基于GIS系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的專用土地管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

丁一鈞，聶電開，孫玉杰

（中國人民解放軍72506部隊(duì)，河南 駐馬店 463000）

0 引 言

目前，基于GIS系統(tǒng)的土地管理系統(tǒng)已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用，尤其在國土資源普查管理等大規(guī)模應(yīng)用方面取得了突出成效，但野外零散小面積專用土地廣泛存在于企事業(yè)單位、種養(yǎng)殖、采礦以及油田等部門和行業(yè)，很多地塊地處偏遠(yuǎn)，土地分散，依靠人工巡查管理效率較低，且部分地塊因早年測繪精度問題導(dǎo)致土地邊界和權(quán)屬存在紛爭。界樁采用水泥材質(zhì)，長時(shí)間放置后風(fēng)化損毀嚴(yán)重，標(biāo)識模糊，對爭議地塊管理需翻閱年代久遠(yuǎn)的紙質(zhì)測繪檔案，與現(xiàn)地對應(yīng)關(guān)系不夠直觀。專用土地違建、采砂、種養(yǎng)殖等侵占、蠶食問題頻發(fā)，因此實(shí)現(xiàn)專用土地的信息化管理具有重要意義[1]。

針對上述問題，文中設(shè)計(jì)了一種專用土地管理信息系統(tǒng)，使用手持管理終端，利用高精度北斗差分定位方式確定土地邊界[2]，并在GIS影像中標(biāo)注，按照影像和現(xiàn)地對應(yīng)的方式埋置PVC界樁；在合理位置安裝監(jiān)控?cái)z像頭，并通過已建成的專用無線網(wǎng)傳輸畫面，管理人員在發(fā)現(xiàn)盜采等違規(guī)行為時(shí)可及時(shí)糾治；日常巡查管理期間，可攜帶手持終端，讀取埋置在PVC界樁中的RFID無源標(biāo)簽，實(shí)時(shí)查看地塊的面積、界樁位置數(shù)量等相關(guān)信息，提高專用土地管理的信息化水平。

1 系統(tǒng)組成

全系統(tǒng)主要由基礎(chǔ)支撐GIS子系統(tǒng)、專用4G傳輸網(wǎng)、前端視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、單兵手持巡檢終端、PVC無源RFID界樁等組成。主要結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于已建成的專用4G網(wǎng)絡(luò)和GIS系統(tǒng)，手持終端采用Android系統(tǒng)，并內(nèi)嵌專網(wǎng)傳輸模塊，便于采集和傳輸定位及地塊信息。

圖1 系統(tǒng)主要架構(gòu)原理

1.1 基礎(chǔ)支撐GIS系統(tǒng)

作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐，GIS系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)方式在多類型終端進(jìn)行部署，包括計(jì)算機(jī)、手持終端及測繪RTK等設(shè)備[3]。系統(tǒng)通過下載導(dǎo)入GOOGLE等商業(yè)地圖影像可實(shí)現(xiàn)管理區(qū)域的大面積覆蓋，對專用土地較為密集和面積較小且零散的區(qū)域，系統(tǒng)采用高精度航拍方式，采集高精度的傾斜影像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)土地邊界的高精度標(biāo)注管理[4]。

為實(shí)現(xiàn)專用土地準(zhǔn)確確權(quán)，系統(tǒng)利用北斗RTK設(shè)備高精度采集土地控制點(diǎn)，將年代久遠(yuǎn)的紙質(zhì)土地使用證上記載的地方坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，而后在控制點(diǎn)埋置PVC界樁[5]。RTK設(shè)備采集的定位點(diǎn)同步至GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，并在影像圖上進(jìn)行標(biāo)注，控制點(diǎn)連線合圍區(qū)域在系統(tǒng)中標(biāo)注為專用地塊[6]。

1.2 專用4G傳輸網(wǎng)

4G傳輸專網(wǎng)為視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及手持終端和數(shù)據(jù)庫之間提供基礎(chǔ)傳輸支撐，RTK設(shè)備采集點(diǎn)位信息、視頻監(jiān)控畫面及手持終端與GIS平臺間的通信均可通過專網(wǎng)完成，具有傳輸速率高、安全保密、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)[7]。

如不具備專網(wǎng)條件，可使用運(yùn)營商的VPN服務(wù)，并使用“物聯(lián)網(wǎng)”卡，降低流量費(fèi)用成本。

1.3 前端視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

為有效管理專用土地，及時(shí)發(fā)現(xiàn)違規(guī)占用土地的問題，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了視頻監(jiān)控子系統(tǒng)，在專用陣地架設(shè)市電或者風(fēng)光供電監(jiān)控點(diǎn)，利用無線專網(wǎng)傳輸至管理平臺，在GIS平臺中融合監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)陣地管理“開窗”顯示地塊實(shí)時(shí)視頻，并利用視頻監(jiān)控自帶的越線報(bào)警等功能實(shí)現(xiàn)高效管理，視頻監(jiān)控可在手持終端和電腦端實(shí)時(shí)查看，具備視頻存儲和回放功能，為解決爭議和維權(quán)提供有力支撐[8]。

1.4 手持巡檢終端

終端基于Android系統(tǒng)開發(fā)，通過專網(wǎng)通信模塊實(shí)現(xiàn)與后臺GIS系統(tǒng)以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)的通信，內(nèi)置北斗導(dǎo)航模塊，可直接導(dǎo)航至要巡查的地塊，并利用機(jī)身搭載的攝像頭拍照上傳地塊狀況，形成巡查日志[9]。

1.5 PVC無源RFID界樁

專用地塊使用PVC界樁替代傳統(tǒng)的水泥界樁，牢固耐用，標(biāo)志清晰耐久，可有效起到提示作用。同時(shí)，在界樁內(nèi)部嵌入無源RFID標(biāo)簽，利用手持終端的NFC功能可以讀取標(biāo)簽內(nèi)容，快速顯示當(dāng)前地塊面積、征用時(shí)間等基本情況。

2 實(shí)驗(yàn)界面

2.1 管理系統(tǒng)主界面

系統(tǒng)主界面如圖2所示。圖中展示了專用地塊高亮標(biāo)識和控制點(diǎn)標(biāo)識等功能。

圖2 管理系統(tǒng)主界面

2.2 視頻監(jiān)控界面

圖3展示了專用地塊架設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在GIS系統(tǒng)的界面上實(shí)現(xiàn)“開窗”顯示。視頻監(jiān)控點(diǎn)位可由RTK設(shè)備采集精確位置信息后，將位置信息上傳至GIS系統(tǒng)，并在地圖中標(biāo)識。日常巡查時(shí)可直接點(diǎn)擊地圖上要巡查地塊附近的攝像頭點(diǎn)位符號，即可完成遠(yuǎn)程視頻巡查。

圖3 專用地塊架設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)

2.3 手持終端

手持終端界面如圖4所示。圖中展示了專用地塊原紙質(zhì)版控制點(diǎn)采用的地方坐標(biāo)系與其他坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的功能[10]。

圖4 手持終端界面

3 結(jié) 語

野外專用土地因地處偏遠(yuǎn)，地塊分散、孤立，極易被侵占和破壞，從而影響專用土地的效益發(fā)揮。采用本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)地塊邊界權(quán)屬信息化管理，通過遠(yuǎn)程視頻監(jiān)管專用地塊，提高管理效率，具有一定的實(shí)用價(jià)值。