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摘 要：新增耕地是严格落实占补平衡的基础和抓手，强化新增耕地监管是保障。随着新型工业化、城镇化建设的发展以及生态文明建设，耕地后备资源越发匮乏，实现耕地占补平衡的难度也越来越大。新增耕地管理工作，程序复杂化、要素多元化、内容精细化，信息化监管将是必要的手段和方式。该研究使用开源的开发语言Java、Web-GIS框架、MySQL数据库等技术开发智能信息管理平台，构建了贵州省新增耕地核定信息系统。利用该系统可构建贵州新增耕地指标库，及时掌握贵州新增耕地数据信息和空间分布情况，为耕地保护、耕地占补平衡决策提供支持。该系统使得土地整治工作更加安全可靠，为业务工作发展降低了新增耕地核定、审核、监测、评价等人力和物力成本。
关键词：新增耕地;信息系统;智能信息化管理;GIS
中图分类号 P208 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）20-0116-06
Research and Application of the Newly Increased Cultivated Land Approval Information System of Guizhou Province
ZHANG Xun1，2 et al.
（1The Center of Land Development and Consolidation of Guizhou Province，Guiyang 550004，China; 2The Land Greening Remediation Engineering Research Center of Guizhou Province， Guiyang 550001， China）
Abstract：The newly increased cultivated land is the basis and starting point for strictly implementing the balance of occupation and compensation， and the strengthening of the supervision of newly increased cultivated land is the guarantee. With the development of new-type industrialization， urbanization， and the construction of ecological civilization， the reserve resources of arable land are becoming more and more scarce， and it is becoming more and more difficult to achieve the balance of arable land occupation and compensation. The newly increased cultivated land management process is complicated， the elements are diversified， and the content is refined. Informatization supervision of the newly increased cultivated land will be a necessary method. Therefore， this article uses the open source development language Java， Web-GIS framework， MySQL database and other technologies to develop an intelligent information management platform， and builds a new cultivated land verification information system in Guizhou Province. The system can be used to build a new arable land index database in Guizhou Province， to understand the situation of newly increased arable land in Guizhou Province in time， which can provide support for arable land protection decision-making. This system makes land remediation work safer and more reliable， and reduces the human and material costs of project supervision， review， and acceptance processes for future business development.
