省級國土空間規劃“一張圖”實施監督系統的設計與實現

劉艷華 王彥良 杜鵬超 趙萬東

(1. 河南省地質礦產勘查開發局測繪地理信息院, 河南 鄭州 450006;2. 河南省自然資源天空地遙感智能監測研究科技創新中心, 河南 鄭州 450006)

0 引言

在建設生態文明和國土空間治理的大背景下,為應對國家關于國土空間規劃改革的要求,認真貫徹落實國家下發的《中共中央國務院關于建立國土空間規劃體系并監督實施的若干意見》《關于開展國土空間規劃“一張圖”建設和現狀評估工作的通知》以及《關于加強國土空間規劃監督管理的通知》等相關文件[1],全國部分省份和市縣先后開展和完成了國土空間規劃“一張圖”以及相關平臺建設。四川省在2020年6月,正式上線了全國第一個省級空間規劃“一張圖”實施監督信息系統,完成了國土空間規劃“一張圖”建設、規劃評價、審查、實施以及監測評估等功能[2];廣東省國土空間規劃“一張圖”實施監督信息系統依托現有信息化成果和省政務大數據中心,完成了100多項基礎地理信息、規劃數據、管理數據以及社會經濟數據等整合入庫工作,形成“一張圖”應用、成果管理、規劃指標臺賬管理以及分析評價等成果應用;江西省國土空間規劃“一張圖”實施監督信息系統結合本省特色,歸集匯總了集現狀數據、規劃數據以及管理數據三大類數據資源,構建了全省空間規劃“一張圖”,探討構建了行業信息管理、橫向共享以及公眾服務三大業務模塊[3]。本文根據現行發布的《國土空間規劃“一張圖”實施監督信息系統技術規范》(GB/T 39972—2021),結合本省信息化成果和實際需求情況,分析了國土空間規劃“一張圖”實施監督信息系統(以下簡稱“實施監督系統”)的建設內容和系統框架,設計了國土空間規劃“一張圖”數據庫,闡述了系統功能和實現的關鍵技術,為其他省市開展實施監督系統建設提供依據和借鑒作用。

1 總體設計

1.1 建設內容

省級實施監督系統基于統一的標準規范體系和國土空間基礎信息平臺,利用先進技術,構建了國土空間規劃“一張圖”數據庫,實現了規劃業務縱橫聯通、共享和開放,規劃監測、評估和預警管理以及模型指標管理等功能,從而輔助國土空間規劃編制、工程建設項目審批管理等工作[4],建設內容主要包括4個方面:

(1)標準規范體系建設。構建一整套數據從收集、匯交、處理、質檢、入庫、更新維護到共享交換,系統從功能需求、詳細設計、功能開發、運行管理到上線維護全方位的標準規范體系。

(2)國土空間規劃“一張圖”數據庫建設。通過對現狀、規劃、管理和社會經濟等數據梳理-構建-形成全省全覆蓋、統一標準的國土空間規劃“一張圖”數據庫,實現信息共享和數據互聯,為國土空間規劃編制、審批、實施監督管理等提供豐富、翔實的數據支撐。

(3)國土空間規劃業務管理和監管規則體系建設。通過梳理系統建設的管理流程規則,如,業務管理規則、動態監測評估分析規則、實時預警指標規則等,形成規劃業務從編制、審批到成果管理規則的統一標準化,實現長期監測、動態評估和實時反饋的業務規則體系。

(4)國土空間規劃指標模型體系建設。根據全覆蓋、可定制和可量化的建設思路,構建類型多源多維多尺度、橫向傳導、縱向傳遞、可靈活配置的指標模型體系建設,主要包括規劃分析評價模型、實施評估模型以及監測預警模型等。

1.2 系統定位

省級實施監督系統實現了縱向上傳遞和橫向上聯通。縱向傳遞,實現了國家、省、市、縣四級系統的上下聯通。省級實施監督系統以國土空間基礎信息平臺為基礎,向國家級匯交數據以及提供動態監測、定期評估以及及時預警業務服務;對市、縣級匯交的數據進行審查、質檢以及入庫工作,指導國土空間規劃的實施工作[5]。橫向聯通,實現了政府相關部門的數據共享以及業務協同,為規劃編制、項目審批和實施監督等提供服務。省級實施監督系統定位示意圖如圖1所示。

