從時(shí)空賦能談實(shí)景三維西安建設(shè)及應(yīng)用

◎ 張周平 黃嫚

近年來，在自然資源部的大力推動(dòng)和行業(yè)單位的積極響應(yīng)下，實(shí)景三維建設(shè)在全國(guó)掀起了新浪潮。實(shí)景三維中國(guó)將為數(shù)字中國(guó)建設(shè)打造統(tǒng)一的時(shí)空基底，也將為經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展提供數(shù)據(jù)要素保障和時(shí)空賦能。

作為全國(guó)第三個(gè)新型基礎(chǔ)測(cè)繪建設(shè)試點(diǎn)城市，陜西省西安市從實(shí)景三維服務(wù)能力和應(yīng)用生態(tài)建設(shè)兩個(gè)層面，著力打造“時(shí)空基準(zhǔn)、時(shí)空關(guān)聯(lián)、時(shí)空分析、時(shí)空智能、時(shí)空安全”五種服務(wù)能力，夯實(shí)構(gòu)建“數(shù)據(jù)服務(wù)、平臺(tái)服務(wù)、知識(shí)服務(wù)”三種服務(wù)方式，切實(shí)保證實(shí)景三維“好用”。同時(shí)，從建設(shè)好“市級(jí)、局級(jí)”兩個(gè)應(yīng)用生態(tài)，建立起“支撐環(huán)境、數(shù)據(jù)安全、更新機(jī)制”三個(gè)保障機(jī)制，有力保障實(shí)景三維能夠“用好”。

打造時(shí)空服務(wù)能力，讓實(shí)景三維“好用”

實(shí)景三維高品質(zhì)時(shí)空賦能需要五種能力作為支撐，即時(shí)空基準(zhǔn)支撐能力、時(shí)空關(guān)聯(lián)服務(wù)能力、時(shí)空分析服務(wù)能力、時(shí)空智能服務(wù)能力、時(shí)空安全保障能力。

時(shí)空基準(zhǔn)支撐能力，需采用與國(guó)家基準(zhǔn)相統(tǒng)一的平面基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)、時(shí)間基準(zhǔn)、編碼標(biāo)準(zhǔn)來構(gòu)建實(shí)景三維底座，確保數(shù)據(jù)成果分建共享，提升實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)的整體性、系統(tǒng)性、協(xié)同性。

時(shí)空關(guān)聯(lián)服務(wù)能力，方便用戶在實(shí)景三維底座上靈活、快速掛接關(guān)聯(lián)各類目標(biāo)信息，這種能力是時(shí)空分析和時(shí)空智能的基礎(chǔ)，也是實(shí)景三維賦能行業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。

時(shí)空分析服務(wù)能力，在專題信息與地理實(shí)體時(shí)空關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，為用戶提供包含空間分析、屬性分析、關(guān)系計(jì)算、時(shí)間分析、專題分析等時(shí)空分析功能，并提供多樣化的時(shí)空分析工具。

時(shí)空智能服務(wù)能力，在時(shí)空關(guān)聯(lián)和時(shí)空分析的基礎(chǔ)上，廣泛關(guān)聯(lián)行業(yè)專題信息、持續(xù)融合物聯(lián)感知數(shù)據(jù)，持續(xù)迭代實(shí)體關(guān)系知識(shí)圖、不斷豐富分析模型工具，形成更加智能化的知識(shí)化服務(wù)能力。

時(shí)空安全保障能力，作為實(shí)景三維能夠“好用”的底線和紅線，需確保實(shí)景三維數(shù)據(jù)在政務(wù)內(nèi)網(wǎng)、政務(wù)外網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下安全交互使用，形成自主可控、合法合規(guī)的安全保障體系。

在提升和鍛造實(shí)景三維五種服務(wù)能力的基礎(chǔ)上，西安試點(diǎn)著重構(gòu)建了“數(shù)據(jù)服務(wù)、平臺(tái)服務(wù)、知識(shí)服務(wù)”三種梯度化的服務(wù)方式。

數(shù)據(jù)服務(wù)不僅能夠提供“底圖式”“背景式”的實(shí)體級(jí)和傳統(tǒng)瓦片數(shù)據(jù)服務(wù)，還能通過“一庫多能，按需組裝”新模式，高效提供多樣化的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)產(chǎn)品和定制化應(yīng)用產(chǎn)品。

平臺(tái)服務(wù)主要提供功能、接口、環(huán)境三種類型的服務(wù)。其中，功能服務(wù)不僅能夠?yàn)橛脩籼峁┎樵?、統(tǒng)計(jì)等常規(guī)功能，還可提供數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、關(guān)系構(gòu)建、空間分析等專業(yè)功能；接口服務(wù)為用戶提供多種專業(yè)API接口，用戶可快速搭建自己的應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)；環(huán)境服務(wù)為用戶提供相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)環(huán)境。

知識(shí)服務(wù)，作為更高階的一種服務(wù)方式，基于實(shí)景三維地理實(shí)體豐富的語義和關(guān)系信息，針對(duì)用戶特定的問題需求，通過廣泛關(guān)聯(lián)、融合行業(yè)專題數(shù)據(jù)和物聯(lián)感知數(shù)據(jù)，采用算法模型和專家知識(shí)庫等分析工具，能夠直接為用戶輸出問題的答案和結(jié)果。

