基于數(shù)據(jù)中臺(tái)的國(guó)土信息平臺(tái)框架體系研究

尹瑩

（皖西學(xué)院電子與信息工程學(xué)院，安徽六安 237012）

1 引言

近年來(lái)，自然資源、農(nóng)村農(nóng)業(yè)、發(fā)改委等部門(mén)的信息化取得了快速發(fā)展，積累了海量的、異構(gòu)的、多源的空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)，特別是以第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查成果為基礎(chǔ)，整合規(guī)劃編制所需的空間關(guān)聯(lián)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和信息，形成坐標(biāo)一致、邊界吻合、上下貫通的一張底圖，用于支撐自然資源管理，已經(jīng)成為政府管理中亟待解決的問(wèn)題[1]。本文基于數(shù)據(jù)中臺(tái)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，充分運(yùn)用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、三維仿真、人工智能等新一代信息技術(shù)，研究構(gòu)建以第三次國(guó)土調(diào)查和年度變更調(diào)查為基礎(chǔ)，面向自然資源部調(diào)查評(píng)價(jià)、監(jiān)管決策和政務(wù)服務(wù)的框架體系，實(shí)現(xiàn)“拍腦袋”決策到“數(shù)據(jù)決策”的轉(zhuǎn)型。

2 自然資源信息化存在的問(wèn)題

2.1 “底板”數(shù)據(jù)不清

雖然在測(cè)繪、土地、林業(yè)、地質(zhì)、礦產(chǎn)等方面已建立了一批基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，但是受業(yè)務(wù)機(jī)制和技術(shù)手段的限制，以及部分受人為因素干擾，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性還存在較大的差距。由于缺乏有效的數(shù)據(jù)更新機(jī)制，數(shù)據(jù)的時(shí)效性也還不足。隨著自然資源和規(guī)劃局機(jī)構(gòu)的成立，其面臨著現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源體系及管理方式無(wú)法適應(yīng)國(guó)土資源和規(guī)劃管理向自然資源和規(guī)劃管理拓展業(yè)務(wù)需求的問(wèn)題。因此需要構(gòu)建自然資源“一張圖”數(shù)據(jù)資源體系，全面梳理土地、礦產(chǎn)、森林、草原、濕地、水等自然資源及人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等與國(guó)土空間開(kāi)發(fā)利用相關(guān)的數(shù)據(jù)資源，結(jié)合第三次國(guó)土調(diào)查和年度變更調(diào)查，按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、空間參考和分類體系，建立內(nèi)容完整、標(biāo)準(zhǔn)權(quán)威、動(dòng)態(tài)更新的自然資源數(shù)據(jù)體系，按照現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)、管理信息、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織，通過(guò)國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一管理[2]。

2.2 無(wú)法快速適應(yīng)業(yè)務(wù)變化和服務(wù)需求

自然資源部門(mén)現(xiàn)有系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用較早，服務(wù)范圍僅限于本部門(mén)。隨著國(guó)土資源、規(guī)劃部門(mén)向自然資源和規(guī)劃管理工作的快速調(diào)整及“放管服”不斷深化，業(yè)務(wù)變化和新需求的提出進(jìn)程不斷加快，同時(shí)信息技術(shù)也在不斷升級(jí)迭代，系統(tǒng)需要服務(wù)的對(duì)象也擴(kuò)大到全域自然資源和規(guī)劃管理部門(mén)和社會(huì)公眾，但在現(xiàn)有系統(tǒng)已無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單升級(jí)改造達(dá)到快速適應(yīng)業(yè)務(wù)變化和服務(wù)需求的目標(biāo)。根據(jù)筆者調(diào)研實(shí)際情況，整合現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)等相關(guān)信息化資源，亟需構(gòu)建以第三次國(guó)土調(diào)查和年度變更調(diào)查為基礎(chǔ)，利用數(shù)據(jù)中臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)、分布式、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)，建設(shè)面向服務(wù)自然資源管理對(duì)象的框架體系。

3 總體框架設(shè)計(jì)

