自然資源和空間地理基礎信息大數據更新機制構建研究

白易 袁欣欣 龍澤萍

摘 要：針對大數據建設中的數據質量問題和現勢性需求，分析了自然資源大數據、空間地理基礎信息大數據的內涵，構建了自然資源和空間地理基礎信息大數據更新架構。從“人本-邏輯-物理”的視角，以建立良性運行機制和發揮最佳效益為目標，研究了數據更新的責任機構，規定了數據更新的精度和周期，探討了自然資源和空間地理基礎信息大數據更新的流程。

關鍵詞：自然資源 空間地理基礎信息 大數 數據更新

中圖分類號：P968文獻標識碼：A文章編號：1003-9082（2019）05-000-02

引言

“大數據”最早在上世紀80年代由Toffler，A在《第三次浪潮》一書中提出[1]。2012年奧巴馬宣布啟動“大數據發展和研究計劃”（Big Data Research and Development Initiative），讓全世界認識了大數據。2012年起，我國大數據研究進入了發軔期[2]。近年來我國正大力推動大數據的發展和應用。各類大數據的基本內涵和基礎建設，都離不開自然資源和空間地理基礎信息。國發（2015）50號《關于印發促進大數據發展行動綱要的通知》明確提出，發展大數據的主要任務之一是“統籌規劃大數據基礎設施建設”，即加快完善自然資源和空間地理基礎信息庫等三類基礎信息資源[3]。然而，大數據建設中的問題也不容忽視：如何提高數據開放程度？怎樣解決整體量龐大而有效數據量較少的矛盾？數據質量問題如何保障？從自然資源和空間地理基礎信息大數據應用共享的實際需要出發，探討數據更新問題，研究和建立行之有效的自然資源和空間地理基礎信息大數據更新機制，具有較為重要的實際意義。

一、自然資源和空間地理基礎信息大數據更新內涵的界定

自然資源和空間地理基礎信息大數據屬于我國三類基礎信息資源之一。具備大數據Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多樣）的基本特征[4]，其內容龐雜，因此首先需要根據我國自然資源和空間地理基礎信息大數據的特點建立數據更新內涵，即確定需更新的自然資源和空間地理基礎信息要素。

1.自然資源大數據

自然資源指在特定的區域地質、地理和人類活動綜合環境條件下，自然形成的人類可以利用的物質及能量[5]，通常分為土地、水、礦、氣候和生物。這些數據具備人文特征，也具備空間地理性質。

在實際大數據開放共享與更新的需求中，自然資源大數據以與空間地理相關的數據為主，覆蓋我國陸地部分、所屬海域，部分數據覆蓋范圍為全球。數據格式：包括矢量數據格式、柵格格式、遙感影像、表格式屬性數據、文本數據等，以適應不同需求環境下對數據格式的要求。

2.空間地理基礎信息大數據

國家戰略層面所稱的空間地理基礎信息，在行業通常地理空間基礎信息或基礎性地理空間信息。從應用共享的角度來看，基礎性地理空間信息即各行業均需要的與地理空間息息相關的控制性、框架性數據。包括數字高程模型DEM、數字地形圖DLG、數字正射影像DOM，基礎地理數據庫核心要素，不同時空分辨率、光譜分辨率的航天、航空對地觀測信息和定位信息等數據格式：包括矢量數據格式、柵格格式、遙感影像等，以適應不同需求環境下對數據格式的要求。

3.更新架構的建立

根據以上界定的大數據內涵以及應用共享的角度，建立自然資源與空間地理基礎信息大數據更新架構如下：

3.1大數據模塊

3.1.1空間地理基礎信息，能在同類產品中派生使用，有DEM、DLG、DOM，基礎地理數據庫核心要素，遙感影像等。

3.1.2自然資源。在本研究的基礎大數據庫中主要指自然資源中與空間數據息息相關的內容。包括土地利用基礎信息，礦產資源基礎信息，水資源基礎信息，森林資源基礎信息。

3.2輔助模塊。主要用于連接基本模塊，對基本模塊起輔助作用，包括大數據更新應用需求的服務接口內標準，如網絡地圖服務WMS、網絡要素服務WFS、網絡覆蓋服務WCS、定位服務LS、網絡處理服務WPS、面向過程的客戶端接口、面向對象的客戶端接口等。

3.3附加模塊。包括資源目錄、元數據等附加于以上數據的模塊。

二、更新機制的構建

1.研究視角

在機制建設過程中，層次結構和過程式結構是兩種最常用的結構形式。針對自然資源和空間地理基礎信息大數據更新這一特定研究對象，結合層次和過程式兩種結構的優點，分別從“人本-邏輯-物理”的角度，對應著數據、技術和管理三個維度，三個維度彼此緊密聯系，共同形成支撐自然資源和空間地理基礎信息大數據更新的軟環境。研究視角圖示如下：