堅(jiān)持?jǐn)?shù)據(jù)為本，夯實(shí)數(shù)據(jù)資源體系

從時(shí)空賦能的“五個(gè)目標(biāo)”維度（時(shí)空基底、時(shí)空關(guān)聯(lián)、時(shí)空分析、時(shí)空智能、時(shí)空安全）來檢視和反論地理實(shí)體的“四個(gè)特征”（空間特征、屬性特征、關(guān)系特征、標(biāo)識(shí)特征）數(shù)據(jù)該如何建設(shè)。

地理實(shí)體的空間特征可細(xì)分為空間基準(zhǔn)、空間位置、空間形態(tài)、伴隨時(shí)間四個(gè)方面?？臻g特征要支撐起空間分析，需利用地理實(shí)體空間幾何特性，開展多維空間下地理現(xiàn)象之間空間關(guān)系、模式和趨勢(shì)等的計(jì)算分析。西安試點(diǎn)采用西安2000 平面坐標(biāo)系和1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，保證統(tǒng)一的空間基準(zhǔn) ；空間位置以經(jīng)緯度、XY 坐標(biāo)以及高程Z 表示，體現(xiàn)了地上下一體化、室內(nèi)外一體化思想；空間形態(tài)包括點(diǎn)、線、面、體，體現(xiàn)了二三維一體化；伴隨時(shí)間將地理實(shí)體空間變化打上時(shí)間標(biāo)簽，體現(xiàn)了地理實(shí)體在空間上的時(shí)序化特征。

地理實(shí)體的關(guān)系特征有組成關(guān)系（向下關(guān)系）、歸屬關(guān)系（向上關(guān)系）和關(guān)聯(lián)關(guān)系（平行關(guān)系）。關(guān)系特征要支撐關(guān)系計(jì)算，基于實(shí)體關(guān)系分類與生成規(guī)則，通過人工采集、自動(dòng)計(jì)算、關(guān)聯(lián)掛接等方式，構(gòu)建時(shí)空知識(shí)圖譜，支撐基于多類型實(shí)體數(shù)據(jù)的時(shí)空智能分析，形成較為科學(xué)、準(zhǔn)確的時(shí)空分析成果。

地理實(shí)體還應(yīng)具備標(biāo)識(shí)特征，西安市地理實(shí)體標(biāo)識(shí)特征由空間身份編碼和二維標(biāo)識(shí)碼組成。西安試點(diǎn)在《基礎(chǔ)地理實(shí)體空間身份編碼規(guī)則》基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用、不同類型地理實(shí)體空間尺度、空間密度、空間維度、數(shù)據(jù)保密等因素，設(shè)計(jì)了42 位編碼、最小12 級(jí)北斗空間網(wǎng)格劃分，在實(shí)體入庫時(shí)通過賦碼程序自動(dòng)計(jì)算、統(tǒng)一賦碼。

時(shí)空智能通過現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界的“全域、全量、全息、動(dòng)態(tài)”的同構(gòu)映射，需與時(shí)空大數(shù)據(jù)分析、人工智能算法等耦合，實(shí)現(xiàn)時(shí)空感知、時(shí)空認(rèn)知和時(shí)空計(jì)算。時(shí)空智能可以幫助我們更好地理解和預(yù)測(cè)事件發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)，優(yōu)化資源分配和決策，提高效率和效果。

堅(jiān)持應(yīng)用為本，構(gòu)建應(yīng)用生態(tài)

數(shù)據(jù)服務(wù)方式與應(yīng)用服務(wù)能力可保障“好用”，但要“用好”，還需打造一個(gè)包含政策機(jī)制、支撐環(huán)境以及共享理念在內(nèi)的良好應(yīng)用生態(tài)，主要體現(xiàn)在“兩個(gè)應(yīng)用生態(tài)”（市級(jí)應(yīng)用生態(tài)、局級(jí)應(yīng)用生態(tài)）和“三個(gè)保障機(jī)制”（支撐環(huán)境保障、數(shù)據(jù)安全保障、更新機(jī)制保障）。

西安注重建設(shè)好實(shí)景三維的“兩個(gè)應(yīng)用生態(tài)”。由西安市政府發(fā)文，確立實(shí)景三維西安作為全市統(tǒng)一、權(quán)威數(shù)字空間底座的定位；全市各部門在統(tǒng)一的實(shí)景三維數(shù)字空間底座上，開展各自的信息化建設(shè)，在使用實(shí)景三維平臺(tái)服務(wù)的同時(shí)，通過“信息反哺”方式持續(xù)豐富底座數(shù)據(jù)，形成良性的市級(jí)應(yīng)用生態(tài)。西安市資源規(guī)劃系統(tǒng)明確規(guī)定所有與地理信息相關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)都應(yīng)在實(shí)景三維西安基礎(chǔ)上開展，要充分利用“一張圖”等業(yè)務(wù)系統(tǒng)中產(chǎn)生的相關(guān)專題數(shù)據(jù)，進(jìn)一步豐富完善實(shí)景三維語義信息，形成良性的局級(jí)應(yīng)用生態(tài)。