Key words： Newly increased cultivated land; Information system; Intelligent information management; GIS
1 引言
新增耕地是实现占补平衡的基础，是土地整治工作中的重要目标[1-2]。新增耕地核定是对新增耕地位置、地类、面积、质量等别等信息的真实性、准确性、合法性进行审核所开展的工作，其根本目的是确保耕地占补平衡中补充耕地指标的真实性和可靠性[3]。近年来，党中央国务院明确要求坚持最严格的耕地保护制度，严守耕地保护红线[8-10]。习近平总书记明确指出，要求像保护大熊猫一样保护耕地，着力加强耕地数量、质量、生态“三位一体”保护。党中央十九大报告明确提出，严格保护耕地，确保国家粮食安全，把中国人的饭碗牢牢端在自己手中。为加强耕地保护，切实做到先补后占、占优补优、占水补水，确保耕地数量不减少，耕地质量不降低，严格落实占补平衡制度。然而，随着新型工业化、城镇化建设发展以及生态文明建设，耕地后备資源越发匮乏，实现耕地占补平衡的难度也越来越大。2020年中央经济工作会议提出，坚决遏制耕地“非农化”、防止“非粮化”，规范耕地占补平衡，对耕地占补平衡管理工作提出了新要求。在新增耕地是严格落实占补平衡的基础和抓手，强化新增耕地监管是保障。新增耕地管理工作中，程序复杂化、要素多元化、内容精细化，信息化监管将是必要的手段和方式[7]。 核定工作具有明确的技术规程[4]，借助GIS工具和技术，能够对新增耕地的空间位置、空间属性等信息进行核查。但在实际作业过程中，由于审核流程的复杂、待审核的项目数多、GIS工具使用门槛高等原因，导致审查效率低、审查质量不可靠等问题出现。利用计算机编程手段，将重复且具有规律性的作业逻辑包装成服务或系统，在使用上可以有效降低因为人为作业所带来的误差，节约人力成本，提高作业效率。近年来，随着信息化建设的推进，针对于不同业务场景所研发的专用系统或服务越来越多[5-6]。本文通过分析核定工作的作业规范和要求，基于GIS技术设计并开发出贵州省新增耕地核定系统，以期为核定作业高效、可靠的开展提供技术支撑。
2 核定资料及技术要求
2.1 资料要求 核定工作对象是新增耕地项目资料，包括图件和非图件2种形式。图件资料为Shapefile格式，一般包括：区域范围线图件、项目区竣工图件及项目区土地利用现状图。其中，区域范围线图件及项目区竣工图件由多个子图构成;非图件材料为PDF格式和Excel表格格式2种，PDF文件一般是项目从立项到竣工整个周期所产生的各种请示、说明、报告、意见等资料文档，表格数据包含用于记录各个项目指标的质量评定因素表及项目核定工作表（见图1）。
2.2 技术要求
2.2.1 资料完整性审查 资料完整性审查是指对新增耕地项目资料的规范性、完整性及格式标准等进行审查。检查内容包括数据文件命名是否规范、必要文件是否缺失、材料是否存在冗余。其中，非图件材料只允许存在PDF和XLS或XLSX格式文件，图件材料只允许以Shapefile格式文件提交，且一组完整的Shapefile数据应同时包含后缀名为shp、dbf、shx、prj等4个文件，并具有相同的文件前缀。
2.2.2 合规性审核 合规性审核是指审核项目区范围线图层的作业区域是否符合法规。其包含以下3个内容：一是与历史项目库中的计划项目图层、实施项目图层、验收项目图层，分别进行叠加，审核项目区是否与历史项目重叠，是否存在重复投资的风险;二是与生态保护红线图层进行叠加，审核项目建设范围是否合法，避免在生态保护红线内实施项目;三是与土地利用变更调查数据库中的零星地物、线状地物、地类图斑图层进行叠加，通过指标审核项目区范围线内是否存在大于25°陡坡耕地，避免在大于25°的陡坡耕地安排项目。
2.2.3 指标数据准确性核验 指标数据准确性核验主要针对图件材料，判断其是否与国家备案库中的数据评判标准相符合。新增耕地核定的指标核验分为：项目土地利用现状数据一致性审查、项目竣工数据一致性审查、新增耕地指标审查、新增水田指标审查、耕地质量等别审查等5项。指标审核严格参照技术规程进行，针对不同的指标系数需要进行多种公式的套算，且作业过程具有一定的规律性和机械性。
以土地利用现状数据一致性审查指标计算为例，该审查项分为3个主流程：
（1）计算现状图。将范围线图件（多个不同项目区的范围线图层）分别与最新年度的土地利用现状数据库数据进行叠加，分析出项目实施前各区域的现状图，结果应该包括土地利用现状图、零星地物、线状地物中的一个或者多个;
（2）多部件拆分。在指标核算中，多部件要素的出现会导致最终指标核算出错，且由于上交的图件资料往往会存在此项问题，因此需要对步骤1的计算结果进行“多部件拆分”并对被拆分出的要素进行重编号;
