土地全生命周期地籍時空管理探討范文

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《地理信息世界雜志》2016年第4期

摘要：

從地籍動態管理的角度，提出了土地與宗地全生命周期的概念。基于此，設計了地籍時空數據結構，探討了面向全生命周期的地籍時空管理系統的結構和功能，并將研發的系統運用在實際業務中，以貫穿于其全生命周期管理。

關鍵詞：

地籍動態管理；全生命周期；時空數據；時空管理系統

0引言

上海市國土管理部門在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用到地籍動態管理中，從而可以節約、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經濟學家雷蒙德•弗農于1966年提出的，他將產品的全生命周期分為創新期、成長期、成熟期、標準化期和衰亡期5個階段[1]，從而全生命周期理論逐步得到推廣和運用。目前，全生命周期理論應用很廣泛，特別是在企業管理、工程建設和環境治理等領域已有成熟的應用[2-4]。但在地籍地動態管理中的應用還處于探索階段，有許多理論和技術問題亟待解決。文獻[5]從房地產開發建設和管理的角度，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、房地產開發、建設管理、房地產市場管理、物業管理和拆、改、留管理6個階段。文獻[6]基于企業生命周期理論，探討了工業用地的生命周期及彈性出讓年期的設置，較好地解決了工業用地出讓以及后續管理中的問題。文獻[7]在靜態地籍GIS基礎上，引入時態概念，建立了動態地籍GIS平臺，并運用在地籍宗地變更管理業務中。文獻[8]建立了基于全生命周期的地籍對象時空數據模型。但總體上，已有的研究主要是針對地籍管理中的某一業務或某個環節提出的，而地籍動態管理涉及多個環節和多項業務，地籍動態管理中的全部過程需要綜合考慮。因此，本文在借鑒和綜述已有全生命周期理論在地籍管理，以及其他領域的研究和應用基礎上，從地籍動態管理的角度，首先提出土地全生命周期的概念，針對土地管理中的最小單元及地籍動態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，設計地籍時空數據結構，探討面向全生命周期的地籍時空管理原型系統結構和功能，并運用在實際管理業務中，將土地的全生命周期管理無縫地銜接起來。

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用在地籍動態管理中，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際土地政策基礎上，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劃開始，歷經土地儲備、土地供應、土地利用、土地管理5個階段，而每個階段由不同的業務組成，如土地儲備階段，包括將不合理的用地、閑置未利用的土地等收回，對集體土地改建設用地進行土地征收，對已經利用的土地進行收購等。同時，每個階段的每個業務也有自身的全生命周期，如土地供應階段的土地出讓，首先確定地塊范圍，然后經過掛牌、竟標、簽訂出讓合同、辦理建設用地許可證和建設用地批準書等流程后，其土地出讓業務的全生命周期結束。因此，不同業務的全生命周期構成了一個階段的全生命周期，而各個階段的全生命周期構成了土地全生命周期。同時，土地的全生命周期是一個周而復始的循環過程，在經歷了規劃、儲備、供應、利用和管理后，因城市發展的需要（如舊城區改造，重大工程等），土地管理部門對土地總體規劃進行適當的調整和修改后，再次進入土地全生命周期的各個階段。土地規劃、土地儲備、土地供應和土地管理是行政管理部門實施的行政行為，而土地利用是土地使用者依據行政決定而實施的相關活動，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程。

