夏津縣國土空間基礎信息平臺系統設計及關鍵技術

馬春瑩

(夏津縣自然資源局，山東 德州 253200)

0 引言

國土空間基礎信息平臺建設是落實國務院印發的《全國國土規劃綱要(2016—2030)》的重要工作部署，是推進國家治理體系和治理能力現代化的要求，同時也是促進信息共享、資源整合的需要[1]。國土空間基礎信息平臺，能夠最大限度地挖掘國土空間數據資源潛力，加快建立利用數據“說話、決策、管理、創新”的新機制，充分發揮國土空間“底圖、底板、底線”的作用，全方位動態監測國土空間開發利用活動，有力支撐政府各部門的科學規劃并全面提升政府管理決策水平[2]。

按照部署，夏津縣國土空間基礎信息平臺(以下簡稱平臺)項目于2020年12月正式啟動建設，目前，該平臺已通過驗收并正式上線試運營。該平臺以夏津縣各類自然資源數據為基礎，聚合集成各類國土空間相關數據形成了一套符合國家、省標準的自然資源數據體系，并在此基礎上形成了夏津縣自然資源“一張圖”，為各類與國土空間相關的規劃、管理、決策、服務等提供技術支撐。同時，國土空間基礎信息平臺將作為全局數據的統一出入口為夏津縣各相關職能部門提供數據服務，從而實現自然資源數據共建共享，并保障各類信息數據安全，實現政務辦公高效集約自主化，助力“數字夏津”建設。

1 系統設計

1.1 系統總體架構

平臺整合和接入了遙感、基礎測繪、土地、礦產資源、地質、不動產、環保等信息資源，共享住建、水利、林業、發改、交通、環保、農業等部門的國土空間相關信息，同時強化數據資源在采集、存儲、應用和共享等環節的安全保護，實行數據資源的分類分級管理，并制定安全運維管理制度和應急管理措施。在充分考慮縣級自然資源信息化基礎薄弱的實際情況下，采用市縣統籌部署模式滿足平臺縱向連通、橫向銜接的建設要求，市級層面統籌全域自然資源一張圖數據資源體系建設，搭建平臺主中心，構建平臺統籌治理、統一服務的應用支撐；縣級構建子節點，通過平臺進行數據上報匯交與服務申請。最終建成了開放共享、安全可靠、貫穿市、縣兩級和部門聯動的分布式國土空間基礎信息服務平臺[3]。該平臺從上到下分為4層，系統總體架構如圖1所示。

圖1 系統總體架構圖

(2)信息資源服務層：建立大數據倉庫管理系統，對國土空間基礎數據資源進行統一管理。

(3)平臺資源服務層：為上層應用服務提供統一應用分析服務。

(4)應用服務層：構建共享開發、應用、管理平臺，為門戶、政務、監管和互聯網提供服務。

1.2 系統數據庫設計

自然資源涵蓋廣泛，包含全域全要素的地表、地上、地下各類數據[4]，如：數字高程模型、遙感影像、地表覆蓋、地表基質、地質體、地下管線、地下構筑物、業務管理。夏津縣國土空間專題數據有以下3類：

(1)現狀類數據：反應土地資源、礦產資源、水資源、森林資源等資源現狀。包括土地利用現狀、農村集體土地所有權、林地變更、第二次地名普查等。

(2)規劃類數據：是在自然資源管理中的空間管控類數據。包括鄉級土地利用總體規劃、城市總體規劃、永久基本農田、礦產資源規劃、生態保護紅線等。

(3)管理類數據：是自然資源業務管理、審批工作實時生成的，包括建設用地審批、礦業權審批、補充耕地項目審批等。

平臺建設中將上述要素全部進行立體化展示，已有二維數據升維可視化，已有三維數據，包含傾斜攝影、高精度三維模型、BIM、點云等融合可視化?？梢暬瓿珊笸ㄟ^采用飛行、半透明、卷簾等多種方式直觀掌握區域內地形地貌、土地覆蓋以及地下空間賦存情況，從而為后續的分析應用打下數據基礎[5]。同時按照“物理分布、邏輯一體”的技術路線，基于統一的數據格式、統一的時空基準、統一的注冊接入，對跨部門、跨業務的數據進行整合與接入。在三維立體自然資源“一張圖”數據框架下，接入了基礎地理、衛星遙感、第三次國土調查、國土空間規劃數據庫、不動產登記、永久基本農田、地理國情監測、土地管理、礦產管理等數據，初步建立了自然資源“一張圖”核心數據庫[6]，平臺數據架構如圖2所示。