圖1 系統框架設計示意圖

1.3 框架設計

系統基于分布式微服務架構,采用層次化的設計理念,在遵循統一的標準規范和技術規則的前提下,對系統框架進行設計,主要包括基礎設施層、數據資源層、模型層、服務層、應用層和用戶[6]。

基礎設施層是在自然資源云環境下,充分利用云提供的計算、網絡以及存儲等資源,為系統的搭建提供軟硬件支撐。數據資源層主要包括國土空間規劃“一張圖”數據庫和指標模型知識庫,為系統應用提供數據支撐。模型層是對國土空間規劃工作中涉及的指標、模型、規則以及算法的管理,并建立相應的模型庫。服務層采用微服務架構,提供數據服務和功能服務,主要包括服務注冊中心、監控中心、配置中心、負載均衡以分布式緩存等。應用層是按照系統規范中功能建設要求和自身特色進行功能開發和展示,主要包括六大基礎功能和兩大擴展功能。用戶層是系統主要使用和應用人員,包括自然資源主管單位及相關單位、規劃編制和評估單位以及社會公眾等。兩側是平臺運行的標準規范和保障措施體系。系統框架設計示意圖如圖2所示。

圖2 系統框架設計示意圖

1.4 數據庫設計

省級實施監督系統構建了全省統一的、唯一的國土空間規劃“一張圖”數據庫,根據數據庫建設標準規范,將數據庫分成四大類:現狀數據庫、規劃數據庫、管理數據庫以及社會經濟數據庫。現狀數據庫包括測繪、土地利用現狀、礦產資源等14類數據;規劃數據庫包括控制線、城鄉規劃、草地規劃、建設規劃等12類數據;管理數據庫包括不動產登記、海政等6類數據;社會經濟數據庫包括社會、經濟和人口3類數據。國土空間規劃“一張圖”數據庫通過數據接口,為省級實施監督系統和其他相關系統提供數據分發、調用和共享服務。

國土空間規劃“一張圖”數據庫示意圖如圖3所示。

2 關鍵技術

2.1 分布式微服務技術架構

分布式微服務技術架構是在面向服務架構(service oriented architecture,SOA)的基礎上進行升級,實現系統可擴展、高性能、多用戶、易開發等需求[7]。文本采用常用的Spring Cloud微服務技術架構進行設計,主要包括數據層、服務層、Web接口層、注冊中心、配置中心和用戶管理等。分布式微服務技術架構示意圖如圖4所示。

數據層是可以兼容不同來源數據庫的多源異構數據,如,PostGIS、HBASE、ORacle等;服務層實現了規劃業務服務的封裝和拆分,主要包括地圖服務、空間查詢統計、空間分析等服務[8];Web接口層是系統接入端,實現了路由控制、身份認證、服務鑒權、負載均衡等功能;注冊中心實現了微服務實例的注冊和維護。客戶端向注冊中心上報基本信息,主要包括服務名稱、計算機IP地址和端口號等,注冊完畢后,可以從注冊中心調取其他服務實例信息;配置中心實現了海量微服務信息的集中式配置工作,具有動態調整配置能力;用戶管理實現了用戶的授權和認證工作,用戶授權基于角色的訪問控制權限(role-based access control,RBAC)進行用戶、權限和角色的關聯,用戶認證是對系統提供的資源和服務進行保護,只有通過認證的用戶才可以進行調用。

圖3 數據庫建設內容示意圖

圖4 分布式微服務技術架構示意圖

2.2 全覆蓋、可定制的國土空間規劃指標庫

國土空間規劃指標庫是支撐規劃業務管理的基礎,具有全覆蓋、可定制等特點。指標全覆蓋是指國土空間規劃指標庫包括了全部業務管理的預期性、約束性指標。指標可定制是在構建指標計算模型時,可根據不同模型數據源和配置參數,對指標進行可定制[9]。國土空間規劃指標庫設計包括4個步驟,具體流程示意圖如圖5所示。①輸入指標體系,主要包括指標定義、說明和范圍、數據來源等指標體系和監測、預警和評估等指標業務應用場景兩部分內容;②根據指標項和指標值模型,構建指標管理模型；③根據開發指標值和指標狀態計算算法,構建指標計算模型；④根據指標管理和指標計算兩個模型,對規劃業務數據、動態監測評估預警數據進行計算,輸出指標的期望值、規劃值、監測值等指標成果。