（3）TBDLMJ面积计算。利用步骤2所得结果，依据土地类型对各图层中的要素按一定的关联逻辑进行指标计算，并最终以地类类型进行统合，主要计算公式如下：
XZDWMJ=（CD*KD）/1000 （1）
TKMJ=（TBMJ-LXDWMJ-XZDWMJ）*TKXS*0.01 （2）
TBDLMJ=[i=nnTBMJ-][i=nnLXDWMJ]-[i=nnXZDWMJ-][i=nnTKMJ] （3）
上述公式分别对应线状地物面积（XZDWMJ）、田坎面积（TKMJ）、图斑地类面积（TBDLMJ）的计算。式中CD表示线段长度，对应线状地物图层中各个要素的空间长度;KD表示宽度，线状地物图层KD字段对应的属性;TBMJ表示地类图斑图层种对应要素的空间面积;LXDWMJ表示零星地物图层下对应要素MJ字段值;TKXS表示地类图斑图层中对应要素的TKXS字段值;最终，TBDLMJ对应某一土地地类下的所有图斑面积。工作中，TKMJ的计算并不是必要的，通过辨识地类图斑图层中单一要素的多个字段信息来综合判断当前要素是否需要執行该计算。
3 系统的设计与实现
3.1 系统设计 本系统使用开源的开发语言Java进行开发，采用B/S架构，按表现层、业务逻辑层、数据层3个层面进行设计，图2为系统框架结构。
3.1.1 表现层 面向用户，是系统对数据进行处理后将结果以可视化的形式反馈给用户的窗台，包括对项目位置、项目状态、新增耕地指标、审核结果等多内容的表现。表现层使用了主流的HTML、CSS、和JavaScript等Web前端开发技术以及jQuery、Bootstrap等前端框架，并结合开源WebGIS框架OpenLayers作为系统的基础数据和空间数据的展示，方便与系统的交互。
3.1.2 业务逻辑层 是实现系统业务逻辑的主要部分，负责各种审查逻辑的实现，包括项目的指标核定、资料检查、空间数据计算等工作。业务逻辑层使用WebService服务的方式进行构建，根据不同的功能模块划分不同服务，如业务功能服务、业务流程服务、业务逻辑服务、地图服务、空间数据分析服务等。该层使用了主流的空间数据转换处理系统FME进行数据的转换处理，使用ArcGIS以及ArcGIS for Server对地图数据进行发布，使用开源Java GIS工具包GeoTools对空间数据进行分析处理。 3.1.3 数据层 数据层包含文件系统和数据库系统。文件系统内保存项目相关文件资料等。数据库系统包含非空间数据库和空间数据库，其中，非空间数据使用了开源数据库MySQL，用来存储业务数据;空间数据库使用了著名的开源GIS数据库PostGIS，该数据库实现了OpenGIS的一些规范，使其在使用过程中更加简便。空间数据库用来存储土地利用现状数据、耕地质量等级数据以及项目空间数据，为核定工作提供基础数据支撑。
3.2 面积、质量、产能计算
3.2.1 面积计算 （1）开工前耕地面积（S前）计算：
依据开工前最新年度土地变更调查成果计算耕地面积。
S前=[i=1n[Si*（1-Ri）]] （4）
Si=Si总-Si非耕地-Si线状-Si零星 （5）
式中，S前指项目开工前项目区内净耕地面积，n是项目区内基于不同地类、地形等因素划分的核定单元总个数，Si指项目开工前第i个核定单元耕地毛面积（含田坎），Ri指项目开工前第i个核定单元的田坎系数。
Si总指项目开工前第i个核定单元图斑总面积，Si非耕地指项目开工前第i个核定单元非耕地图斑面积，Si线状指项目开工前第i个核定单元耕地图斑中非耕地类的线状地物总面积，Si零星指项目开工前第i个核定单元耕地图斑中非耕地类的零星地物总面积。
（2）竣工后耕地面积（S后）计算：
项目竣工（或验收）后，基于实地调查测量形成的项目竣工图计算耕地面积。所有地物不能以线状地物和零星地物表示，均应以图斑形式落实到项目竣工图上。
S后=[j=1n[Sj*（1-Rj）]] （6）
Sj=Sj总-Sj非耕地 （7）
式中，S后指竣工后项目区内耕地净面积，n是项目区内核定单元总个数，RjRj指竣工后第j个核定单元田坎系数（通过实测得出），Si指竣工后第j个核定单元耕地毛面积（含田坎），Sj总指竣工后第j个核定单元图斑总面积，Sj非耕地指竣工后第j个核定单元非耕地图斑面积。
（3）新增耕地面积（S）计算：
新增耕地面积由项目建设前后耕地面积之差得到：
S=S后-S前 （8）
式中，S指新增耕地面积。
（4）新增水田面积计算：
新增水田面积=新增耕地中水田面积+旱地改造为水田面积+水浇地改造为水田面积。
3.2.2 质量计算 新增耕地质量等别按照农用地质量分等相关技术要求进行评定。项目区内新增耕地平均质量等别按照不同核定单元采用面积加权平均计算;提质改造前耕地平均质量等别直接采用项目开工前最新的耕地质量评定成果;提质改造后耕地平均质量等别按照不同核定单元采用面积加权平均计算。项目区内耕地（含新增耕地和提质改造耕地）平均质量等别计算公式如下：
[K=i=1nKi×Sii=1nSi] （9）
式中，K为项目区内耕地平均质量等别，n是项目区内核定单元总个数;Ki为第i个核定单元的耕地质量利用等别，Si为第i个核定单元的耕地面积。
