“以圖驅(qū)動(dòng)”思路下的自然資源數(shù)據(jù)治理與應(yīng)用

劉雪俊，蔣鳳釵*，胡曉彤

（1. 廣東省國(guó)土資源技術(shù)中心，廣東 廣州 510075）

十三五以來(lái)，尤其是機(jī)構(gòu)改革以來(lái)，自然資源的管理面臨著由土地資源、礦產(chǎn)資源、林草資源和海洋資源等分頭管理向“山水林田湖草”系統(tǒng)治理的轉(zhuǎn)變，但自然資源數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用各自為政的現(xiàn)象在短期內(nèi)仍然比較突出，數(shù)據(jù)共享和服務(wù)應(yīng)用水平還難以全面滿(mǎn)足業(yè)務(wù)應(yīng)用和社會(huì)服務(wù)的需求。特別是對(duì)照國(guó)家“放管服”改革、“數(shù)字政府”建設(shè)的相關(guān)要求，還存在數(shù)據(jù)不全不新，圖屬關(guān)聯(lián)弱，共享應(yīng)用難等問(wèn)題，亟需開(kāi)展“以圖驅(qū)動(dòng)、帶圖審批”的數(shù)據(jù)應(yīng)用，發(fā)揮自然資源長(zhǎng)期以來(lái)積累的空間數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，滿(mǎn)足自然資源管理精細(xì)化、智能化的需求。在此背景下，廣東省自2016年起，持續(xù)開(kāi)展一體化數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，目前已基本完成了國(guó)土資源大數(shù)據(jù)向自然資源大數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變，為省市縣三級(jí)的自然資源管理提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、應(yīng)用支撐和決策支持[1-3]。

1 技術(shù)路線(xiàn)

廣東省自2016 年起開(kāi)展國(guó)土資源大數(shù)據(jù)的建設(shè)，采用“以圖驅(qū)動(dòng)”的建設(shè)思路，充分利用已有的建設(shè)成果，統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)籌設(shè)計(jì)、分步實(shí)施。按照數(shù)據(jù)資源體系建設(shè)思路、方法、技術(shù)以及相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合信息化建設(shè)總體框架[4]，以業(yè)務(wù)應(yīng)用為導(dǎo)向，采用分層模式進(jìn)行設(shè)計(jì)與規(guī)劃，以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為依據(jù)，以組織協(xié)調(diào)機(jī)制為保障，通過(guò)梳理分析數(shù)據(jù)資源現(xiàn)狀，開(kāi)展專(zhuān)題數(shù)據(jù)分析，并按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。基于數(shù)據(jù)體系和業(yè)務(wù)需求，對(duì)業(yè)務(wù)管理對(duì)象進(jìn)行抽象和空間化表達(dá)。建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從數(shù)據(jù)的匯聚、治理到應(yīng)用的技術(shù)路線(xiàn)，構(gòu)建一體化數(shù)據(jù)庫(kù)，支撐一體化數(shù)據(jù)的應(yīng)用與更新維護(hù)。機(jī)構(gòu)改革后，逐步在原有土地、礦產(chǎn)等國(guó)土資源數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步匯聚海洋、林業(yè)等數(shù)據(jù)資源，形成了省級(jí)自然資源“一張圖”數(shù)據(jù)資源目錄。數(shù)據(jù)治理與應(yīng)用的技術(shù)路線(xiàn)如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線(xiàn)圖

1）數(shù)據(jù)匯集：按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，通過(guò)建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)數(shù)據(jù)庫(kù)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，匯聚基本覆蓋“山水林田湖草”全要素自然資源數(shù)據(jù)資源。

2）數(shù)據(jù)治理：對(duì)匯集的自然資源數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量分析、清洗、整合和標(biāo)準(zhǔn)化處理。以圖屬關(guān)聯(lián)、空間關(guān)聯(lián)、時(shí)態(tài)關(guān)聯(lián)和業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)為手段，構(gòu)建包含公共基礎(chǔ)類(lèi)、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)類(lèi)、業(yè)務(wù)管理類(lèi)和公共政務(wù)類(lèi)的自然資源一體化數(shù)據(jù)庫(kù)。

3）數(shù)據(jù)應(yīng)用：在統(tǒng)一匯聚、集中建模的一體化數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上，將自然資源管理的業(yè)務(wù)審核要點(diǎn)下沉到數(shù)據(jù)層，以數(shù)據(jù)分析模型的形式實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一權(quán)威的數(shù)據(jù)支撐，保障省市縣三級(jí)自然資源業(yè)務(wù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一規(guī)則，實(shí)現(xiàn)“以圖驅(qū)動(dòng)”。并在數(shù)字政府的應(yīng)用體系下，推進(jìn)自然資源數(shù)據(jù)在政府部門(mén)和社會(huì)公眾的開(kāi)放共享。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 基于一體化數(shù)據(jù)模型驅(qū)動(dòng)的整合建庫(kù)技術(shù)

