一、前言
随着社会经济的发展，在国土资源领域(土地、矿业权等)有形市场的基础上，建立网上交易市场已成为发展的趋势。而新技术新手段的应用，为土地与矿业权交易的监测监管带来了新的挑战。要实现在交易前、交易中、交易后期都能全面掌握交易动态，监管平台需要聚合大量分布于不同业务的大量图形与属性信息，这对系统的分布式能力和信息的互操作性提出了很高的要求。通过建立针对广东省土地与矿业权网上交易监测监管空间辅助分析模型，可以直观掌握全省土地、矿业权交易标的空间分布情况，交易标的政策符合性，有效提升土地与矿业权网上交易的监管水平。
二、理论与技术方法
1.面向服务的软件架构
面向服务的架构(Services-Oriented Architecture)是一种新型软件开发模型，其核心是通过松耦合方式组合不同层次的的业务功能以提供灵活的应用模式[1]。SOA是一种架构模型，它将应用系统不同的功能单元(也称为服务)通过已经定义好的接口联系起来。由于接口采用了一种独立于硬件、操作平台和编程语言的方式进行定义，所以基于SOA构建的服务可以进行统一的交互。
Web服务是SOA的核心技术[2]，其主要内容包括：
1)简单对象访问协议SOAP，由W3C公布推荐的一种分布式处理协议，它为在分散、分布式环境中利用XML实现点对点间交换结构化信息提供了一种简单且轻量级的机制。
2)Web服务描述语言WSDL，是为分布式系统提供自动执行应用程序通信中所涉及细节的一种描述性文档。
3)统一描述、发现和集成协议UDDI，是一个旨在加快Web服务互操作和应用的项目。
图1 一种简单的SOA模型结构
Fig.1 A simple SOA model structure
面向服务的软件架构具有如下5个特性[3]：
(1)动态绑定
服务请求者向服务注册中心请求所需要的服务时，由服务中心自动寻找匹配的功能模块(服务提供者)与服务绑定，服务请求者不需要知道到底是哪台机器的哪个模块参与了整个绑定的流程。
(2)自治与模块化
在SOA中，服务不依赖宿主而存在，服务提供的功能可以单独部署也可以组成服务集群。
(3)互操作
不同的硬件环境、不同的操作系统、不同的编程语言都可以通过SOA进行交互。
(4)服务之间的松散耦合
服务请求者可以在不知道服务的具体细节的情况下通过消息请求进行通讯，即使服务提供者的结构、位置发生了改变，只要其接口方法不变，通讯将不会受到任何影响。
(5)粗粒度
粗粒度的服务往往可以完成一项特定的业务功能，这样服务请求者就不必多次请求服务。
SOA的这些特性使其在业务上更加灵活，在系统构架上不再过多依赖特定的技术，降低了资源分享的门槛，促进了互联网信息商业化的发展。
2.基于SOA的地理信息服务
作为一种可能有大数据量交换和操作的应用，有人认为GIS并不适合于SOA模型[4]。但是近年来，随着开放地理空间信息联盟(Open Geospatial Consortium-OGC)选择SOA作为GIS互操作的权威方案，并发布了一系列地理空间服务标准规范(例如WMS、WFS、WCS等)。地理信息服务就是利用SOA思想通过标准的网络服务(Web Service)接口，将空间数据、属性数据以及空间分析等功能发布到网络上，用户通过网络调用这些服务从而完成相应的地图显示和应用分析等GIS(地理信息系统)功能。在GIS中SOA和Web服务的联系可以概括为SOA就是一种架构模式，Web服务是利用一组标准实现的与空间位置相关的功能模块[5]，是实现SOA的方式之一。
基于SOA的地理信息服务主要分为四种[6]：
(1)目录服务
顾名思义用于将部署于不同位置的地理信息资源进行分类，使用户可以快速地检索到它们。例如数据目录服务(DCS)、服务目录服务(SCS)等。
(2)数据服务
为服务请求者提供各种分布式数据目录或者数据库中地理信息数据的使用权力。例如网络要素服务(WFS)等。
(3)描绘服务
为各种地理数据提供一种可视化的输出，它的作用就是将地理信息数据进行渲染，并描绘在相应的终端上。例如网络地图服务(WMS)等。
(4)处理服务