圖5 國土空間規劃指標設計流程示意圖

2.3 可組合、可落地、可配置的國土空間規劃模型庫

國土空間規劃模型庫是國土空間規劃實施監測、定期評估和及時預警的基礎,具有可組合、可落地和可配置等特點。模型可組合是借助編程語言,編寫模型源程序算子,并根據國土空間規劃監測評估預警的需求,構建不同場景模型[10]。模型可落地是根據國土空間規劃監測評估預警應用的需求,構建不同的模型,如,在規劃編制上,可構建國土空間開發適宜性評價模型,在規劃預警上,可構建邊界突破預警模型等。模型可配置主要包括兩個方面,一方面是算法上可以分解模型中涉及監測評估預警的算法,并對算法注冊、刪除、編輯等封裝成動態鏈接庫(dynamic link library,DLL)文件,另一方面是模型設計上可對已建的模型在數據源、算法和存儲形式進行靈活配置,實現模型的編輯功能。

3 系統實現

省級實施監督系統根據《國土空間規劃“一張圖”實施監督信息系統技術規范》的功能設計要求,結合本省實際情況設計并開發,主要包括“一張圖”應用、規劃分析評價、成果審查管理、資源環境承載能力監測預警、指標模型管理、監測評估預警、規劃移動應用和對外服務管理等功能。系統功能結構示意圖如圖6所示。

圖6 系統功能結構示意圖

(1)“一張圖”應用是在統一的數學基礎、數據格式、數據標準下實現全省國土空間規劃各類數據資源的展示、對比、查詢、統計和分析,為規劃業務管理提供數據支撐[11]。

(2)規劃分析評價服務于國土空間規劃編制和評估階段工作,是基于“一張圖”應用,通過國土空間規劃指標庫和模型庫對編制和評估工作進行分析評價,如,國土開發適宜性評價、國土空間規劃風險識別評估等,并以表格、圖表等方式動態直觀展現“雙評價”“雙評估”成果。

(3)成果審查管理服務于規劃成果審批階段,是對全省范圍的各類規劃編制成果進行審查、管理和利用,主要包括規劃成果質量檢查、規劃成果審批和臺賬統計等功能。

(4)資源環境承載能力監測預警是通過整合相關部門的資源環境承載能力的監測預警數據,實現資源環境承載能力智能分析和動態可視化展現,主要包括動態監管、定期評估以及決策分析等功能。

(5)指標模型管理服務于系統運維管理階段,根據國家的指標體系結構,結合全省實際情況,基于監測評估預警工作,對指標模型進行研究和設計,形成了評價、評估和規則3個模型庫,實現監測評估預警指標模型可視化管理。

(6)監測評估預警服務于國土空間規劃監督管理階段,通過構建綜合評估指標、專項評估指標和預警模型,為國土空間規劃實施情況提供監測、評估和預警功能,輔助領導科學決策。

(7)規劃移動應用服務于移動辦公,通過移動設備可以瀏覽、查詢和統計國土空間規劃數據,為領導會商、招商引資以及實地辦公提供數據支撐。

(8)對外服務管理一方面開發了與國家、市、縣級國土空間規劃“一張圖”監督管理系統的接口,支持各種數據成果上報、審批等功能;另一方面實現了省級相關系統和平臺的對接工作,如,國土空間基礎信息平臺、工程建設項目審批系統、不動產統一登記信息平臺、“多規合一”信息平臺、違法建設督查執法系統等。

4 結束語

省級實施監督系統作為國土空間治理的重要手段,有效地規范和指導了國土空規劃管理工作,通過建立國土空間規劃編制、審批、實施、監測、評估、預警等全周期閉環管理,實現了國土空間規劃的數據資源的“一張圖”展示、智能編制、精準實施、動態監測、定期評估以及及時預警等功能。目前系統正在建設過程中,并且任重道遠,構建符合規范要求、具有自身特色、滿足政府各部門應用的省級國土空間規劃“一張圖”實施監督系統仍需要進一步實踐。