大咖谈l案例分享：自然资源管理背景下的时空大数据平台建设-5657威尼斯

【编者按】为更好地服务地理信息产业高质量发展，武大吉奥精心策划《大咖谈》栏目。该栏目围绕智慧城市、自然资源、市域社会治理等领域，搜集和精编一系列前瞻理论及创新案例，干货满满，与您共享。

智慧城市时空大数据平台建设试点工作自2012年按下“启动键”，已在智慧城市建设和城市运行管理中得到了广泛深入应用。随着自然资源机构改革，测绘地理信息工作成为自然资源统一管理工作的组成部分。时空大数据平台如何在新的组织机构下发挥作用，为自然资源管理提供服务支撑？本期小编与您分享，自然资源管理背景下的时空大数据平台建设。更多精彩，敬请期待！

引文格式：杨俊艳,樊迪,黄国平.自然资源管理背景下的时空大数据平台建设[j].测绘通报,2020(1):146-149.

2018年3月，中共中央印发了《深化党和国家机构改革方案》，并发出通知，要求各地区各部门结合实际认真贯彻执行。由于机构改革，测绘地理信息工作成为自然资源统一管理工作的组成部分，其服务对象也由原来单纯服务智慧城市建设，转化为服务自然资源管理“两统一”职责，同时，为智慧城市建设提供基础性、公益性的测绘服务保障。为此，本文在分析了自然资源管理的需求后，提出了时空大数据平台建设的技术路线和时空大数据服务自然资源管理的建设思路。

《辞海》中对自然资源的定义为：指天然存在的并有利用价值的自然物，如土地、矿藏、水利、生物、气候、海洋等资源。

自然资源具有资源、资产和资本属性，其资源属性表现为经济社会发展提供物质基础和空间载体，资产属性表现为产权关系，资本属性派生于资产属性，表现为保值增值。针对自然资源的资源属性，需要掌握自然资源的空间分布位置、数量以及变化情况，因此需要开展自然资源调查监测评价、合理开发利用以及生态环境保护工作；针对自然资源的资产属性，需要掌握自然资源的权属信息，因此需要开展自然资源统一确权登记工作；针对自然资源的资本属性，需要掌握自然资源资产价值信息，因此需要开展自然资源资产有偿使用工作。

我国过去自然资源的管理方式存在着政出多门、九龙治水的现象，其根源在于自然资源数出多门和部门间数据存在“信息孤岛”。根据机构改革文件精神，自然资源管理体系主要包含以下4个方面：①开展自然资源统一调查评价监测。制定自然资源调查监测制度、指标体系和统计标准；组织实施自然资源调查和监测；对自然资源调查监测成果汇交、管理、使用和发布等。②开展自然资源统一确权登记。制定自然资源和不动产统一确权登记、权籍调查和成果应用的制度、标准和规范；负责自然资源和不动产登记资料收集、整理、共享和汇交管理等。③建立空间规划体系并监督实施。组织并监督实施国土空间规划和相关专项规划；开展自然资源环境承载能力评价和监测预警，构建节约资源和保护环境的生产、生活、生态空间布局等。④自然资源保护与国土空间生态修复。制定自然资源保护政策；建立生态保护补偿制度；组织实施生态保护修复等。

机构改革后，测绘地理信息工作融入自然资源管理部门，时空大数据平台的建设需要能够满足自然资源管理的需求。本文在开展《智慧城市时空大数据平台建设技术大纲（2019版）》中要求的基础时空数据、公共专题数据、物联网感知数据以及互联网在线抓取数据建设的同时，也以基础时空数据为基础开展了自然资源数据融合建设的探索。

基础时空数据建设主要采用以下几种主要技术及方法：①矢量数据建库为全要素建库，提取地形图成果全部图面要素；②影像数据充分利用已有资料，遵循项目建设总原则，避免重复建设；③地名地址数据采集更新通过与民政局和联通公司合作的方式，建立协同更新机制，确保地名地址数据的时效性；④开展地理实体数据建设，面向自然资源管理，构建全球统一网格、赋予唯一空间身份，挂接社会经济信息，为城市管理和自然资源管理提供统一的地理底板。

公共专题数据建设主要采用以下几种主要技术及方法。①建筑物数据：从基础数据库中提取建筑物相关数据，将建筑物的属性数据与三维模型数据进行关联匹配，为三维模型数据赋予时间、属性信息。②法人数据：采用地名地址数据库系统进行地名地址匹配工作，完成法人数据的空间化处理建库。③人口数据：将人口数据与社区地理实体数据进行关联匹配，完成人口数据的空间化建库工作。④其他专题数据：从各委办局获取政务专题数据，对非空间数据进行空间化处理，并将坐标系统一至cgcs2000国家大地坐标系。

通过接入物联网感知设备的数据，丰富时空大数据平台中的数据内容，为全社会提供更丰富的数据服务，更好地支撑智慧城市建设。

根据不同任务需求，采用网络爬虫等技术，通过互联网在线抓取完成任务所缺失的数据。

基于地理实体的数据模型和空间唯一性的规则，以基础地理信息数据、第三次国土调查数据、权属登记数据为基础，通过对现有自然资源数据进行实体化改造，以数据融合技术和实体化技术为手段，实现基础地理数据、土地现状调查数据、土地权属数据融合成一套符合自然资源管理的最小地理单元，建立自然资源管理的时空数据信息一张图“底板”。

