從時空賦能談實景三維西安建設及應用

◎ 張周平 黃嫚

近年來，在自然資源部的大力推動和行業單位的積極響應下，實景三維建設在全國掀起了新浪潮。實景三維中國將為數字中國建設打造統一的時空基底，也將為經濟社會高質量發展提供數據要素保障和時空賦能。

作為全國第三個新型基礎測繪建設試點城市，陜西省西安市從實景三維服務能力和應用生態建設兩個層面，著力打造“時空基準、時空關聯、時空分析、時空智能、時空安全”五種服務能力，夯實構建“數據服務、平臺服務、知識服務”三種服務方式，切實保證實景三維“好用”。同時，從建設好“市級、局級”兩個應用生態，建立起“支撐環境、數據安全、更新機制”三個保障機制，有力保障實景三維能夠“用好”。

打造時空服務能力，讓實景三維“好用”

實景三維高品質時空賦能需要五種能力作為支撐，即時空基準支撐能力、時空關聯服務能力、時空分析服務能力、時空智能服務能力、時空安全保障能力。

時空基準支撐能力，需采用與國家基準相統一的平面基準、高程基準、時間基準、編碼標準來構建實景三維底座，確保數據成果分建共享，提升實景三維中國建設的整體性、系統性、協同性。

時空關聯服務能力，方便用戶在實景三維底座上靈活、快速掛接關聯各類目標信息，這種能力是時空分析和時空智能的基礎，也是實景三維賦能行業應用的關鍵。

時空分析服務能力，在專題信息與地理實體時空關聯的基礎上，為用戶提供包含空間分析、屬性分析、關系計算、時間分析、專題分析等時空分析功能，并提供多樣化的時空分析工具。

時空智能服務能力，在時空關聯和時空分析的基礎上，廣泛關聯行業專題信息、持續融合物聯感知數據，持續迭代實體關系知識圖、不斷豐富分析模型工具，形成更加智能化的知識化服務能力。

時空安全保障能力，作為實景三維能夠“好用”的底線和紅線，需確保實景三維數據在政務內網、政務外網以及互聯網等多種網絡環境下安全交互使用，形成自主可控、合法合規的安全保障體系。

在提升和鍛造實景三維五種服務能力的基礎上，西安試點著重構建了“數據服務、平臺服務、知識服務”三種梯度化的服務方式。

數據服務不僅能夠提供“底圖式”“背景式”的實體級和傳統瓦片數據服務，還能通過“一庫多能，按需組裝”新模式，高效提供多樣化的標準化基礎產品和定制化應用產品。

平臺服務主要提供功能、接口、環境三種類型的服務。其中，功能服務不僅能夠為用戶提供查詢、統計等常規功能，還可提供數據關聯、關系構建、空間分析等專業功能；接口服務為用戶提供多種專業API接口，用戶可快速搭建自己的應用服務系統；環境服務為用戶提供相關應用系統所需的基礎環境。

知識服務，作為更高階的一種服務方式，基于實景三維地理實體豐富的語義和關系信息，針對用戶特定的問題需求，通過廣泛關聯、融合行業專題數據和物聯感知數據，采用算法模型和專家知識庫等分析工具，能夠直接為用戶輸出問題的答案和結果。

堅持數據為本，夯實數據資源體系

從時空賦能的“五個目標”維度（時空基底、時空關聯、時空分析、時空智能、時空安全）來檢視和反論地理實體的“四個特征”（空間特征、屬性特征、關系特征、標識特征）數據該如何建設。

地理實體的空間特征可細分為空間基準、空間位置、空間形態、伴隨時間四個方面?？臻g特征要支撐起空間分析，需利用地理實體空間幾何特性，開展多維空間下地理現象之間空間關系、模式和趨勢等的計算分析。西安試點采用西安2000 平面坐標系和1985國家高程基準，保證統一的空間基準 ；空間位置以經緯度、XY 坐標以及高程Z 表示，體現了地上下一體化、室內外一體化思想；空間形態包括點、線、面、體，體現了二三維一體化；伴隨時間將地理實體空間變化打上時間標簽，體現了地理實體在空間上的時序化特征。

地理實體的關系特征有組成關系（向下關系）、歸屬關系（向上關系）和關聯關系（平行關系）。關系特征要支撐關系計算，基于實體關系分類與生成規則，通過人工采集、自動計算、關聯掛接等方式，構建時空知識圖譜，支撐基于多類型實體數據的時空智能分析，形成較為科學、準確的時空分析成果。

