“互联网+国土资源监管”的研究与实践

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【摘 要】针对国家土地资源被非法占用、越界滥采、浪费等问题，通过对“互联网+国土监管”的系统架构和实践方案进行研究分析，总结出“互联网+”可提升国土监管的智能化和自动化水平，从而降低行业的投入成本、提高执法效率，同时本文还通过典型案例阐述了“互联网+”的价值延伸。

【关键词】互联网+ 国土监管 云服务平台 智能监控

[Abstract] In face of problems of domestic land resource such as illegal occupation， overly development， waste and etc.， the paper researched and analyzed system architecture and practical solution of “Internet+ Land Resource Surveillance”， concluded that “Internet+” can make progress in land surveillance intelligence and automation， which lowers investment and increases efficiency of law enforcement. By typical cases the paper also illustrated the extended value of “Internet+”.

[Key words]Internet+ land surveillance cloud service platform intelligent monitoring

1 国土监管的背景现状

国家土地是非常宝贵的资源，近年来项目违法用地、越界滥采、资源浪费等问题时有发生，因而需要对土地的使用情况加强监测管理，但国内地域广、地理情况复杂等原因加大了土地监管的复杂度和难度。

在常用的土地监管方案中，工作人员携带执法终端到现场采集被监测土地的坐标、外形图片等信息，并进行电子化的存储和管理，后续需要定期收集被监测土地的现场图片等信息，再将被监测目标的历史图片与在不同时间点下采集的图片进行比较，基于视频图像的变化特征来判断是否有土地违规使用问题的存在。因为采用的是纯人工的土地监管方法，所以存在无法及时准确发现问题、人力成本高等缺点，实际应用中只能针对少量的重要目标进行监测，不适用于对区域较大、数量较多的农村耕地、山区土地等的监管。

为减少人工的工作量，也有在目标土地的监测现场安装视频监控摄像头的优化方案，采集现场图片并通过有线网络传至后台，后台监控室内有专门人员通过比对视频是否发生变化来实现土地的监管，但这种方案需要现场具备施工布线的条件，以实现供电、有线网络传输等功能，同时繁琐的图像比对工作仍然需要较多人工的投入。因而该方案只能在城区等场所实施，存在投入成本高、施工复杂等问题。

综上，国土监控的传统方案存在人力投入多、部署成本高、实现复杂等问题，导致实用性较差、难于复制推广，因而需要探索和提升国土监管的自动化、智能化水平，以实现高效率、低成本的目标。

2 “互联网+”推动国土监管的智能化应用

“互联网+”是国家近期提出的行动计划，其基于新的生产要素（如信息技术）和通信设施（端、管、云）与行业应用相结合，促进生产方式的升级从而产生新的价值，因而在国土监管应用中引入“互联网+”技术，可实现国土监管的智能化、高效化，并可在全国范围内推广实践。

2.1“互联网+国土监管”的系统架构

图1为“互联网+国土监管”的系统架构，主要包含互联网监控终端（如带云台控制功能的高清智能视频监控摄像头、执法手机等）、4G移动通信网络和云监控平台三个部分组成，即基于“互联网+”的“端、管、云”体系架构。这种“互联网+国土监管”的方案已在某地市由电信运营商与当地的国土局联合开展探索与实践，未来可在国内推广。

（1）4G互联网终端

智能视频监控终端定期主动采集被监测目标土地区域的视频图像，再通过4G移动通信网络传输至国土监管云平台。智能视频监控终端（如支持高清视频拍照、摄像功能的球机）主要集成了数据采集模块、4G通信模块、图像的智能分析模块和业务接口模块等，如图2所示。

监控终端内部的智能分析模块通过对图像特征信息的提取和预分析，在本地实现对被监测土地发生变化的初步识别和判断，若判断被监测对象可能发生变化（如被非法占用等），现场实时采集图片并通过业务接口模块通知国土监管平台，实现及时的告警通知；业务接口模块负责与国土监管平台的对接，通过4G通信模块实时传输视频和图片。

国土监控的执法人员可通过执法终端（如定制的4G工作手机）接入国土监管平台，实现告警的接收处理和被监管土地现场视频、图像的查看，以提高执法的及时性和高效性。

（2）通信管道

智能视频监控终端内嵌4G移动通信模块，其通过4G无线网络实现视频和图片的传输功能，因而使得国土监管的落地应用不再受场地和施工布线（即部署有线网络）的限制。随着将来4G信号的全国覆盖，可在全国范围内灵活低成本地部署智能监控终端，从而节省了大量的人工和资金投入。

（3）云服务平台

国土监管云平台在收到视频监控终端定期采集的视频图像后，在本地存储并建立被监测对象的特征数据库，通过智能算法来实时分析采集图像的变化情况。若发现可疑情况，如土地被非法违规占用等，通过短信或触发工作手机的形式通知执法人员确认并及时到现场执法。

与视频监控终端内的智能分析模块相比较，云服务平台的监测算法更为复杂，其采用大数据、历史经验库、智能学习等机制对图像特征数据进行智能分析。因而互联网终端相当于第一层监测、云服务平台相当于第二层监测。

