牡丹区智慧国土监管系统需求分析

宋瑞凤 马丽

近年来，国家土地资源违法滥用现象突出，各种土地合理利用问题日益显现，土地利用不当，导致各类地质灾害不断加剧，良田受损，森林资源遭到乱砍滥伐，未申请或申请未获得批准，并未取得建设用地规划许可证和建设工程规划许可证而建成的违法建筑物越来越多。如何加强土地资源管理，实现各类违法建筑、违法用地、违法开采等事件的及时发现处理，提高办事效率，已经迫在眉睫。

《国土资源执法监督规定》（中华人民共和国国土资源部令第79号，2017年12月27日国土资源部第4次部务会议通过）第四条规定：县级及以上国土资源主管部门应当强化遥感监测、视频监控等科技和信息化手段的应用，发挥现代科技对执法监督工作的支撑作用，提升执法监督效能。

一、目前现状分析

目前，土地监管的主要方式仍停留在纸质文件管理和人员现场核查阶段，对于批地、供地及项目管理缺少现代化的手段。由于信息获取不及时，致使违规情况判定困难，查处力度不够。 目前牡丹区国土监控以“卫星遥感监测”为主，人工巡查为辅，缺乏智能化监测手段，尤其面临以下几个方面问题：数据更新周期长，执法滞后；监测覆盖范围受限；无法实现常态化全天候作业；人工巡查耗时长，成本高；随着违建治理的强力推进，执法部门与违建业主的矛盾激化，社会舆情事件随之产生；跨部门协作困难；执法队伍手段单一、事倍功半；社会规范与法律制度存在偏差。

二、采用技术

牡丹区智慧国土监管系统基于地理信息公共平台（GIS），实现全业务、全流程、全区域、全方位一体化协同办公与联网审批；基于电子政务和移动智能技术，为审批管理各环节提供决策支持服务；基于二维三维地理信息技术、移动互联技术和物联网等技术的综合运用，实现简便、快捷的图文一体化管理。

牡丹区智慧国土监管系统采用C/S架构、服务器集群技术（平台服务器、流媒体服务器、数据库服务器、存储服务器、分析服务器等），使用最新视频压缩处理技术、分布式存储、核心网络技术，组建了系统化的视频监控平台，核心网络采用了防火墙，入侵检测等安全防护措施，以保证专属网络不被攻击入侵，配套使用省统一的僵木蠕漏洞扫描系统定期扫描，确保网络绝对安全（见图1、图2）。

本系统采用C #进行搭建，C #（读作“S e e Sharp”）是一种新式编程语言，不仅面向对象，而且类型安全。开发人员利用C#生成在.NET生态系统中运行的多种安全可靠的应用程序。

牡丹区智慧国土监管系统的指挥调度是基于Flutter框架开发的，Flutter 是 Google推出并开源的移动应用开发框架，主打跨平台、高保真、高性能。开发者可以通过Dart语言开发 App，一套代码同时运行在 iOS （本套系统未开发）和 Android平台。 Flutter提供了丰富的组件、接口，开发者可以很快地为 Flutter添加 native扩展。同时Flutter还使用 Native引擎渲染视图，为用户提供良好的体验。

违建算法使用yolo算法作为基础，YOLO（You Only Look Once）是一种基于深度神经网络的对象识别和定位算法，其最大的特点是运行速度很快，可以用于实时系统。

牡丹区智慧国土监管系统有效改进了策略：

首先，使用逻辑回归来预测每个bounding boxes的对象分数，每个bounding box与ground truth的匹配策略为1 vs 1。

其次，每个bounding boxes使用多标签分类法预测包含的类，采用二元交叉熵（sigmoid）取代softmax进行类别预测。

再次，采取金字塔网络来进行多尺度的boxes（多层feature map[13 26 52]）预测，同时提取网络较早的feature map（特征图），与之前经过两倍上采样的feature map进行element-wise addition合并，进行更精确细粒度预测（类似SSD思想）。

最后，数字化的远程视频传输应用得到广泛普及。通过现代科技手段，创新管理方式，实现对基本农田保护区、国家重点矿区、国土资源领域违法行为易发区24小时不间断监管。

三、系统功能

结合牡丹区国土资源监管工作的现状，牡丹区智慧国土监管系统采用高空视频覆盖，后台智能分析、及时发现告警的模式打造独一无二的国土资源“一张图”和“牡丹区智慧国土监管系统”。系统设计采用48个高空球型摄像机安装到35-45米的基站铁塔上，对牡丹区域的重点区域进行视频数据的采集，单个球机可以实现水平360度，垂直-20度—90度的自由旋转，覆盖方圆2-3公里土地面积。后台通过智能分析国土资源变化情况，实时把告警信息传递给相关区域责任人。工作人员可以通过监控大屏、电脑、pad、手机APP等多种方式实时获取到告警信息，及时定位、及时处理。同时，后台存储系统可以将全部视频资源存储30天的时间，便于事后的追溯和回查。

四、实现功能

牡丹区智慧国土监管系统充分依靠信息技术进步和国家信息基础设施建设成果，创新自然资源管理，以国土资源遥感监测"一张图"和综合监管平台为基准点，实现牡丹区国土资源开发利用的“天上看、网上管、地上查”， 从而提高自然资源保障能力和保护水平，实现资源动态监管，为构建和完善国土资源管理改革创新提供更加有力的技术支撑。

牡丹区智慧国土监管系统监控人员可以全天候、全角度地观测安装点周围2-3公里左右范围内的违章搭建，违法占地、用地、挖地等违法行为。

牡丹区智慧国土监管系统利用国际先进的人工智能及机器自主学习的检测算法技术，能自动分析检测违法事件，并第一时间通知相关区域负责人，及时处理并反馈处理结果。

牡丹区智慧国土监管系统平台自动记录相关内容，并能生成報表及考核区域责任人，为政府或相关部门进行查处提供了有力证据，极大提升工作效率。

以国土侵占相关违法行为监测为主线，从监测感知报警、数据传输、视控决策到应急指挥调度，各部分紧密结合，真正实现违建行为检测一张图，实现数据信息资源的全面整合和可视化管理。

五、实现效果

图3为一处告警。系统检测到有建筑起重车，产生了起重车辆告警。

图4为一已经处理的告警：经核查此处为合法建筑用地，已取得建设许可。

图5为系统根据告警点位位置，经算法得出的大致违法地点经纬度，可调用导航软件进行地点导航。

六、经济效益和社会效益

“牡丹区智慧国土监管系统”包含前端48个高空视频信息采集点位、后台视频监控管理存储系统、国土资源智能检测分析系统、实时大屏显示系统和移动告警终端、手机APP等处理设备，每年可协助处理违法行为，节省人力、物力，而且省时高效，能及时处理违法，减少上级处罚。

在及时处理违法的同时，保护了基本农田，对经济社会长远发展产生了良好的效益，进一步完善了“全面覆盖、全程监管、科技支撑、宣传执法、社会监督”的综合监管体系，构建了对土地违法行为“防范在先、发现及时、制止有效、查处到位”的执法监管长效机制。

作者单位：宋瑞凤 山东省菏泽市牡丹区大数据中心

马丽 山东省菏泽市牡丹区自然资源局