縣級國土空間基礎信息平臺及關鍵技術研究*

楊坤 宮留留(通訊作者) 黃少華

1. 長江空間信息技術工程有限公司（武漢） 湖北 武漢 430010；2. 湖北省水利信息感知與大數(shù)據(jù)工程技術研究中心 湖北 武漢 430010；3. 長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司 湖北 武漢 430010；4. 流域水安全保障湖北省重點實驗室 湖北 武漢 430010

引言

2019年5月，中共中央國務院和自然資源部先后印發(fā)了《關于建立國土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實施的若干意見》和《關于全面開展國土空間規(guī)劃工作的通知》，提出整合各類空間關聯(lián)數(shù)據(jù)，建立國土空間基礎信息平臺，以此為基礎建立國土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實施。2019年7月，自然資源部辦公廳印發(fā)了《關于開展國土空間規(guī)劃“一張圖”建設和現(xiàn)狀評估工作的通知》，進一步明確要求基于國土空間基礎信息平臺，建設從國家到市縣級的國土空間規(guī)劃“一張圖”實施監(jiān)督信息系統(tǒng)[1]，為建立健全國土空間規(guī)劃動態(tài)監(jiān)測評估預警和實施監(jiān)管機制提供信息化支撐。

近年，各市縣國土空間總體規(guī)劃編制項目招標，普遍將國土空間基礎信息平臺建設納入招標內(nèi)容，且縣級平臺作為國家級、省市級平臺的重要支撐，是落實國土空間規(guī)劃用途管制及國土資源統(tǒng)一管理的基礎節(jié)點。本文以國土空間數(shù)據(jù)為基礎，結(jié)合縣級部門在國土空間治理方面的實際需求，開展縣級國土空間基礎信息平臺研發(fā)工作，并在試點區(qū)進行推廣應用。

1 需求分析

按照《國土空間基礎信息平合建設總體方案》[2]、《省級國土空間基礎信息平臺建設要求》[3]，縣級國土空間基礎信息平臺總體業(yè)務需求是：通過開發(fā)縣級國土空間基礎信息平臺，實現(xiàn)縣級國土空間基礎數(shù)據(jù)資源體系建設，實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合共享和交換，提供通用應用服務、專題應用服務、指標模型體系管理和國土空間分析評價等功能。

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)設計思路

根據(jù)縣級國土空間基礎信息平臺對功能、性能及安全性方面的需求，基于分布式、云計算、大數(shù)據(jù)等技術對平臺進行設計，平臺作為整個國土空間規(guī)劃信息化的管理中樞，在設計時應滿足以下要求：①平臺易操作。交互設計要簡潔，便于操作，使用方便。②功能全面。滿足國土空間數(shù)據(jù)管理、屬性查詢、分析評價、模型管理等業(yè)務需求。③方便維護。確保縣級國土部門人員對平臺的簡單維護，出現(xiàn)故障或升級時能迅速完成工作。④安全性好。保障縣級國土數(shù)據(jù)安全，通過權限控制允許管理員對數(shù)據(jù)進行維護和更新，普通用戶僅能查詢。

2.2 數(shù)據(jù)資源建設

以試點區(qū)第三次全國國土調(diào)查成果為基礎，整理融合規(guī)劃編制所需的現(xiàn)狀、規(guī)劃、社會經(jīng)濟等多源異構數(shù)據(jù)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)基準，形成“坐標一致、邊界吻合、上下貫通”的一張底圖，用以支撐國土空間規(guī)劃編制工作的開展，并基于開源地圖引擎完成地理空間數(shù)據(jù)入庫及地圖服務的發(fā)布。

2.3 系統(tǒng)功能研發(fā)

遵循《國土空間基礎信息平合建設總體方案》的技術要求，本文研發(fā)的縣級國土空間基礎信息平臺提供一張圖、資源中心、分析評價、指標模型管理、管理中心五大功能模塊[4-5]。

2.3.1 一張圖。提供國土空間現(xiàn)狀、規(guī)劃、管理數(shù)據(jù)的可視化展示、查詢、統(tǒng)計、標繪等功能。提供包括數(shù)據(jù)資源、綜合查詢、專題統(tǒng)計、地圖標繪、通用分析、三維空間分析等模塊。

