通過分析方案中存在的問題，可以準確地指導地方及時整改補劃方案，在貫徹落實永久基本農田特殊保護政策的同時，有效推進了全區(qū)重大建設項目報批進程。

研究小組以新建南寧至玉林鐵路項目（以下簡稱南玉鐵路項目）的審查工作為實例。該項目屬于報批階段的申報項目，涉及3 個市域和6 個縣域，3 個市域包含南寧市、貴港市、玉林市，6 個縣域包含青秀區(qū)、橫州市、港南區(qū)、玉州區(qū)、興業(yè)縣、北流市。南玉鐵路項目涉及的區(qū)域多，相應的專題數(shù)據(jù)量較大，而且同類數(shù)據(jù)間還存在36°帶和37°帶的差異，如果按傳統(tǒng)的審查方法，技術人員需要在數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)投影轉換、數(shù)據(jù)疊加分析、結果分析整理上花費大量的時間與精力。

2 基于Geosence 軟件審查的關鍵技術研究

2.1 Geosence 軟件的關鍵技術

永久基本農田補劃方案技術審查主要使用Geosence 軟件的三大功能：一是軟件強大的空間分析功能，如空間疊加分析、裁剪分析、空間連接分析、鄰近分析等，這些功能多用于處理矢量數(shù)據(jù)的空間分析；二是軟件支持在線發(fā)布數(shù)據(jù)，GeoSever 提供了一套便捷的工具，支持各大數(shù)據(jù)源直接發(fā)布傳統(tǒng)的OGC WEB 服務，可實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一共享；三是軟件支持多方位的個性化和擴展功能，技術審查可以根據(jù)工作內容，對各類操作按照既定規(guī)則封裝成二次研發(fā)軟件。

2.2 基于Geosence 的永久基本農田補劃方案審查技術研究

針對當前永久基本農田補劃方案中審查效率低、準確率難以保障的問題，研究小組充分利用Geosence 軟件的二次開發(fā)以及空間分析功能，對原審查流程進行梳理，減少審查工作中的人工操作，精簡重復工序，最終達到審查工作自動化、可視化的目的。其研究對象主要可以分為3 個方面：一是實現(xiàn)基礎業(yè)務數(shù)據(jù)的自動化提取，減少前期基礎數(shù)據(jù)準備時間；二是減少矢量數(shù)據(jù)分析過程中的人工操作步驟，最大限度地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的批量自動處理；三是實現(xiàn)審查結果的自動化、可視化。具體流程如圖1所示。

圖1 基于Geosence 軟件的自動化審查操作流程圖

2.2.1 全區(qū)審查業(yè)務數(shù)據(jù)庫建立與匹配

建立全區(qū)審查業(yè)務數(shù)據(jù)庫分為以下步驟。首先，以CGCS2000 大地坐標系為數(shù)學基礎，建立不同投影帶原始數(shù)據(jù)與大地坐標的對應關系；其次，根據(jù)審查的要求，對審查中需要使用到的基礎業(yè)務數(shù)據(jù)進行整理，形成專項審查數(shù)據(jù)庫，并以同樣的方法建立不同投影帶基礎業(yè)務數(shù)據(jù)與大地坐標的對應關系；再次，以CGCS2000 大地坐標系為橋梁，實現(xiàn)審查原始數(shù)據(jù)與審查業(yè)務數(shù)據(jù)的一一對應關聯(lián)，通過原始數(shù)據(jù)可以快速鎖定對應的審查業(yè)務數(shù)據(jù)；最后，通過調用服務的方式實現(xiàn)對審查業(yè)務數(shù)據(jù)的快速獲取，即發(fā)布在線服務，把全區(qū)永久基本農田補劃方案審查需要用到的基礎業(yè)務數(shù)據(jù)集成到服務器，實現(xiàn)所有基礎業(yè)務的數(shù)據(jù)集中管理和同步更新，保證基礎數(shù)據(jù)的準確性和一致性。

2.2.2 審查業(yè)務建立模型

研究小組首先通過Geosence 軟件自帶的空間疊加分析、裁剪分析、空間連接分析、鄰近分析等功能，確定原始數(shù)據(jù)與基礎業(yè)務數(shù)據(jù)的空間關系，再根據(jù)審查內容確定工作中可量化的指標；其次，利用Python 語言，根據(jù)規(guī)定的審查計算方法與規(guī)則構建數(shù)據(jù)模型；最后，分析Geosence 軟件的計算特點，優(yōu)化審查工作業(yè)務流程，提高數(shù)據(jù)處理速度。