按照“大平臺(tái)、小系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)思路，通過(guò)全面落實(shí)國(guó)家國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)和國(guó)土空間規(guī)劃“一張圖”實(shí)施監(jiān)督系統(tǒng)技術(shù)要求，結(jié)合自然資源管理信息化工作現(xiàn)狀，初步完成自然資源管理“一平臺(tái)、多系統(tǒng)”的基本框架搭建，逐步形成信息集成、業(yè)務(wù)聯(lián)通、部門(mén)共享的信息化工作格局，實(shí)現(xiàn)“資源管理信息化、數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)用模塊實(shí)用化、規(guī)劃編審智能化、空間管治精準(zhǔn)化、系統(tǒng)應(yīng)用一體化”[3]?；赟AAS（軟件即服務(wù)）、PaaS（平臺(tái)即服務(wù)）模式的思想，支持多系統(tǒng)、多主題的統(tǒng)一管理，可基于平臺(tái)的通用組件、功能模塊，經(jīng)過(guò)二次開(kāi)發(fā)快速構(gòu)建各類專項(xiàng)自然資源管理主題應(yīng)用。同時(shí)，平臺(tái)應(yīng)用模式支持“生長(zhǎng)”模式和“接入”模式等?！吧L(zhǎng)”模式是利用平臺(tái)的通用組件、功能模塊，經(jīng)過(guò)二次開(kāi)發(fā)，快速建設(shè)自然資源管理主題應(yīng)用[4]?！敖尤搿蹦Ｊ绞歉鶕?jù)平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，已建的系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性改造后接入平臺(tái)，包括應(yīng)用集成、服務(wù)集成、數(shù)據(jù)集成、界面集成。

自然資源決策分析平臺(tái)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于數(shù)據(jù)中臺(tái)和物聯(lián)網(wǎng)的自然資源決策分析平臺(tái)總體框架圖

3.1 支撐后臺(tái)

支撐后臺(tái)主要由云基礎(chǔ)設(shè)施和大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施組成。云基礎(chǔ)設(shè)施主要通過(guò)云管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源的統(tǒng)一管理和調(diào)度，提供自動(dòng)高效、安全可靠、伸縮自如、統(tǒng)一運(yùn)維。

3.2 數(shù)據(jù)中臺(tái)

數(shù)據(jù)中臺(tái)與服務(wù)中臺(tái)是“大中臺(tái)”的核心組成。數(shù)據(jù)中臺(tái)是基于統(tǒng)一的自然資源“一張圖”數(shù)據(jù)資源目錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)狀、規(guī)劃管控、管理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等四大類數(shù)據(jù)的統(tǒng)一組織和管理。

3.3 服務(wù)中臺(tái)

服務(wù)中臺(tái)主要為應(yīng)用前臺(tái)提供數(shù)據(jù)服務(wù)、算法/模型服務(wù)、工具服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)四大類服務(wù)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)注冊(cè)、發(fā)布、更新、監(jiān)控等管理功能。數(shù)據(jù)服務(wù)提供自然資源“一張圖”數(shù)據(jù)資源的瀏覽、查詢、元數(shù)據(jù)管理等基礎(chǔ)服務(wù)；算法/模型服務(wù)提供空間分析算法、機(jī)器學(xué)習(xí)算法、指標(biāo)/模型算法等，模型主要包括地類統(tǒng)計(jì)分析、空間數(shù)據(jù)挖掘、國(guó)土空間規(guī)劃雙評(píng)價(jià)/雙評(píng)估、規(guī)劃監(jiān)測(cè)預(yù)警、人口預(yù)測(cè)等模型；工具服務(wù)提供空間分析基本工具，如空間查詢、空間疊加、空間插值分析等；應(yīng)用服務(wù)涵蓋通用類和專題應(yīng)用類，包括調(diào)查評(píng)價(jià)、確權(quán)登記、資產(chǎn)和權(quán)益管理、空間規(guī)劃與用途管制、耕地保護(hù)、生態(tài)修復(fù)、地質(zhì)礦產(chǎn)、測(cè)繪與地理信息管理、執(zhí)法監(jiān)察、政務(wù)服務(wù)、綜合管理等十二類服務(wù)[4]。

3.4 應(yīng)用前臺(tái)

應(yīng)用前臺(tái)面向自然資源政務(wù)審批、國(guó)土空間規(guī)劃、調(diào)查監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、監(jiān)管決策等業(yè)務(wù)需求，對(duì)服務(wù)中臺(tái)提供的數(shù)據(jù)服務(wù)、算法/模型服務(wù)、工具服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)四大類服務(wù)進(jìn)行組裝和集成，構(gòu)建各類業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，形成統(tǒng)一的應(yīng)用門(mén)戶。

國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)、國(guó)土空間規(guī)劃“一張圖”實(shí)施監(jiān)督系統(tǒng)和自然資源決策分析平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目采取統(tǒng)分結(jié)合，統(tǒng)的是支撐，分的是專題。支撐作為統(tǒng)的范疇，包括統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集、基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)處理、服務(wù)渠道等，匯總為統(tǒng)一的一個(gè)平臺(tái)、一張圖、一門(mén)戶、一渠道，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)資源整合、數(shù)據(jù)資源融合、應(yīng)用支撐體系統(tǒng)一，而自然資源管理的業(yè)務(wù)審批、信用信息管理等將作為統(tǒng)一平臺(tái)上的一個(gè)主題應(yīng)用[5]。

