基于Geosence 的永久基本農(nóng)田補(bǔ)劃方案技術(shù)審查應(yīng)用探索
——以新建南寧至玉林鐵路項(xiàng)目為例

黃麗燕，李正劼，2，羅 柱

1.廣西自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)院，廣西 南寧 530000

2.自然資源部北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)自然資源監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)工程技術(shù)創(chuàng)新中心，廣西 南寧 530000

落實(shí)最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度，是確保國(guó)家糧食安全，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的有力保障[1-2]。我國(guó)嚴(yán)控建設(shè)項(xiàng)目占用永久基本農(nóng)田，重大建設(shè)項(xiàng)目選址難以避讓永久基本農(nóng)田的，由省級(jí)自然資源主管部門(mén)負(fù)責(zé)組織對(duì)補(bǔ)劃方案的可行性進(jìn)行嚴(yán)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(guò)人工進(jìn)行數(shù)據(jù)疊加分析的方式進(jìn)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(fèi)大量的時(shí)間，而且審查質(zhì)量容易受到審查員主觀因素的影響。針對(duì)上述問(wèn)題，研究小組利用Geosence 軟件在線(xiàn)服務(wù)共享以及二次開(kāi)發(fā)的特性，將人工審查流程梳理成Geosence 軟件業(yè)務(wù)流程，以軟件自動(dòng)處理的方式代替人工操作步驟，對(duì)利用Geosence 軟件提高永久基本農(nóng)田補(bǔ)劃審查工作效率和準(zhǔn)確率進(jìn)行初探。

1 項(xiàng)目概況

廣西以地理信息技術(shù)為手段，將重大建設(shè)項(xiàng)目占用永久基本農(nóng)田補(bǔ)劃方案涉及的相關(guān)信息數(shù)據(jù)與全區(qū)最新的專(zhuān)題業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)套合對(duì)比分析，審核方案的可行性。主要審核的內(nèi)容包括：永久基本農(nóng)田調(diào)整后數(shù)量是否平衡，質(zhì)量是否降低，補(bǔ)劃地塊是否與其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存在沖突，等等。自治區(qū)通過(guò)分析方案中存在的問(wèn)題，可以準(zhǔn)確地指導(dǎo)地方及時(shí)整改補(bǔ)劃方案，在貫徹落實(shí)永久基本農(nóng)田特殊保護(hù)政策的同時(shí)，有效推進(jìn)了全區(qū)重大建設(shè)項(xiàng)目報(bào)批進(jìn)程。

研究小組以新建南寧至玉林鐵路項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱(chēng)南玉鐵路項(xiàng)目）的審查工作為實(shí)例。該項(xiàng)目屬于報(bào)批階段的申報(bào)項(xiàng)目，涉及3 個(gè)市域和6 個(gè)縣域，3 個(gè)市域包含南寧市、貴港市、玉林市，6 個(gè)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(xiàng)目涉及的區(qū)域多，相應(yīng)的專(zhuān)題數(shù)據(jù)量較大，而且同類(lèi)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(shù)人員需要在數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)投影轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)疊加分析、結(jié)果分析整理上花費(fèi)大量的時(shí)間與精力。

2 基于Geosence 軟件審查的關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1 Geosence 軟件的關(guān)鍵技術(shù)

永久基本農(nóng)田補(bǔ)劃方案技術(shù)審查主要使用Geosence 軟件的三大功能：一是軟件強(qiáng)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(xiàn)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(wù)，可實(shí)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(gè)性化和擴(kuò)展功能，技術(shù)審查可以根據(jù)工作內(nèi)容，對(duì)各類(lèi)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(nóng)田補(bǔ)劃方案審查技術(shù)研究

針對(duì)當(dāng)前永久基本農(nóng)田補(bǔ)劃方案中審查效率低、準(zhǔn)確率難以保障的問(wèn)題，研究小組充分利用Geosence 軟件的二次開(kāi)發(fā)以及空間分析功能，對(duì)原審查流程進(jìn)行梳理，減少審查工作中的人工操作，精簡(jiǎn)重復(fù)工序，最終達(dá)到審查工作自動(dòng)化、可視化的目的。其研究對(duì)象主要可以分為3 個(gè)方面：一是實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化提取，減少前期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間；二是減少矢量數(shù)據(jù)分析過(guò)程中的人工操作步驟，最大限度地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的批量自動(dòng)處理；三是實(shí)現(xiàn)審查結(jié)果的自動(dòng)化、可視化。具體流程如圖1所示。

