市區(qū)鎮(zhèn)三級(jí)統(tǒng)建的國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)建設(shè)方案研究與應(yīng)用

位明露，潘伯鳴，冉慧敏

(1.常州市測(cè)繪院，江蘇 常州 213003； 2.常州市地理信息智能技術(shù)中心，江蘇 常州 213003)

1 引 言

2019年，《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于建立國(guó)土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)施的若干意見》[1]《自然資源部信息化建設(shè)總體方案》[2]等一系列政策文件發(fā)布，明確要建設(shè)完善國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)，為自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、國(guó)土空間規(guī)劃實(shí)施監(jiān)督、行政審批、政務(wù)服務(wù)、資源監(jiān)管、分析決策等應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)保障。常州市原國(guó)土、原規(guī)劃、原林業(yè)等部門經(jīng)機(jī)構(gòu)改革組建自然資源和規(guī)劃局，針對(duì)三個(gè)部門之間數(shù)據(jù)不一致、信息不互通、業(yè)務(wù)不融合等問題，亟須通過國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)的建設(shè)，提升相關(guān)空間地理信息基礎(chǔ)庫(kù)的服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)國(guó)土空間數(shù)據(jù)集成共享，進(jìn)一步支撐自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、自然資源監(jiān)管決策、“互聯(lián)網(wǎng)+自然資源政務(wù)服務(wù)”三大應(yīng)用服務(wù)體系。除自然資源和規(guī)劃管理需求外，市級(jí)政府部門以及社會(huì)公眾對(duì)空間地理信息的廣泛需求與日俱增，提供現(xiàn)勢(shì)、權(quán)威、標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)共享和基于地理空間載體的信息公開也是部門職責(zé)所在。

常州市自2019年啟動(dòng)國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)建設(shè)，分三期逐步推進(jìn)，按照分布式應(yīng)用與服務(wù)架構(gòu)，構(gòu)建數(shù)據(jù)中臺(tái)、技術(shù)中臺(tái)、業(yè)務(wù)中臺(tái)，形成基礎(chǔ)服務(wù)能力、知識(shí)服務(wù)能力、大數(shù)據(jù)服務(wù)能力、三維服務(wù)能力，橫向上聯(lián)通各相關(guān)單位，縱向上聯(lián)通國(guó)家、省、市、區(qū)、鎮(zhèn)五級(jí)，并接入其他行業(yè)數(shù)據(jù)中心，通過注冊(cè)、發(fā)布、調(diào)度和監(jiān)控，形成物理分散、邏輯集中的分布式一體化數(shù)據(jù)、應(yīng)用管理與服務(wù)機(jī)制。保障平臺(tái)對(duì)常州市自然資源和規(guī)劃局內(nèi)部、其他行業(yè)部門、社會(huì)公眾統(tǒng)一的服務(wù)能力。

常州市國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)縱向上為自然資源管理打通部、省、市、區(qū)、鎮(zhèn)五級(jí)通道，具體方式為市級(jí)統(tǒng)建平臺(tái)，覆蓋市、區(qū)、鎮(zhèn)三級(jí)應(yīng)用，與部、省通過平臺(tái)接口共享互聯(lián)。統(tǒng)建要求平臺(tái)兼顧全局管理需求和基層業(yè)務(wù)辦理訴求，可有效打破市、區(qū)、鎮(zhèn)之間的數(shù)據(jù)壁壘，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)底座和平臺(tái)，有效提升自然資源和規(guī)劃信息化管理水平。

2 常州市國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)建設(shè)

2.1 總體建設(shè)方案

常州市國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)總體架構(gòu)以《自然資源部信息化建設(shè)總體方案》[2]《江蘇省自然資源信息化建設(shè)總體方案》的總體架構(gòu)為參考，以自然資源“兩統(tǒng)一”職責(zé)和業(yè)務(wù)需求為根本出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合自然資源和規(guī)劃信息化現(xiàn)狀基礎(chǔ)，構(gòu)建“1+1+1+3+N”架構(gòu)體系，即：“一張網(wǎng)”“一張圖”“一平臺(tái)”“三體系”“N應(yīng)用”。基于統(tǒng)一的常州市自然資源和規(guī)劃云基礎(chǔ)設(shè)施，充分運(yùn)用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等新一代信息技術(shù)，以自然資源和規(guī)劃“一張圖”作為數(shù)據(jù)資源底板建設(shè)市區(qū)鎮(zhèn)三級(jí)國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)，支撐自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、自然資源監(jiān)管決策、“互聯(lián)網(wǎng)+自然資源政務(wù)服務(wù)”三大應(yīng)用體系，并衍生N項(xiàng)專題應(yīng)用服務(wù)。

