普适型国土调查在线举证共享平台的研发与应用

摘 要：现有的国土调查在线举证系统存在业务相对独立、数据不能共享互通、用户群体单一等问题，导致数据大量冗余，系统管理成本增加，基层举证工作量增加，社会影响力持续下降等问题。为解决这些问题，基于已有国土调查在线举证系统，研发了普适型国土调查在线举证共享平台。研究设计了平台的总体框架、技术架构，重点介绍了共享平台各功能的实现方法，总结并应用了4项关键技术，实现了“一举多用”和“多举共用”。该平台通过对多项技术的集成应用，实现了国土调查举证成果在各类业务工作中的共享复用、在不同层级不同部门之间的共享互通，构建了一套完整、高效、便捷的普适于自然资源管理工作的国土调查在线举证共享机制，提升了举证成果的使用效率，提高了国土调查工作的便捷性、高效性，避免了大量的重复举证工作，减轻了基层工作压力，增强了自然资源治理能力和现代化管理水平，促进了跨部门合作与信息共享，提升了公众参与度和社会影响力。

关键词：普适型；国土调查；一举多用；多举共用；热力图WMS；中间件（API）；HNCORS

中图分类号：P208 文献标志码：A 文章编号：1674-7909（2024）14-143-5

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.14.032

0 引言

国土调查是国家对自然资源进行全面了解和管理的重要手段，是一项重大基础性工作，对自然资源的规划、管理和保护利用具有重要意义［1］，对服务经济和社会发展管理、宏观调控和科学决策具有基础支撑作用。近年来，国土调查成果作为耕地保护和粮食安全责任制考核数据依据，是自然资源管理工作的底数、底版、底图，也是高质量发展和生态文明建设的重要基础数据。然而，传统的国土调查方法存在周期长、成本高、数据更新不及时、成果真实准确性难保证等问题，难以满足现代社会对自然资源管理的需求［2］。当前，“互联网+”、云计算等技术在自然资源部门广泛应用，遍地开花。各级各部门为方便基层工作，有效减轻工作压力，推出了许多非常好的移动调查举证应用程序（App）。随着机构改革的推进，工作职责会发生变动，工作之间的衔接联动得到加强。工作人员及群众可能会面临重复性的填报、举证核查等工作，有时甚至同一事项要用多个应用程序（App）举证填报，这会导致数据不能共享互通的问题。例如，大量的实地举证成果，由于各业务系统独立，存在大量重复举证的现象，且这些成果分散在不同系统中，无法实现成果共享及协同作业、联动使用。基层工作者只能重复举证核查，不仅效率低下，而且严重阻碍了数据应用价值的发挥。为此，实现各业务系统的集成、互联互通、数据共享应用成为当前最迫切需解决的问题。

为解决现有国土调查在线举证系统单一性举证、举证成果不能灵活共享复用等问题，按照湖南自然资源监测保护体系建设三年行动计划和《湖南省日常变更举证细则》要求，笔者团队致力于在现有的机制下，研究一款能适应新时代国土调查需求的普适性国土调查在线举证共享平台。该平台旨在统一规范湖南省各项自然资源调查监测的外业举证工作，全面满足国土变更调查要求，实现“一举多用”和“多举共用”，从而大幅提高国土调查举证的多样性、成果的真实准确性和举证成果的共享复用性，进而提升工作效率。建立统一的举证成果共享数据库和共享服务，是满足社会高质量发展的必然趋势，也是构建自然资源统一调查监测的基础工作［3］。为了提高效率和普及率，业界应大力推进共享应用，不仅要在各政府部门间推广，而且应鼓励社会大众积极参与使用。

1 平台设计与研发

在原“湖南国土调查在线举证系统”基础上，笔者团队按照“一举多用、多用共举”的思路，建立了多源举证成果共享数据库，并进行了平台改造，最终构建了国土变更调查工作平台。该平台全面支持地面举证、无人机举证、铁塔视频举证等多种举证方式，兼容照片、视频等多种数据格式，可支撑日常调查机制，满足自然资源各项业务管理需要；无缝对接“国土调查云”，可实现线上报送相关数据，并与湖南田长、卫星监测、耕地进出平衡、智慧大脑、卫星云遥等业务或系统共享调用和互联互通。该平台打破了原来数据孤岛的局面，打通了“部—省、省级内部”多个业务系统关系，实现了成果串联共享互通，从而满足举证成果的再次利用、集中管理和数据共享的需求。笔者团队依托已有举证成果及先进技术，采用大数据技术及地理信息系统（GIS）应用技术，建设了“举证成果共享平台”。该共享平台为举证成果的统一管理、多业务部门核查工作及数据共享工作提供了高效、精准、直观的技术支撑，提升了自然资源监测监管业务数据集成的能力，提高了数据的复用可能性，减少了资源浪费，促成了监测监管业务体系化管理，提升了业务治理现代化水平。该系统也从原自然资源调查监测方面，走向了农业农村、林草、执法督察、审计、人大监督等部门，逐步走向乡镇、村组，走向普通大众，使得普适性越来越高。