從研究對象的具體內涵著手，包含土地、水利、礦產等在內的自然資源數據，以及包含DLG、DOM、DEM等在內的空間地理基礎數據，考慮其數據更新建設的邏輯一致性。由于各類大數據的管理獨立性，如空間地理基礎信息大數據、土地利用基礎信息大數據，礦產資源基礎信息大數據，水資源利用基礎信息大數據更新的責任機構不盡相同，應由各類數據的業務部門進行更新。

2.更新精度與周期

空間地理基礎信息大數據根據區域數據范圍，包括1：100萬、1：50萬、1：10萬1：50萬、1：25萬、1：10萬、1：5萬、1：5000、1：2000、1：500等不同比例尺。遙感影像包括低分辨率1千米-100米;中分辨率30米-10米;高分辨率≤10米。按照國家、行業標準和規定定期更新。數據更新頻率為最慢1年，并根據實際需求如執法、救災等可實時進行更新。

土地利用基礎信息大數據包括土地利用、地籍管理等。礦產資源基礎信息大數據包括礦產資源儲量、地質災害監測、地質環境監測、重要礦產地開發和分布等。水資源基礎信息大數據包括全國水資源、灌溉面積、水質、水文、暴雨洪水觀測、動態監測和重大水利設施、重大工程等。森林資源基礎信息大數據包括森林資源綜合統計、營林和生產、生態環境整合工程、森林資源連續清查、衛星林火監測、林業生態區域遙感監測基礎和動態信息。這類數據既有空間屬性信息，也有區域單元統計數據，因此數據更新在空間地理基礎信息大數據的基礎上，重要地區的數據精度更高，信息的更新周期為1年到每月，或根據實際情況確定。

3.更新流程

在界定了數據更新內涵、更新責任機構、更新周期和精度的基礎上，建立數據更新流程，包括采集獲取變化信息、數據質量檢查、數據更新入庫、數據發布幾個方面，具體如下：

3.1采集獲取變化信息

通過多種數據來源，如影像、基礎地形圖、各自然資源業務歸口部門統計數據等，將最新的空間地理基礎信息，土地利用基礎信息，礦產資源基礎信息，水資源基礎信息，森林資源基礎信息導入數據更新維護系統;使用便攜式PDA進行外業數據采集，將最新的各類數據采集后導入數據更新維護系統。通過勾繪、拾取等獲得這些數據的變化信息，對其進行提取，并與現勢庫中的現狀數據進行疊加分析。

3.2數據質量檢查

對提取出的現狀數據和變化信息進行拓撲檢查、幾何檢查、屬性檢查。包括檢查數據中要素的坐標是否正確等;檢查數據必填屬性字段是否完整、正確等;根據數據幾何信息、屬性信息之間的邏輯關系，對數據的幾何信息與屬性信息進行檢查，包括幾何信息與屬性信息是否對應、有幾何信息無屬性信息、有屬性信息無幾何信息等;檢查數據結點是否匹配、多邊形是否閉合等。

3.3數據更新入庫

將檢查合格后的數據導入生產庫，使用版本發布工具進行版本控制、備份。

3.4數據發布

通過數據發布工具，生成*.mxd、*.shp、*.txt、*.dmp、*.mdb等格式的版本數據。分別根據密級規定進行保存，或者提供給專業用戶和社會公眾。

三、結論與展望

自然資源和空間地理基礎信息大數據是我國重點建設的基礎信息資源，該類數據空間屬性顯著。數據的現勢性和長效更新能力代表了數據庫和系統的“生命”，本研究從研究對象的具體內涵著手，包含土地、水利、礦產等在內的自然資源數據，以及包含DLG、DOM、DEM等在內的空間地理基礎信息數據，考慮其開放共享建設的邏輯一致性、更新現勢性等問題;從物理架構的視角，研究數據應用服務及其接口標準;以建立良性運行機制和發揮最佳效益為目標，提出更新內涵架構與更新流程，對更新工作具有一定指導意義。為實現大數據的良好開放與共享，接下來可在數據跨部門合作、高效運轉的運行維護機制以及大數據安全與隱私保護中做進一步研究。

參考文獻

[1]阿爾文·托夫勒.第三次浪潮[M].黃明堅譯.北京：中信出版社，1980.

[2]黨明輝，杜駿飛.中國大數據研究學術進展分析[J].中國網絡傳播研究，2013，7：248-264.

[3]國務院關于印發促進大數據發展行動綱要的通知[EB/OL].[2015-09-05].ttp：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-09/05/content_10137.htm

[4]United Nations Global Pulse.Big Data for Development： Challenges & Opportunities [R/OL].[2012 - 05-10].http：//www.unglobalpulse.org/projects/Bigdataofor development

[5]國家地理空間信息協調委員會辦公室.自然資源和地理空間信息整合與共享研究[M].北京：科學技術出版社，2007.

作者簡介：白易（1986.09-），女，漢族，貴州開陽人，貴州師范學院，副教授，管理學博士，研究方向：地理信息標準化，大數據。