孙雪婧，卢向伟，余鑫洋，孙在宏,

(1.南京国图信息产业有限公司， 江苏 南京 210036;2.南京师范大学 地理科学学院，江苏 南京 210023)

0 引 言

近年来，我国越来越重视自然资源信息化管理与建设工作。作为自然资源数据的载体，国土空间基础信息平台是实现规划资源数字转型的重要支撑之一。2017年，《国土空间基础信息平台总体建设方案》[1]提出以国土资源、测绘、地理等各类数据为基础，整合各类国土空间相关数据，建立数据更全面、应用更广泛、共享更顺畅的国土空间基础信息平台。2019年7月，自然资源部办公厅下发《关于开展国土空间规划“一张图”建设和现状评估工作的通知》明确要求，国土空间基础信息平台是形成国土空间规划“一张图”的载体，各地应于2020年底前完成省、市、县各级平台建设，并与国家级平台对接，全国实现横纵向联通的数据共享模式。2019年11月，自然资源部发布了《自然资源部信息化建设总体方案》，要求立足已有基础，协调相关数据标准，整合规范各类自然资源和国土空间数据，构建地上地下、陆海相连的自然资源大数据体系，形成统一的自然资源三维“一张图”。

自然资源数据具有多源、多维、多时序等特征，如何规范、科学、高效地管理自然资源数据，建立二三维一体化平台成为自然资源信息化领域的研究热点之一。袁静等[2]将二维权籍数据与三维数据空间套合，精确化管理和展示不动产单元，为不动产统一登记发证和权属管理提供可靠的技术支持；冯永玉等[3]构建二三维一体化数据模型，依托三维空间可视化技术，实现了自然资源调查数据二三维场景相结合的综合管理与可视化应用；李浩等[4]开发了二三维一体化的山东省数字海域工程系统，提升了海域海岛管理的信息化水平和公共服务能力。本文立足于现有研究，在剖析二三维一体化关键技术的基础上，明晰国土空间基础信息平台建设的技术架构、数据架构和服务架构，并选取典型实例，验证二三维一体化GIS技术在数据治理与服务建设工作中的可行性。

1 二三维一体化GIS技术

二三维一体化GIS技术(简称：2-3DGIS)是指将二维GIS技术与三维GIS技术进行集成，实现对多维、多类型数据的存储、管理与分析。相较于单纯的二维或三维数据管理技术，2-3DGIS技术解决了二维规划资源数据对于现实空间的关系表达能力和空间表现能力不足的问题，同时弥补了三维数据建模成本高、数据管理能力和空间分析能力弱的不足[5]。目前，二维规划资源一张图应用最广泛，为大众所熟知，其拥有成熟的数据组织能力、强大的地图表现能力、直观的空间统计图、丰富的属性查询功能、日益扩展的空间分析方法等，优点为政府相关部门提供诸多生产和决策支持。相对于二维规划资源数据，三维规划资源数据更贴近现实生活，具有逼真的现实性、立体可视化表达效果好、三维分析能力强的优点，为广大用户所推崇。二三维一体化模式建立的自然资源管理平台，致力于形成统一、标准、规范的数据资产，实现海量自然资源数据的存储、计算、产品化包装过程，打造“跨平台标准一体化”“二三维应用一体化”专用平台，助力自然资源数据的依法互通与实时共享。

2 国土空间基础信息平台设计

2.1 技术架构

按照自然资源部《“自然资源云”总体框架》《国土空间基础信息平台建设总体方案》建设要求，利用“云计算”设计理念，从方便维护、方便使用、高效、便捷的角度出发，充分利用现有基础设施和平台服务，统筹规划国土空间基础信息平台的建设，实现规划资源大数据的管理应用，并为未来示范应用做好支撑。本文中的国土空间基础信息平台总体框架包括基础设施层、信息资源层、应用支撑层、应用服务层、服务发布层、制度标准规范体系和安全运维保障体系，构建了“平台+数据+应用”的模式，为用户提供基础服务、数据服务、专题服务和业务应用服务等(图1)。