圖2 平臺數據架構圖

1.3 系統功能設計

(1)平臺門戶：是了解平臺的窗口，也是使用平臺的入口[7]。平臺門戶通過統—的身份認證，確保平臺的安全，同時提供新聞動態、熱門數據、最新數據、數據資源、應用案例等內容，便于用戶快速了解平臺內容。

目前4K與8K逐漸成為人們選購電視產品的主流選擇。原因是隨著視像行業技術的不斷進步與網絡信號傳輸速率的提高，人們對于高畫質的需求在技術上已經能夠得到滿足。4K分辨率能夠為用戶帶來相比1080P多4倍的像素顯示，圖像邊緣更加銳利，細節豐富，8K技術也在不斷提高過程中，部分電臺、機構已經開始針對性開發8K攝錄技術并開始試播。

(2)數據中心：是用戶了解平臺成果資源、在線應用平臺的窗口，主要提供平臺各類數據資源的統一展示、查詢、分析等應用[8]。用戶可以按需選擇數據資源進行疊加分析、對比分析、關聯分析以及統計分析等，定制“我的地圖”，制作單值固、分段圖、熱力圖、蜂巢圖、聚合圖等。

(3)應用中心：是輔助自然資源相關部門人員日常工作的工作平臺，主要圍繞規劃應用、審批應用、監管應用、決策應用等領域，提供多類在線應用的工具[9]。規劃應用：提供多規疊加分析、主要控制線分析、人口預測、用地情況預測等工具。審批應用提供項目合規性分析、項目選址分析、重復批地審查、重復供地審查、地類占用分析、礦產資源壓覆審查、建設用地預審審查、探礦權審批審查、采礦權審批審查、建設用地審批審查、查土地征收審批審查等工具。監管應用：提供三條紅線保護情況分析、土地資源總體情況監測等工具。決策應用提供耕地保護情況分析、土地供給情況分析等工具。

(4)服務中心：將平臺的數據、功能封裝為服務接口，面向部門開發用戶，提供便捷的服務，方便應用系統的快速搭建[10]。通用服務提供地圖服務、數據服務、空間分析服務、統計報表服務、專題圖制作服務等通用服務。應用服務將應用中心相關工具進行封裝后向用戶提供相關應用服務，具體提供規劃應用服務、審批應用服務、監管應用服務、決策應用服務等內容。

(5)運維管理：運維管理是全面掌握、管理、監控各部門用戶對平臺使用情況的窗口[11]，面向管理人員提供服務資源管理、數據資源管理、目錄管理、權限管理、平臺配置、指標和模型管理等工具。

(6)數據管理：是對國土空間數據進行統—管理與應用的平臺[12]，面向數據管理人員根據不同數據類型，如基礎地理數據、國土三調數據、地理國情普查數據以及規劃數據、管理數據、社會經濟數據等，提供數據采集抽取工具、數據檢查處理與入庫工具、數據導入導出與格式轉換工具、數據管理工具等，適應多類型數據處理、質檢、入庫更新與管理的需要。

2 關鍵技術

2.1 基于大數據的空間數據管理技術

當前，在“山水林田湖草”的生命共同體思想指引下，無論是國土空間規劃，還是自然資源管理正步入大數據時代，數據類型不斷延展、數據量持續增加[13]。大數據管理、大數據挖掘等問題日益受到行業關注，大數據應用成為行業信息化建設一個新的熱點、重點。在國土空間基礎信息平臺建設中，必須把大數據管理能力作為一個重要技術指標。大數據管理主要分為數據采集、數據預處理、數據存儲、數據安全和管控等模塊[14]，通過對數據質量、數據安全、共享開放、隱私保護、流通管控為各項業務應用提供高質量的數據輸入，并實現對數據進行全生命周期的完善管理，讓多源融合的大數據資產“進得來”“管得住”“出得去”(圖3)。

圖3 空間數據管理

平臺建設中充分利用大數據的空間數據管理技術，提供非業務環境下現狀數據和規劃管控數據的數據提取、數據質檢、數據入庫、數據更新和歷史數據管理功能，通過對大量空間數據的轉換入庫、集成管理和共享應用，提高空間數據的質量、信息含量和應用層次，提供有力的空間數據服務保障，確保各類空間數據遵循“進得來”“管得住”“出得去”，為國土空間規劃乃至自然資源的相關應用系統提供堅實的數據支撐。同時平臺將IT大數據技術融入空間數據管理、空間分析、流數據處理與可視化等方面，基于分布式空間數據引擎，提供密度分析、聚合分析等空間大數據算子，疊加分析、緩沖區分析等經典空間分析算子[15]，支持10億級數據快速發布與實時渲染，提供二維、三維、動靜態兼具的可視化效果，為國土空間規劃編制、實施監督等提供更快更強的應用支撐。