圖1 基于Geosence 軟件的自動(dòng)化審查操作流程圖

2.2.1 全區(qū)審查業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)建立與匹配

建立全區(qū)審查業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)分為以下步驟。首先，以CGCS2000 大地坐標(biāo)系為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，建立不同投影帶原始數(shù)據(jù)與大地坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；其次，根據(jù)審查的要求，對(duì)審查中需要使用到的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，形成專(zhuān)項(xiàng)審查數(shù)據(jù)庫(kù)，并以同樣的方法建立不同投影帶基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與大地坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；再次，以CGCS2000 大地坐標(biāo)系為橋梁，實(shí)現(xiàn)審查原始數(shù)據(jù)與審查業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)，通過(guò)原始數(shù)據(jù)可以快速鎖定對(duì)應(yīng)的審查業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；最后，通過(guò)調(diào)用服務(wù)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)審查業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的快速獲取，即發(fā)布在線(xiàn)服務(wù)，把全區(qū)永久基本農(nóng)田補(bǔ)劃方案審查需要用到的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集成到服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)所有基礎(chǔ)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)集中管理和同步更新，保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。

2.2.2 審查業(yè)務(wù)建立模型

研究小組首先通過(guò)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(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的空間關(guān)系，再根據(jù)審查內(nèi)容確定工作中可量化的指標(biāo)；其次，利用Python 語(yǔ)言，根據(jù)規(guī)定的審查計(jì)算方法與規(guī)則構(gòu)建數(shù)據(jù)模型；最后，分析Geosence 軟件的計(jì)算特點(diǎn)，優(yōu)化審查工作業(yè)務(wù)流程，提高數(shù)據(jù)處理速度。

2.2.3 審查結(jié)果可視化表達(dá)

首先，根據(jù)審查內(nèi)容制訂審查結(jié)果輸出模板，同時(shí)根據(jù)可量化指標(biāo)建立輸出結(jié)果和輸出數(shù)據(jù)之間的映射關(guān)系，輸出審查結(jié)果；其次，根據(jù)可量化的指標(biāo)，建立審查指標(biāo)數(shù)學(xué)模型輸出成果與審查指標(biāo)之間的一一映射關(guān)系，在審查表格模板中體現(xiàn)映射關(guān)系；最后，建立審查表格模板數(shù)據(jù)與審查意見(jiàn)的邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)審查意見(jiàn)的自動(dòng)匯總生成。

3 傳統(tǒng)審查與基于Geosence 審查對(duì)比

3.1 實(shí)例項(xiàng)目審查

補(bǔ)劃方案審查工作中，占補(bǔ)平衡和補(bǔ)劃可行性審查工作關(guān)系到永久基本農(nóng)田的面積、質(zhì)量、布局等問(wèn)題，建設(shè)項(xiàng)目必須嚴(yán)格按照“數(shù)量不減少，質(zhì)量不降低，布局穩(wěn)定”的原則[3]，實(shí)行永久基本農(nóng)田的“占一補(bǔ)一”占補(bǔ)平衡政策[4]。永久基本農(nóng)田占用補(bǔ)劃是否平衡，主要從3 個(gè)角度考核：一是永久基本農(nóng)田在數(shù)量上是否增加或減少；二是永久基本農(nóng)田在質(zhì)量上是否存在減損；三是永久基本農(nóng)田是否促進(jìn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的提升[5]。

3.1.1 前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與收集

項(xiàng)目前期準(zhǔn)備階段，技術(shù)人員首先要根據(jù)涉及的縣域，核實(shí)編制單位提供的矢量數(shù)據(jù)格式、坐標(biāo)是否符合要求，通過(guò)Geosence 軟件二次開(kāi)發(fā)的“資料數(shù)據(jù)獲取”功能模塊，自動(dòng)提取對(duì)應(yīng)的審查業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，輸出審查業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包，作為下一步審查的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。對(duì)于個(gè)別需要手動(dòng)賦值的特殊審查業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，比如可調(diào)整地類(lèi)的耕地質(zhì)量等別，Geosence 軟件還可以通過(guò)定做“資料包預(yù)處理”模塊，實(shí)現(xiàn)審查業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的自動(dòng)賦值。