4 關(guān)鍵技術(shù)研究

按照“以數(shù)據(jù)為核心、以集成為重點(diǎn)、以協(xié)同為前提、以應(yīng)用為目標(biāo)、以服務(wù)為宗旨”的框架構(gòu)建思路，結(jié)合自然資源管理信息化工作現(xiàn)狀，梳理整合現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用，引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)據(jù)中臺(tái)技術(shù)，搭建自然資源管理“一平臺(tái)、多系統(tǒng)”的基本框架，實(shí)現(xiàn)“資源管理信息化、數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)用模塊實(shí)用化、規(guī)劃編審智能化、空間管治精準(zhǔn)化、系統(tǒng)應(yīng)用一體化”。

4.1 在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存層（DaaS層）引入物聯(lián)網(wǎng)獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)源的基礎(chǔ)上，增加一類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，即利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，隨時(shí)隨地對(duì)空間實(shí)體采集與獲取信息，再利用相關(guān)智能處理設(shè)備對(duì)獲得的海量信息進(jìn)行分析、轉(zhuǎn)換，形成可供支撐平臺(tái)（PaaS層）和應(yīng)用層（SaaS層）使用的數(shù)據(jù)[5]。

自然資源決策分析平臺(tái)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存層（DaaS層）框架體系圖如圖2所示。

圖2 自然資源決策分析平臺(tái)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存層（DaaS層）框架體系

4.2 基于數(shù)據(jù)中臺(tái)開(kāi)展數(shù)據(jù)治理工作

數(shù)據(jù)中臺(tái)采用主流、開(kāi)放的技術(shù)，其中數(shù)據(jù)采集平臺(tái)兼容多種數(shù)據(jù)源和通信協(xié)議；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與計(jì)算功能采用混合架構(gòu)，兼容開(kāi)源大數(shù)據(jù)技術(shù)、MPP技術(shù)以及主流關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)治理開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)安全的全流程管理；為應(yīng)用提供數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析與挖掘和數(shù)據(jù)探索應(yīng)用支撐[6]。

本研究數(shù)據(jù)中臺(tái)的總體設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)中臺(tái)總體設(shè)計(jì)圖

5 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)建設(shè)主要內(nèi)容包括：對(duì)已有數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理、清洗，構(gòu)建自然資源核心數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)資源目錄體系，形成自然資源“一張圖”數(shù)據(jù)體系。整合現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)等相關(guān)信息化資源，基于國(guó)土資源云，構(gòu)建國(guó)土空間基礎(chǔ)信息云管理與服務(wù)平臺(tái)，建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，形成對(duì)自然資源“一張圖”的分布式管理、應(yīng)用和共享服務(wù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)、算法/模型服務(wù)、工具服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)和應(yīng)用分析等功能，構(gòu)建國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)應(yīng)用門(mén)戶進(jìn)行集成，并將原有應(yīng)用系統(tǒng)改造后統(tǒng)一接入國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)。在平臺(tái)門(mén)戶基礎(chǔ)上構(gòu)建移動(dòng)版客戶端（移動(dòng)應(yīng)用App），定制開(kāi)發(fā)適合自然資源的國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)移動(dòng)應(yīng)用，為現(xiàn)場(chǎng)辦公作業(yè)提供服務(wù)支持[6-8]。

表1 基于數(shù)據(jù)中臺(tái)的國(guó)土信息平臺(tái)功能表

6 結(jié)語(yǔ)

隨著全國(guó)第三次國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)的公布，國(guó)土空間規(guī)劃工作的推進(jìn)，規(guī)劃相關(guān)“數(shù)據(jù)”將會(huì)逐漸被獲得和應(yīng)用。自然資源決策分析平臺(tái)框架體系的及時(shí)提出，也是基于空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長(zhǎng)所導(dǎo)致的種種信息利用困境，各部門(mén)難以從功能引導(dǎo)、組織協(xié)調(diào)和管理完善等方面單獨(dú)應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)。面對(duì)信息技術(shù)的高速發(fā)展，規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中能快速獲得高空間分辨率和高時(shí)間分辨率的空間數(shù)據(jù)，如何應(yīng)用信息處理技術(shù)，尤其是GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)、全過(guò)程、全鏈條、全方位、全生命周期的協(xié)同管理，是決策分析平臺(tái)管理完善、運(yùn)行維護(hù)、探索規(guī)劃合理性的重要一環(huán)。

同時(shí)，自然資源決策分析平臺(tái)框架體系充分整合了數(shù)據(jù)中臺(tái)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，較傳統(tǒng)框架體系，分別提出了在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存層（DaaS層）引入物聯(lián)網(wǎng)獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)中臺(tái)開(kāi)展數(shù)據(jù)治理工作，豐富了自然資源信息化的框架體系。