1.2宗地的全生命周期

全生命周期本質是從產生到死亡，是針對具體客觀對象提出的，有明確的“始點”和“終點”。而土地全生命周期是一個周而復始無窮盡的過程，沒有明確的“終點”，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階段和各個階段中的每項業務并不是對土地的整體開發和利用，而是將整個土地劃分為具體的不同區域，每個區域有不同的功能和利用價值，依據區域的不同，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，是人為因素強行施加上的，在現實世界中有可能存在明顯地物的區分，也有可能不存在地物的區分，因此，不同區域或地塊隨著邊界的確定其開始創建或產生，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，也不會發生變化，但是地塊的邊界、位置和形狀會發生變化，即地塊作為土地的一部分，伴隨著創建、變化和消亡的過程。宗地是土地管理的最小單元，具有明顯的界線和邊界，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歷創建、變化和消亡的時間過程稱為宗地的全生命周期。如圖2所示，某一地塊在時間軸序列上，在時刻ts開始創建，即人為地基于某一目的或行為強行為該地塊施加上邊界，隨著時間的變化和土地的利用狀態的改變宗地的邊界會發生變化，而在時刻te消失，這種強行施加的邊界消失，宗地隨之消亡。所以，宗地的全生命周期可以用時間區間表示為[tste]。因此，宗地的全生命周期是以地塊邊界的創建為“始點”，以地塊邊界的消失為“終點”，其中間過程經歷了邊界的調整或變化。

2地籍時空數據結構設計

地籍動態管理業務的本質是反映宗地產生或創建、變化和消亡的時空變化過程，同時，宗地在全生命周期內的時空變化貫穿或交叉于土地全生命周期的各個階段，或者各個階段的某項業務中，如宗地的創建有可能發生在土地儲備階段的土地收購業務中，也有可能發生在土地供應階段的土地出讓或土地劃撥業務中。宗地的變化有可能發生在土地管理階段中的土地變更業務中，也有可能發生在土地儲備階段的土地收購業務中，如僅收購部分土地。宗地的消亡有可能發生在土地儲備階段的土地收回業務中，也有可能發生在土地管理階段的土地變更業務中。因此，無論土地全生命周期管理的各個階段或各個階段的每項業務，還是地籍管理都是基于宗地這一客體，所以加強土地和地籍管理的前提是記錄宗地的時空變化，而要記錄宗地的時空變化，首先要設計宗地的時空數據結構。宗地時空數據結構的設計思想是設計相應的表來存儲宗地圖形信息。宗地的圖形可能包含多個洞，即宗地的圖形是由邊界和洞組成，為此，設計相應的邊界圖形表Bord_Geometry和洞圖形表Hole_Geometry。宗地圖形的邊界表Bord_Gemotry和洞表Hole_Gemotry分別存儲了宗地圖形的邊界和洞邊界在全生命周期內的時空變化和狀態。每個宗地圖形肯定包含一個邊界，但洞的個數不確定，有可能沒有，也有可能為一個或多個。因此，ZD_Gemotry表中字段ZDHoleIDs記錄著宗地所包含洞的ID標識，其對應著洞表Hole_Gemotry中的ZDHoleID。表與表之間通過標識符連接，表1是3個表的部分字段設計和對應關系。邊界表Bord_Gemotry和洞表Hole_Gemotry不需要用關鍵字關聯，它們分別通過自身的ZDBordID、ZDHoleId和ZDID建立關聯。要記錄宗地對象圖形信息的變化，需要將宗地的全生命周期分成若干個單元時間區間，在每個單元時間區間內宗地圖形信息呈現一種狀態，故設計相應的圖形邊界單元表和圖形洞單元表，即BordUnit_Geometry（見表2）和HoleUnit_Geometry（見表3），兩個表分別存儲了宗地的邊界和所包含的洞在單元時間區間內的時空變化和狀態。表BordUnit_Geometry比表HoleUnit_Geometry多出字段“ZDH”“MBRMinX”“MBRMinY”“MBRMaxX”“MBRMaxY”。實際業務中，宗地的圖形改變會導致宗地號改變，但在單元時間內其宗地號不發生改變。因此，將代表宗地號的字段“ZDH”設計在單元邊界圖形表中。字段“MBRMinX”“MBRMinY”“MBRMaxX”“MBRMaxY”是從系統的檢索效率出發，（MBRMinX、MBRMinY、MBRMaxX、MBRMaxY）構成了宗地在單元時間區間內的最小外包矩形，在空間數據查詢時，索引處理相同形狀的簡單實體效率最高。因此，在檢索中，可對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足條件，若滿足條件，則進入宗地實體對象的檢索；若不滿足，則直接跳過，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”分別對應著表Bord_Geometry和表Hole_Geometry中的字段“ZDBordUnitIDs”和“ZDHoleUnitIDs”，形成多對一的關系。

