摘 要: 由于村级土地资源规划监测的复杂性和对信息技术的全面性要求，我国所建立的一些土地规划资源监测应用系统都存在无法现场进行地理空间数据分析和稽查结果验证等问题，难以满足村级土地规划监测的管理需求。为此，文中设计和开发了一种基于信息技术的村级土地资源规划监测系统。该系统通过空间分析将土地资源的实时数据通信和监测与监控相结合，为移动终端和监控平台提供监控过程和图形等多层次、多方面的可视化显示。同时该系统基于全球定位服务，通过使用地理空间数据集成技术，开发了无人值守的地理空间分析和服务模型，设计了具有移动执法、执法调度、执法监督等功能的系统软件。该系统软件的应用可为土地监管部门进行村级土地执法监督提供决策分析服务。
关键词: 土地资源; 监测和监督; GIS 技术; 移动互联网技术
0 引言
由于农村人口老龄化和人口流出现象的日益加剧，集体土地的荒芜和土地使用权的流转成为普遍存在的情况，如何在土地资源规划工具协助下更加灵活地以自然村为单位分配土地使用权以及监管土地资源的规划落实成为国土资源部门的当务之急。但是，由于农村土地资源地规划颗粒度较小，土地的分布犬牙交错，因此这类土地规划监测涉及的过程复杂，技术要求高，目前还没有成熟的技术平台来支持这项工作[1 - 2]。一些研究文献提出了基于移动检查设 备 实 现 村 级 土 地 资 源 规 划 监 测 的 解 决 方案[4 - 5]。这类解决方法通常借助互联网地图服务，在移动土地检查设备上实现定位显示，同时简化甚至取消移动检测终端设备数据分析功能，从而降低地理空间数据泄露风险。这些解决方案普遍存在三种缺陷。第一，互联网地图通常只包含几个简单的层，不适合用于专业空间分析的土地资源监测和监督。此外，互联网的地图数据不是最新的，这会影响执法工作的准确性和权威性。第二，应根据中国的法律法规对地理空间数据进行解密，因此必须去除敏感信息，并对目标坐标进行偏移，然后将处理后的数据加载到移动检查终端设备。但是，地理空间数据处理需要对应用程序进行多次计算和校正，这反过来又给移动检查终端设备带来了负担。第三，移动土地检查系统一般采用 GPS 系统作为现场定位平台。移动土地检查终端设备在分析非法土地占有活动时，首先利用 GPS 系统实现对现场的准确定位，然后将包含定位信息的稽查数据应通过 GPRS 网络传输回后台管理系统服务器。但是，在 GPRS 网络未覆盖的区域无法成功完成数据传输。因此，土地稽查部门可能无法及时获取现场土地稽查员的工作信 息，并且可能无法进行村级土地稽查调度[6 - 7]。
本文利用全球卫星定位的现代信息技术，结合 GPS 技术、ArcGIS( 移动 GIS) 技术、移动互联网技术对土地规划监测业务流程再造，构建了村级土地资源规划监测系统。该系统具有在各级监管部门进行推广所需的完整结构和功能。通过对土地资源规划监测系统的系统建设和应用实现，使土地执法方法和目标信息化和现代化，从而规范化对非法处置土地行为的监督程序和管理流程，提高村级土地资源利用和土地执法监督的效率[8 - 9]。
1 土地资源规划监测系统的设计与开发
1. 1 土地资源规划监测系统的概念
根据国家有关法律法规，结合各级地方政府政策，土地资源规划监测系统旨在满足土地资源监测和监督的需要，并对村级土地规划的各种地理和相关信息进行全面分析。根据系统建设和保密要求对土地资源进行监测和监督。设计包括执法数据库建设标准、执法监督信息化建设标准、网络安全建设方案、移动终端管理标准以及监测和监督土地资源和施工路线的其他标准，以指导村级土地资源规划监测过程的开发和应用。村级土地资源规划监测系统具有多系统无缝对接、全区域覆盖、及时监测、各种土地资源非法处置稽查、上下级联网和数据交换等方面的土地资源监测和监督功能。
1. 2 执法监督数据库建设方法
本文在有效地利用了各级国土资源部门的信息生成结果的基础上提出了一套土地资源监控的数据库建设方法。土地资源监测和监督数据库是通过综合、检查和更新多尺度、多时间、多任务、多分辨率动态专题数据库而产生的，这些数据库分布在国土资源局的不同部门之间。创建完整的数据更新机制来丰富和改进内容管理，包括元数据、地理空间数据和业务属性数据。土地资源监督监测数据将不断收集和更新，以支持监测决策分析。
1. 3 执法监测平台的设计