3.2.3 产能计算 根据评定的耕地质量等别和农用地质量等别等相关技术要求核算产能：
新增产能=新增耕地增加的产能+提质改造耕地增加的产能;
新增耕地增加的产能=（D-新增耕地平均质量等别）×新增耕地面积×15×100;
耕地提质改造增加的产能=（提质改造前耕地平均质量等别-提质改造后耕地平均质量等别）×提质改造耕地面积×15×100
式中，D指产能计算常数，D≤16（当产能为0时，D=16），产能单位为kg。
4 系统实现与应用
4.1 系统实现 系统采用Java作为开发语言，使用开源的GeoTools库来进行空间分析模块的编写，运用MyBatis框架来进行数据库的事务管理，为了提高空间分析效率，在数据库端构建基于RTree的空间索引;同时，利用API的方式调用FME软件，实现了对多种空间数据格式操作的支持。FME软件是一套优秀的数据治理平台，内部封装了450+种转换器，支持多源数据抽取、清洗及质检工作，在项目中主要应用如下：
（1）数据抽取：通过搭建FME工具，从相关数据源（如CAD数据）中提取所需数据出来（见图3）。由于各个数据源内的数据及其质量各不相同，因此针对每个数据源都可能需要建立各自独立的抽取流程。此外，抽取过程中，应采取相应的数据抽取策略，保障数据的及时、有效性。
（2）数据清洗：通过搭建FME工具，过滤那些不符合要求的数据。数据清洗主要是针对源数据库中出现二义性、重复、不完整、违反业务或逻辑规则等问题的数据进行统一的处理。在清洗之前需要进行数据质量分析，以找出存在问题的数据。
（3）数据质检：通过搭建FME工具，完成成果数据规范性检查。具体检查项如表1所示。
（4）数据分析：利用FME便捷模塊化的组件，构建新增耕地分析算法。使用到的组件有：Creator、WorkspaceRunner、FeatureReader、AttributeExposer、FeatureMerger、StatisticsCalculator、Clipper、PointOnAreaOverlayer、TestFilter、ExcelStyler等。通过这些组件构建的FME模板，可以计算得到新增耕地各类范围线以及新增耕地整治前后面积汇总表和等别表，进而可以分析得到新增耕地各类指标。
新增耕地核定系统在建设上，围绕底层化、组件化、简便化的设计思想，实现和拓展了若干个符合实际工作需要的功能模块，系统界面见图4。以下对系统的核心功能点进行说明：①项目信息的可视化管理：借助良好的数据库事务管理机制，系统实时统计并展示已交项目的整体指标情况、办理进度等信息，并针对当日的收、办件情况进行了单独展示;②项目资料的一键式审核：将多个功能模块进行集成，实现了对新增耕地项目资料的一键式审核，有效提高了作业效率并降低了对作业人员的技术要求，结合空间分析能力，对提交的图、表进行关联性核查，确保了审核作业的质量;③项目信息的便捷查询：系统提供对项目审理情况的浏览、查询等操作，方便用户对已提交项目的审理情况进行跟踪（图5），对于已完成审核的项目，作业单位可以在对应的指标核算成果表中，方便的比对指标差异（图6）。 4.2 系统应用 本系统于2019年5月运用在贵州省土地开发整治中心，经过2年多时间的运行与升级，为该中心的新增耕地省级复核提供了技术支持，保证了数据的及时性和准确性，实现了新增耕地无纸化核定和管理。该系统主要实现了业务数据的展示，用户在线收件和作业自助收件，核定文件一键导入导出，项目从收件、初审、复核、审核、审定阶段进行全流程及全材料数据审查以及记录，项目整治前后的各地类面积分析，耕地等别的评定，存在问题的新增耕地項目提出外业核查建议，使用系统的用户进行添加和权限管理。
5 结语
贵州省新增耕地核定信息系统建成后，构建了高效、快捷的新增耕地核定新模式，促进了新增耕地核定业务信息化进程，通过统一、标准的智能信息管理平台，保证的新增耕地的真实性和可靠性，为国家开展新增耕地业务提供了良好的基础保障，同时也为土地开发整治中心业务的协调工作建立了良好的运行模式，使得土地整治工作更加安全可靠，为未来业务发展降低了新增耕地项目核定、审核、监测过程的人力和物力成本，节约了资源。此外，通过该系统，贵州省拥有了自己的新增耕地指标库，能够对全省新增耕地指标情况进行及时地掌握和了解，为贵州省在耕地保护和耕地占补平衡决策方面提供了强有力的保障和支持。
参考文献
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[2]汪莉，彭婷婷，尤佳.论土地整治中新增耕地使用权的制度完善[J].山东社会科学，2017（05）：142-147.
[3]国土资源部.《国土资源部关于进一步加强科技创新工作的意见》（国土资发〔2013〕72号）[Z].国土资源通讯，2013，13：24-27.
[4]自然资源部耕地保护司负责人解读《关于严格核定土地整治和高标准农田建设项目新增耕地的通知》[EB/OL].[2018-03-12].http：//www.mnr.gov.cn/gk/zcjd/201803/t20180312_2364922.html.