3地籍時空管理系統

3.1地籍時空管理系統結構

基于上述分析，結合上海市土地管理業務需求，本文研發了面向全生命周期的地籍時空地管理系統，該系統是基于組件設計的，包括如圖3所示的三層體系結構。業務應用層也叫業務表示層，指系統的界面，同用戶交互，根據用戶的需要及系統的功能為用戶提供相應的服務。業務邏輯層是業務應用層和數據層的中間層，完成用戶與計算機數據庫的交互，向上為應用層提供用戶的需求，向下與數據層完成數據轉換，執行具體的諸如檢索、查詢、統計等任務。業務邏輯層的功能通過組件MapX5.0、MapObject2和AutoCAD2002來實現。數據存儲層負責存儲計算機可以識別的地籍時空數據，通過數據訪問接口處理業務邏輯層的數據訪問請求。主要包括宗地基礎圖庫和數據字典庫等，本文采用成熟的關系數據庫SQLServer2000存儲宗地空間和非空間數據，保證了安全性、一致性、完整性和并發控制等[10]。

3.2地籍時空管理系統功能

本文研發的地籍時空管理系統功能包括地籍GIS基本功能、時空數據變更與維護、時空數據查詢與追溯、時空數據統計與分析、其他業務辦公接口和系統日志管理。地籍GIS基本功能是任何GIS系統都具有的基本功能，包括圖形的放大、縮小、量距、查詢和打印輸出等。時空數據變更與維護包括地籍時空數據質量控制、基礎數據的錄入和地籍時空數據變更。時空數據查詢和追溯是地籍時空管理系統的核心功能，時空數據查詢包括基于宗地的查詢和基于時間的查詢，基于宗地的查詢是查詢宗地在某個時刻或某一時間區間的狀態，包括現狀查詢、歷史查詢和事件查詢。基于時間的查詢是指在某個時刻或時間段，哪些宗地發生了變化，故分為時間區間查詢和時刻查詢。時空數據追溯是基于宗地在全生命周期內的時空變化而進行的查詢，如圖4為宗地在全生命周期內的追溯。時空數據統計與分析是地籍管理的一項重要工作，經過對宗地時空基礎數據、變化數據的統計，能反映宗地數量、質量、分布及動態變化現勢和歷史情況，系統提供了按宗地的類型、用途、變化等以報表或圖（餅狀圖或柱狀圖）的形式進行統計，通過對時空統計數據的加工與分析，可以充分地認識和利用隱含在宗地時空數據中的有用信息，從而對宗地未來變化的趨勢做出科學、正確的推理和預測，為政府提供決策支持功能[11]。地籍時空管理系統作為土地管理的綜合統一平臺，為其他各種業務系統提供了基礎圖形數據，因此，該系統為其他業務辦公子系統提供了數據接口，如土地審批系統、土地權屬登記系統等，由此，將本文提出的土地全生命周期中各個階段和各個環節的土地管理無縫鏈接起來。

4結束語

本文在借鑒和分析已有全生命周期理論在其他領域，以及在地籍管理中的研究和應用基礎上，結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，設計了地籍時空數據結構，探討了面向全生命周期的地籍時空管理原型系統結構和功能，研發的系統已在上海市某區得到應用。實踐表明，該系統較好地滿足了上海市土地管理部門提出的土地“全生命周期管理”的需求。

參考文獻：

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作者:孟令頌 陳鵬 童小華 金雁敏 單位:同濟大學測繪與地理信息學院