土地全生命周期地籍時(shí)空管理探討范文

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《地理信息世界雜志》2016年第4期

摘要：

從地籍動(dòng)態(tài)管理的角度，提出了土地與宗地全生命周期的概念。基于此，設(shè)計(jì)了地籍時(shí)空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，探討了面向全生命周期的地籍時(shí)空管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，并將研發(fā)的系統(tǒng)運(yùn)用在實(shí)際業(yè)務(wù)中，以貫穿于其全生命周期管理。

關(guān)鍵詞：

地籍動(dòng)態(tài)管理；全生命周期；時(shí)空數(shù)據(jù)；時(shí)空管理系統(tǒng)

0引言

上海市國(guó)土管理部門(mén)在2014年提出了土地“全生命周期管理”需求，旨在將全生命周期理論運(yùn)用到地籍動(dòng)態(tài)管理中，從而可以節(jié)約、集約、合理、高效地使用土地。全生命周期的概念最早是由美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家雷蒙德•弗農(nóng)于1966年提出的，他將產(chǎn)品的全生命周期分為創(chuàng)新期、成長(zhǎng)期、成熟期、標(biāo)準(zhǔn)化期和衰亡期5個(gè)階段[1]，從而全生命周期理論逐步得到推廣和運(yùn)用。目前，全生命周期理論應(yīng)用很廣泛，特別是在企業(yè)管理、工程建設(shè)和環(huán)境治理等領(lǐng)域已有成熟的應(yīng)用[2-4]。但在地籍地動(dòng)態(tài)管理中的應(yīng)用還處于探索階段，有許多理論和技術(shù)問(wèn)題亟待解決。文獻(xiàn)[5]從房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)建設(shè)和管理的角度，定義了土地房屋的全生命周期管理概念，將土地房屋全生命周期分為土地管理、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)、建設(shè)管理、房地產(chǎn)市場(chǎng)管理、物業(yè)管理和拆、改、留管理6個(gè)階段。文獻(xiàn)[6]基于企業(yè)生命周期理論，探討了工業(yè)用地的生命周期及彈性出讓年期的設(shè)置，較好地解決了工業(yè)用地出讓以及后續(xù)管理中的問(wèn)題。文獻(xiàn)[7]在靜態(tài)地籍GIS基礎(chǔ)上，引入時(shí)態(tài)概念，建立了動(dòng)態(tài)地籍GIS平臺(tái)，并運(yùn)用在地籍宗地變更管理業(yè)務(wù)中。文獻(xiàn)[8]建立了基于全生命周期的地籍對(duì)象時(shí)空數(shù)據(jù)模型。但總體上，已有的研究主要是針對(duì)地籍管理中的某一業(yè)務(wù)或某個(gè)環(huán)節(jié)提出的，而地籍動(dòng)態(tài)管理涉及多個(gè)環(huán)節(jié)和多項(xiàng)業(yè)務(wù)，地籍動(dòng)態(tài)管理中的全部過(guò)程需要綜合考慮。因此，本文在借鑒和綜述已有全生命周期理論在地籍管理，以及其他領(lǐng)域的研究和應(yīng)用基礎(chǔ)上，從地籍動(dòng)態(tài)管理的角度，首先提出土地全生命周期的概念，針對(duì)土地管理中的最小單元及地籍動(dòng)態(tài)管理中的核心要素宗地，提出宗地全生命周期的概念。基于此，設(shè)計(jì)地籍時(shí)空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，探討面向全生命周期的地籍時(shí)空管理原型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，并運(yùn)用在實(shí)際管理業(yè)務(wù)中，將土地的全生命周期管理無(wú)縫地銜接起來(lái)。