同時(shí)，西安建立起實(shí)景三維的“三個(gè)保障機(jī)制”。支撐環(huán)境保障機(jī)制方面，西安搭建了國(guó)產(chǎn)自主可控的云基礎(chǔ)設(shè)施，打通實(shí)景三維西安服務(wù)平臺(tái)與自然資源專網(wǎng)、政務(wù)外網(wǎng)的連接，形成了PB 級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、高性能計(jì)算的服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)與大數(shù)據(jù)局存儲(chǔ)與計(jì)算資源的共享。數(shù)據(jù)安全保障機(jī)制方面，采用非線性保密處理、國(guó)密算法、國(guó)產(chǎn)密碼保護(hù)等技術(shù)以及自主可控基礎(chǔ)設(shè)施，保障實(shí)景三維數(shù)據(jù)在多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下安全使用。更新機(jī)制保障方面，建立了縱向省市協(xié)同、橫向行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)籌、眾源眾包更新的數(shù)據(jù)更新機(jī)制，明確以政府為主導(dǎo)的實(shí)景三維常態(tài)化維護(hù)機(jī)制。

激活數(shù)據(jù)價(jià)值，“用好”實(shí)景三維

為鍛造實(shí)景三維高質(zhì)量服務(wù)能力，西安市開展了一系列典型應(yīng)用，確保實(shí)景三維建設(shè)成果能夠“用好”。

時(shí)空關(guān)聯(lián)服務(wù)方面，西安市以實(shí)景三維數(shù)據(jù)成果為底座，開展不動(dòng)產(chǎn)管理和智慧社區(qū)管理兩個(gè)典型應(yīng)用。在不動(dòng)產(chǎn)管理上，掛接關(guān)聯(lián)不動(dòng)產(chǎn)信息，依托實(shí)景化的場(chǎng)景數(shù)據(jù)，輔助不動(dòng)產(chǎn)登記實(shí)地核查，通過檔案庫與現(xiàn)勢(shì)實(shí)體數(shù)據(jù)比對(duì)，輔助不動(dòng)產(chǎn)滅失庫建立，并實(shí)現(xiàn)不動(dòng)產(chǎn)檔案數(shù)據(jù)空間分析可視化與實(shí)景化管理 ；在社區(qū)智慧管理上，將社區(qū)實(shí)景三維數(shù)據(jù)與社區(qū)人口、公共服務(wù)設(shè)施、應(yīng)急保障、物聯(lián)感知、社區(qū)事件等信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)融合，搭建了實(shí)景化社區(qū)管理系統(tǒng)，同時(shí)整合15 分鐘便民服務(wù)數(shù)據(jù)，集成社區(qū)業(yè)務(wù)辦理預(yù)約、線上報(bào)事報(bào)修、熱點(diǎn)信息關(guān)注等功能，為社區(qū)居民提供數(shù)字生活服務(wù)。

圍繞時(shí)空分析服務(wù)，西安市對(duì)公共場(chǎng)所精細(xì)化建模，實(shí)現(xiàn)地上地下、室內(nèi)室外一體化表達(dá)，利用實(shí)景三維環(huán)境的可視域分析，精確發(fā)現(xiàn)可視樓棟、可視樓層、可視戶室，并連接戶政信息，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)人群三維空間分布分析，輔助安保工作精準(zhǔn)管控，該應(yīng)用已在中亞峰會(huì)安保防控工作中取得良好效果；同時(shí)，搭建國(guó)土空間規(guī)劃“一張圖”平臺(tái)，在常規(guī)時(shí)空分析基礎(chǔ)上，開展知識(shí)圖譜的分析計(jì)算，為城市規(guī)劃、土地利用、業(yè)務(wù)審批、規(guī)劃監(jiān)督等自然資源管理業(yè)務(wù)，提供更加高效的應(yīng)用服務(wù)；圍繞秦嶺北麓環(huán)境保護(hù)與生態(tài)修復(fù)工作，開展了25 度坡腳線劃定、秦保四區(qū)范圍、周至大熊貓國(guó)家公園勘界等工作。

時(shí)空智能服務(wù)通過實(shí)景三維知識(shí)化服務(wù)方式，市政部門不需要購買數(shù)據(jù)、軟件，也無需搭建平臺(tái)，只需提出業(yè)務(wù)需求，平臺(tái)通過智能服務(wù)，直接向用戶推送分析報(bào)告及成果圖件。

下一步，實(shí)景三維西安建設(shè)將不斷優(yōu)化常態(tài)化數(shù)據(jù)更新和服務(wù)設(shè)施運(yùn)維機(jī)制，加強(qiáng)成果的推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)全市“一盤棋”，避免重復(fù)建設(shè)和投資，支撐數(shù)字政府、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、數(shù)字民生對(duì)測(cè)繪地理信息的需求，為政府?dāng)?shù)字化轉(zhuǎn)型和智慧城市建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。