武汉市国土资源大数据应用研究与实践

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楼主 2021-02-26 11:37:12
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摘  要: 大数据是继云计算、物联网之后信息技术领域的又一热点,是当前信息技术发展的前沿课题。本文介绍了武汉市在国土资源大数据建设和应用方面的实践和探索,包括国土资源大数据云平台搭建、数据体系建设、数据清理与整合、国土资源数据与社会经济数据的集成等,阐述了大数据分析技术在土地利用现状、建设用地批后监管、以地控税和以税节地以及社会管理创新中的应用实例。

 

1 引言

 

众所周知:各行各业都逐渐意识到大数据将是挖掘信息和知识的一个宝藏。运用大数据技术和思维方式推动经济发展、完善社会治理、提升政府服务和监管能力是今后的发展趋势,坚持创新驱动发展、加快大数据部署、深化大数据应用,则成为当前城市发展的内在需要和必然选择。从技术的角度看,大数据是指无法在一定时间内使用传统数据库软件工具对其内容进行抓取、管理和处理的数据集合,具有数据量巨大、数据类型多、数据流动速度快、数据潜在价值大等特点。从应用的角度看,大数据就是通过对海量的多源、多尺度、多维度、异构数据的关联、比对、抽取和分析,产生对我们有用的新的信息,为行业应用和政府决策提供服务。

武汉市国土规划局通过多年的信息化建设,积累了丰富的数据资源,在此基础上,搭建了“一张图”和四大平台,通过在线服务的方式为全市提供统一的国土资源信息服务。近年来,随着数字国土向智慧国土的迈进,利用大数据、云计算、物联网以及智慧城市建设等新一代信息技术和理念不断推进国土资源管理、审批和服务创新,加大了资源整合共享力度,开展了数据清理、关联、比对和整合工作,为大数据分析奠定了良好的基础,并在土地节约集约利用、建设用地批后监管、以地控税和以税节地、创新社会管理等工作中进行了有益的探索和实践。

 

2 国土资源大数据的云平台搭建

 

大数据的收集、管理、传输、利用离不开网络、云平台等基础设施。数据被放到“云”上之后,打破了过去那种各自分割的数据存储,更容易被收集和获得,大数据的价值才能更高效的呈现在所应用的领域。通过云平台对大数据进行分析、总结与预测使得基于大数据的决策更为可靠,让数据释放着更多的内在价值。按照国土资源部关于国土资源云建设的思路和模式,结合武汉市工作实际,武汉市国土规划局启动了国土规划云平台的建设工作。

武汉市国土规划云平台建设的总体目标是,以国土规划各种信息资源的最大化整合、共享和利用为核心,以“一张图”和政务办公、综合监管、公众服务、地理云服务四大平台为基础,充分利用云计算、大数据等先进理念和技术方法,统筹整合业务应用与服务体系,实现基础设施资源、数据资源、业务应用于服务一体化的全市国土规划应用,实现业务应用与服务的统一部署与分发,实现全局部门之间的全面数据共享和面向全市政务和社会公众的共享应用。云平台的逻辑架构如图1所示。


建立国土规划云平台主要包括四个方面的工作:一是整合硬件资源,统筹市局、二级单位和分区局的硬件资源,采用虚拟化技术将局内各单位的计算机整合为一个大型资源池,利用云计算技术对硬件资源进行弹性伸缩和动态分配,实现硬件资源的智能化调度和管理;二是整合网络资源,利用政务内网和政务专网,建立纵向互通、横向互联的网络体系,为市局、二级单位、分区局之间提供基础的网络支撑;三是整合数据资源,建立全局统一的国土云资源中心,基于SOA架构以服务方式整合多源、多时态国土资源数据,实现全局的信息资源聚合和共享;四是整合功能应用,提供全局统一的接口,规范供局内各单位的信息系统接入,通过标准的网络服务提供时空数据的获取、处理、分析等,通过对这些服务进行动态的重组和串联,动态构建各类应用。

 

3 国土资源大数据的清理与整合

 