[5]关于严格核定土地整治和高标准农田建设项目新增耕地的通知国土资发[2018]31号[EB/OL].[2018-03-12].http：//www.gov.cn/xinwen/2018-03/12/content_5273358.htm.
[6]秦彦杰，赵艳霞，刘欣，等.河北省土地整治及建设项目用地审批信息管理系统设计与实现研究[J].国土资源信息化，2014（01）：33-36.
[7]任向红，石雪冬，陆宇红.土地整治信息化系统建设的思考[J].测绘与空间地理信息，2019，42（03）：153-154.
[8]《省国土资源厅关于印发《贯彻中共贵州省委贵州人民政府关于加强耕地保护和改进占补平衡推进绿色发展的实施意见的实施方案》的通知》（黔国土资发〔2018〕6号）
[9]黔党发〔2018〕4号《中共贵州省委贵州省人民政府关于加强耕地保护和改进占补平衡推进绿色发展的实施意见》[EB/OL].[2018-08-04].https：//www.waizi.org.cn/policy/39706.html.
[10]中共中央国务院关于加强耕地保护和改进占补平衡的意见[EB/OL].[2017-01-23].http：//www.gov.cn/zhengce/2017-01/23/content_5162649.htm.
关键词：新增耕地;信息系统;智能信息化管理;GIS
中图分类号 P208 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）20-0116-06
Research and Application of the Newly Increased Cultivated Land Approval Information System of Guizhou Province
ZHANG Xun1，2 et al.
（1The Center of Land Development and Consolidation of Guizhou Province，Guiyang 550004，China; 2The Land Greening Remediation Engineering Research Center of Guizhou Province， Guiyang 550001， China）
Abstract：The newly increased cultivated land is the basis and starting point for strictly implementing the balance of occupation and compensation， and the strengthening of the supervision of newly increased cultivated land is the guarantee. With the development of new-type industrialization， urbanization， and the construction of ecological civilization， the reserve resources of arable land are becoming more and more scarce， and it is becoming more and more difficult to achieve the balance of arable land occupation and compensation. The newly increased cultivated land management process is complicated， the elements are diversified， and the content is refined. Informatization supervision of the newly increased cultivated land will be a necessary method. Therefore， this article uses the open source development language Java， Web-GIS framework， MySQL database and other technologies to develop an intelligent information management platform， and builds a new cultivated land verification information system in Guizhou Province. The system can be used to build a new arable land index database in Guizhou Province， to understand the