针对基础地理信息实体数据、土地现状数据和权属数据，从数据标准规范、数据生产（调查）要求和数据本身3方面进行数据的融合工作。同时建立与自然资源业务管理数据的关联关系，实现数据的深层次融合，满足自然资源管理和应用的需要，为自然资源的管理、监管和决策提供统一的空间数据支撑。

城市时空大数据平台是智慧城市统一、权威的时空基础设施，是数字中国时空信息数据库的重要组成部分，是基础测绘转型升级的重要任务。

云平台的总体体系架构可分为支撑层、数据层、服务层、应用层4个层次。总体体系架构如图1所示：

图1 云平台总体体系架构

（1）基础设施层：包括网络系统、服务器集群系统、存储备份系统等物理环境，以及专用计算机机房环境、物联网等。

（2）数据管理层：包括公众时空信息数据库和智慧城市时空数据仓库。

（3）服务平台层：根据不同的需求提供不同种类的云计算环境下时空信息服务。

（4）应用展现层：根据不同类型、不同服务目标用户提供不同程度的时空信息云服务应用，使云平台的时空信息更有效地应用于各行业。

01 基于mongodb集群实现海量数据存储访问技术

基于mongodb的分片集群来解决海量瓦片数据的存储与访问，一个mongodb集群环境基本分为3个部分：片服务器（shards）、代理服务器（mongos）和配置服务器（configs）。

02 服务协同理论驱动的多源异构gis平台服务融合技术

针对多源异构gis平台服务的深度融合难题，通过“集中注册-统一运维-全面监控”的异构服务协同管理机制，突破服务接口统一、数据模型转换、空间编码匹配、服务质量管控、服务检索和推荐等关键技术，实现不同级别、不同架构gis平台服务的互联互通，攻破了地理信息资源难以统筹利用的难题。

03 自适应的混合虚拟化统一管理技术

通过整合目前市场上主流的虚拟化8181801威尼斯的解决方案，提出一套自适应的混合虚拟化统一管理技术，可根据业务特点选择不同虚拟化进行灵活部署和实现。该技术的核心是混合虚拟化适配器，适配器在底层封装整合了多种基础设施云平台及虚拟化的功能接口，在不改变云平台原有业务和用户角色的情况下，实现运维系统和底层管理功能的对接。混合虚拟化适配器实现了对基础设施云统一调度管理，具有较高的可适应性和扩展性。

04 os内核与gis框架深度耦合的云原子单元技术

通过os内核与gis框架深度耦合的云原子单元技术，分析并提取gis服务的核心业务逻辑，形成了一套符合ogc服务标准的gis框架，并将该框架与os内核深度耦合，生成了可在云中投递的，具有自我感知、自我描述、相互通讯能力的最小粒度服务智能体：gis云原子单元(geographic information os, gios)。

05 基于gis服务质量和用户访问规律的云资源智能伸缩技术

如何在一定硬件资源及能耗的约束下保障云平台的服务品质，是云平台建设需要重点突破的关键技术。通过对云平台实施监测及管控，在保障服务品质的前提下，实现了云平台计算资源的弹性伸缩。以服务的静态资源需求、服务质量驱动的动态资源调优、云计算资源的利用状态为3个约束条件，建立多指标约束下gios数量的最优求解模型，实现服务云平台计算资源的动态调配与智能伸缩。

《智慧城市时空大数据平台建设技术大纲（2019版）》中将时空大数据平台定位为数字中国时空信息数据库的重要组成部分，并要求基于时空大数据平台，融合自然资源管理相关数据，为国土空间规划、空间用途管制、生态修复、自然资源确权登记、自然资源资产管理等提供服务支撑。

自然资源管理主要任务之一是构建国土空间规划体系，包括统一规划体系、统一功能分区、统一管控体系和统一用途管制。时空大数据平台建设的地理实体数据可以解决空间规划在技术方法、标准规范、管理体制等方面的不协调不一致问题。同时时空大数据平台也为国土空间规划提供高精度的工作底图数据和空间分析技术支撑。

在自然资源确权登记方面，各类自然资源的确权登记是一项政策性强、涉及面广、精度要求高的系统工程。时空大数据平台为自然资源确权登记提供精细化地理底图，同时也提供先进的测绘技术与空间信息管理方法。

随着自然资源管理应用需求的快速变化和大数据技术的不断进步，自然资源调查监测在数据收集与处理、数据存储与管理、数据分析与计算和数据表达与可视化方面都提出了新的要求。

时空大数据平台提供自然资源调查监测来源广泛、数据类型和格式多样的数据源；提供自然资源调查监测多源、异构、动态更新的数据存储与管理模式；提供自然资源调查监测自动快速处理的数据分析与计算能力；提供自然资源调查监测数据交互表达的可视化技术。

自然资源资产审计面临审计要素多、覆盖范围广、所需数据庞杂等问题，时空大数据平台为自然资源资产审计提供独立、客观、时效性高、种类丰富的数据支撑。时空各大数据平台中的智能分析服务也可提高自然资源资产审计的工作效率。

随着自然资源机构的改革，测绘地理信息工作成为自然资源管理工作的组成部分，时空大数据平台既是履行自然资源管理“两统一”职责的技术支撑平台，又是为城市管理提供一张底板、一个平台、一套数据的重要基础；它对外服务智慧城市建设，对内支撑自然资源管理。因此时空大数据平台的建设应该融合自然资源管理相关数据，扩充构建跨部门、跨行业的自然资源功能模型，深入挖掘数据价值，更好的为支撑自然资源管理提供服务支撑。

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