傳統(tǒng)審查中，該環(huán)節(jié)需要技術(shù)人員根據(jù)項(xiàng)目涉及的市縣，收集相應(yīng)的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，而且還要進(jìn)行跨帶轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換等多次重復(fù)操作，涉及縣域越多，操作次數(shù)也會(huì)越多?；贕eosence 二次開(kāi)發(fā)審查工具，一方面減少了技術(shù)人員前期尋找審查業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的時(shí)間，另一方面，提取審查業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)調(diào)用的是Geosence軟件發(fā)布的在線(xiàn)服務(wù)數(shù)據(jù)，拷貝的審查數(shù)據(jù)僅涉及與項(xiàng)目矢量數(shù)據(jù)相關(guān)的部分，極大減少了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的冗余，從而縮短了拷貝數(shù)據(jù)的時(shí)間。在實(shí)際工作中，南玉鐵路項(xiàng)目在傳統(tǒng)審查中數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與收集環(huán)節(jié)需要花費(fèi)3 h，使用Geosence 二次開(kāi)發(fā)工具后只需要12 min。經(jīng)測(cè)試，Geosence 軟件發(fā)布的服務(wù)支持20～30人同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)，而且沒(méi)有出現(xiàn)卡頓、死機(jī)等現(xiàn)象。這說(shuō)明Geosence 二次開(kāi)發(fā)工具不僅能滿(mǎn)足日常審查工作需求，在遇到項(xiàng)目申報(bào)高峰期時(shí)也能快速完成審查工作。

3.1.2 項(xiàng)目矢量數(shù)據(jù)審查

項(xiàng)目的矢量數(shù)據(jù)是判斷項(xiàng)目是否依法、依規(guī)落實(shí)永久基本農(nóng)田占用補(bǔ)劃責(zé)任的重要依據(jù)，其審查過(guò)程主要通過(guò)將項(xiàng)目矢量數(shù)據(jù)與審查業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)套合分析來(lái)實(shí)現(xiàn)。技術(shù)人員要根據(jù)項(xiàng)目所處的申報(bào)階段，選擇相應(yīng)階段的業(yè)務(wù)流程分析模塊。南玉鐵路項(xiàng)目屬于報(bào)批階段項(xiàng)目，不僅要對(duì)項(xiàng)目補(bǔ)劃地塊的可行性進(jìn)行分析，還要對(duì)項(xiàng)目報(bào)批范圍與預(yù)審批復(fù)范圍是否發(fā)生了變化進(jìn)行分析核對(duì)。利用Geosence 軟件二次開(kāi)發(fā)的“永久基本農(nóng)田占補(bǔ)平衡審查——項(xiàng)目報(bào)批階段”和“補(bǔ)劃地塊數(shù)據(jù)審查”功能模塊，軟件根據(jù)審查內(nèi)容制訂分析流程，將項(xiàng)目的矢量數(shù)據(jù)范圍與審查業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)依次進(jìn)行迭代分析和永久基本農(nóng)田的占補(bǔ)平衡分析，并輸出分析結(jié)果。

傳統(tǒng)審查中，該環(huán)節(jié)需要技術(shù)人員將項(xiàng)目矢量數(shù)據(jù)與其他審查業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)多次進(jìn)行疊加分析，該操作雖然簡(jiǎn)單且技術(shù)單一，但是需要大量的人工手動(dòng)操作，往往會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)間，而且重復(fù)的人工步驟容易導(dǎo)致人為失誤。使用Geosence 軟件二次開(kāi)發(fā)的審查工具只需要輸入項(xiàng)目的矢量范圍、中心城區(qū)范圍線(xiàn)以及前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與收集階段生成的審查業(yè)務(wù)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(xiàng)目在矢量數(shù)據(jù)分析階段需要花費(fèi)3 h，使用Geosence 二次開(kāi)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(xiàng)目審查成果輸出

南玉鐵路項(xiàng)目在利用Geosence 二次開(kāi)發(fā)工具完成項(xiàng)目矢量數(shù)據(jù)審查后，自動(dòng)輸出兩類(lèi)審查結(jié)果：一是項(xiàng)目分析結(jié)果數(shù)據(jù)表，表內(nèi)陳列了項(xiàng)目占用、補(bǔ)劃永久基本農(nóng)田的數(shù)量與質(zhì)量情況，項(xiàng)目預(yù)審階段較報(bào)批階段占用永久基本農(nóng)田的變化情況，補(bǔ)劃地塊的問(wèn)題圖斑統(tǒng)計(jì)情況；二是項(xiàng)目分析結(jié)果矢量數(shù)據(jù)，包含不符合補(bǔ)劃要求的補(bǔ)劃地塊、報(bào)批階段和預(yù)審階段占用永久基本農(nóng)田的變化圖斑、其他類(lèi)型問(wèn)題圖斑。