situation of newly increased arable land in Guizhou Province in time， which can provide support for arable land protection decision-making. This system makes land remediation work safer and more reliable， and reduces the human and material costs of project supervision， review， and acceptance processes for future business development.
Key words： Newly increased cultivated land; Information system; Intelligent information management; GIS
1 引言
新增耕地是实现占补平衡的基础，是土地整治工作中的重要目标[1-2]。新增耕地核定是对新增耕地位置、地类、面积、质量等别等信息的真实性、准确性、合法性进行审核所开展的工作，其根本目的是确保耕地占补平衡中补充耕地指标的真实性和可靠性[3]。近年来，党中央国务院明确要求坚持最严格的耕地保护制度，严守耕地保护红线[8-10]。习近平总书记明确指出，要求像保护大熊猫一样保护耕地，着力加强耕地数量、质量、生态“三位一体”保护。党中央十九大报告明确提出，严格保护耕地，确保国家粮食安全，把中国人的饭碗牢牢端在自己手中。为加强耕地保护，切实做到先补后占、占优补优、占水补水，确保耕地数量不减少，耕地质量不降低，严格落实占补平衡制度。然而，随着新型工业化、城镇化建设发展以及生态文明建设，耕地后备資源越发匮乏，实现耕地占补平衡的难度也越来越大。2020年中央经济工作会议提出，坚决遏制耕地“非农化”、防止“非粮化”，规范耕地占补平衡，对耕地占补平衡管理工作提出了新要求。在新增耕地是严格落实占补平衡的基础和抓手，强化新增耕地监管是保障。新增耕地管理工作中，程序复杂化、要素多元化、内容精细化，信息化监管将是必要的手段和方式[7]。 核定工作具有明确的技术规程[4]，借助GIS工具和技术，能够对新增耕地的空间位置、空间属性等信息进行核查。但在实际作业过程中，由于审核流程的复杂、待审核的项目数多、GIS工具使用门槛高等原因，导致审查效率低、审查质量不可靠等问题出现。利用计算机编程手段，将重复且具有规律性的作业逻辑包装成服务或系统，在使用上可以有效降低因为人为作业所带来的误差，节约人力成本，提高作业效率。近年来，随着信息化建设的推进，针对于不同业务场景所研发的专用系统或服务越来越多[5-6]。本文通过分析核定工作的作业规范和要求，基于GIS技术设计并开发出贵州省新增耕地核定系统，以期为核定作业高效、可靠的开展提供技术支撑。
2 核定资料及技术要求
2.1 资料要求 核定工作对象是新增耕地项目资料，包括图件和非图件2种形式。图件资料为Shapefile格式，一般包括：区域范围线图件、项目区竣工图件及项目区土地利用现状图。其中，区域范围线图件及项目区竣工图件由多个子图构成;非图件材料为PDF格式和Excel表格格式2种，PDF文件一般是项目从立项到竣工整个周期所产生的各种请示、说明、报告、意见等资料文档，表格数据包含用于记录各个项目指标的质量评定因素表及项目核定工作表（见图1）。
2.2 技术要求
2.2.1 资料完整性审查 资料完整性审查是指对新增耕地项目资料的规范性、完整性及格式标准等进行审查。检查内容包括数据文件命名是否规范、必要文件是否缺失、材料是否存在冗余。其中，非图件材料只允许存在PDF和XLS或XLSX格式文件，图件材料只允许以Shapefile格式文件提交，且一组完整的Shapefile数据应同时包含后缀名为shp、dbf、shx、prj等4个文件，并具有相同的文件前缀。
2.2.2 合规性审核 合规性审核是指审核项目区范围线图层的作业区域是否符合法规。其包含以下3个内容：一是与历史项目库中的计划项目图层、实施项目图层、验收项目图层，分别进行叠加，审核项目区是否与历史项目重叠，是否存在重复投资的风险;二是与生态保护红线图层进行叠加，审核项目建设范围是否合法，避免在生态保护红线内实施项目;三是与土地利用变更调查数据库中的零星地物、线状地物、地类图斑图层进行叠加，通过指标审核项目区范围线内是否存在大于25°陡坡耕地，避免在大于25°的陡坡耕地安排项目。
2.2.3 指标数据准确性核验 指标数据准确性核验主要针对图件材料，判断其是否与国家备案库中的数据评判标准相符合。新增耕地核定的指标核验分为：项目土地利用现状数据一致性审查、项目竣工数据一致性审查、新增耕地指标审查、新增水田指标审查、耕地质量等别审查等5项。指标审核严格参照技术规程进行，针对不同的指标系数需要进行多种公式的套算，且作业过程具有一定的规律性和机械性。
