基于物联网的智慧土地管护系统设计与实现

廖玉佳，蒋 励，张 杨

（1. 重庆市勘察规划设计有限公司，重庆 400120；2. 重庆欣荣土地房屋勘测技术研究所有限责任公司，重庆 400120）

0 引 言

土地储备是指县级（含）以上国土资源主管部门为调控土地市场、促进土地资源合理利用，依法取得土地，组织前期开发、储存以备供应的行为[1]。土地储备管理办法中明确对纳入储备的土地需要建立巡查制度，进行有效管护。目前储备土地的管护方式还是采用传统的人员巡查，土地储备信息化建设较为滞后[2-5]。管护人员费用所占比重大，巡查效率低，非法倾倒渣土、非法临时建筑搭建[6]、居民开垦种地等现象经常发生。因此，为了实现储备土地的精细化、规范化管理，研究采用基于物联网的智慧土地管护系统。以花沟片区储备土地为例进行项目实施。

1 项目区概况

项目区面积14 790.85 m2，为丘陵地形，地势东北低、西南高，最大高差为138 m，如图1所示。现状为自然地貌，植被茂密，仅有泥泞小路，看护难度大。同时，因为项目区内将开展11条道路新增建设项目，大型机械在看护范围周边交叉施工。看护人员在巡查过程中发现，部分看护围栏已被破坏，看护范围内随时有被倒渣、侵占的风险。由于现场条件复杂，交通不便，且没有通电，因此达不到设立岗亭条件，看护人员不能实现蹲点实时监管，常规看护工作已不能满足日益精细化的管理工作需求。

图1 项目区

2 系统结构

2.1 系统总体架构

基于物联网的智慧土地管护系统的总体架构由终端感知层、物联网管理层和决策应用层三个系统层次构成[7-8]。

终端感知层：感知终端由视频监控、电子围栏、称重传感器和全球定位系统（GPS）等设备组成。感知终端的功能主要是全天候采集管护土地需要的光、热、位置和重力信息，通过GPS定位器实时获取管护储备土地范围内的人员、车辆和灾害情况。

物联网管理层：物联网由物联通信组件、射频通信模组和SM模块组成，通过物联通信协议接入感知层。物联网管理层的功能主要是获取、分析、处理物联网数据。

决策应用层：由service分发服务器、应用处理服务器和移动运营商网络组成，通过行业数据接口与用户进行连接。决策应用层的功能主要是应用物联网数据结合业务逻辑实现平台各类业务功能。

2.2 技术架构

基于物联网的智慧土地管护系统是基于Spring Cloud架构[9-10]开发的，是一系列松耦合、开源的微服务集合。微服务集合由4个微服务层和两个增强的基础系统服务组成，提供从物理域数据采集到信息域数据处理等一系列的服务。系统的技术架构主要包括驱动层、数据层、管理层和应用层四个方面，如图2所示。

图2 系统的技术架构

驱动层：用于提供标准或者私有协议连接物理设备的SDK，负责南向设备的数据采集和指令控制，基于SDK可实现驱动的快速开发。数据层：负责设备数据的收集和入库，并提供数据管理接口服务。管理层：分为微服务注册中心、设备指令接口、设备注册与关联配对、数据管理中心，是所有微服务交互的核心部分，负责各类配置数据的管理，并对外提供接口服务。应用层：提供数据开放、任务调度、报警与消息通知、日志管理等功能，具备对接第三方平台的能力。

3 智慧土地管护系统功能

3.1 多源异构数据集成

系统支持多源异构数据，包括自然资源管理数据、遥感影像数据、三维时空专题数据和智慧场景实时数据。系统的各个数据库通过接口包装成服务，实现数据在逻辑上的整合。根据看护人员权限，下放指定的看护地块范围至手持终端设备的APP中。在看护过程中，看护人员可直观地查看出当前位置是否处于看护范围内；通过互联网地图与地块信息的叠加，可直观地查看到当前看护地块的范围、位置及相关属性信息。

3.2 时空大数据数字大屏

通过对时空专题数据库里的相关数据进行分析、抽取、整合，然后以热点图、柱状图、饼状图、折线图等方式展示到平台的数字大屏上。数字大屏支持多维数据组合，即不同数据业务多维组合；可灵活展示，支持自定义展示方式；可实时展示土地变化情况，辅助领导决策。数字大屏具有直观、精确、同步等特点，可做到关键指标一览无遗，数据提炼更精准，辅助决策更有效。

3.3 监控范围实时监测与定位

储备土地通常面积较大、范围较广，针对安装了图像监控设备的地块，在围栏旁边搭建脉冲电子围栏和相对较高位置安装日夜全彩摄像机等硬件设备，通过网络联动方式接入智能看护监管系统。后台管理系统可以通过物联网一键接入所有监控设备并进行编码，清晰标识每个监控设备的位置，看护人员可以在任何时间、任何地点通过手持终端设备登录移动端APP，实时查看监控信息，随时了解看护地块现状。

3.4 热成像功能

违法倾倒渣土通常发生在夜间，因此普通的监控设备难以满足夜间监控的需要。智能看护监管系统可以通过红外线监控设备，利用热成像原理对渣车、行人进行监控和识别。热成像分辨率为256×192，最远车辆周界报警距离达到300 m，实现储备范围内所有路口的全覆盖。在实现远距离检测的同时，还可以提供高质量的伪彩色图像，以提升热成像图像的视觉效果。

3.5 灾害自动预警功能

系统通过视频监控数据，定时（每分钟）对拍摄的照片进行特征提取；对比发现明显异常或特征差异快速变化后，进行自动报警，将监控设备编号、位置发送给对应巡查人员、管理人员，从而达到快速响应的目的。同时可在三维场景中直观生动地展示灾害发生情况和灾害预警情况，辅助进行灾害评估。

3.6 GPS实时定位

移动端APP通过GPS信号获取位置，并可实时查看当前看护地块信息。通过GPS定位与看护地块信息相结合，实现定位提醒和位置报送。在看护人员工作期间，通过手机终端实时定位，可每隔一定时间或到达特定区域让看护人员记录打卡并上传到服务器，形成看护人员巡查轨迹，便于指挥调度人员实时核查看护人员工作状态；每月末后台系统可以根据动态打卡记录，生成考勤台账表，优化管理人员的人事考勤工作。

4 结 语

智慧土地管护系统通过成熟的计算机技术对土地资源看护过程进行信息化管理，有效提高了管理水平。通过计算机辅助土地看护管理，对土地看护管理的全生命周期进行信息化建设；采用顶层设计理念，将日常办公、土地看管、土地巡查、看管移动终端联动等内容有机结合，形成以土地看管为核心、以综合办公为手段、以智能分析为依据、以手持终端APP和在线视频监控系统为渠道的多位一体化综合管理服务平台。建立跨部门的协同办公机制，形成专业化、精细化、集约化的内部管理和外部事务管理体系，提升管理的约束性和科学性，全面实现管理信息化、智能化。