數(shù)據(jù)驅(qū)動下的市縣級國土空間基礎(chǔ)信息平臺研究

宋 冀,徐貴陽

(1.中建材巖土工程江蘇有限公司,江蘇 南京 211100;2.江蘇省測繪工程院,江蘇 南京 210013)

0 引 言

黨的十九屆四中全會提出,堅持和完善生態(tài)文明制度體系,促進人與自然和諧共生。作為“五位一體”建設(shè)的重要目標之一,建設(shè)完整的生態(tài)文明制度體系,有助于推進生態(tài)領(lǐng)域國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化,進而實現(xiàn)“美麗中國”的奮斗目標。自然資源管理部門圍繞統(tǒng)一行使全民所有自然資源資產(chǎn)所有者職責、統(tǒng)一行使所有國土空間用途管制和生態(tài)保護修復職責,承擔起國土空間規(guī)劃編制審批和實施管理工作。近年來,各級自然資源管理部門通過建設(shè)國土空間基礎(chǔ)信息平臺,構(gòu)建自然資源三維立體“一張圖”,全面真實地反映自然資源現(xiàn)實狀況和自然地理格局,形成人與自然和諧共生的國土空間開發(fā)和保護格局[1]。

伴隨著自然資源數(shù)據(jù)量爆發(fā)式增長、業(yè)務(wù)范圍大幅度延伸和自然資源“一張圖”、國土資源政務(wù)服務(wù)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等眾多信息化成果的建設(shè),自然資源信息化面臨著數(shù)據(jù)集成低、數(shù)據(jù)共享能力不足的問題,同時系統(tǒng)能力需求越來越深化,外部管理要求也越來越復雜[2]。當前,市縣級自然資源管理部門信息化普遍有一定的基礎(chǔ),無論是原國土資源管理或原規(guī)劃信息化的工作,都建設(shè)了些許信息化支撐系統(tǒng),如國土資源“四全”服務(wù)系統(tǒng)、農(nóng)村地籍管理系統(tǒng)和規(guī)劃“一張圖”平臺等,為信息化項目實施經(jīng)驗和技術(shù)支撐奠定了基礎(chǔ),尤其是近年來的全國第三次土地調(diào)查成果,為統(tǒng)一平臺支撐建設(shè)也提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文立足于自然資源豐富的數(shù)據(jù),以蘇南某縣級市為例,開展縣級市國土空間基礎(chǔ)信息平臺研究,基于數(shù)據(jù)驅(qū)動,發(fā)揮數(shù)據(jù)資源優(yōu)勢,實現(xiàn)縱向聯(lián)通、橫向互通,為國土空間規(guī)劃“一張圖”、全域的國土空間治理和生態(tài)文明建設(shè)提供有力支撐。

1 數(shù)據(jù)資源現(xiàn)狀分析

機構(gòu)改革前,原國土、規(guī)劃、林業(yè)等部門長期管理分散、標準規(guī)范不統(tǒng)一,通過對規(guī)劃、測繪、土地、礦產(chǎn)、森林、濕地等各類數(shù)據(jù)資源進行梳理,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)主要在數(shù)據(jù)來源、規(guī)范性、一致性等方面存在明顯問題,具體分析如下:

(1)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)匯集

近年來,各類自然資源調(diào)查監(jiān)測匯集了各類數(shù)據(jù),包括不限于土地、礦產(chǎn)、森林、濕地、地下管網(wǎng)等,陸續(xù)建成了國土資源“一張圖”、林業(yè)資源“一張圖”和城市規(guī)劃“一張圖”等一些日常性、基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)庫,這些多源異構(gòu)數(shù)據(jù)調(diào)查監(jiān)測的途徑和空間尺度存在差異,導致數(shù)據(jù)存在多樣性和重疊混亂等問題,對數(shù)據(jù)資源整合重組帶來了一定的困難。

(2)數(shù)據(jù)標準和規(guī)范不一致

不同單位或部門在資源調(diào)查、數(shù)據(jù)建庫和業(yè)務(wù)管理過程中參照各自的標準和規(guī)范,相應(yīng)的信息化管理系統(tǒng)在空間參考系、數(shù)據(jù)標準、更新頻率等各方面都存在較大的差異,為建立統(tǒng)一的國土空間規(guī)劃“一張圖”,保證數(shù)據(jù)一致性提出了挑戰(zhàn)。