以土地利用现状数据一致性审查指标计算为例，该审查项分为3个主流程：
（1）计算现状图。将范围线图件（多个不同项目区的范围线图层）分别与最新年度的土地利用现状数据库数据进行叠加，分析出项目实施前各区域的现状图，结果应该包括土地利用现状图、零星地物、线状地物中的一个或者多个;
（2）多部件拆分。在指标核算中，多部件要素的出现会导致最终指标核算出错，且由于上交的图件资料往往会存在此项问题，因此需要对步骤1的计算结果进行“多部件拆分”并对被拆分出的要素进行重编号;
（3）TBDLMJ面积计算。利用步骤2所得结果，依据土地类型对各图层中的要素按一定的关联逻辑进行指标计算，并最终以地类类型进行统合，主要计算公式如下：
XZDWMJ=（CD*KD）/1000 （1）
TKMJ=（TBMJ-LXDWMJ-XZDWMJ）*TKXS*0.01 （2）
TBDLMJ=[i=nnTBMJ-][i=nnLXDWMJ]-[i=nnXZDWMJ-][i=nnTKMJ] （3）
上述公式分别对应线状地物面积（XZDWMJ）、田坎面积（TKMJ）、图斑地类面积（TBDLMJ）的计算。式中CD表示线段长度，对应线状地物图层中各个要素的空间长度;KD表示宽度，线状地物图层KD字段对应的属性;TBMJ表示地类图斑图层种对应要素的空间面积;LXDWMJ表示零星地物图层下对应要素MJ字段值;TKXS表示地类图斑图层中对应要素的TKXS字段值;最终，TBDLMJ对应某一土地地类下的所有图斑面积。工作中，TKMJ的计算并不是必要的，通过辨识地类图斑图层中单一要素的多个字段信息来综合判断当前要素是否需要執行该计算。
3 系统的设计与实现
3.1 系统设计 本系统使用开源的开发语言Java进行开发，采用B/S架构，按表现层、业务逻辑层、数据层3个层面进行设计，图2为系统框架结构。
3.1.1 表现层 面向用户，是系统对数据进行处理后将结果以可视化的形式反馈给用户的窗台，包括对项目位置、项目状态、新增耕地指标、审核结果等多内容的表现。表现层使用了主流的HTML、CSS、和JavaScript等Web前端开发技术以及jQuery、Bootstrap等前端框架，并结合开源WebGIS框架OpenLayers作为系统的基础数据和空间数据的展示，方便与系统的交互。
3.1.2 业务逻辑层 是实现系统业务逻辑的主要部分，负责各种审查逻辑的实现，包括项目的指标核定、资料检查、空间数据计算等工作。业务逻辑层使用WebService服务的方式进行构建，根据不同的功能模块划分不同服务，如业务功能服务、业务流程服务、业务逻辑服务、地图服务、空间数据分析服务等。该层使用了主流的空间数据转换处理系统FME进行数据的转换处理，使用ArcGIS以及ArcGIS for Server对地图数据进行发布，使用开源Java GIS工具包GeoTools对空间数据进行分析处理。 3.1.3 数据层 数据层包含文件系统和数据库系统。文件系统内保存项目相关文件资料等。数据库系统包含非空间数据库和空间数据库，其中，非空间数据使用了开源数据库MySQL，用来存储业务数据;空间数据库使用了著名的开源GIS数据库PostGIS，该数据库实现了OpenGIS的一些规范，使其在使用过程中更加简便。空间数据库用来存储土地利用现状数据、耕地质量等级数据以及项目空间数据，为核定工作提供基础数据支撑。
3.2 面积、质量、产能计算
3.2.1 面积计算 （1）开工前耕地面积（S前）计算：
依据开工前最新年度土地变更调查成果计算耕地面积。
S前=[i=1n[Si*（1-Ri）]] （4）
Si=Si总-Si非耕地-Si线状-Si零星 （5）
式中，S前指项目开工前项目区内净耕地面积，n是项目区内基于不同地类、地形等因素划分的核定单元总个数，Si指项目开工前第i个核定单元耕地毛面积（含田坎），Ri指项目开工前第i个核定单元的田坎系数。
Si总指项目开工前第i个核定单元图斑总面积，Si非耕地指项目开工前第i个核定单元非耕地图斑面积，Si线状指项目开工前第i个核定单元耕地图斑中非耕地类的线状地物总面积，Si零星指项目开工前第i个核定单元耕地图斑中非耕地类的零星地物总面积。
（2）竣工后耕地面积（S后）计算：
项目竣工（或验收）后，基于实地调查测量形成的项目竣工图计算耕地面积。所有地物不能以线状地物和零星地物表示，均应以图斑形式落实到项目竣工图上。
S后=[j=1n[Sj*（1-Rj）]] （6）
Sj=Sj总-Sj非耕地 （7）
式中，S后指竣工后项目区内耕地净面积，n是项目区内核定单元总个数，RjRj指竣工后第j个核定单元田坎系数（通过实测得出），Si指竣工后第j个核定单元耕地毛面积（含田坎），Sj总指竣工后第j个核定单元图斑总面积，Sj非耕地指竣工后第j个核定单元非耕地图斑面积。
（3）新增耕地面积（S）计算：
新增耕地面积由项目建设前后耕地面积之差得到：
S=S后-S前 （8）
式中，S指新增耕地面积。
（4）新增水田面积计算：
新增水田面积=新增耕地中水田面积+旱地改造为水田面积+水浇地改造为水田面积。