3.1 完善国土资源数据体系

大数据的一个重要特点就是数据的多样性,这意味着数据来源极其广泛、数据类型极为复杂,因此梳理、建立信息资源目录体系就成为大数据采集、管理和分析应用的前提。以海量、多源和高精度为表征的大数据时代的到来,极大地丰富了传统的以业务审批、基础地理等数据的采集模式和获取手段。近年来,武汉市国土资源数据逐步形成了涵盖基础地理、调查评价、规划编制、土地管理、规划管理、矿产管理、执法管理、人口、法人、其他专题共11大类、127中类、1178小类、1670层的信息资源目录。随着各类物联网、互联网、传感网等新媒体的到来,将动态视频、无人机、各种传感器、公众服务、社会舆情等信息融入到国土资源目录体系中,使之构成了一套多尺度、多时态、多类型的异构数据源的国土资源数据体系和资源中心。

3.2 开展数据清理与整合

通过多年的信息化建设,国土领域不仅积累了大量的传统结构化的国土资源数据,更有因物联网和互联网产生的与国土的非结构化的数据,这些不同来源的数据,在表示方法上具有不同的表现形式、数据标准、属性精度和位置精度。国土资源大数据清理、整合的重要任务就是把分散的、内容多样的、标准不一致的各类国土资源数据或资料,经过客观、科学的处理与分析,形成可用的数据库和数据集。将传统的结构型国土数据与非结构型的物联网、互联网、人口等数据相结合,静态数据和动态的视频数据、手机信令数据相融合,基础数据和专题的人口、社管、教育等数据相融合。根据信息来源的不同,制定不同的数据清洗方案,解决因业务口径不同而产生的数据标准不统一、类型不匹配、格式不一致、语义不一致等问题。通过互联网和物联网等方式获取的数据本身还体现出数据价值密度低等问题,只有通过开展信息的清洗与抽取、时空匹配和信息融合,才能将这些具有现势性特性的数据与传统的国土数据相结合,实现国土大数据的实时接入、时空关联和内容融合,为后续的分析决策提供依据。

3.3 国土资源信息和社会经济信息的集成

国土资源信息天然的具有空间位置的属性,因此,除了能够进行常规的统计分析外,还能够进行各类空间分析,从空间的角度对城市要素和现象进行审视。人和法人是社会经济信息中最关键的信息,因此,国土资源数据与人、法人的信息集成也是国土资源与社会经济信息整合的关键。在多源信息的整合中,一个重要的问题,就是如何为人口、经济、社会等文本数据赋予空间的特性,进而支持各类空间分析。地址匹配技术是专题文本信息和空间信息之间的桥梁,它将自然语言描述的地址信息映射为地理坐标,从而实现基于地理空间的多源数据集成整合。通过开展该项工作,武汉市国土规划局建立了全市200多万条标准地名地址数据库,开发了地址匹配引擎,通过智能匹配的方式实现专题文本信息的快速空间化,支持模糊匹配、容错匹配、逆向匹配和批量匹配等多种方式。利用该引擎,成功地对全市1000多万人口、80万工商企业法人等信息进行了空间化,在此基础上实现了人与房屋的关联、地块和纳税信息的关联等,为土地的节约集约利用分析与评价提供了真实可靠的数据支撑。

 

4 国土资源大数据分析与应用

 

大数据分析是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中提取隐含在其中的、事先不知道的但又是潜在有用的信息和知识的过程。大数据分析技术不是简单面向特定数据库的检索、查询、调用, 而是要对这些数据进行全方位的统计、分析、综合和推理, 以指导实际问题的求解, 企图发现事件间的相互关联, 甚至利用已有的数据对未来的活动进行预测[10]。缓冲区分析、密度分析和空间插值分析等GIS分析方法,空间自相关分析、聚类和异常值分析、高低聚类分析、热点分析、方向分布分析、多距离空间聚类分析、地理加权回归分析等地理学统计分析,以及主成分分析、回归分析、分类分析和判别分析等机器学习方法,为国土资源大数据提供了技术分析方法。近年来,武汉对国土资源数据做了大量的开发、分析利用工作,促进国土资源和社会管理的智慧化,为智慧武汉建设提供了有效的支撑。以下介绍4个典型应用。