地理實體還應具備標識特征，西安市地理實體標識特征由空間身份編碼和二維標識碼組成。西安試點在《基礎地理實體空間身份編碼規則》基礎上，將數據管理與應用、不同類型地理實體空間尺度、空間密度、空間維度、數據保密等因素，設計了42 位編碼、最小12 級北斗空間網格劃分，在實體入庫時通過賦碼程序自動計算、統一賦碼。

時空智能通過現實世界與數字世界的“全域、全量、全息、動態”的同構映射，需與時空大數據分析、人工智能算法等耦合，實現時空感知、時空認知和時空計算。時空智能可以幫助我們更好地理解和預測事件發生的時間和地點，優化資源分配和決策，提高效率和效果。

堅持應用為本，構建應用生態

數據服務方式與應用服務能力可保障“好用”，但要“用好”，還需打造一個包含政策機制、支撐環境以及共享理念在內的良好應用生態，主要體現在“兩個應用生態”（市級應用生態、局級應用生態）和“三個保障機制”（支撐環境保障、數據安全保障、更新機制保障）。

西安注重建設好實景三維的“兩個應用生態”。由西安市政府發文，確立實景三維西安作為全市統一、權威數字空間底座的定位；全市各部門在統一的實景三維數字空間底座上，開展各自的信息化建設，在使用實景三維平臺服務的同時，通過“信息反哺”方式持續豐富底座數據，形成良性的市級應用生態。西安市資源規劃系統明確規定所有與地理信息相關的業務系統都應在實景三維西安基礎上開展，要充分利用“一張圖”等業務系統中產生的相關專題數據，進一步豐富完善實景三維語義信息，形成良性的局級應用生態。

同時，西安建立起實景三維的“三個保障機制”。支撐環境保障機制方面，西安搭建了國產自主可控的云基礎設施，打通實景三維西安服務平臺與自然資源專網、政務外網的連接，形成了PB 級數據存儲、高性能計算的服務能力，實現與大數據局存儲與計算資源的共享。數據安全保障機制方面，采用非線性保密處理、國密算法、國產密碼保護等技術以及自主可控基礎設施，保障實景三維數據在多種網絡環境下安全使用。更新機制保障方面，建立了縱向省市協同、橫向行業數據統籌、眾源眾包更新的數據更新機制，明確以政府為主導的實景三維常態化維護機制。

激活數據價值，“用好”實景三維

為鍛造實景三維高質量服務能力，西安市開展了一系列典型應用，確保實景三維建設成果能夠“用好”。

時空關聯服務方面，西安市以實景三維數據成果為底座，開展不動產管理和智慧社區管理兩個典型應用。在不動產管理上，掛接關聯不動產信息，依托實景化的場景數據，輔助不動產登記實地核查，通過檔案庫與現勢實體數據比對，輔助不動產滅失庫建立，并實現不動產檔案數據空間分析可視化與實景化管理 ；在社區智慧管理上，將社區實景三維數據與社區人口、公共服務設施、應急保障、物聯感知、社區事件等信息進行關聯融合，搭建了實景化社區管理系統，同時整合15 分鐘便民服務數據，集成社區業務辦理預約、線上報事報修、熱點信息關注等功能，為社區居民提供數字生活服務。

圍繞時空分析服務，西安市對公共場所精細化建模，實現地上地下、室內室外一體化表達，利用實景三維環境的可視域分析，精確發現可視樓棟、可視樓層、可視戶室，并連接戶政信息，實現重點人群三維空間分布分析，輔助安保工作精準管控，該應用已在中亞峰會安保防控工作中取得良好效果；同時，搭建國土空間規劃“一張圖”平臺，在常規時空分析基礎上，開展知識圖譜的分析計算，為城市規劃、土地利用、業務審批、規劃監督等自然資源管理業務，提供更加高效的應用服務；圍繞秦嶺北麓環境保護與生態修復工作，開展了25 度坡腳線劃定、秦保四區范圍、周至大熊貓國家公園勘界等工作。

時空智能服務通過實景三維知識化服務方式，市政部門不需要購買數據、軟件，也無需搭建平臺，只需提出業務需求，平臺通過智能服務，直接向用戶推送分析報告及成果圖件。

下一步，實景三維西安建設將不斷優化常態化數據更新和服務設施運維機制，加強成果的推廣應用，實現全市“一盤棋”，避免重復建設和投資，支撐數字政府、數字經濟、數字民生對測繪地理信息的需求，為政府數字化轉型和智慧城市建設奠定堅實基礎。