平臺(tái)采用“大平臺(tái)、微服務(wù)、輕應(yīng)用”的技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，大平臺(tái)作為企業(yè)級(jí)架構(gòu)，是跟云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等是相互匹配的IT主流趨勢(shì)，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性、開放性、高可用性和靈活性。微服務(wù)[3]具有分布式存儲(chǔ)、高可用性、可伸縮性、運(yùn)維智能化等優(yōu)勢(shì)，能在服務(wù)穩(wěn)定集成和需求靈活適配之間形成良好平衡，降低后續(xù)信息化投資成本、縮短建設(shè)周期。輕應(yīng)用則是提供更加輕巧、簡(jiǎn)便、靈活的前端應(yīng)用，滿足多端使用、所需所得。

總體架構(gòu)圖如圖1所示：

圖1 總體架構(gòu)圖

2.2 技術(shù)路線

(1)云原生架構(gòu)

不同于以往的虛擬機(jī)模式，平臺(tái)采用容器化模式封裝[4]，代碼和組件可重用，在容器中運(yùn)行的應(yīng)用程序和進(jìn)程，作為應(yīng)用程序部署的獨(dú)立單元，達(dá)到高水平資源隔離。微服務(wù)架構(gòu)，通過服務(wù)解耦、服務(wù)接口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)服務(wù)的粒度最優(yōu)化、服務(wù)強(qiáng)通用，具體體現(xiàn)在：①高可用，不同于普通的功能接口，顆粒度相對(duì)完整且細(xì)化的微服務(wù)，通過不同的組織方案形成精簡(jiǎn)的組織架構(gòu)，具有很強(qiáng)的復(fù)用性；②高可靠，利用微服務(wù)的獨(dú)立性和組裝性，面向?qū)ο蟮膽?yīng)用服務(wù)由一個(gè)完整的組織架構(gòu)形成，一個(gè)微服務(wù)出現(xiàn)故障，會(huì)有替補(bǔ)方案自動(dòng)化補(bǔ)充，不會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的崩潰，具有較高的容錯(cuò)性；③高可擴(kuò)展，一個(gè)微服務(wù)基本是一個(gè)能獨(dú)立發(fā)布的應(yīng)用服務(wù)，可作為獨(dú)立組件進(jìn)行升級(jí)或復(fù)用。

(2)大數(shù)據(jù)計(jì)算

針對(duì)海量的空間大數(shù)據(jù)，采用HDFS大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)集群，基于Apache Hadoop相關(guān)技術(shù)[5]，對(duì)數(shù)據(jù)歸集、存儲(chǔ)。Spark大數(shù)據(jù)計(jì)算集群[6]，提供數(shù)據(jù)計(jì)算、分析等計(jì)算資源集群。采用GeoMesa時(shí)空數(shù)據(jù)處理工具包，支持大數(shù)據(jù)場(chǎng)景下的分布式計(jì)算和地理信息分析。Elasticsearch用作基礎(chǔ)搜索引擎，提供海量數(shù)據(jù)智能檢索服務(wù)。使用Kibana作為數(shù)據(jù)可視化組件。

(3)矢量切片

部分空間信息矢量數(shù)據(jù)在小比例尺下渲染時(shí)，數(shù)據(jù)量大、顯示耗時(shí)過長(zhǎng)，而柵格數(shù)據(jù)無法滿足數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新的需求。矢量切片利用協(xié)議緩沖(Protocol Buffers)技術(shù)和緊湊的二進(jìn)制格式，以金字塔的方式切割矢量數(shù)據(jù)的描述性文件。矢量切片結(jié)合了矢量數(shù)據(jù)與柵格切圖的優(yōu)勢(shì)，在保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新的同時(shí)具有較高的地圖顯示效率[7，8]。此外，矢量切片的樣式配置與切片工作相對(duì)獨(dú)立，可以非常方便地修改配圖方案。

2.3 市區(qū)鎮(zhèn)三級(jí)統(tǒng)籌

全國(guó)自然資源信息化體系一般包括國(guó)家、省、市、縣四級(jí)體系，省、市、縣地方自然資源信息化體系由省參照國(guó)家級(jí)平臺(tái)確定建設(shè)模式與框架[9～11]。常州市國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)按照國(guó)家、省級(jí)平臺(tái)的框架，采用市區(qū)鎮(zhèn)三級(jí)統(tǒng)建模式，基于微服務(wù)架構(gòu)和云服務(wù)管理的支撐實(shí)現(xiàn)分布式部署及云資源管理，覆蓋市區(qū)鎮(zhèn)三級(jí)用戶。向上與部、省互連互通，充分考慮市縣協(xié)同，并覆蓋到鎮(zhèn)基層國(guó)土所，為常州市自然資源和規(guī)劃“五全五化”工作(即全業(yè)務(wù)上網(wǎng)、全流程在線、全過程留痕、全節(jié)點(diǎn)內(nèi)控、全要素關(guān)聯(lián)，提高服務(wù)制度化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、智能化、便民化水平)奠定基礎(chǔ)。