(3)數(shù)據(jù)共享能力不足

按照“山水林田湖草生命共同體”的思想統(tǒng)籌自然資源數(shù)據(jù)的管理、應(yīng)用以及共享是自然資源管理部門職責所在,由于應(yīng)用系統(tǒng)分散,缺乏深度對接,同時數(shù)據(jù)應(yīng)用不到位,數(shù)據(jù)價值沒有得到最大限度的利用,面向政府部門和社會公眾共享能力也存在不足。

2 數(shù)據(jù)資源體系建設(shè)

2.1 數(shù)據(jù)治理方法研究

基于統(tǒng)一時空基準、數(shù)據(jù)標準、接口標準以及數(shù)據(jù)更新匯交機制,梳理、整合原有國土、規(guī)劃、林業(yè)等數(shù)據(jù),梳理統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源目錄[3],對各類自然資源數(shù)據(jù)進行整合、處理、建庫、質(zhì)檢、共享接口建設(shè),形成數(shù)據(jù)完整、覆蓋全區(qū)、標準統(tǒng)一、準確權(quán)威的國土空間規(guī)劃“一張圖”,促進信息互通共享、匯交與應(yīng)用。根據(jù)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)特點,聯(lián)系蘇南某縣級市實際情況,圍繞“坐標一致、邊界吻合、上下貫通”的要求,建立國土空間規(guī)劃“一張圖”。數(shù)據(jù)治理流程如圖1所示。

數(shù)據(jù)治理的重要成果包含數(shù)據(jù)資源目錄和“一張圖”數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)資源目錄是國土空間基礎(chǔ)信息平臺數(shù)據(jù)服務(wù)的引索,為自然資源數(shù)據(jù)的有序開發(fā)和應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ),有利于數(shù)據(jù)標準的公開,數(shù)據(jù)資源有序開發(fā)和數(shù)據(jù)價值的發(fā)揮。數(shù)據(jù)資源目錄建立遵循“簡單明了”的原則[4],以便于用戶能夠快速了解數(shù)據(jù)或服務(wù),從而更好的產(chǎn)生價值;“一張圖”數(shù)據(jù)庫是國土空間基礎(chǔ)信息平臺的基礎(chǔ),通過數(shù)據(jù)中臺,統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準,沉淀公共數(shù)據(jù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)實體化融合,對外提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)[5]。

2.2 數(shù)據(jù)治理難點問題分析

(1)提高數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的效率

在進行數(shù)據(jù)治理過程中,首先要進行數(shù)據(jù)分析,免不了開展數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換工作,原規(guī)劃部門存在大量的CAD格式數(shù)據(jù),如何開展快速便捷的格式轉(zhuǎn)換工作,對提高數(shù)據(jù)治理工作效率至關(guān)重要,基于FME構(gòu)建格式轉(zhuǎn)換模型,針對不同類別的CAD數(shù)據(jù)區(qū)別分析,主要存在以下兩種情形:

A. 有規(guī)律可循的多幅CAD數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)內(nèi)容相對簡單,制圖較規(guī)范,存在相同圖層名稱或者相同屬性,針對這一特征,構(gòu)建分析處理模型,如圖2所示,提取所需的圖形及屬性信息,將批量數(shù)據(jù)進行融合,快速生成圖層,并賦CAD中包含的線性特點、編號、文件名等屬性信息。

圖2 規(guī)則CAD數(shù)據(jù)分析處理模型

B. 無規(guī)律可循的多幅CAD數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)中大部分都屬于無規(guī)律可循的類型,單幅轉(zhuǎn)出效率低,借助FME軟件進行分幅批量轉(zhuǎn)出,首先進行屬性和圖層的暴露,確保無圖屬信息的丟失,對于文件名中含有特殊字符的,需替換成可兼容的英文字符,最后按照文件名稱進行轉(zhuǎn)換結(jié)果扇出,使得一幅CAD對應(yīng)一個GDB數(shù)據(jù)庫,大大提高了格式轉(zhuǎn)換的準確性與效率。如圖3所示左側(cè)為原始CAD格式,右側(cè)為GDB數(shù)據(jù)庫中存儲要素。