2.2.3 審查結果可視化表達

首先，根據(jù)審查內容制訂審查結果輸出模板，同時根據(jù)可量化指標建立輸出結果和輸出數(shù)據(jù)之間的映射關系，輸出審查結果；其次，根據(jù)可量化的指標，建立審查指標數(shù)學模型輸出成果與審查指標之間的一一映射關系，在審查表格模板中體現(xiàn)映射關系；最后，建立審查表格模板數(shù)據(jù)與審查意見的邏輯關系，實現(xiàn)審查意見的自動匯總生成。

3 傳統(tǒng)審查與基于Geosence 審查對比

3.1 實例項目審查

補劃方案審查工作中，占補平衡和補劃可行性審查工作關系到永久基本農田的面積、質量、布局等問題，建設項目必須嚴格按照“數(shù)量不減少，質量不降低，布局穩(wěn)定”的原則[3]，實行永久基本農田的“占一補一”占補平衡政策[4]。永久基本農田占用補劃是否平衡，主要從3 個角度考核：一是永久基本農田在數(shù)量上是否增加或減少；二是永久基本農田在質量上是否存在減損；三是永久基本農田是否促進生態(tài)環(huán)境質量的提升[5]。

3.1.1 前期數(shù)據(jù)準備與收集

項目前期準備階段，技術人員首先要根據(jù)涉及的縣域，核實編制單位提供的矢量數(shù)據(jù)格式、坐標是否符合要求，通過Geosence 軟件二次開發(fā)的“資料數(shù)據(jù)獲取”功能模塊，自動提取對應的審查業(yè)務數(shù)據(jù)，輸出審查業(yè)務數(shù)據(jù)包，作為下一步審查的基礎數(shù)據(jù)。對于個別需要手動賦值的特殊審查業(yè)務數(shù)據(jù)，比如可調整地類的耕地質量等別，Geosence 軟件還可以通過定做“資料包預處理”模塊，實現(xiàn)審查業(yè)務數(shù)據(jù)的自動賦值。

傳統(tǒng)審查中，該環(huán)節(jié)需要技術人員根據(jù)項目涉及的市縣，收集相應的基礎業(yè)務數(shù)據(jù)，而且還要進行跨帶轉換、格式轉換等多次重復操作，涉及縣域越多，操作次數(shù)也會越多?；贕eosence 二次開發(fā)審查工具，一方面減少了技術人員前期尋找審查業(yè)務數(shù)據(jù)的時間，另一方面，提取審查業(yè)務數(shù)據(jù)調用的是Geosence軟件發(fā)布的在線服務數(shù)據(jù)，拷貝的審查數(shù)據(jù)僅涉及與項目矢量數(shù)據(jù)相關的部分，極大減少了業(yè)務數(shù)據(jù)的冗余，從而縮短了拷貝數(shù)據(jù)的時間。在實際工作中，南玉鐵路項目在傳統(tǒng)審查中數(shù)據(jù)準備與收集環(huán)節(jié)需要花費3 h，使用Geosence 二次開發(fā)工具后只需要12 min。經測試，Geosence 軟件發(fā)布的服務支持20～30人同時訪問，而且沒有出現(xiàn)卡頓、死機等現(xiàn)象。這說明Geosence 二次開發(fā)工具不僅能滿足日常審查工作需求，在遇到項目申報高峰期時也能快速完成審查工作。

3.1.2 項目矢量數(shù)據(jù)審查

項目的矢量數(shù)據(jù)是判斷項目是否依法、依規(guī)落實永久基本農田占用補劃責任的重要依據(jù)，其審查過程主要通過將項目矢量數(shù)據(jù)與審查業(yè)務數(shù)據(jù)套合分析來實現(xiàn)。技術人員要根據(jù)項目所處的申報階段，選擇相應階段的業(yè)務流程分析模塊。南玉鐵路項目屬于報批階段項目，不僅要對項目補劃地塊的可行性進行分析，還要對項目報批范圍與預審批復范圍是否發(fā)生了變化進行分析核對。利用Geosence 軟件二次開發(fā)的“永久基本農田占補平衡審查——項目報批階段”和“補劃地塊數(shù)據(jù)審查”功能模塊，軟件根據(jù)審查內容制訂分析流程，將項目的矢量數(shù)據(jù)范圍與審查業(yè)務數(shù)據(jù)依次進行迭代分析和永久基本農田的占補平衡分析，并輸出分析結果。