为服务请求者提供一些高级的地理信息分析处理能力。它并不像数据服务和地图服务，处理服务不需要与数据进行绑定，可以单独提供给服务请求者使用。例如坐标转换服务(CTS)、地理编码服务(GCS)、空间分析服务(SAS)等。
3.基于叠置分析的空间辅助决策分析模型
所谓叠置分析，就是将包含感兴趣的空间要素对象的多个数据层进行叠加，产生一个新要素图层[7]。该图层综合了原来多层实体要素所具有的空间或属性特征。从原理上说，叠置分析是对新要素的几何和属性特征按一定的数学模型进行分析计算，其中往往涉及逻辑交、逻辑并、逻辑差等基本运算。
在土地使用权和探矿权网上交易监测监管空间决策分析中，需要根据交易标的的空间坐标范围以及相应的国土专题图层来确定其是否占压了基本农田、非建设用地以及地质灾害点等。
图2 叠置分析示意图
Fig.2 The schematic diagram for overlay analysis
在模型中土地使用权标的图形和矿业权标的图形作为输入图层，各种国土资源专题图层作为分析图层。如图所示图形3为土地使用权标的或矿业权标的输入图层，图形1、2为国土资源专题图层，经过叠置分析后会生成结果图层，该结果图层会保留国土资源专题图层的相应属性信息，通过计算生成图形之后的面积可以得到占压面积。如果面积不为零则说明该标的疑似存在占压基本农田、非建设用地、地质灾害点等不符合土地与矿业权网上交易规范的行为。
三.总体架构设计
土地与矿业权网上交易监测监管平台是一个较为庞大的业务系统集群，连接着广东省各地级市的网上交易系统，另外还涉及到土地利用现状、土地利用规划、探矿权、采矿权等各种数据服务。因此，整个平台的建设不能再依靠建设各个分系统的方式，各个环节的割裂必将导致信息孤岛的出现，造成数据的冗余与混乱，并不能满足对土地与矿业权网上交易进行监测监管的目的。所以，需要采用SOA对监测监管平台以及空间辅助决策分析系统进行总体设计。
土地与矿业权网上交易监测监管空间辅助分析系统的总体架构如图3所示。在数据层，我们将广东地理信息公共服务平台在线地图服务资源以及土地与矿业权交易数据库进行分布式调用，解决数据的异质异构问题。数据层之上，我们针对SOA进行服务层的设计,整个服务层由服务注册、服务管理、消息传输、地图服务和业务服务等模块构成。通过分析土地与矿业权网上交易监测监管的业务流程，对服务进行整合和编排，从而为监测监管提供各种服务支撑。
图3 空间决策系统总体架构图
Fig.3 Architecture diagram of spatial decision system
如图所示，服务注册主要是用来记录哪些服务可用，并提供相关服务的描述信息。服务管理提供了服务的启动、停止以及删除等功能，并能够通过数据监控服务运行的情况。消息传输是服务层运作的核心部分，它就像一根管道负责不同业务信息在服务层的交互与传输[8]。
(1)面向服务的框架体系
土地与矿业权网上交易监测监管空间辅助决策分析系统服务基础框架采用SOA体系构建，为支撑应用层诸如查询统计、辅助分析等提供高效的、可复用的服务构件。所有服务均运行于框架之中，这其中包括负责不同功能模块协调运行的多应用管理服务，负责调用交易数据、专题数据和地理数据的数据资源管理服务，负责分配系统角色权限的权限管理服务以及负责记录系统运行状态的日志服务等。所有的服务构件都可以通过资源管理服务和消息机制在框架内交互信息。另外，针对各种服务的业务特点，也抽象出面向土地使用权交易的土地权交易服务和面向矿业权交易的矿业权交易服务，该措施可使得应用层在调用服务时更为简便。
(2)GIS引擎
能够通过结合各种地理数据资源的空间分析结果进行交易监测监管是空间辅助决策分析系统的一大特色，所有的空间分析都通过GIS引擎来进行。GIS引擎通过统一的服务发布门户集中管理空间地图服务，其中包括OGC标准的WMS和WFS服务。这些服务的部署也都是基于SOA体系完成的，所以GIS引擎也可以和服务层中的其他服务构件实现无缝的信息交互，这一切都得益于系统采用了SOA理念进行搭建。在应用层开发过程中，将一些可以复用的GIS功能发布为服务构件，纳入到整个框架中进行管理，空间分析结果采用WebService的方式供应用层调用[8]。