圖3 CAD格式(左)GIS格式(右)

(2)提高數(shù)據(jù)修復的效率

數(shù)據(jù)入庫過程中需要對數(shù)據(jù)進行修復,面對大量的自然資源數(shù)據(jù),單一修復耗時久,且容易出現(xiàn)遺漏現(xiàn)象。借助Modelbuilder模塊構(gòu)建迭代模型,如圖4所示,進行批處理,共需要進行要素類和工作空間兩次迭代,減少了很多重復操作,提高了數(shù)據(jù)處理效率。

圖4 數(shù)據(jù)修復迭代模型

(3)提高數(shù)據(jù)規(guī)整的效率

數(shù)據(jù)整理過程中,一開始是單類數(shù)據(jù)分別整理,后期統(tǒng)一入庫時,需要規(guī)范命名,圖層多,逐一修改工作量大,借助Modelbuilder模塊構(gòu)建迭代模型,如圖5所示,主要是將數(shù)據(jù)類別簡稱添加為前綴,年份信息添加為后綴,其中前綴必填,年份可選。

圖5 數(shù)據(jù)規(guī)整迭代模型

2.3 實時倉儲架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計

將數(shù)據(jù)庫進行倉儲式架構(gòu),具有面向主題、集成性、穩(wěn)定性以及時變性等特點。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫主要是將各類數(shù)據(jù)進行匯總,各應(yīng)用模塊或者應(yīng)用系統(tǒng)相對獨立,而倉儲式則可以將不同的數(shù)據(jù)通過內(nèi)在聯(lián)系進行組裝、綜合并進行分析利用,從而克服傳統(tǒng)式數(shù)據(jù)庫難以擴容、不易管理的缺點,從容的應(yīng)對日益增長的業(yè)務(wù)變化需求,實現(xiàn)快速高質(zhì)量建設(shè)、智能化管理和柔性擴容。

在自然資源數(shù)據(jù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫建設(shè)過程中,我們探索研究了一種基于數(shù)據(jù)倉庫的實時智能分析技術(shù),對數(shù)據(jù)進行有效的整合、挖掘,快速準確地提供結(jié)果及決策依據(jù)。同時建立自然資源分析算法和規(guī)則,剝離業(yè)務(wù)變化帶來的約束,實現(xiàn)算法規(guī)則的配置和復用。

數(shù)據(jù)倉庫本身是面向數(shù)據(jù)集成和分析應(yīng)用的環(huán)境,包含數(shù)據(jù)的流入和流出整個過程,具體分為源數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)應(yīng)用[6]。我們將數(shù)據(jù)治理后的成果以標準化結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)倉庫中進行集成管理,并在數(shù)據(jù)倉庫中建立相應(yīng)的存儲規(guī)則和更新維護細則,根據(jù)自然資源業(yè)務(wù)需求和數(shù)據(jù)處理要求產(chǎn)生特定的分析模型,這些分析模型包含數(shù)據(jù)聚合、數(shù)據(jù)交叉關(guān)聯(lián)、業(yè)務(wù)鏈條、用戶評價分析、挖掘分析等,從而提供數(shù)據(jù)多維展示和統(tǒng)計報表輸出等。

建成后的數(shù)據(jù)倉庫中既包含覆蓋整個區(qū)域的自然資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù),也包含面向國土空間規(guī)劃實施監(jiān)督的業(yè)務(wù)信息,并依據(jù)不同用戶和業(yè)務(wù)主題,打造不同的數(shù)據(jù)集市。對于自然資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù),通過采用空間地理數(shù)據(jù)模型,以自然資源數(shù)據(jù)為核心,構(gòu)建自然資源決策分析模型[7],面向服務(wù)架構(gòu)的、符合OGC規(guī)范的數(shù)據(jù)共享服務(wù),面對不同的用戶需求,提供權(quán)威、動態(tài)、可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)資源;對于業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù),開展歷史版本管理,對于業(yè)務(wù)管理過程中的臨時數(shù)據(jù)或者過程數(shù)據(jù),均存儲于倉庫中,對于成果數(shù)據(jù),才將其進行抽取形成業(yè)務(wù)庫,提供相應(yīng)的決策分析使用。