图1 国土空间基础信息平台架构

2.2 数据架构

2.2.1 数据资源体系

国土空间基础信息数据体系横向涵盖国土、测绘、发改、环保、住建、交通、水利、农业、林业等不同行业；纵向贯穿国家、省、市、县四级。按照数据类型分为现状数据、规划数据、管理数据和社会经济数据，其中现状数据包含基础地理、遥感影像、地理国情、土地利用现状、耕地后备资源、矿产资源等数据，为掌握国土空间的真实现状和国土空间的开发利用与变化状况提供数据基础；规划数据包含基本农田保护红线、生态保护红线、城市扩展边界、国土规划、交通规划等专项规划数据，为行政审批和国土空间用途管制提供管控数据依据；管理数据是行政审批过程中产生的数据，包含不动产登记、土地审批、土地供应、矿业权审批等数据，为实施批后监管提供数据基础。社会经济数据为动态获取数据，包含人口、宏观经济等方面数据，通过结合时事、舆情等信息进行综合分析与决策。基于国土空间基础信息统一数据模型，建立统一的国土空间基础信息数据目录，实现各类数据的综合管理，形成全国覆盖、内容完整、准确权威、动态鲜活的统一国土空间基础数据资源。

2.2.2 数据汇交共享

基于统一的标准规范、统一的数据基准、统一的注册接入，按照“物理分布、逻辑一体”的技术路线，对跨业务、跨行业的数据进行整合与接入，各部门按照“谁生产谁负责”的原则开展本部门数据的管理、维护和更新，确保各级、各节点的国土空间基础信息实时互通共享和同步更新。数据汇交共享模式如图2所示，通过流程表单的形式对数据汇交流程进行记录，对数据进行申请下载。数据汇交申请流程能够跨节点退回和转发，并与局内OA平台对接，可对数据加密传输和数字签名。

图2 数据汇交共享图

2.3 服务架构

国土空间基础信息平台服务架构以明确服务分类体系为核心，重点研究依托数据资源、云管理与服务平台的基础支撑，构建统一的国土空间基础信息平台门户，形成数据服务、专题服务、基础服务和定制服务，向政府、企事业单位和科研单位提供丰富、可靠、全面的信息和应用服务。服务架构如图3所示。

图3 服务架构图

国土空间基础信息数据资源和云服务管理与运维系统，共同构成了国土空间基础信息服务的支撑层。通过构建统一的云服务管理与运维系统,实现服务的注册、管理、调度、发布、监控，形成国土空间基础信息平台各类服务资源汇集与协同共享的中心。通过API调用、服务接口、二次开发等多种技术形式，实现数据浏览、数据查询、信息共享等数据资源服务，规划编制、行政审批、综合监管等专题应用服务以及空间分析、统计报表、产品制作等基础通用服务。通过国土内网门户为部机关、督察局、地调局、各级地方国土资源管理部门和部相关事业单位的国土资源规划编制、项目审批、空间监管、领导决策等工作提供支撑服务；通过政务服务门户，为发改、环保、住建、交通、水利、农业、林业等各政府部门的规划编制、项目审批、项目落地等工作提供国土空间统一工作底板和数据底图；通过互联网门户，以天地图为基础，向企事业单位、科研院所和社会公众提供内容丰富、准确权威、动态鲜活的数据服务。平台最终将为加强国土空间监测、落实空间管控措施、强化政府空间管控能力提供技术支撑。

3 应用与实践

3.1 数据体系标准化

自然资源数据具有涉及种类繁多、数据量大、业务复杂的特点，传统的自然资源数据管理方式存在标准不一、缺乏关联、重复生产、共享困难等问题，如何将存量多源异构数据与多维增量数据融合是数据治理过程中需要解决的首要问题之一。本文将多源、多维、多类型数据进行融合汇聚，形成标准的数据体系，建立自然资源和国土规划一张图(图4)。针对存量多源异构数据实现“三统一”：① 统一数据格式，对*.CAD、*.SHP、*.TIFF、*.EXCEL、*.JPG、*.S3M、*.3DS等多种类型数据实现不同格式数据的无损转换；② 统一坐标系，通过坐标纠偏和空间匹配等方法转换各类数据的坐标系；③ 统一空间化，基于语义和地理本体的统一认知，提取地名谱特征，对没有空间坐标信息但蕴含地名地址的数据空间化，并将空间化结果与其他数据匹配集成。

