國土空間基礎信息平臺建設及創新技術探索

顧登生

（上海杰獅信息技術有限公司,上海 200233）

中國共產黨第十八次全國代表大會以來，黨中央高度重視信息化建設，加強頂層設計、總體布局，制定數字中國建設的決策。數字政府建設是數字中國建設的重要部分之一，重點以政府數字化轉型來引領和推動治理體系的數字化，并帶動數字經濟和數字社會的整體發展。為全面推進政府國土資源管理數字化轉型，省級政府應依托自然資源、測繪地理信息公共服務平臺等已有的空間數據資源，建設國土空間基礎信息平臺（下文簡稱“平臺”），為政府部門開展與自然資源空間相關的空間規劃、業務審批、監測、監督分析和決策提供支撐服務，提高自然資源空間綜合治理能力及水平。

1 國土空間信息化建設現狀分析

伴隨著自然資源業務管理的不斷深化，需要對土地、項目等信息進行更全面、更實時、更集中、可視化的管理，解決資源之間各自為政、難以統一管理與協調的現狀問題，從而有效地對自然資源進行集中監管、全局掌控、調配與協作，助力自然資源資產管理、權益管理“看得到、看得懂、管得牢、管得好”，助力自然資源業務管理工作全方位、精細化升級。自然資源時空數據在使用和管理上存在諸多問題和矛盾，當前自然資源時空數據綜合管理工作存在的痛點和問題主要包括：（1）數據孤島。空間數據質量不相同，缺乏一致的數據規范，各自然資源時空數據未打通，缺管理抓手，數據流通共享難。（2）煙囪式開發。各業務處室獨立建設，獨立開發，重復開發和投入，成本高，架構不同，各應用與數據難打通，技術和經驗難以沉淀復用。（3）技術門檻高。地理信息應用開發門檻比較高，自然資源時空數據應用需要理解業務數據含義和場景。

2 國土空間基礎信息平臺設計與實現

2.1 平臺定位

自然資源空間數據和自然資源空間地理信息服務是政府數字化轉型框架中“數據資源系統”和“應用支撐系統”中的兩項重要內容。通過本項目建設，建立全省統一的自然資源空間地理數據庫和自然資源空間地理信息服務，使得政府數字化轉型框架組成內容實現落地。平臺在數字化轉型中的定位如圖1所示。

圖1 平臺定位

2.2 總體架構設計

平臺整體上包含“四橫三縱”7大體系。“四橫”是指業務應用體系、國土空間應用支撐體系、國土（自然資源）空間數據資源體系和基礎設施體系；“三縱”是指國土（自然資源）空間基礎信息共享規范體系、信息安全體系和組織保障體系。國土空間基礎信息平臺總體架構如圖2所示。

圖2 國土空間基礎信息平臺總體架構

2.3 數據架構

數據架構的設計主要體現在應用系統建設和數據管控體系構建，把數據變成系統可共享、有價值的資產，具體架構如圖3所示。數據環境在統一的數據與技術要求下，由自然資源空間現狀數據、規劃數據、管理數據、社會經濟數據以及各自的元數據庫等組成。空間數據來源于各相關部門，他們負責維護各自數據更新，數據匯集后通過統一標準形成數據資源體系。資源體系中的數據經過數據管理和處理工具進行數據資源管理，同時一部分數據經過數據抽取、加載和轉換，進入自然資源空間綜合數據倉，依托大數據分布運算架構進行大數據分析與挖掘，形成的分析結果以及自然資源空間基礎信息數據庫中的其他數據，實現共享開放的數據應用服務。

圖3 數據架構

2.4 平臺功能模塊

圍繞平臺定位，重點建設國土空間規劃管理、國土空間用途管制、自然資源空間數據共享、自然資源開發與利用、生態保護與修復服務、自然資源時空大數據分析、三維立體一張圖、自然資源空間信息“掌上查”（公眾版）與自然資源空間信息“掌上查”（政務版）9大核心業務模塊。