針對(duì)數(shù)據(jù)類(lèi)別多、格式不一、來(lái)源分散等特性[5]，按照統(tǒng)一的時(shí)空框架、統(tǒng)一的信息分類(lèi)編碼、統(tǒng)一的資源目錄、統(tǒng)一的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)組織基本原則進(jìn)行數(shù)據(jù)一體化的組織管理設(shè)計(jì)。以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、邏輯組織、物理存儲(chǔ)與業(yè)務(wù)應(yīng)用為導(dǎo)向，進(jìn)行數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)整合、邏輯統(tǒng)一組織、物理混合存儲(chǔ)與應(yīng)用服務(wù)管理，實(shí)現(xiàn)一體化數(shù)據(jù)模型驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)整合建庫(kù)。

基于結(jié)構(gòu)模型的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)整合是根據(jù)源數(shù)據(jù)的不同結(jié)構(gòu)特征，采用數(shù)據(jù)建模方法，通過(guò)核心元數(shù)據(jù)、擴(kuò)展元數(shù)據(jù)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)建模，依據(jù)數(shù)據(jù)模型對(duì)多元異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合加工，通過(guò)定義數(shù)據(jù)字段組成、字段名稱(chēng)、字段類(lèi)型、字段映射關(guān)系等，滿(mǎn)足數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)整合的需要。

2.2 跨業(yè)務(wù)、跨層級(jí)的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新技術(shù)

數(shù)據(jù)有效更新是共享應(yīng)用的前提，不少學(xué)者對(duì)遙感影像、地理信息、業(yè)務(wù)信息的更新進(jìn)行了研究，獲得了不同程度的成果[6-8]。然而基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，通過(guò)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的有效銜接，將數(shù)據(jù)更新后的成果進(jìn)行統(tǒng)一管理和應(yīng)用，支撐自然資源業(yè)務(wù)卻鮮有研究。亟需通過(guò)聯(lián)動(dòng)更新的技術(shù)手段，將以往數(shù)據(jù)割裂、管理脫節(jié)的審批流程，升級(jí)為數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、審批無(wú)縫銜接、更新一體聯(lián)動(dòng)的新模式，提升自然資源業(yè)務(wù)管理效能。

“一橫”是跨業(yè)務(wù)部門(mén)的聯(lián)動(dòng)更新，自然資源數(shù)據(jù)流動(dòng)循環(huán)一般涉及多個(gè)業(yè)務(wù)部門(mén)，一項(xiàng)業(yè)務(wù)的處理決策往往需要多個(gè)業(yè)務(wù)部門(mén)協(xié)同辦理、多個(gè)類(lèi)型數(shù)據(jù)綜合支撐。“一縱”為省市縣三級(jí)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新，即根據(jù)業(yè)務(wù)權(quán)限、管理職能的差異分為自上而下、自下而上以及二者相結(jié)合的方式。

通過(guò)關(guān)系模型設(shè)計(jì)，建立測(cè)繪、土地、礦產(chǎn)、地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害等不同業(yè)務(wù)之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系，業(yè)務(wù)管理中產(chǎn)生的最新數(shù)據(jù)自動(dòng)沉淀到數(shù)據(jù)操作區(qū)，通過(guò)相關(guān)業(yè)務(wù)主管部門(mén)確認(rèn)后，更新的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)入到正式數(shù)據(jù)庫(kù)中，將對(duì)應(yīng)類(lèi)別、內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。

2.3 基于多態(tài)存儲(chǔ)架構(gòu)的一體化管理技術(shù)

針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)無(wú)法全面滿(mǎn)足瀏覽展示、計(jì)算分析、服務(wù)應(yīng)用等多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)自然資源數(shù)據(jù)的高效管理和靈活應(yīng)用的難點(diǎn)[9-10]，基于現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理機(jī)制，制定多態(tài)融合架構(gòu)的一體化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型，實(shí)現(xiàn)自然資源數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一組織、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一訪問(wèn)，支撐自然資源數(shù)據(jù)的精確查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、高效應(yīng)用分析、靈活數(shù)據(jù)分發(fā)以及快速二三維服務(wù)。

自然資源數(shù)據(jù)對(duì)象可以分為地類(lèi)圖斑、遙感監(jiān)測(cè)圖斑等，每一類(lèi)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)一體化數(shù)據(jù)模型。一體化數(shù)據(jù)模型以數(shù)據(jù)應(yīng)用為牽引在要素?cái)?shù)據(jù)集、鑲嵌數(shù)據(jù)集、瓦片數(shù)據(jù)集等基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)模型耦合的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了時(shí)態(tài)屬性。一體化數(shù)據(jù)模型由自然資源數(shù)據(jù)對(duì)象的文件形態(tài)數(shù)據(jù)、空間形態(tài)數(shù)據(jù)、服務(wù)形態(tài)數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)和關(guān)聯(lián)信息五部分，各部分之間互相依存與關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)信息定義了一體化數(shù)據(jù)模型各部分之間的耦合關(guān)系，詳細(xì)描述了各形態(tài)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置以及數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)、時(shí)序關(guān)系等。