基于 GPS 技术、ArcGIS 技术、移动互联网技术等技术，开发了土地资源规划监测系统控制平台的一系列应用子系统，覆盖了国土资源执法监督村级土地规划执行的全过程。系统提供电子地图定位服务，方便快捷、公开和及时报告，并揭露各类土地违法和犯罪活动，以协助执法机构开发新的资料来源和线索。移动执法检查子系统的建设和无人值守村级土地资源执法分析服务，可以帮助检查员收集检验数据。通过无线网络，可以对土地分配数据进行后台分析，反馈结果可以协助执法机构做出决策，提高土地资源检查效率，及时发现和消除各种非法土地使用行为。因此，建立土地资源执法监督子系统，可以提高土地资源的监测和监督过程。通过对非法土地利用案件的模拟，加强对执法工作的监督，调查和处理工作过程，减少执法工作时间，规范调查非法案件，有效实施保障制度。这项研究将支持土地资源执法，并使快速反应和多层次联动处理成为可能。研究了指挥调度子系统，包括检测指挥车和大屏幕等硬件设施，并配备了现代通信、移动网络、自动化、电子监控等技术。工作监控机制采用数据传输网络、视频会议、图像监控、实时定位等技术，与智能指挥决策中心相结合。
1. 4 系统实施和应用
通过平台各子系统的组合，实现了不同级别的土地资源规划监测系统软件，以满足政府执法部门对村级土地规划监测的要求。执法监测数据库是根据系统数据库标准，数据集成、转换、更新和存储的要求，收集与村级土地资源管理相关的所有类型的地理空间信息而创建的。系统软件安装在客户的设备上，并上传必要的支持数据库以运行土地资源规划监测系统。
2 系统的层次结构
土地资源规划监测系统由五个级别组成。底层用于存储各种空间和非空间数据。数据引擎中间件为运行业务逻辑程序提供数据支持，并通过子系统和网站支持所有类型的用户操作和应用程序。软件开发和网站建设将与各种开发工具，中间件和 GIS 二次组合集成。系统的主要硬件层采用传统的 X86 架构，运行在 Windows 操作系统服务器上。Android 操作系统平板电脑用于运行业务逻辑程序。土地资源规划监测系统的层次结构如图 1 所示。
数据库软件层: 根据软件的不同操作环境，使用三种主流数据库软件。商业 SQLServer 数据库软件用于土地资源执法部门的日常任务。MySQL 数据库软件用于公共报告子系统。对于 ARM 平板电脑，由于 CPU 的计算能力和独立操作条件的限制，使用了 SQLite 数据库软件。
数据访问层: 对于公共报告站点和其他 B /S 体系结构软件，ADO. net 数据库访问中间件用于数据库访问。应用 ArcSDE 组件实现对地理空间数据库的访问[10 - 11]。对于 ARM 平板电脑，使用 SQLite 数据库，Android 系统通过 API 提供数据访问接口。
业务逻辑层: 这个层涉及各种应用系统; 数据集成是使用 SOA 框架和 WebService 技术实现的[12]。 ASP. NET 用于实现网站的 B /S 架构。公共地图服务接口被用于公共地图服务报告网站。ArcServer 和 ArcEngine 组件用于支持运行 ArcGIS 的服务端和 ArcGIS 的客户端。对于 ARM 框架 Android 平板，使用 ArcGIS 作为 GIS 平台，编程语言使用能够实现跨平台运行的 JAVA。其中，ArcGIS 为移动用户提供一个可伸缩的、功能全面的 GIS 平台[13 - 14]。
应用系统层: 根据用户功能和不同环境的使用情况，将其分为公共报告子系统、无人值守执法分析子系统、执法监督子系统、执法指挥调度子系统、移动执法检查巡逻子系统。
用户操作端: 该组件包括移动客户端、公共计算机终端和办公室计算机终端。北斗移动定位系统被执法检查员用作便携式智能终端设备，在 Android 操作系统上运行，支持 USB 线和办公电脑连接，并通过虚拟专用拨号网( VPDN 网络) 连接国土资源部门的服务器[15 - 16]。
3 系统实现
该系统具有复杂的操作环境和大量子系统，应根据不同的运行环境和要求进行研究和开发。
公共报告子系统在 Internet 上运行，需要使用百度地图提供的互联网地图服务以 B /S 模式运行。考虑到公众使用的便利性，该子系统支持移动端的各种智能设备，开发兼容 Android 和 IOS 等主流移动操作系统的报告 App。