1土地與宗地的全生命周期

1.1土地的全生命周期

地籍記載著土地及土地上附著物的基本信息，其核心是土地[9]。要將全生命周期理論運(yùn)用在地籍動(dòng)態(tài)管理中，首先要分析土地的全生命周期。為此，本文在分析已有研究成果和上海市實(shí)際土地政策基礎(chǔ)上，提出如圖1所示的土地全生命周期概念，其是從土地總體利用規(guī)劃開(kāi)始，歷經(jīng)土地儲(chǔ)備、土地供應(yīng)、土地利用、土地管理5個(gè)階段，而每個(gè)階段由不同的業(yè)務(wù)組成，如土地儲(chǔ)備階段，包括將不合理的用地、閑置未利用的土地等收回，對(duì)集體土地改建設(shè)用地進(jìn)行土地征收，對(duì)已經(jīng)利用的土地進(jìn)行收購(gòu)等。同時(shí)，每個(gè)階段的每個(gè)業(yè)務(wù)也有自身的全生命周期，如土地供應(yīng)階段的土地出讓?zhuān)紫却_定地塊范圍，然后經(jīng)過(guò)掛牌、竟標(biāo)、簽訂出讓合同、辦理建設(shè)用地許可證和建設(shè)用地批準(zhǔn)書(shū)等流程后，其土地出讓業(yè)務(wù)的全生命周期結(jié)束。因此，不同業(yè)務(wù)的全生命周期構(gòu)成了一個(gè)階段的全生命周期，而各個(gè)階段的全生命周期構(gòu)成了土地全生命周期。同時(shí)，土地的全生命周期是一個(gè)周而復(fù)始的循環(huán)過(guò)程，在經(jīng)歷了規(guī)劃、儲(chǔ)備、供應(yīng)、利用和管理后，因城市發(fā)展的需要（如舊城區(qū)改造，重大工程等），土地管理部門(mén)對(duì)土地總體規(guī)劃進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修改后，再次進(jìn)入土地全生命周期的各個(gè)階段。土地規(guī)劃、土地儲(chǔ)備、土地供應(yīng)和土地管理是行政管理部門(mén)實(shí)施的行政行為，而土地利用是土地使用者依據(jù)行政決定而實(shí)施的相關(guān)活動(dòng)，因此，本文提出的土地全生命周期涵蓋了土地管理和利用的全過(guò)程。

1.2宗地的全生命周期

全生命周期本質(zhì)是從產(chǎn)生到死亡，是針對(duì)具體客觀(guān)對(duì)象提出的，有明確的“始點(diǎn)”和“終點(diǎn)”。而土地全生命周期是一個(gè)周而復(fù)始無(wú)窮盡的過(guò)程，沒(méi)有明確的“終點(diǎn)”，是在土地總量控制的前提下，基于土地管理和土地利用提出的。但土地全生命周期的各個(gè)階段和各個(gè)階段中的每項(xiàng)業(yè)務(wù)并不是對(duì)土地的整體開(kāi)發(fā)和利用，而是將整個(gè)土地劃分為具體的不同區(qū)域，每個(gè)區(qū)域有不同的功能和利用價(jià)值，依據(jù)區(qū)域的不同，可把土地劃分為不同的地塊，則地塊和地塊之間具有了一定的邊界，這種邊界具有“人為”因素的特點(diǎn)，是人為因素強(qiáng)行施加上的，在現(xiàn)實(shí)世界中有可能存在明顯地物的區(qū)分，也有可能不存在地物的區(qū)分，因此，不同區(qū)域或地塊隨著邊界的確定其開(kāi)始創(chuàng)建或產(chǎn)生，隨著邊界的消失其隨之消亡，雖然土地是固有的，也不可能消失，也不會(huì)發(fā)生變化，但是地塊的邊界、位置和形狀會(huì)發(fā)生變化，即地塊作為土地的一部分，伴隨著創(chuàng)建、變化和消亡的過(guò)程。宗地是土地管理的最小單元，具有明顯的界線(xiàn)和邊界，因此，宗地可以理解為土地上不同的地塊。為此，本文將土地上某一地塊經(jīng)歷創(chuàng)建、變化和消亡的時(shí)間過(guò)程稱(chēng)為宗地的全生命周期。如圖2所示，某一地塊在時(shí)間軸序列上，在時(shí)刻ts開(kāi)始創(chuàng)建，即人為地基于某一目的或行為強(qiáng)行為該地塊施加上邊界，隨著時(shí)間的變化和土地的利用狀態(tài)的改變宗地的邊界會(huì)發(fā)生變化，而在時(shí)刻te消失，這種強(qiáng)行施加的邊界消失，宗地隨之消亡。所以，宗地的全生命周期可以用時(shí)間區(qū)間表示為[tste]。因此，宗地的全生命周期是以地塊邊界的創(chuàng)建為“始點(diǎn)”，以地塊邊界的消失為“終點(diǎn)”，其中間過(guò)程經(jīng)歷了邊界的調(diào)整或變化。