傳統(tǒng)審查中，該環(huán)節(jié)需要技術(shù)人員手動(dòng)對(duì)照項(xiàng)目矢量數(shù)據(jù)審查結(jié)果來(lái)進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，并制作相應(yīng)的問(wèn)題圖斑圖層。南玉鐵路項(xiàng)目因涉及的縣份多、數(shù)據(jù)量大，傳統(tǒng)審查進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總的時(shí)間需要3 h；使用Geosence 二次開(kāi)發(fā)工具后，上述的統(tǒng)計(jì)規(guī)則與流程都已一次性封裝成工具，技術(shù)人員進(jìn)行簡(jiǎn)單操作后即可完成，只需花費(fèi)0.5～1 h 來(lái)驗(yàn)證程序結(jié)果。

3.2 審查對(duì)比分析

根據(jù)南玉鐵路項(xiàng)目永久基本農(nóng)田補(bǔ)劃方案審查情況，研究小組對(duì)比傳統(tǒng)人工審查與基于Geosence 二次開(kāi)發(fā)審查方式的效率與成效，其結(jié)果如表1 所示。

從審查效率上看，基于Geosence 二次開(kāi)發(fā)的審查方式在時(shí)間上優(yōu)勢(shì)明顯，尤其是在處理跨帶多縣域的項(xiàng)目時(shí)可以節(jié)約大量時(shí)間。

表1 南玉鐵路項(xiàng)目人工審查與自動(dòng)審查耗時(shí)對(duì)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(shù)人員個(gè)體差異的影響較大，處理速度、處理精度、處理結(jié)果也存在差異；基于Geosence 二次開(kāi)發(fā)審查方式主要由計(jì)算機(jī)來(lái)處理數(shù)據(jù)，專(zhuān)業(yè)度較高，處理能力相對(duì)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(lái)看，基于Geosence 二次開(kāi)發(fā)審查有效提高了審查效率和準(zhǔn)確性，日常審查工作可按需減少人員的投入，項(xiàng)目申報(bào)高峰期時(shí)也具有優(yōu)勢(shì)。

4 應(yīng)用成效

基于Geosence 二次開(kāi)發(fā)的永久基本農(nóng)田補(bǔ)劃方案審查軟件完成研發(fā)后，一直應(yīng)用于廣西重大建設(shè)項(xiàng)目占用永久基本農(nóng)田補(bǔ)劃方案的審查工作中。軟件上線(xiàn)后，永久基本農(nóng)田補(bǔ)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(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)審模式，增加了審查結(jié)果的公正客觀性，為后期的遠(yuǎn)程審查奠定了基礎(chǔ)；單個(gè)項(xiàng)目按照傳統(tǒng)方式審查耗時(shí)2 個(gè)工作日，基于Geosence 二次開(kāi)發(fā)審查可縮短為1 個(gè)工作日，更好地貼切了廣西自然資源廳“2 個(gè)工作日內(nèi)出具審查意見(jiàn)”的要求?？傊?，基于Geosence 二次開(kāi)發(fā)審查程序有效提高了全區(qū)自然資源主管部門(mén)重大建設(shè)項(xiàng)目的報(bào)批效率。

5 結(jié) 語(yǔ)

研究小組探索永久基本農(nóng)田補(bǔ)劃方案的審查方法，在傳統(tǒng)審查的基礎(chǔ)上開(kāi)展自動(dòng)化審查探索，通過(guò)日常審查工作測(cè)試驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)基于Geosence 二次開(kāi)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(shè)項(xiàng)目申報(bào)過(guò)程中能夠起到積極的推進(jìn)作用。目前，永久基本農(nóng)田補(bǔ)劃方案審查涉及的內(nèi)容較多，下一步應(yīng)從項(xiàng)目占用永久基本農(nóng)田的必要性與合理性入手，進(jìn)一步探索更加高效、智能的審查方式與方法。