无人值守的执法分析子系统在 Windows 操作系统上运行。该子系统需要访问土地资源网络的土地资源监测监督数据库。该系统采用 ArcEngine 实现与在 C /S 模式下运行 GIS 相关的地理空间数据管理，分析和计算的各项功能。考虑到大量用户和监控子系统的广泛分布，系统以 B /S 模式运行子系统。ArcServer 用于配置土地资源监测监督数据库的后台，以实现跨部门的村级土地规划监管和通过网络进行现场办公的所需的各种与 WebGIS 相关的软件功能和监测职能。
执法指挥调度子系统用于实现各种执法信息和执法资源动态指令的综合显示。该子系统以 B /S 模式运行。
移动巡检子系统主要应用于远离办公环境的现场土地监测环境中。该子系统被设计为满足移动办公所需的较少的数据处理量、低功耗以及满足现场使用的基本条件。该子系统为基于 Android 操作系统所开发的 APP。
4 数据库的生成
存储在土地资源监视和监督数据库中的数据包括元数据、地理空间数据和业务属性数据。其中，地理空间数据包括土地利用状况数据、土地利用规划、低丘陵坡地特殊规划数据、农田分类和分级数据。业务属性数据包括土地转换数据、土地供应数据和执法监督和管理数据。元数据是地理空间数据和业务属性数据的描述数据。根据数据的格式和类型，数据库可以分为几个子库，如图 2 所示。
5 子系统主要功能的设计
5. 1 移动执法和检查的子系统
移动执法巡检子系统实现定位，案例记录，现场分析，数据提交等功能，支持执法检查人员开展现场检查工作，获取数据，进行数据分析，处理现场非法活动。结果数据将通过 BDS 短消息或 VPDN 网络提交给国土资源局的服务器。操作机构如图 3 所示。
5. 2 无人值守执法分析的子系统
无人值守执法分析子系统运行于基层土地执法图 2 系统数据库结构图图 3 移动执法检查巡逻子系统工作流程图稽查部门。该过程采用巡检设备采集的数据，结合土地利用、土地利用规划、遥感影像数据三个专用地图，以及土地资源监测核心数据库。然后，考虑到其它相关层的属性，子系统提取所需的层和商业属性表。随后对现场范围的土地使用情况进行综合评价，分析各种违法事件数据指标。添加实时照片信息以生成分析报告。最后，将反馈分析报告发送给移动巡检客户端。整个过程自动完成，无需人工干预。
5. 3 执法监督子系统
执法监督子系统侧重于涉及土地资源管理审批、供给、利用、耕地补充和监督的行政事项。便利性和有效性是系统有效性的重要指标。该子系统充分利用网络资源和信息技术，加强政府部门协调，保障群众利益，实现农村土地资源的有效利用和监督。
5. 4 执法指挥调度子系统
执法指挥调度系统采用先进的通信技术、计算机技术、自动控制技术和视频监控技术，基于系统工程原理进行系统集成。该子系统将执法监督工作状况与执法监督指挥、执法检查、远程诊断、非法土地使用案件等信息结合起来。现场执法的调度和控制命令将通过使用该子系统实时发送。
该子系统的另一个特点是可以快速准确地获取和处理信息。该子系统改善了执法的实时监督，缩短了调查与非法案件有关的线索所需的时间。它使土地资源监测和监督更加有序。
5. 5 公共报告子系统
公共报告子系统提供了一种通过互联网和其他途径向公众报告信息的方法。这将极大地促进迅速和及时地披露与土地资源有关的各类犯罪。通过网络平台，执法机构可以定期发布和修改报告处理状态。同时，该子系统能够根据初步调查案件的情况，对线索举报人提供直接回复。
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6 结束语
本文在农村土地资源规划监测监督和管理系统的方法和实施方面取得了创新成果。这些创新为基于多技术的综合信息系统的研究和开发提供了新的途径。
本文提出的主要内容和创新点包括: ①基于全球卫星定位系统提供的定位服务，可以快速叠加和分析多源、多尺度和多时间地理空间数据，实现了农村土地资源集中管理机制和系统。②建立无人值守的地理空间分析和服务模型，并实施相应的系统软件，整合土地资源核心数据库和土地资源监测数据。 ③在研究和开发基于异步通信协议的地理空间信息服务接入机制的基础上，提出了一种采用 VPDN 网络和北斗卫星的短消息技术的地理空间数据传输机制。④开发了村级土地规划资源监测系统。该系统广泛应用于陕西省土地资源管理部门，取得了良好的效果。
