基于MapGIS K9的国土资源“一张图”综合监管平台

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随着国土资源信息化的深入，国土信息化建设也面领着新的问题：数据没有进行有效地统一管理、信息系统建设分散、信息应用比较局限。基于上述现状，研究并开发基于mapgis K9的国土资源“一张图”综合监管平台，实现从“以数管地”到“以图管地”的转变，为科学规划、合理利用土地，实施最严格的耕地保护制度，加强和改善宏观调控提供有力数据与决策支持。
   
1 建设背景
随着国土资源信息化工作的深入、“数字国土”和“金土工程”的实施、全国国土资源第二次土地调查成果的验收入库及国家“一张图”工作的推进，各地国土资源信息化建设面临着新的问题：一是各类管理行为未能完全在统一的平台上进行，基础数据库覆盖面不够全，现势性不够强，数据重复、不一致、管理类数据标准化、完整性还有待提高；二是信息系统建设分散，各个管理环节存在鸿沟壁垒，没有实现数据的互联互通；三是信息资源的应用还局限于一个部门内部，对上下级相关国土管理部门的支撑以及广域社会化信息服务的支持不够理想。
在这种形势下，亟需构建一张图”综合监管平台，实现从“以数管地”到“以图管地”的转变，实现“批、供、用、补、查”的日常管理，为科学规划、合理利用土地，实施最严格的耕地保护制度，加强和改善宏观调控提供数据支持。
2 建设目标与任务
国土资源“一张图”建设是国土资源管理参与宏观调控和服务国民经济与社会发展的数据保障，也是实现国土资源数据的全面、真实、持续的掌握，构建统一的管理服务平台的技术支撑。国土资源“一张图”建设的主要目标如下：
1、数据的统一、规范化管理
“一张图”工程涉及遥感影像、矢量数据等多种格式、多种精度异构数据的统一管理。首先应规范数据格式和编码标准：数据格式必须具有通用性，能同时兼容国家、省市已明确的数据格式和标准，能和其他相关软件共享数据，如：建设用地报批管理系统、建设用地供应备案系统安装盘、土地整理复垦开发项目信息报备系统、土地卫片执法检查信息系统、土地市场动态监测与监管系统、矿业权管理系统等。
2、海量空间数据的快速组织
“一张图”数据库数据量巨大，而且后期每年的数据变更和维护数据量也会不断增长。整个数据库数据类型多、内容复杂、数据量大、应用多样化。因此，系统不仅应支持多元化数据的能力，还应支持海量数据的快速查询、检索、统计分析等服务，同时能支持海量空间数据的快速浏览与查询。系统应能够具备快速响应各用户端的数据服务请求，尤其是在多用户大数据量并发的情况下能够快速提供数据服务的能力。
3、快速、稳定的数据入库、实时更新与维护机制
“一张图”数据库主要是对各类国土资源空间数据进行集中管理，同时还应保证对以后变更的数据和国土资源日常管理形成的数据的及时入库以及维护，这也是保证系统长效运行的关键。数据库质量是维持数据库长效运行的重要因素，入库数据必须保证其数学基础和数据质量。因此，数据的入库和更新维护必须依托专业技术和专业软件，确保数据质量，保证系统的正常、准确运行。
系统应按照不同业务数据的特点，制订合理的更新制度，实现各类业务数据都能有效的进行更新数据的快速入库，并保证数据质量的统一，提供完善的更新数据入库的流程，支持海量数据下的增量更新管理。
4、强大的数据查询统计分析能力
“一张图”数据管理及服务平台不仅要满足“一张图”数据库管理的要求，而且承担着为国土资源电子政务系统提供基础数据和分析数据的任务。数据库的查询、统计、分析等功能应满足不同的业务应用需求。系统应按照各项国土管理业务的要求，输出符合规程规范要求的各类汇总表格和图件；系统应具有数据分析功能，对国土资源利用结构和利用变化情况进行分析，为国土资源管理提供决策支持；系统可以为相关用户提供每一块土地的位置、属性、变更等信息快速浏览与查询的服务；系统还应支持各类统计图表、专题图件的制作与生成。
5、综合的业务管理功能
“一张图”综合管理系统通过对遥感影像、土地利用现状、土地权属、基本农田、土地利用总体规划、矿产资源、基础地理、遥感监测等多种数据的集中整合，利用计算机软件和网络平台，实现对国土资源管理规划计划、审批、利用、补充、开发、执法等的网络化综合管理，实现国土资源开发利用的“天上看、网上管、地上查”，实现国土资源的动态监管。“一张图”综合业务管理平台能在 “批、供、用、补、查”的各日常管理业务流程的基础上，梳理优化业务流程之间的逻辑关系，自动建立了案卷间的依赖关系和各空间专题的占地分析查询，使土地用途扭转和权属变化能实时、清晰的反映在一张图上，并建立了长期、历史、不断更新的综合业务电子案卷档案库和行政管理效能分析统计库。
3 系统总体架构
“一张图”综合监管平台依托MapGIS K9基础GIS平台构建多源异构数据采集、处理、显示、管理、分析、维护的核心功能仓库，运用数据中心集成开发平台自定义搭建可视化的数据组织、视图加载、界面设计、后台更新维护，并运用MapGIS-IMS技术向外发布一张图成果。系统探索并实现了省、市、县级一张图数据资源与日常管理应用相结合的模式和方法，提供可供推广的数据编码标准、软件规范和实现技术，全程服务于土地批、供、用、补、查的各个环节，最终实现了便捷、规范的土地综合电子监管，和科学的、准确的数据分析决策支持。