2.2 基于微服務架構和云服務管理的支撐技術

國土空間基礎信息平臺將為整個國土空間的業務提供“底圖”、“底線”和“底板”的作用，需要同具體的業務銜接起來，通過平臺向外提供相關服務[16]。因此，需要建立強大的云管理和服務平臺，提供敏捷、靈活的資源服務支撐，從而滿足業務應用的多變性。平臺采用分布式、云計算等先進技術，基于MapGIS大數據與云平臺(I2GSS)，搭建出“1+1+N(即1個大數據中心+1個云管理與服務平臺+N個應用服務)”模式的國土空間基礎信息平臺，實現國土空間基礎信息的共建共享、縱橫聯通、深度融合(圖4)。云管理與服務平臺作為整個平臺的運維管理后臺，獨創高性能服務引擎、大數據引擎和應用集成引擎三風智能運化工具箱，從數據、服務、應用三個維度滿足用戶高性能集群并發調度、大數據分析展示和應用快速部署的需求[17]，同時對平臺運行狀況提供全方位、動態可視化智能監管，從而保障平臺持續高效的運行。平臺匯集相關服務，向其他業務系統提供數據資源服務和專題應用對接，打通了部門之間的數據鏈路和應用鏈路，并由統一標準服務提供給其他異構系統。該平臺接入和對外提供的服務包括數據服務、基礎服務、專題服務和定制服務。數據服務主要包括數據瀏覽、查詢和信息共享服務；基礎服務主要包括統計報表、國土空間分析以及專題圖制作服務；專題服務包括規劃編制、行政審批、資源監管、決策支持、資源評價等主題的服務；還有針對具體應用的定制服務等。

圖4 云管理和服務平臺

2.3 統一門戶管理和統一運維管理技術

平臺涉及到的數據、應用種類繁多，其用戶的統一登錄和安全防范是應用整合的重難點之一，該平臺在建設中將統一門戶管理納入國土空間基礎信息平臺，在統一應用管理基礎上，融入統一身份、統一認證、統一授權、統一審計的4A(Account、Authentication、Authorization、Audition)安全護盾，實現對各種應用系統的有效整合[18]，并滿足基于等保三級的應用安全保障，幫助用戶完成用戶、機構、權限、審計日志等的統一管理以及三權分立，從而在做到有效的應用安全保障的同時，也提升了管理效率并規避了權力的濫用。同時，平臺通過統一運維管理，可以更好的管理和維護系統的運行，實現用戶組織機構管理、角色權限的分配，還能針對不同服務、應用以及專題進行個性化的配置，實現用戶資源權限的分層分級管理，使不同層級的用戶擁有不同的管理職能和資源權限，靈活地應對管理需求和組織、人員調整所帶來的變化[19]。此外，平臺還可以通過自動化監控，將系統故障的事后處理升級為系統風險的事前預防(圖5)?；诮y一門戶管理和統一運維管理技術，平臺實現了不同應用中的統一管理和安全防護，而且也靈活應對了管理需求和機構變革。

圖5 統一門戶管理和統一安全防護

3 結語

國土空間基礎信息平臺建設是實施“數字賦能”行動，提升整體智治自然資源信息化水平的基礎性工作。夏津縣國土空間基礎信息平臺經試運行測試，系統功能完善，運行穩定，滿足了全縣自然資源和規劃系統業務應用需求，為全縣國土空間規劃編制和自然資源各項工作開展提供了基礎支撐。

(1)在管好用好國土空間基礎信息平臺的基礎上，按照空天地一體化綜合指揮模式，進一步拓展國土空間基礎信息平臺功能，加快推進國土空間基礎信息平臺二期建設，開展三維實景一張圖展示、應急指揮調度、一碼管地場景、歷史文化名城管理場景等跨部門、跨行業應用場景建設。

(2)圍繞新一代信息技術與規劃資源業務深度融合這條主線，逐步實現規劃資源工作可視化、可驗證、可預測、可學習、可決策，使管理更聰明、更智慧，推動規劃資源工作提效能、擴功能、增動能。

(3)加快構建全方位、全過程、全領域的信息化支撐服務體系，推進自然資源管理全業務協同，全面賦能自然資源治理能力和治理水平現代化。