2地籍時(shí)空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地籍動(dòng)態(tài)管理業(yè)務(wù)的本質(zhì)是反映宗地產(chǎn)生或創(chuàng)建、變化和消亡的時(shí)空變化過(guò)程，同時(shí)，宗地在全生命周期內(nèi)的時(shí)空變化貫穿或交叉于土地全生命周期的各個(gè)階段，或者各個(gè)階段的某項(xiàng)業(yè)務(wù)中，如宗地的創(chuàng)建有可能發(fā)生在土地儲(chǔ)備階段的土地收購(gòu)業(yè)務(wù)中，也有可能發(fā)生在土地供應(yīng)階段的土地出讓或土地劃撥業(yè)務(wù)中。宗地的變化有可能發(fā)生在土地管理階段中的土地變更業(yè)務(wù)中，也有可能發(fā)生在土地儲(chǔ)備階段的土地收購(gòu)業(yè)務(wù)中，如僅收購(gòu)部分土地。宗地的消亡有可能發(fā)生在土地儲(chǔ)備階段的土地收回業(yè)務(wù)中，也有可能發(fā)生在土地管理階段的土地變更業(yè)務(wù)中。因此，無(wú)論土地全生命周期管理的各個(gè)階段或各個(gè)階段的每項(xiàng)業(yè)務(wù)，還是地籍管理都是基于宗地這一客體，所以加強(qiáng)土地和地籍管理的前提是記錄宗地的時(shí)空變化，而要記錄宗地的時(shí)空變化，首先要設(shè)計(jì)宗地的時(shí)空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。宗地時(shí)空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想是設(shè)計(jì)相應(yīng)的表來(lái)存儲(chǔ)宗地圖形信息。宗地的圖形可能包含多個(gè)洞，即宗地的圖形是由邊界和洞組成，為此，設(shè)計(jì)相應(yīng)的邊界圖形表Bord_Geometry和洞圖形表Hole_Geometry。宗地圖形的邊界表Bord_Gemotry和洞表Hole_Gemotry分別存儲(chǔ)了宗地圖形的邊界和洞邊界在全生命周期內(nèi)的時(shí)空變化和狀態(tài)。每個(gè)宗地圖形肯定包含一個(gè)邊界，但洞的個(gè)數(shù)不確定，有可能沒(méi)有，也有可能為一個(gè)或多個(gè)。因此，ZD_Gemotry表中字段ZDHoleIDs記錄著宗地所包含洞的ID標(biāo)識(shí)，其對(duì)應(yīng)著洞表Hole_Gemotry中的ZDHoleID。表與表之間通過(guò)標(biāo)識(shí)符連接，表1是3個(gè)表的部分字段設(shè)計(jì)和對(duì)應(yīng)關(guān)系。邊界表Bord_Gemotry和洞表Hole_Gemotry不需要用關(guān)鍵字關(guān)聯(lián)，它們分別通過(guò)自身的ZDBordID、ZDHoleId和ZDID建立關(guān)聯(lián)。要記錄宗地對(duì)象圖形信息的變化，需要將宗地的全生命周期分成若干個(gè)單元時(shí)間區(qū)間，在每個(gè)單元時(shí)間區(qū)間內(nèi)宗地圖形信息呈現(xiàn)一種狀態(tài)，故設(shè)計(jì)相應(yīng)的圖形邊界單元表和圖形洞單元表，即BordUnit_Geometry（見(jiàn)表2）和HoleUnit_Geometry（見(jiàn)表3），兩個(gè)表分別存儲(chǔ)了宗地的邊界和所包含的洞在單元時(shí)間區(qū)間內(nèi)的時(shí)空變化和狀態(tài)。表BordUnit_Geometry比表HoleUnit_Geometry多出字段“ZDH”“MBRMinX”“MBRMinY”“MBRMaxX”“MBRMaxY”。實(shí)際業(yè)務(wù)中，宗地的圖形改變會(huì)導(dǎo)致宗地號(hào)改變，但在單元時(shí)間內(nèi)其宗地號(hào)不發(fā)生改變。因此，將代表宗地號(hào)的字段“ZDH”設(shè)計(jì)在單元邊界圖形表中。字段“MBRMinX”“MBRMinY”“MBRMaxX”“MBRMaxY”是從系統(tǒng)的檢索效率出發(fā)，（MBRMinX、MBRMinY、MBRMaxX、MBRMaxY）構(gòu)成了宗地在單元時(shí)間區(qū)間內(nèi)的最小外包矩形，在空間數(shù)據(jù)查詢(xún)時(shí)，索引處理相同形狀的簡(jiǎn)單實(shí)體效率最高。因此，在檢索中，可對(duì)其宗地的最小外包矩形檢索，首先判斷宗地的最小外包矩形是否滿(mǎn)足條件，若滿(mǎn)足條件，則進(jìn)入宗地實(shí)體對(duì)象的檢索；若不滿(mǎn)足，則直接跳過(guò)，這樣可以大大地提高檢索效率。表BordUnit_Geometry同表HoleUnit_Geometry中的字段“ZDBordUnitID”和“ZDHoleUnitID”分別對(duì)應(yīng)著表Bord_Geometry和表Hole_Geometry中的字段“ZDBordUnitIDs”和“ZDHoleUnitIDs”，形成多對(duì)一的關(guān)系。