图1 MapGIS K9“一张图”综合监管平台总体架构

MapGIS K9基础平台是基础，提供了丰富、专业的矢量、栅格、影像、三维四位一体的存储、管理、编辑与分析功能。数据中心集成开发平台提供了系统的运行框架，以及土地利用、土地利用规划、基本农田、权属管理、建设用地管理等国土业务专用插件，通用搭建组合，最终行成了综合监管平台中用于后台的数据库管理的C/S子系统，该子系统的用户对象是信息中心技术人员，主要提供了数据的上载入库、管理更新、综合统计输出等功能。国土资源处室、科室、股用户，则登录局域网内部网站上的综合监管平台B/S web子系统，浏览分析数据库中的数据，查看统计表，办理相应的审批业务，无需单独安装C/S客户端或是进行复杂的数据操作。
4 系统主要功能
系统功能基于数据中心集成开发平台构建系统框架，支持自定义表单、工作流搭建式Web界面开发，能很方便的进行功能扩展。根据建设目标，“一张图”管理系统的数据管理子系统（C/S）包含：数据入库、数据管理、数据编辑与处理、图形查询分析、成果输出、综合统计、数据交换、数据更新管理、数据维护等功能模块。Web发布子系统包含数据发布、业务审批决策支持、输出上报等模块。
总体功能模块图见下图所示：

图2 系统总体功能模块

图3 “一张图”综合监管平台三维效果展示

图4  “一张图”综合监管平台与电子政务系统无缝接合

图5  “一张图”综合监管平台辅助决策功能

图6  “一张图”综合监管平台跨区域数据统计分析

5 关键技术
5.1 实现MIS、OA、GIS一体化综合管理
在总体技术设计上，MapGIS K9“一张图”综合监管平台将MIS、OA、GIS的技术一体化，为国土资源各级领导和工作人员提供图文一体化的基于B/S（或C/S）的协同工作应用化境。系统提供的工具可以帮助用户快速调阅业务审批案件、各部门的审批意见、案件相关的基础地图信息和各种专业地图信息，同时可以查看与该案件相关的会议纪要、督办信息、申报材料、案件交接过程等，在一体化的环境下，完成案件审批的日常操作。系统为这些日常操作，提供了简单有效的调度方法，用户可以任意切换使用地图、表格、文档管理工具、实现图、文、表一体化信息互联管理。
MapGIS K9“一张图”综合监管平台将国土资源管理工作中的土地规划、耕地保护、地籍管理、土地利用、土地督察、土地储备、土地交易等方面业务统一在一个业务管理系统中，实现土地批、供、用、补、查综合管理。业务一体化的基础就是需要将不同部门单独使用的数据结合起来，建立其中的关联，在同一数据体系下实现各类数据的信息同步和共享应用。
5.2 建立省、市、区（县）三级协调办公平台
国土资源管理涉及国家、省、市、县自上而下的行政管理体系，所以MapGIS K9综合监管平台的建设并不是孤立的，需要上下级一体化的互联互通，数据共享，才能保证国土资源行政管理的科学性和规范性。MapGIS K9综合监管平台实现国土资源行政主管部门与下级国土部门、上级国土部门之间，国土资源部门与省市县政府横向之间的业务系统关联，形成纵向、横向联接国土资源信息互联协同工作系统，从而实现从省国土资源厅-市国土资源局-区、县国土资源管理部门的联网审批，国土资源部门与省市县政府之间的协同工作。
5.3 异构数据集的有效利用
MapGIS K9“一张图”综合监管平台采用了中间件技术实现不同语法结构的空间数据的统一管理，即异45构数据的管理，它通过基于GIS的中间件扩展管理器实现“即实现即用”中间件的配置管理。对于异构、异质的不同平台的GIS数据，数据中心提供的中间件技术，它不需要转换原有的数据格式，通过一个翻译的动作在MapGIS的平台上表现和管理这些异构的GIS数据，操作这些数据可以像操作MapGIS K9平台的数据一样。数据中心目前支持ArcGIS、AutoCAD、SDO的中间件，用户可以根据数据中心中间件的标准接口实现其他GIS的中间件。

图7  GIS中间件框架图

5.4 独特的多粒度空间索引
空间索引是对空间数据库中二维乃至多维实体的排序，为将来对空间实体的快速检索打下良好的基础。通常的空间索引如：格网索引、R树索引、多重四叉数索引等都是一种空间位置的索引；简言之，索引里描述了实体的空间位置，但是对实体的形状大小没有进行相应描述，从空间对象的完备性角度这样描述是不完备的，当要检索与空间实体粒度大小相关的信息时效率会急剧下降；具体应用在如处理海量空间图元的快速显示时，有效控制合适粒度与位置的图元显示就会使用到与此相关的粒度索引，通过位置索引与粒度索引的综合使用实现了超大海量网络数据的高速显示。
5.5 灵活的开放式开发
数据中心从界面表现到数据管理各个层面上实现搭建。其中，可视化的搭建配置管理和工作空间管理实现界面表现，工作流管理实现功能逻辑和业务逻辑的控制，功能仓库管理提供的功能仓库系统实现GIS基础功能和扩展功能服务，MapGIS K9提供的数据仓库系统实现对多源异构的空间数据和非空间数据的集成管理。
搭建配置管理是实现基于数据中心搭建C/S和B/S应用系统的集成开发环境。其中，集成设计器主要用来搭建适合多种GIS平台的基于C/S模式的应用系统，表单设计器主要用来灵活地搭建Web应用程序。

图8  数据中心集成设计器搭建配置过程

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