3.2.2 质量计算 新增耕地质量等别按照农用地质量分等相关技术要求进行评定。项目区内新增耕地平均质量等别按照不同核定单元采用面积加权平均计算;提质改造前耕地平均质量等别直接采用项目开工前最新的耕地质量评定成果;提质改造后耕地平均质量等别按照不同核定单元采用面积加权平均计算。项目区内耕地（含新增耕地和提质改造耕地）平均质量等别计算公式如下：
[K=i=1nKi×Sii=1nSi] （9）
式中，K为项目区内耕地平均质量等别，n是项目区内核定单元总个数;Ki为第i个核定单元的耕地质量利用等别，Si为第i个核定单元的耕地面积。
3.2.3 产能计算 根据评定的耕地质量等别和农用地质量等别等相关技术要求核算产能：
新增产能=新增耕地增加的产能+提质改造耕地增加的产能;
新增耕地增加的产能=（D-新增耕地平均质量等别）×新增耕地面积×15×100;
耕地提质改造增加的产能=（提质改造前耕地平均质量等别-提质改造后耕地平均质量等别）×提质改造耕地面积×15×100
式中，D指产能计算常数，D≤16（当产能为0时，D=16），产能单位为kg。
4 系统实现与应用
4.1 系统实现 系统采用Java作为开发语言，使用开源的GeoTools库来进行空间分析模块的编写，运用MyBatis框架来进行数据库的事务管理，为了提高空间分析效率，在数据库端构建基于RTree的空间索引;同时，利用API的方式调用FME软件，实现了对多种空间数据格式操作的支持。FME软件是一套优秀的数据治理平台，内部封装了450+种转换器，支持多源数据抽取、清洗及质检工作，在项目中主要应用如下：
（1）数据抽取：通过搭建FME工具，从相关数据源（如CAD数据）中提取所需数据出来（见图3）。由于各个数据源内的数据及其质量各不相同，因此针对每个数据源都可能需要建立各自独立的抽取流程。此外，抽取过程中，应采取相应的数据抽取策略，保障数据的及时、有效性。
（2）数据清洗：通过搭建FME工具，过滤那些不符合要求的数据。数据清洗主要是针对源数据库中出现二义性、重复、不完整、违反业务或逻辑规则等问题的数据进行统一的处理。在清洗之前需要进行数据质量分析，以找出存在问题的数据。
（3）数据质检：通过搭建FME工具，完成成果数据规范性检查。具体检查项如表1所示。
（4）数据分析：利用FME便捷模塊化的组件，构建新增耕地分析算法。使用到的组件有：Creator、WorkspaceRunner、FeatureReader、AttributeExposer、FeatureMerger、StatisticsCalculator、Clipper、PointOnAreaOverlayer、TestFilter、ExcelStyler等。通过这些组件构建的FME模板，可以计算得到新增耕地各类范围线以及新增耕地整治前后面积汇总表和等别表，进而可以分析得到新增耕地各类指标。
新增耕地核定系统在建设上，围绕底层化、组件化、简便化的设计思想，实现和拓展了若干个符合实际工作需要的功能模块，系统界面见图4。以下对系统的核心功能点进行说明：①项目信息的可视化管理：借助良好的数据库事务管理机制，系统实时统计并展示已交项目的整体指标情况、办理进度等信息，并针对当日的收、办件情况进行了单独展示;②项目资料的一键式审核：将多个功能模块进行集成，实现了对新增耕地项目资料的一键式审核，有效提高了作业效率并降低了对作业人员的技术要求，结合空间分析能力，对提交的图、表进行关联性核查，确保了审核作业的质量;③项目信息的便捷查询：系统提供对项目审理情况的浏览、查询等操作，方便用户对已提交项目的审理情况进行跟踪（图5），对于已完成审核的项目，作业单位可以在对应的指标核算成果表中，方便的比对指标差异（图6）。 4.2 系统应用 本系统于2019年5月运用在贵州省土地开发整治中心，经过2年多时间的运行与升级，为该中心的新增耕地省级复核提供了技术支持，保证了数据的及时性和准确性，实现了新增耕地无纸化核定和管理。该系统主要实现了业务数据的展示，用户在线收件和作业自助收件，核定文件一键导入导出，项目从收件、初审、复核、审核、审定阶段进行全流程及全材料数据审查以及记录，项目整治前后的各地类面积分析，耕地等别的评定，存在问题的新增耕地項目提出外业核查建议，使用系统的用户进行添加和权限管理。
5 结语
贵州省新增耕地核定信息系统建成后，构建了高效、快捷的新增耕地核定新模式，促进了新增耕地核定业务信息化进程，通过统一、标准的智能信息管理平台，保证的新增耕地的真实性和可靠性，为国家开展新增耕地业务提供了良好的基础保障，同时也为土地开发整治中心业务的协调工作建立了良好的运行模式，使得土地整治工作更加安全可靠，为未来业务发展降低了新增耕地项目核定、审核、监测过程的人力和物力成本，节约了资源。此外，通过该系统，贵州省拥有了自己的新增耕地指标库，能够对全省新增耕地指标情况进行及时地掌握和了解，为贵州省在耕地保护和耕地占补平衡决策方面提供了强有力的保障和支持。
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