3地籍時(shí)空管理系統(tǒng)

3.1地籍時(shí)空管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于上述分析，結(jié)合上海市土地管理業(yè)務(wù)需求，本文研發(fā)了面向全生命周期的地籍時(shí)空地管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)是基于組件設(shè)計(jì)的，包括如圖3所示的三層體系結(jié)構(gòu)。業(yè)務(wù)應(yīng)用層也叫業(yè)務(wù)表示層，指系統(tǒng)的界面，同用戶(hù)交互，根據(jù)用戶(hù)的需要及系統(tǒng)的功能為用戶(hù)提供相應(yīng)的服務(wù)。業(yè)務(wù)邏輯層是業(yè)務(wù)應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層的中間層，完成用戶(hù)與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)的交互，向上為應(yīng)用層提供用戶(hù)的需求，向下與數(shù)據(jù)層完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，執(zhí)行具體的諸如檢索、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)等任務(wù)。業(yè)務(wù)邏輯層的功能通過(guò)組件MapX5.0、MapObject2和AutoCAD2002來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層負(fù)責(zé)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的地籍時(shí)空數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)接口處理業(yè)務(wù)邏輯層的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)請(qǐng)求。主要包括宗地基礎(chǔ)圖庫(kù)和數(shù)據(jù)字典庫(kù)等，本文采用成熟的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)SQLServer2000存儲(chǔ)宗地空間和非空間數(shù)據(jù)，保證了安全性、一致性、完整性和并發(fā)控制等[10]。