(1)“1+7”市縣協(xié)同數(shù)據(jù)庫(kù)

按照“數(shù)據(jù)集中管理，分級(jí)分類維護(hù)“的建設(shè)思路，構(gòu)建常州市自然資源和規(guī)劃市縣兩級(jí)協(xié)同數(shù)據(jù)庫(kù)(圖2)，解決數(shù)據(jù)分散且重復(fù)建設(shè)、數(shù)據(jù)上下協(xié)同聯(lián)動(dòng)不足的問題，兼顧向上匯交、向下分發(fā)的雙向更新模式，形成“統(tǒng)籌規(guī)劃，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，市縣共建，分布存儲(chǔ)，集中管理，更新現(xiàn)勢(shì)，安全可靠”的市縣兩級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖2 “1+7”市縣協(xié)同數(shù)據(jù)庫(kù)

(2)SSO單點(diǎn)登錄

秉承集約節(jié)約理念，充分利用已有資源，國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)直接采用常州市自然資源和規(guī)劃局網(wǎng)上辦公系統(tǒng)(OA)上的用戶體系和業(yè)務(wù)網(wǎng)資源，與局內(nèi)其他系統(tǒng)統(tǒng)一身份、統(tǒng)一認(rèn)證、統(tǒng)一授權(quán)，共享OA用戶權(quán)限，市區(qū)鎮(zhèn)三級(jí)用戶通過業(yè)務(wù)網(wǎng)統(tǒng)一登錄OA系統(tǒng)，經(jīng)過SSO驗(yàn)證[12]后可直接進(jìn)入國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)以及其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)，國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)利用OA提供的用戶和部門信息，在平臺(tái)內(nèi)部管理不同部門可使用的數(shù)據(jù)和功能權(quán)限。

(3)基層所個(gè)性化窗口

基層國(guó)土所對(duì)國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)的使用往往局限于本所對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)范圍，即一個(gè)或多個(gè)鎮(zhèn)區(qū)范圍，不同部門常用的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)也不盡相同。平臺(tái)為基層所提供個(gè)性化頁(yè)面窗口，精準(zhǔn)定位到基礎(chǔ)業(yè)務(wù)部門的業(yè)務(wù)范圍，為基層信息化工作提質(zhì)增效。一方面，基層所用戶登錄平臺(tái)時(shí)，平臺(tái)根據(jù)用戶所在部門獲取對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)專題目錄和空間業(yè)務(wù)范圍，進(jìn)行縮放顯示。另一方面，為基層所門戶提供用戶經(jīng)辦項(xiàng)目一鍵定位接口，在辦公頁(yè)面直接顯示當(dāng)前辦理項(xiàng)目的空間定位，點(diǎn)擊可直接跳轉(zhuǎn)至國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)查看詳細(xì)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

3 平臺(tái)應(yīng)用

3.1 政務(wù)服務(wù)圖文一體化

為推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+自然資源政務(wù)服務(wù)”，常州市電子政務(wù)綜合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)市、縣兩級(jí)自然資源部門各類政務(wù)服務(wù)事項(xiàng)一網(wǎng)申報(bào)、全面共享、智能核驗(yàn)、分級(jí)履職，有效提升自然資源服務(wù)能力。在“一張網(wǎng)”“一張圖”的基礎(chǔ)上，國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)與電子政務(wù)綜合系統(tǒng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)業(yè)務(wù)的圖文一體化[13]，如圖3所示。

圖3 政務(wù)服務(wù)圖文一體化

一方面，國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)為政務(wù)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)地理服務(wù)和豐富的業(yè)務(wù)輔助分析服務(wù)，每個(gè)具有空間屬性的項(xiàng)目均可靈活地進(jìn)行定位、空間審查；另一方面，政務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的空間成果實(shí)時(shí)同步到國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)中，形成圖文回流閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)審批項(xiàng)目全生命周期管理。