2.4.1 國土空間規劃管理

全面統籌整合各類空間基礎數據，并規劃設計統一的數據標準，按照國家國土空間規劃體系的規定，建設國土空間規劃管理模塊，實現空間規劃編制、審查、實施監督、評估預警的數字化管控，推動空間規劃管理數字化轉型，全面提高自然資源空間綜合治理能力。對接規劃管理系統，實現規劃管理業務協同。

2.4.2 國土空間用途管制

協助空間準入和用途轉用審查，牢牢樹立底線意識，基于永久基本農田等規劃管控線，為建設項目空間準入和用途轉用許可提供數字化空間管控分析與自動化審查手段，促進國土空間用途管制全域覆蓋。國土空間用途管制模塊提供項目地塊定位服務、永久基本農田占用審查服務接口、重復批地審查服務接口、批而未供審查服務接口和項目上圖入庫服務。實現項目“帶圖審批”與“圖上管控”，以空間信息化手段提升國土空間用途管制能力。

2.4.3 自然資源空間數據共享

平臺整合統籌了原國土資源“一張圖”核心數據庫、地理信息數據資源庫群和“一張藍圖”等信息化建設成果，按照“共建、共享、共用”原則，建立橫向協同、縱向貫通的自然資源空間基礎信息共享模塊，聯合自然資源、生態環境以及住建等多個委辦局共同發布各部門的空間數據及服務，同時也可以線上申請使用其他部門的服務。對接公共數據共享平臺，實現空間信息互聯互通，推動空間數據統一共享。

2.4.4 自然資源開發與利用

平臺可以為重大項目可利用土地、海域與海島分析等決策工作提供基礎數據支持，為自然資源合理、高效開發利用提供決策依據。

2.4.5 生態保護與修復服務

牢牢樹立底線意識，根據永久基本農田等規劃管控線，實現自然資源、生態環境的全方位、智慧化監管，通過“項目上圖”“疊加分析”“全生命周期空間追溯”等空間信息應用服務，為全域土地綜合整治、生態保護修復提供基礎服務。

2.4.6 自然資源時空大數據分析

對統籌整合的各類自然資源、農業農村、生態環境、發改、住建、交通、水利等空間基礎數據進行統一管理、分析與可視化展示，為自然資源空間大數據分析應用提供技術支撐。通過自然資源大數據分析，為了解自然空間與人造空間現狀、發現各類空間問題、探尋空間治理機制、預測國土空間開發保護需求、生成問題解決方案提供信息與技術支撐。

2.4.7 三維立體一張圖

建立三維立體一張圖，為三維地籍管理、不動產登記、項目智能選址、三維設計方案審查提供三維底板支撐。按照部、省、市級各單位對三維時空的要求，建設形成一批善治理、通用化、高標準、可接入的三維地圖應用工具，提供三維查詢、瀏覽、管理等基礎服務。

2.4.8 自然資源空間信息“掌上查”（公眾版）

平臺可以對各類規劃、地質災害、地質環境和項目用地等自然資源空間信息進行脫敏處理，在移動互聯網上為社會公眾提供基于自然資源空間開放數據的地圖瀏覽與查詢服務。

2.4.9 自然資源空間信息“掌上查”（政務版）

為政府部門提供自然資源空間基礎信息掌上查詢服務，在保留了公眾版對自然資源空間基礎信息的查詢功能基礎上，增加了空間數據查看、圖上圖層控制、項目檢索、空間占壓分析等功能。

3 技術突破與創新

鑒于平臺建設需要站在整體政府高度，而不是部門角度來設計和推進，需要充分理清平臺與政府統一基礎設施以及應用支撐體系之間的關系、與其他部門系統的關系，建設過程中也需要在理念、模式、技術、應用等多方面進行創新與突破。