4.1 基于土地利用数据的多维度耕地演变分析

土地利用现状数据库比单纯的遥感影像信息要丰富得多。但现有的数据存在标准不统一、数据不规范、关联度差等问题。我们采用多时态数据匹配与规则化重建技术,把不同数据标准的数据进行统一化,把零乱的数据进行重整,形成了标准统一的多时态土地利用现状数据库。采用GIS的空间分析和空间统计方法,从耕地变化的幅度、结构、空间布局和质量特征等多维度,对武汉市2009~2014年历年土地利用现状数据库中的耕地变化进行分析,揭示其变化规律和分布特征,为新型城镇化发展背景下制定耕地保护制度和科学利用耕地资源提供科学依据。图2展示了武汉某新城区2009~2014年期间耕地变化动态度分析的结果。尽管这种结果也可以从历年的土地批征供数据中分析获取,但也进一步证明了多时态土地利用现状信息的丰富性,是国土资源大数据挖掘的很好的数据源。


4.2 基于审批信息的建设用地动态监管

对建设用地审批的11大环节(批、征、供、用、登、补、查、整、耕、财、库)进行分析,梳理出174个可能产生的问题。对各类问题的特征、产生原因和发现路径进行分析,采用大数据技术建立自动化发现和处置的模型,利用高维属性智能融合技术对空间数据分析结果进行汇总、融合与挖掘,实现了“征地率、供地率、开工率和竣工率”的实时发布,以及“批而未征、批而未征尽、征而未供、征而未供尽……低效利用预警和低效利用处置”等问题项目的预警。图3展示了问题用地发现与判断的技术流程,对批而未征(尽)的判断,需要输入获批复项目面积、获批复项目范围、已发布建设用地批准书面积、已发布建设用地批准书范围等,经过系统分析,可以输出征收完毕、批而未征尽、批而未征等参数,为智能监管提供依据。


4.3 以地、税信息整合为基础的“以地控税、以税节地”

根据税务部门的工作需要,以国土资源地理信息为基础,按照“以地控税,以税节地”的理念,将国土资源管理部门土地征用、出(转)让、开发、保有全环节的地理空间信息和土地税源登记信息进行清理、关联、比对(如图4所示),形成土地税源管理数据库,在地理信息上及时、直观地展示每块土地所处的环节、土地的面积、所处的位置、应交税额等信息,实现了税源管理的精细化、动态化、可视化和无缝化。目前已整合涉税土地信息70余万条,税源登记信息60余万条,截至2015年6月,累计增加地方税收27.88亿元。通过和土地税源信息的关联,该项工作也为土地利用节约集约评价提供了数据支撑。


4.4 以人为核心的社会管理创新

以国土资源地理信息为基础,按照“市-区-街-社区-网格”的模式,将全市域划分成1.6万个网格,按照每个网格配备一个网格管理员,实现网格内“人地事物情”等各种信息的采集、上传和分析,做到网格内的各种信息及时掌握,并及时与相关部门进行信息的及时交换、比对和分析,为武汉市社会管理创新提供了大数据支撑。在社会管理中开展数据集成和融合,实现公安、工商、计生、质监、民政、交管等部门的文本信息的空间化和关联分析。通过数据关联和比对,在全市15万户、26万人的低保信息中,发现有1816户拥有二套住房,5384人持有工商营业执照,4877人拥有车辆,不符合领取低保的基本条件。民政部门依此核实,并依法依规予以取消。同时,将网格员发现的死亡人员与公安部门注销的死亡人口进行比对,发现全市因为未注销而继续领取低保的人数为774人。通过这两项低保审核功能,每年节省低保专项资金800多万元。低保人员信息关联比对审核流程如图5所示。

 

5 结束语

 

当前,国土资源大数据应用还处于起步阶段,相关技术也在飞速发展。如何落实互联网+的理念,将国土部门传统意义上的土地利用等数据和手机信令、物联网传感器、视频监控等实时数据进行有效的清理整合,开展国土资源大数据的实时分析应用,是当前和今后国土资源信息化工作的重点和难点。武汉市将按照国土资源部统一部署,结合智慧国土工程建设,不断深化国土规划云平台建设,开展电子政务平台升级改造,完善信息资源体系,扩展数据来源,深化数据清理整合,优化大数据分析模型和算法,为国土资源管理政策的制定和智慧武汉、武汉市社会经济发展做出新的贡献。


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