傳統(tǒng)審查中，該環(huán)節(jié)需要技術人員將項目矢量數(shù)據(jù)與其他審查業(yè)務數(shù)據(jù)多次進行疊加分析，該操作雖然簡單且技術單一，但是需要大量的人工手動操作，往往會浪費大量時間，而且重復的人工步驟容易導致人為失誤。使用Geosence 軟件二次開發(fā)的審查工具只需要輸入項目的矢量范圍、中心城區(qū)范圍線以及前期數(shù)據(jù)準備與收集階段生成的審查業(yè)務數(shù)據(jù)包，即可一鍵完成所有的數(shù)據(jù)疊加分析步驟。傳統(tǒng)審查方式下，南玉鐵路項目在矢量數(shù)據(jù)分析階段需要花費3 h，使用Geosence 二次開發(fā)工具后只需要18 min，而且極大地避免了人為操作失誤的可能。

3.1.3 項目審查成果輸出

南玉鐵路項目在利用Geosence 二次開發(fā)工具完成項目矢量數(shù)據(jù)審查后，自動輸出兩類審查結果：一是項目分析結果數(shù)據(jù)表，表內陳列了項目占用、補劃永久基本農田的數(shù)量與質量情況，項目預審階段較報批階段占用永久基本農田的變化情況，補劃地塊的問題圖斑統(tǒng)計情況；二是項目分析結果矢量數(shù)據(jù)，包含不符合補劃要求的補劃地塊、報批階段和預審階段占用永久基本農田的變化圖斑、其他類型問題圖斑。

傳統(tǒng)審查中，該環(huán)節(jié)需要技術人員手動對照項目矢量數(shù)據(jù)審查結果來進行匯總統(tǒng)計，并制作相應的問題圖斑圖層。南玉鐵路項目因涉及的縣份多、數(shù)據(jù)量大，傳統(tǒng)審查進行數(shù)據(jù)匯總的時間需要3 h；使用Geosence 二次開發(fā)工具后，上述的統(tǒng)計規(guī)則與流程都已一次性封裝成工具，技術人員進行簡單操作后即可完成，只需花費0.5～1 h 來驗證程序結果。

3.2 審查對比分析

根據(jù)南玉鐵路項目永久基本農田補劃方案審查情況，研究小組對比傳統(tǒng)人工審查與基于Geosence 二次開發(fā)審查方式的效率與成效，其結果如表1 所示。

從審查效率上看，基于Geosence 二次開發(fā)的審查方式在時間上優(yōu)勢明顯，尤其是在處理跨帶多縣域的項目時可以節(jié)約大量時間。

表1 南玉鐵路項目人工審查與自動審查耗時對比表 單位：h

從審查成果的穩(wěn)定性看，傳統(tǒng)審查方式受到技術人員個體差異的影響較大，處理速度、處理精度、處理結果也存在差異；基于Geosence 二次開發(fā)審查方式主要由計算機來處理數(shù)據(jù)，專業(yè)度較高，處理能力相對平衡，數(shù)據(jù)處理精度穩(wěn)定。

從審查的人工成本消耗情況來看，基于Geosence 二次開發(fā)審查有效提高了審查效率和準確性，日常審查工作可按需減少人員的投入，項目申報高峰期時也具有優(yōu)勢。

4 應用成效

基于Geosence 二次開發(fā)的永久基本農田補劃方案審查軟件完成研發(fā)后，一直應用于廣西重大建設項目占用永久基本農田補劃方案的審查工作中。軟件上線后，永久基本農田補劃方案的審查效率從0.5 件/（人·天），提升到2 件/（人·天），審查效率提高了300%；審查工作從人審模式逐步轉變?yōu)闄C審模式，增加了審查結果的公正客觀性，為后期的遠程審查奠定了基礎；單個項目按照傳統(tǒng)方式審查耗時2 個工作日，基于Geosence 二次開發(fā)審查可縮短為1 個工作日，更好地貼切了廣西自然資源廳“2 個工作日內出具審查意見”的要求?？傊贕eosence 二次開發(fā)審查程序有效提高了全區(qū)自然資源主管部門重大建設項目的報批效率。

5 結 語

研究小組探索永久基本農田補劃方案的審查方法，在傳統(tǒng)審查的基礎上開展自動化審查探索，通過日常審查工作測試驗證，發(fā)現(xiàn)基于Geosence 二次開發(fā)審查方式不僅能提高審查效率，還能減少人為誤差與人工成本，在重大建設項目申報過程中能夠起到積極的推進作用。目前，永久基本農田補劃方案審查涉及的內容較多，下一步應從項目占用永久基本農田的必要性與合理性入手，進一步探索更加高效、智能的審查方式與方法。