2.2 “互联网+国土监管”的实践方案

智能视频监控终端外接太阳能电板供电、内置4G移动通信模块，因而不需要在现场进行布线等复杂的施工操作；现场安装时，高清视频摄像头对准被监测土地，固定好安装位置，保障能清晰地抓拍被监测土地的完整视频图像。智能视频监控终端默认在每天固定的时间点（如9点、12点、16点）抓拍一次图像并实时远程传输至国土监管平台，后台进行图片存储以作后续可能的举证等用途。

智能监控终端在本地先对抓拍的图像进行分析处理，初步判断是否有异常情况。图3为相关工作流程示意，终端内的嵌入式软件支持相关的图像处理和智能分析算法。

（1）智能监控终端的数据采集模块（即视频摄像头）每次拍摄一张或多张（一般三张）被监测土地的图片后，对其进行预处理，消除干扰噪音（每天拍摄图像的时间点、抓拍次数、每次拍摄图像的数量等参数可通过国土监控平台进行远程配置）。

（2）基于一幅图片采样获取多个目标图像块，每个图像块可选取长宽分别为2像素或3像素大小的尺寸，第一个图像块位于整幅图片的中心，以其为基点，分别向上、下、左、右方向每间隔2个或3个像素（即两个图像块边缘之间的间距）来采样获取图像块，一直到整幅图片的边缘为止；同时分别对每个图像块按采样的顺序进行标号。

（3）对于每个图像块，提取并计算每个像素点的色调、灰度等特征信息。

（4）以图像块为单位，对其内所有像素点的特征信息进行统计平均，将平均化的特征值标识为该图像块的特征值；若每次拍摄多张（如三张）被监测土地的图片时，可再统计平均多张图片中相同标号（即同样位置区域）的图像块的特征值。

（5）若系统首次获取被监测土地的图像的特征数据，则在终端内进行存储；否则与已存储的信息进行相似度计算，若相似度较低，智能终端通过4G网络向国土监管平台告警，国土监管平台对图像进行深度分析并确认异常后，再通过短信或APP告警等方式通知执法人员确认。

国土监管平台存储被监测目标土地的原始图像，当收到智能监控终端的告警通知时，通过提取相邻时间点的视频图像的主色调和纹理特征信息，进行相似度匹配以确定被监测目标是否发生变化。相关的工作流程系统自动完成，不需要人工干预，仅当监测到异常情况时才通知执法人员确认后再到现场执法。国土监管平台支持接入多路智能监控终端，执法人员可通过电脑或手机登录平台并选择查看任一被监测对象的实时视频信息、所有被监测土地的当前状况等。

2.3“互联网+”的应用价值

综上分析，“互联网+”利用了信息采集与智能分析、无线宽带通信、云服务等技术，实现了对国土的智能化监管，对比传统的模式，带来了如下方面的诸多优势：

（1）通过互联网终端、云平台提供智能视频的分析与处理，实现全天候、自动化的多层监测，提升了国土监管的可靠性和持续性。

（2）智能分析的结果通过移动互联网的方式（如短信、手机APP消息通知等）通知执法人员，提高了执法的及时性和高效性。

（3）前端智能监控设备采用4G通信，不受场地和施工方面的限制，因而系统部署更灵活、方便，从而节省大量人工和费用投入。

（4）“互联网+”的应用模式可以直接在全国范围内复制推广。

“互联网+”的方案模式同时可在其他行业内应用，以实现其价值的延伸。

3 “互联网+”的价值延伸

“互联网+国土监管”应用方案中的视频采集、智能分析、4G网络传输、云平台服务等相关功能可作为一种通用的能力复用到其他需求场景中，如在旅游业、家庭安防等领域中应用。

以旅游业为例，游客在计划前往新的景点前，有提前了解景点相关信息的需求。在风景区的特色景点现场安装4G智能视频监控终端，实时连续采集视频图像并传输至后台，游客可通过手机APP（登陆后台）查看视频的形式来提前“访问”景点的实际场景，根据视觉感官体验等来决定是否现场参观景点。进一步拓展，可在手机APP内增加景区购票、点评等服务，这就是“互联网+”的价值延伸，即实现传统业务的O2O（线上线下相结合）转型，实现智慧旅游服务。

以家庭安防为例，其基于家庭宽带面向家庭用户提供远程视频监控服务，用户可通过手机APP在4G、Wi-Fi等网络下远程视频实时查看家庭内的场景，满足用户的监控、安防、家庭看护等需求，如实时查看老人、小孩、宠物在家的具体活动情况等。图4为家庭安防业务的应用架构，主要包括前端智能监控摄像头和家庭业务云平台，前端摄像头安装于用户家内，实现视频图像的采集并通过标准接口传输至安防业务平台；业务平台实现视频流的接入、转码、分发和用户管理等相关功能。

4 结束语

“互联网+”是一种产业创新，其促进了互联网信息化与各个行业的深度融合，“互联网+国土监管”的应用，解决了传统土地资源监控中碰到的诸多问题，实现国土监管的智能化、高效化和低成本化，可在全国范围内推广应用。同时“互联网+”带来的相关核心能力可在其他行业内复制应用，延伸了其价值内涵。

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