2.3.2 資源中心。提供對平臺涉及的所有國土數(shù)據(jù)服務進行集中展示和服務管理，提供對數(shù)據(jù)服務的查看、注冊、申請等操作，提供包括地圖服務、基礎服務、專題服務、接口服務、文件服務等五大服務管理功能。

地圖服務提供地圖服務的發(fā)布、服務瓦片緩存管理；基礎服務提供空間分析服務、統(tǒng)計報表服務和專題圖制作服務；專題服務提供包括基本農(nóng)田占用分析、地類占用分析、壓覆礦審查、控制線檢測、合規(guī)性審查、重復批地審查等國土專題分析功能；接口服務通過API調(diào)用、Web Service等多種技術形式，實現(xiàn)地圖瀏覽、數(shù)據(jù)查詢、信息共享等服務；文件服務提供文件上傳、下載、在線瀏覽等功能。資源中心所有服務，系統(tǒng)提供原子級的服務管理功能，用戶僅可以訪問授權范圍內(nèi)的服務，滿足數(shù)據(jù)安全性管理的需求。

2.3.3 分析評價。提供水資源保護與利用評價、城鎮(zhèn)建設適宜性評價以及選址分析功能。水資源保護與利用提供水資源一張圖、水資源狀況評價、水資源開發(fā)利用、水資源態(tài)勢分析、河湖生態(tài)空間布局以及陸域生態(tài)空間布局分析及展示，通過地圖加圖表方式，直觀展示研究區(qū)的水資源整體狀況。城鎮(zhèn)建設適宜性評價提供區(qū)位條件評價、環(huán)境條件評價、氣候條件評價、土地資源評價及水災風險評價，通過對上述環(huán)境因子的綜合評價，確定城鎮(zhèn)建設的適宜性。選址分析根據(jù)用戶提交的地塊類型和面積需求，結(jié)合研究區(qū)的紅線數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)和地政數(shù)據(jù)給用戶推薦符合要求的地塊。

2.3.4 指標模型管理。對城市體檢中所包含的各項指標進行管理，提供包含指標評價現(xiàn)狀、指標體系管理、指標計算、報表生成和指標值導入等5個功能模塊，提供指標項的增、刪、改、查等操作，提供自定義指標值計算模型、批量指標值填報，以及指標值導出功能。指標模型中初始化指標體系構建參照《國土空間規(guī)劃城市體檢評估規(guī)程》。

2.3.5 管理中心。提供包括用戶管理、資源統(tǒng)計、服務監(jiān)控、服務器監(jiān)控及數(shù)據(jù)庫監(jiān)控等五大模塊。

3 系統(tǒng)關鍵技術

本論文中縣級國土空間基礎信息平臺研發(fā)具有以下幾方面的創(chuàng)新：

3.1 個性化指標評價模型構建

根據(jù)《國土空間規(guī)劃城市體檢評估規(guī)程》的規(guī)定，平臺需集中管理大量城市體檢指標項，每個指標項都有單獨的計算方法。由于指標項眾多，逐個編寫計算模型需巨大工作量，并且，在指標項更改或者新增指標項后，指標值更新維護困難。本平臺研發(fā)采用模塊化搭建指標計算模型的方案，將常規(guī)的評估指標數(shù)值計算和空間計算功能模塊化，通過在線配置計算模型來更新指標計算過程，輔助用戶實現(xiàn)評價模型庫的自定義，滿足評價模型庫個性化配置需求。

3.2 國土空間規(guī)劃模型庫建立

依照國土空間規(guī)劃建設需求，平臺建立了評價模型庫和規(guī)則模型庫。

3.2.1 評價模型。針對資源環(huán)境承載能力構建了水資源態(tài)勢分析、水資源開發(fā)利用、河湖生態(tài)空間布局和陸域生態(tài)空間布局分析等模型；針對國土空間開發(fā)適宜性評價構建了區(qū)位條件評價、環(huán)境條件評價、氣候條件評價、土地資源評價和水災風險評價等模型，為國土空間規(guī)劃編制評價分析工作提供科學支撐。