基于国土调查在线举证系统现有数据和举证成果，采用空间对象规则引擎、分布式架构、云计算等技术，满足照片和视频等多源数据汇集、国省市县四级联动贯通、基于特定业务场景等需求。

1.1 总体框架设计

举证共享平台总体框架主要包括设施层、数据层、成果层、应用层和用户层等5个部分，如图1所示［4］。

设施层基于华为云、私有云环境/本地环境进行部署运行，该层内包括各类资源和安全设施。数据层主要包括“三调”数据、变更数据、专项调查、专项监测及其他数据。成果层负责将数据层内业务数据进行统一处理，并导入中间库，对库内数据按时间、空间、业务等3个维度进行管理，采用日志记录成果库内各项变动。应用层包括3个应用：成果共享一张图、WebAPI、ArcGIS插件。用户层覆盖了不同层次群体用户，包括省级用户、市级用户、县级用户、乡村用户、专业用户和大众用户等。

1.2 平台功能与实现

依托“三调”及历年国土变更调查的举证成果，笔者团队在大数据技术、GIS应用技术的基础上，融合了采用分布式架构、大数据压缩等技术，研发了共享平台。该共享平台为用户提供举证成果包的多线程解析服务，全过程由统一控制台进行控制解析，并具有可视化分析成果指标数据等功能。该共享平台按照时间、空间、业务等3个维度管理举证成果，构建举证成果一张图，建立举证成果共享数据库。该共享平台利用中间件WebAPI云查询、空间关联运算和标准接口调用等功能，可实现各业务模块之间数据交换和功能调用，做到数据的实时更新、查询和操作；利用ArcGIS插件为用户提供的强大的数据处理、空间分析、数据可视化等GIS功能；利用成果展示SDK功能，可提供丰富的界面元素和交互功能，实现动态数据展示、用户交互，信息互联互通，举证成果共建共享。在横向上，该平台支持平级各部门互联互通，可实现信息共享和业务协同；在纵向上，该平台可实现监测监管垂直条线上的信息汇交，支撑自然资源监测监管业务工作［5］。综上所述，该平台为自然资源各业务部门提供了举证成果统一管理、集中共享数据支撑和技术支撑，如图2所示。

抽取举证成果包入库服务作为底层数据抽取与入库服务，是共享平台中数据的搬运工，其具有定时遍历、自动抽取、数据重复性对比、缩略图生成、热力图数据统计更新等功能，确保底层数据第一时间且不重复进入成果库。中间件（WebAPI）接口是实现数据快捷查询的接口，主要包括时间范围查询、空间范围查询、照片查询等接口，也是第三方个性化展示的接口。举证成果Web管理平台是共享平台的主要管理平台，包括成果一张图、资源概览、成果管理、开发中心等多个功能模块，其中成果一张图功能基于WebGIS技术，可实现指定区域的热力图、照片便捷查看。用户可通过WebGIS查看各地区照片分布情况，当缩小到一定程度时，热力图会自动转变为点位信息，用户通过选择点位，可直接跳转查看照片。为了提高照片浏览效率，该平台设置了智能显示策略，优先显示对浏览速率影响较小的属性信息，再显示体量与属性比较大的照片信息，从而减少共享照片展示过程中的卡顿。

基于国土调查在线举证系统的举证成果，利用举证成果共享平台，通过照片共享功能，能够实时获取历史举证成果，可以解决因不同业务指向同一图斑而造成的重复举证问题。以某图斑为例，照片共享功能可以在不同业务中共享举证成果。系统经过抽取、云查询、空间关联运算后，自动将系统内不同业务所涉及的举证成果整合并展示到照片共享界面中；用户只需要从中选择所需照片，并确定挂接操作，这些共享举证照片便会转移到图斑现场照片库中，如图2（b）所示。