一體化數(shù)據(jù)模型的多態(tài)特征導(dǎo)致單一的物理存儲(chǔ)形式無(wú)法滿(mǎn)足其存儲(chǔ)需求，需要采用混合存儲(chǔ)策略，綜合運(yùn)用空間數(shù)據(jù)庫(kù)（涵蓋關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)能力）、NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)和分布式文件系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)特征實(shí)現(xiàn)矢量、影像、地形、表格、瓦片、文件等結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的一體化管理，每一類(lèi)數(shù)據(jù)適配最優(yōu)的物理存儲(chǔ)形式。

2.4 “以圖驅(qū)動(dòng)”的自然資源數(shù)據(jù)應(yīng)用模式

針對(duì)省市縣三級(jí)銜接不暢、數(shù)據(jù)共享不徹底、業(yè)務(wù)協(xié)同困難的問(wèn)題，率先建立了業(yè)務(wù)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的省市縣三級(jí)自然資源大數(shù)據(jù)應(yīng)用共享與動(dòng)態(tài)更新機(jī)制，在統(tǒng)一的技術(shù)框架下，統(tǒng)一數(shù)據(jù)來(lái)源、統(tǒng)一規(guī)則審查，提供豐富多樣的瀏覽查詢(xún)服務(wù)、空間分析服務(wù)和決策專(zhuān)題服務(wù)，實(shí)現(xiàn)全省共用“一張圖、一套服務(wù)”，智能化輔助業(yè)務(wù)審批和行政管理。

制定滿(mǎn)足自然資源集中管理需求的自然資源數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以空間數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范全面匯聚土地、礦產(chǎn)、地質(zhì)、基礎(chǔ)地理、規(guī)劃等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，整合形成集多源數(shù)據(jù)于一體的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)更新的自然資源數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)來(lái)源的統(tǒng)一。

結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)需求，通過(guò)可視化界面構(gòu)建具備實(shí)際業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系的空間模型實(shí)體對(duì)象，并將該實(shí)體模型對(duì)象以服務(wù)接口的形式提供給各應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)用。用戶(hù)通過(guò)可視化的界面對(duì)其相關(guān)的變量參數(shù)進(jìn)行設(shè)置或者修改并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的實(shí)體模型對(duì)象，從而完成模型的定量分析與協(xié)調(diào)。

以圖數(shù)結(jié)合的方式支撐建設(shè)用地審批、三舊改造、設(shè)施農(nóng)業(yè)用地備案等省市縣三級(jí)聯(lián)動(dòng)的業(yè)務(wù)，基于測(cè)繪數(shù)據(jù)產(chǎn)生的準(zhǔn)確圖形，由圖生成數(shù)據(jù)，建立準(zhǔn)確、客觀的業(yè)務(wù)分析結(jié)果，圍繞業(yè)務(wù)審批將空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)深入結(jié)合，圖數(shù)共同輔助業(yè)務(wù)審批，改變了以往審批過(guò)程中二者相分離的審批模式，形成了“以圖驅(qū)動(dòng)”的數(shù)據(jù)應(yīng)用新模式。

3 應(yīng)用情況

通過(guò)5 a 的建設(shè)，基本在廣東省范圍內(nèi)形成了“以圖驅(qū)動(dòng)”的自然資源數(shù)據(jù)應(yīng)用模式，通過(guò)地圖服務(wù)、三維場(chǎng)景服務(wù)、要素查詢(xún)服務(wù)、空間分析服務(wù)等多種應(yīng)用模式為土地、礦產(chǎn)、海域等12個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)在線(xiàn)辦理提供數(shù)據(jù)支撐。截至目前，服務(wù)省-市-縣三級(jí)自然資源行業(yè)內(nèi)用戶(hù)數(shù)達(dá)8 000 余個(gè)，已在用地審批、耕地保護(hù)、執(zhí)法監(jiān)督等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，支撐了3 788件建設(shè)用地審批，服務(wù)24.55萬(wàn)畝用地指標(biāo)分配使用和11.87萬(wàn)畝耕地占補(bǔ)的管理。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

廣東省自然資源一體化數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，始終堅(jiān)持“以圖驅(qū)動(dòng)”的數(shù)據(jù)應(yīng)用理念，實(shí)現(xiàn)了自然資源數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，全省共用一張圖、一套服務(wù)，做到了同數(shù)同源、以圖管地。相關(guān)經(jīng)驗(yàn)已推廣至山東、湖南、青海、寧夏、新疆、海南、吉林等省份，對(duì)當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源信息化建設(shè)提供了良好的借鑒和參考。面對(duì)“全要素、全周期、全方位”的自然資源管理需求，還面臨數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)弱、協(xié)同治理技術(shù)尚未有效破解等難題。如何構(gòu)建自然資源數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，打通規(guī)劃、管制、保護(hù)等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)協(xié)同銜接，推動(dòng)業(yè)務(wù)管理流程優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)自然資源資產(chǎn)全生命周期管理，開(kāi)展態(tài)勢(shì)分析、趨勢(shì)預(yù)測(cè)是未來(lái)的發(fā)展方向。