3.2.2 規(guī)則模型。針對國土空間規(guī)劃審查分析及實施管控分析構建了規(guī)則模型，如質(zhì)檢規(guī)則及輔助審查規(guī)則可輔助判斷國土空間規(guī)劃成果的合理性，智能選址及合規(guī)檢測規(guī)則可促進項目實施滿足規(guī)劃要求可落地，為國土空間規(guī)劃傳導管控提供算法支撐。

3.3 二三維地圖服務一體化管理

縣級國土空間基礎數(shù)據(jù)包含大量空間矢量數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、傾斜攝影模型、人工模型數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)服務同時涉及二維和三維地圖服務的管理。平臺建設過程中，基于開源GIS服務器進行研發(fā)，實現(xiàn)二三維地圖服務發(fā)布、服務授權及服務狀態(tài)管理，實現(xiàn)二維地圖服務和三維地圖服務的統(tǒng)一管理[6]。

3.4 海量數(shù)據(jù)管理

為保證系統(tǒng)運行效率，引入元數(shù)據(jù)機制，提高空間數(shù)據(jù)檢索效率；采用Postgres-XL數(shù)據(jù)庫存儲海量國土空間數(shù)據(jù)，其實現(xiàn)支持基于PostGIS的地理庫應用，支持地理空間數(shù)據(jù)的秒級查詢；簡化三維模型，使用瓦片技術，對數(shù)據(jù)進行分級處理，優(yōu)化提升三維地圖服務加載效率。采用分布式文件數(shù)據(jù)庫存儲海量文檔數(shù)據(jù)，提高文檔數(shù)據(jù)的查詢檢索效率。

3.5 云服務資源管理

采用“微服務+容器云”作為基礎信息平臺云服務資源管理的技術支撐[7]。以微服務技術為基礎，對服務進行服務注冊、資源編目、服務發(fā)布、服務配置管理與服務資源的檢索與調(diào)度。同時，結(jié)合容器技術，對服務進行統(tǒng)一適配封裝與版本管理。服務部署時，以容器云為基礎進行服務啟動、停止與全生命周期管理，同時對運行的容器進行監(jiān)控。

4 系統(tǒng)應用

系統(tǒng)已于2022年5月研發(fā)完畢，并在進行試點應用。結(jié)合該試點區(qū)國土空間規(guī)劃（2020-2035年）項目的實施，完成了縣級國土空間總體規(guī)劃、鄉(xiāng)鎮(zhèn)國土空間規(guī)劃成果整理，基于國土空間基礎信息統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)了現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)等各類數(shù)據(jù)的綜合管理。

試點區(qū)縣級國土空間基礎信息平臺，形成了統(tǒng)一的國土空間工作“底板”，為各部門提供專業(yè)規(guī)劃、項目實施、日常監(jiān)管、分析決策等信息化工作平臺；形成統(tǒng)一的國土空間工作“底線”，為各部門提供對基本農(nóng)田保護紅線、生態(tài)保護紅線和城市開發(fā)邊界的有效管控機制。系統(tǒng)的應用將有利于促進國土空間治理能力的現(xiàn)代化水平，推動信息共享。

5 結(jié)束語

縣級國土空間基礎信息平臺通過對各類國土空間相關數(shù)據(jù)進行聚合整理，結(jié)合一張底圖與國土空間規(guī)劃一張圖建設成果，采用面向服務的設計理念，提供OGC、國際標準接口發(fā)布功能，支持將數(shù)據(jù)中心各類數(shù)據(jù)發(fā)布成WMS、WFS、WCS、WMTS等服務。構建符合通用的服務接口標準，一方面提供專業(yè)的信息服務資源、功能，保證用戶實時獲取信息服務；另一方面提供數(shù)據(jù)共享通道，為各類與國土空間相關的數(shù)據(jù)提供有力的更新支撐。

國土空間基礎信息平臺作為自然資源信息化建設的基石，為自然資源信息化體系中調(diào)查監(jiān)測評價、監(jiān)管決策等提供了重要的支撐，有效提升國土空間治理能力現(xiàn)代化水平。