2 关键技术

2.1 抽取举证成果包入库服务技术

以用户为单位，该系统定时遍历检索用户权限范围内指定文件夹中的所有举证成果包，通过成果包大小和MD5值来判断重复性。对于不重复的、待解析的举证成果包，系统会生成一条待解析的任务记录；对于不存在的举证成果包，系统会删除其任务记录及相关的图斑、成果数据记录。接下来，系统会对举证成果包进行解析，从中提取图斑基本信息、举证成果信息和附件属性信息，并将数据入库至共享平台数据库的临时表中。在解析附件时，系统会根据附件的时间、角度、经度、纬度等4个要素判断附件的唯一性。对于临时附件表中不重复的附件数据，系统会将其存储至正式附件表中，并删除临时附件表。此外，系统还会根据附件原图生成附件的缩略图（即附件点），并将其存储至共享平台数据库中。在生成缩略图的过程中，系统会参考谷歌地图瓦片金字塔模型缩放级别原理，实现缩放分层网格切割数计算方法，并据此计算统计附件的热力图数据。

2.2 热力图层wms服务技术

将抽取入库的附件原图数据创建待生成缩略图的照片队列，然后依据照片队列批量读取照片的唯一标志，循环计算需要生成缩略图的附件记录，读取需处理照片的源文件，通过内存切分生成缩略图，并将新生成的缩略图的文件流存储至数据库中；参照谷歌地图金字塔模型原理，基于瓦片格子和附件点计算对应的基础层第15层的热力点数据，从附件表抽取基础层热力数据，再依据瓦片切割原理，向上合并计算上层热力点数据，逐层向上抽稀计算得到每一层的热力数据，并将不同层级的每个网格计算出来的热力值和行列号分层存储至数据库中；根据新入库的附件点坐标计算网格行列号，再逐层向上更新每层对应网格热力值；数据存储链接GeoServer后，依据四至动态读取不同层级热力值，进行wms服务的热力图层和热力图层样式创建。

2.3 空间关联度计算技术

用户在进行云查询时，可在GIS图层上绘制图形或选择系统中已有的图斑。系统获取图形和图斑的空间范围参数、点位坐标值、行政区代码加图斑编号或偏移量，查询共享数据库中对应的举证成果属性信息，采用点聚集计算网格距离、点面空间数据相交判断等算法进行关联度运算；利用中间件（API）接口获取地块及关联图斑周边50 m范围内相关的举证成果附件的基本信息、点位信息、方位角信息、关联度信息和交互操作方向角；按照系统规则配置API地址、日志路径、绘制区域范围、自动读取照片、自动清除缓存、偏移量、缓冲范围、自动查询成果比例等相关信息，并将配置信息进行本地化存储，同时设置定时自动清除本地缓冲数据。

2.4 中间件（API）云查询服务技术

系统通过读取举证成果附件信息对应的路径和照片源文件字节，将照片源文件的字节流通过云存储接口上传至云存储服务器；根据配置的数据库信息和业务图层信息，访问对应的数据库，并读取对应的业务图层举证成果属性信息，批量抽取至数据库中，然后定时循环检索待执行的云查询任务队列，在待执行的云查询任务队列中，批量抽取任务进行空间范围查询，获取范围内的举证成果属性信息；把任务查询出来的举证成果属性信息标志码和任务标志码建立关联关系后存储起来，并更新对应任务的执行状态；根据云查询任务的标志码，经过空间范围高度、中度、低度关联分析计算，查询出该任务计算的成果信息；依据WKT和WKID查询成果附件数据进行展示，同时调用相关接口配置全局变量，更新照片匹配度，实现相关的数据加载展示。

3 应用成效

国土调查在线举证共享平台是为了满足国土调查外业调查与核查工作需求，确保实地现状真实准确，举证成果与矢量、实地相互一致而研发的系统，是应用“互联网+”、云计算等技术，依托“三调”和年度国土变更调查构建的系统［6］。湖南省从2020年开始建设该系统，在2022年业务模块扩展和功能升级、2023年调查举证的基础上，衍生集成建库、上报、省市县三级联动审核的国土变更调查工作平台。该共享平台的应用，大幅度提升了不同业务系统共享共用举证成果交互频次，减少了基层跑图斑次数，可减轻基层工作负担。该系统以标准接口调用方式与“智慧大脑”、湖南田长等不同平台实现互联互通，发展成为兼具调查监测指挥调度和“互联网+”政务服务等功能的工作系统［6］。系统也从原来单一的自然资源系统专用拓展到现在农业农村、林业、水利、人大、纪检监察、审计等政府相关部门共同使用，可促进工作有效发展，还使得用户数量大幅增加，但这项工作有一定专业技术性，公众、群众参与度相对低，用户群体结构相对单一。随着技术发展，技术瓶颈均已有效解决，为构建普适环境下多层次群体用户创造了条件。