3.1 基于知識圖譜的空間實體全生命周期數據融合技術

利用知識圖譜的知識抽取、知識融合、知識推理三大核心技術，結合自然資源空間地理信息數據的特點，形式化地抽象、描述自然資源空間領域的空間地理實體、屬性及關系，使得實體間相互關聯，以較小的代價將積累的信息組織起來，串聯形成空間實體全生命周期，成為可被利用的知識。將經過梳理、總結后的知識提供給用戶，促進用戶充分發現和深入獲取知識，解決匯聚多個部門以及自然資源部門內部不同處室多源異構數據，數據內容豐富但利用效率低的問題，從數據邏輯層面打破數據孤島，沉淀數據資產，挖掘知識內涵，進行數據價值的持續積累和釋放，為平臺的構建提供數據價值支持。

圖4 知識圖譜核心技術

3.2 基于校正模型的高效時空數據檢索方法

自然資源空間實體對象結合了空間圖形信息、拓撲、時間描述信息和屬性描述信息，是一個時空對象，基于平臺的要求，設計了一種基于校正模型的時空數據查詢方法。可以有效地實現自然資源空間實體對象與時態信息有機融合并將其應用到實際需求中。

3.3 多層次多路徑多專題的空間信息服務聚合技術

基于圖論設計多層次多路徑多專題的空間信息服務聚合技術，構建時空數據、指標、模型聚合流程，將分布于全省各縣（市、區）節點中的時空數據服務、查詢服務、指標、模型算法動態歸集到省級節點中，實現多途徑多專題多類型空間數據、指標、模型、組件的服務化、智能化聚合，降低了技術門檻，提升自然資源空間信息與技術共享的效率。

3.4 基于語義的國土空間元數據建模方法

自然資源時空數據資源分布在不同的信息管理系統中，元數據是描述數據信息的一種方式，在促進異構系統的信息資源共享方面發揮著舉足輕重的作用。以自然資源空間數據為對象，運用本體工程的方法，構建元數據的語義模型，成果已在平臺項目建設中應用見效。

3.5 空間數據驅動的智能化多場景業務協同方法

使用“數據+功能”組合匹配方式設計多種空間協同場景，設計了依賴空間數據的地圖快速構建功能，使用“數據+功能”任意組合方式開發了多種電子地圖的個性化、可視化設計與配置功能，實現智能化、自動化地圖應用快速創建與推送，根據用戶標簽和場景標簽，自動為用戶創建基于電子地圖的業務協同應用，提供智能化空間資源供需分析、選址分析、合規性分析以及熱點分析等。研發了多個內置的可配置應用程序模板，根據具體的業務需求配置模板，并根據用戶不同權限加載對應的模板，用戶基于對應的電子地圖應用程序模板，在瀏覽器中通過簡單拖拽和設置，在線創建自己的應用程序。選擇需要的各類地圖數據服務、地圖瀏覽、查詢、分析與可視化制圖工具，快速實現功能完備的 HTML Web（在線網絡地圖）和移動地圖應用程序，提高了地圖與實際應用場景的適用性，為自然資源業務管理和空間業務協同應用建設提供了統一的電子地圖底板，能夠快速響應用戶需求。

4 應用前景及綜合效益分析

通過系統建設以及關鍵技術的應用，國土空間基礎信息平臺顯現出了良好前景。可以通過平臺匯交和下載數據，省市縣數據交換實現零跑路，管理類數據實現每天自動更新，形成數據閉環管理；在不動產登記系統、應急管理系統等多個應用系統建設中，可使用遙感影像、電子地圖、生態保護紅線等技術功能實現更好的服務；為數字政府建設提供空間數據公共支撐，形成自然資源時空數據信息庫；為不同地區、不同部門、不同層級用戶提供空間協同平臺，為統籌自然資源空間開發治理，提供可靠、高效、統一的空間協同平臺；自然資源空間信息查詢服務窗口可以為企業與群眾提供不動產產權證查看、總地圖查詢、辦事進度查詢等“一攬子”服務，將便民利民落到實處。