3.2 慧眼守土監(jiān)管

集成“慧眼守土”數(shù)據(jù)，建立與國(guó)土資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)綜合監(jiān)管系統(tǒng)共享交換接口，在國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)上選擇指定位置，即可查看相關(guān)地塊的實(shí)時(shí)圖像，結(jié)合國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)上豐富的地塊數(shù)據(jù)資源，通過監(jiān)控視頻，能夠?qū)ν恋乩们闆r實(shí)施全方位、多角度實(shí)時(shí)實(shí)景視頻監(jiān)管，幫助自然資源管理人員及時(shí)掌握用地情況，為執(zhí)法巡查和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供技術(shù)支撐。

3.3 城市體檢指標(biāo)模型

按照《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于建立國(guó)土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)施的若干意見》[1]要求，履踐國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)為國(guó)土空間規(guī)劃編制提供數(shù)據(jù)支撐、平臺(tái)支撐和技術(shù)保障，基于國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)，利用市級(jí)國(guó)土空間規(guī)劃城市體檢指標(biāo)體系，確定指標(biāo)與“一張圖”數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系，建立城市體檢指標(biāo)模型[14]，對(duì)指標(biāo)的元數(shù)據(jù)、分類、管控性質(zhì)，模型運(yùn)算歷史成果進(jìn)行統(tǒng)一的接入和管理，助力國(guó)土空間規(guī)劃動(dòng)態(tài)感知，支撐國(guó)土空間規(guī)劃城市體檢工作[15]。

3.4 業(yè)務(wù)專題“駕駛艙”

一方面，根據(jù)自然資源和規(guī)劃實(shí)際管理工作需求，提供豐富的業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)分析功能，與選址預(yù)審實(shí)現(xiàn)土地利用現(xiàn)狀、壓覆礦、用途管制區(qū)、生態(tài)紅線、基本農(nóng)田、林地、地質(zhì)災(zāi)害、土地規(guī)劃審查等內(nèi)容的自動(dòng)空間分析，實(shí)現(xiàn)國(guó)土規(guī)劃條件業(yè)務(wù)中的剛性指標(biāo)和空間管控內(nèi)容的智能審批。

另一方面，基于國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)構(gòu)建業(yè)務(wù)專題可視化“駕駛艙”，包括：森林資源“駕駛艙”、耕地資源“駕駛艙”、供地“駕駛艙”、自然資源和不動(dòng)產(chǎn)登記“駕駛艙”、重大項(xiàng)目“駕駛艙”等，為自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、國(guó)土空間規(guī)劃實(shí)施監(jiān)督、行政審批、政務(wù)服務(wù)、資源監(jiān)管、分析決策等應(yīng)用提供專業(yè)化支撐。

3.5 專題應(yīng)用定制

國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)，作為兼顧數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)集成、應(yīng)用支撐功能的統(tǒng)一的自然資源信息化基礎(chǔ)平臺(tái)，國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)提供專題應(yīng)用定制服務(wù)，用戶可基于平臺(tái)構(gòu)建輕量級(jí)的專題應(yīng)用，使用平臺(tái)上的數(shù)據(jù)資源或其他個(gè)性化的數(shù)據(jù)，自由選擇已包裝好的功能菜單，包括基本的地圖工具、屬性查詢、空間查詢等。自行排版系統(tǒng)的界面風(fēng)格，定義系統(tǒng)的名稱。通過點(diǎn)菜式操作即可快速搭建個(gè)性化的專題應(yīng)用，簡(jiǎn)捷高效。目前基于國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)，已搭建歷史文化資源系統(tǒng)、地下管線綜合管理系統(tǒng)、地形圖結(jié)合表、公開版地圖服務(wù)與管理支撐等專題應(yīng)用。

4 結(jié) 語

常州市國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)通過市區(qū)鎮(zhèn)三級(jí)統(tǒng)建模式，在全市域范圍實(shí)現(xiàn)對(duì)自然資源和規(guī)劃數(shù)據(jù)的分級(jí)分類管理，保障對(duì)國(guó)土空間規(guī)劃、自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、監(jiān)管決策、政務(wù)服務(wù)的技術(shù)支撐服務(wù)。步入“十四五”，平臺(tái)將進(jìn)一步完善升級(jí)，提升5G、物聯(lián)網(wǎng)、實(shí)景三維、區(qū)塊鏈、人工智能等新技術(shù)，繼續(xù)遵循為自然資源和規(guī)劃系統(tǒng)提供完善的數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐，深化市、區(qū)、鎮(zhèn)三級(jí)應(yīng)用服務(wù)，并拓展為全市空間地理信息的共建共享提供支撐和服務(wù)，為社會(huì)公眾提供豐富的空間地理信息和自然資源公共服務(wù)，為“強(qiáng)富美高”新常州建設(shè)“數(shù)字底座”奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。