图4 自然资源和国土规划一张图

此外，针对二三维增量数据通过“四步走”实现归集处理：① 数据归集，在线抓取各种类型的特征数据，并在原有时空大数据基础上进行动态积累；② 数据处理，对二维数据进行数据裁切、格式转换、图像编辑等操作，对三维数据实施模型替换、位置修改、纹理编辑、属性编辑等操作；③ 数据更新，对感知数据和在线数据实现动态追加，对数据索引、数据内容、缓存文件等实现整体更新与局部更新；④ 版本管理，历史数据可以备份和恢复，并可进行版本创建、管理及各版本数据对比等。

3.2 数据资源共享化

传统的国土数据分布在不同的部门，独立管理、彼此孤立、“各自为政”的现象突出，且业务之间共享困难、相互脱节。如何加强部门联动，打通数据孤岛，推进各项业务的协同办理，建立自然资源资产数据共享平台成为自然资源信息化建设过程中亟需解决的问题之一。本文建立数据资产管理一体化流程，旨在建立自然资源“一张网”，打通自然资源全流程业务，推进自然资源数据共享工作。① 数据入库，包括数据入库申请更新和数据共享申请两类，其中数据入库包括数据成果入库申请和数据维护申请；② 数据管理，包括数据库管理、模型管理、服务资源管理和运维中心4个部分，可以从多个维度查看平台的数据概况；③ 数据共享，提供单一数据共享申请和复合数据共享申请两类流程，支持管理员对流程阶段进行定制，支持在线审批、在线退回撤销、附件上传、下载和预览等功能。

3.3 数据展示立体化

传统的自然资源领域，自然资源单元主要依靠二维形式进行可视化表达，存在权属重叠、信息冗余、精细化程度不够、准确化程度不高等不足。三维可视化技术的出现，为形象、真实地展示要素分布情况、空间位置关系以及当前属性状态提供了可能。本文立足于已有的成果，协调相关数据标准，整合、规范、扩展现有的基础地理、遥感影像、土地、地质、矿产、海洋、林草、湿地等各类自然资源和国土空间数据，构建地上地下、陆海相连的自然资源大数据体系，形成统一的三维立体自然资源“一张图”(图5)。三维立体自然资源“一张图”可实现二三维数据的一体化展示，支持地图导航、资源服务、信息查询、空间分析、专题应用等功能，此外，平台通过第三次国土调查和年度变更调查、自然资源调查监测、自然资源和不动产确权登记、国土空间规划、矿产资源国情调查、海洋调查监测、基础测绘等专项工作，不断提高“一张图”数据的准确性和完整性，有效提升数据质量。

图5 三维立体自然资源一张图

4 结 语

二三维一体化是“一图，一网，一平台”建设的关键技术，可以为自然资源管理提供科学、准确的数据与分析支撑。本文系统地介绍了2-3DGIS技术和国土空间基础信息平台设计，并实证了2-3DGIS技术等技术在国土空间基础信息平台中的应用效果，结果表明：① 2-3DGIS技术有助于融合存量多源异构数据以及多维增量数据，实现了数据体系的标准化；② 2-3DGIS技术有助于解决数据孤岛问题，实现了数据资源的共享化；③ 2-3DGIS技术突破了传统GIS平台的基于二维平面场景的数据展示与应用能力，实现了数据展示的立体化。值得指出的是，国土空间基础信息平台仅仅依靠2-3DGIS技术是远远不够的，要建成多部门联动、开放共享、安全可靠的国土空间基础信息服务平台，还需要引入新一代信息技术，如人工智能技术、区块链技术、物联网技术、云原生技术等，这也是未来的重点研究内容。