四.系统实现与应用
系统采用SOA的设计理念，主要实现了对全省土地、矿业权交易标的空间分析与辅助决策功能。具体分析内容如下：
图4 空间决策系统主界面
Fig.4 The main interface of spatial decision systems
(1)土地使用权交易
总体规划审查：根据采集的土地使用权标的坐标数据判断用地是否符合土地利用总体规划和城乡建设规划，用于分析用地与规划分区的关系，检测其是否超出用地规划红线及超出面积，检测其占用基本农田面积[9]。
1)权属地类审查：土地权属是否清楚，地类、面积是否准确。用于比对采集的土地使用权标的坐标数据是否与实际地类权属面积相符。
2)矿产占压分析：用地是否压覆重要矿产资源，用于检查用地是否位于重要矿产资源。
3)地质灾害分析：用地的地质环境影响，用于检查用地是否位于地质灾害区域。
(2)矿业权交易
图5空间辅助分析结果
Fig.5 The output of Space-assisted analysis
1)矿划定范围检查：交易的矿区范围是否超出现有矿区划定范围。
2)矿种冲突检查：用于检查交易的矿区范围内是否可以开采不同的矿种。
3)矿权规划审查：用于检查交易的矿区范围是否符合矿产资源规划。
所有的分析结果将采用统计表的形式输出，并提供违规预警和处理建议等辅助决策信息
五.总结与展望
土地与矿业权网上交易方兴未艾，这就需要我们大胆尝试采用新技术新方法去完善监测监管，为网上交易这种模式的推广打下坚实的基础。采用SOA的设计理念、GIS的技术手段来建设也是监测监管空间辅助分析系统发展的内在需求和必然选择。以分布式架构研制系统，采用开放的服务标准来使得系统实现松散耦合，结合地理空间框架提供的丰富地理信息数据以及空间分析服务确立科学的、可操作的监测监管规则与模型。形成了以业务为核心，需求为导向的应用模式，从而逐步构建“天上看得见、网上查得实、地上管得住”[10]的国土资源网上交易监管体系。实现了国土资源网上交易的电子化、精细化、常态化监管。（钟远军、李自、李照）
参考文献
[1] 魏东，陈晓江，房鼎益. 基于SOA体系结构的软件开发方法研究[J].微电子学与计算机，2010，22(6)：73-76.
[2] 李圣文，龚君芳，吴信才. 基于SOA的GIS应用框架[J].地球科学——中国地质大学学报，2010，35(3)：480-481
[3] 汪小林，庞潇，王海波，等. 基于SOA的GIS应用设计与实现[J].地理信息世界，2010，04(2)：58-67.
[4] 洪志远，李成名.面向服务架构下的WebGIS开发模式探索及实践[J]，遥感信息，2012，27(5)：115-118.
[5] 刘建川，杨军，甘泉，等. 一种地理信息服务聚合软件框架的设计与实现[J]，测绘通报，2012(8)：65-68.
[6] 彭亚云.基于移动GIS的土地资源动态监管系统设计与实现[J]. 国土资源信息化，2013(2)：15-18
[7] 缪炎.SOA架构下城市规划地理信息系统的研究与实现[D] 武汉大学博士学位论文，2005.
[8] 曾文华，鲍志雄，严太钟，等.基于移动GIS的土地资源动态监管系统设计与实现[J]. 测绘通报，2013(5)：115-116.
[9] 范延平，吴洪涛，邓颂平，等.面向SOA的国土资源综合信息监管平台架构设计与实现. 国土资源信息化，2010 (6)：29-35.
[10] 徐开明.地理信息公共服务平台建设与现代测绘服务模式.地理信息世界，2006(3)：41-48.
第一作者简介：
姓名：钟远军
出生年月：1977年12月
性别：男
职称：测绘高级工程师
籍贯：广东省
学历：研究生
研究方向：地理信息系统的设计、开发与应用
工作单位：广东省国土资源技术中心
原标题：广东土地与矿业权网上交易监测空间辅助决策系统
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