3.2地籍時(shí)空管理系統(tǒng)功能

本文研發(fā)的地籍時(shí)空管理系統(tǒng)功能包括地籍GIS基本功能、時(shí)空數(shù)據(jù)變更與維護(hù)、時(shí)空數(shù)據(jù)查詢(xún)與追溯、時(shí)空數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析、其他業(yè)務(wù)辦公接口和系統(tǒng)日志管理。地籍GIS基本功能是任何GIS系統(tǒng)都具有的基本功能，包括圖形的放大、縮小、量距、查詢(xún)和打印輸出等。時(shí)空數(shù)據(jù)變更與維護(hù)包括地籍時(shí)空數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錄入和地籍時(shí)空數(shù)據(jù)變更。時(shí)空數(shù)據(jù)查詢(xún)和追溯是地籍時(shí)空管理系統(tǒng)的核心功能，時(shí)空數(shù)據(jù)查詢(xún)包括基于宗地的查詢(xún)和基于時(shí)間的查詢(xún)，基于宗地的查詢(xún)是查詢(xún)宗地在某個(gè)時(shí)刻或某一時(shí)間區(qū)間的狀態(tài)，包括現(xiàn)狀查詢(xún)、歷史查詢(xún)和事件查詢(xún)。基于時(shí)間的查詢(xún)是指在某個(gè)時(shí)刻或時(shí)間段，哪些宗地發(fā)生了變化，故分為時(shí)間區(qū)間查詢(xún)和時(shí)刻查詢(xún)。時(shí)空數(shù)據(jù)追溯是基于宗地在全生命周期內(nèi)的時(shí)空變化而進(jìn)行的查詢(xún)，如圖4為宗地在全生命周期內(nèi)的追溯。時(shí)空數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析是地籍管理的一項(xiàng)重要工作，經(jīng)過(guò)對(duì)宗地時(shí)空基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、變化數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，能反映宗地?cái)?shù)量、質(zhì)量、分布及動(dòng)態(tài)變化現(xiàn)勢(shì)和歷史情況，系統(tǒng)提供了按宗地的類(lèi)型、用途、變化等以報(bào)表或圖（餅狀圖或柱狀圖）的形式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過(guò)對(duì)時(shí)空統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的加工與分析，可以充分地認(rèn)識(shí)和利用隱含在宗地時(shí)空數(shù)據(jù)中的有用信息，從而對(duì)宗地未來(lái)變化的趨勢(shì)做出科學(xué)、正確的推理和預(yù)測(cè)，為政府提供決策支持功能[11]。地籍時(shí)空管理系統(tǒng)作為土地管理的綜合統(tǒng)一平臺(tái)，為其他各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)圖形數(shù)據(jù)，因此，該系統(tǒng)為其他業(yè)務(wù)辦公子系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)接口，如土地審批系統(tǒng)、土地權(quán)屬登記系統(tǒng)等，由此，將本文提出的土地全生命周期中各個(gè)階段和各個(gè)環(huán)節(jié)的土地管理無(wú)縫鏈接起來(lái)。

4結(jié)束語(yǔ)

本文在借鑒和分析已有全生命周期理論在其他領(lǐng)域，以及在地籍管理中的研究和應(yīng)用基礎(chǔ)上，結(jié)合上海市土地管理政策，分別提出了土地與宗地全生命周期的概念。基于此，設(shè)計(jì)了地籍時(shí)空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，探討了面向全生命周期的地籍時(shí)空管理原型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，研發(fā)的系統(tǒng)已在上海市某區(qū)得到應(yīng)用。實(shí)踐表明，該系統(tǒng)較好地滿(mǎn)足了上海市土地管理部門(mén)提出的土地“全生命周期管理”的需求。

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作者:孟令頌 陳鵬 童小華 金雁敏 單位:同濟(jì)大學(xué)測(cè)繪與地理信息學(xué)院