此外,建成的數(shù)據(jù)倉庫具有較為完善的安全機制,通過訪問權(quán)限、設(shè)置數(shù)據(jù)備份與恢復操作機制來實現(xiàn)安全模型,進而實現(xiàn)保護數(shù)據(jù)倉庫的安全。

教學質(zhì)量是高校的生命線，更具活力、更具實效性的大學課堂是教育教學改革的必然趨勢。教學學術(shù)理論為解決大學創(chuàng)新教學瓶頸提供了嶄新視角和實踐指導。教學學術(shù)能力是教師以教學學術(shù)觀念為指引,按學術(shù)研究方式從事教學工作所必需的素質(zhì)與能力。它是教學能力與學術(shù)能力的彰顯與融合。文章基于教學學術(shù)理念探討大學教師教學能力提升的相關(guān)策略和可行路徑。教師應(yīng)在樹立教學學術(shù)理念的前提下更新教學觀念，加強教學研究，守正創(chuàng)新，優(yōu)化教學設(shè)計, 為課堂賦能，激發(fā)學生探究性思維習慣，幫助其深度建構(gòu)知識，確保創(chuàng)新課堂的有效實施，以此保障和提升高校的人才培養(yǎng)質(zhì)量。

3 數(shù)據(jù)驅(qū)動的基礎(chǔ)信息平臺研究

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

(1)多源空間數(shù)據(jù)的高效整合與共享利用技術(shù)

自然資源數(shù)據(jù)往往采用不同的數(shù)據(jù)標準和空間尺度進行重復采集,存在著多語義性、多時空性、多尺度性、多格式性等差異,為數(shù)據(jù)集成和共享帶來極大的困難。為實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合與共享,必須將多源空間數(shù)據(jù)加以融合分析,在對多源數(shù)據(jù)融合的過程中,以統(tǒng)一標準,按照一定的融合規(guī)則,選取合適的融合模型對數(shù)據(jù)進行融合,包括使用基于空間語義建立關(guān)聯(lián),進一步提升數(shù)據(jù)利用價值[8]。

(2)大平臺、微服務(wù)、輕應(yīng)用架構(gòu)技術(shù)

國土空間基礎(chǔ)信息平臺是解決自然資源的空間配置科學性、合理性的重要依托,根本目的是改變過去諸多系統(tǒng)沿用傳統(tǒng)豎井式架構(gòu)問題,橫向打通不同系統(tǒng)的連接通道,建立起具有松耦合特征的開放平臺。“大平臺、微服務(wù)、輕應(yīng)用”的架構(gòu)是以數(shù)據(jù)倉庫、基礎(chǔ)軟件平臺為核心的技術(shù)平臺體系,通過建立空間規(guī)則引擎,剝離業(yè)務(wù)規(guī)則變化,實現(xiàn)規(guī)則的配置、擴展和復用,同時基于微服務(wù)構(gòu)架將一個大的系統(tǒng)拆分成若干微小、邏輯簡單的、相互獨立的服務(wù)。

(3)大數(shù)據(jù)分析復用技術(shù)

通過梳理本市現(xiàn)有各項自然資源數(shù)據(jù),初步收集20個大類,82個小類,200多個要素類,構(gòu)建了自然資源數(shù)據(jù)目錄,實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的動態(tài)接入、加載和更新,進而通過新建、存儲及管理模型,解決非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題,利用大數(shù)據(jù)分析復用技術(shù),實現(xiàn)自然資源的綜合監(jiān)管及決策支持應(yīng)用。

3.2 平臺框架研究

圍繞自然資源部門“兩統(tǒng)一”管理的要求,基于“大平臺、微服務(wù)、輕應(yīng)用”的思想進行總體技術(shù)框架設(shè)計和研究。通過對國土空間基礎(chǔ)信息平臺進行資源整合、能力沉淀,建設(shè)通用、組件化、可復用、可共用、靈活擴展的數(shù)據(jù)中臺,實現(xiàn)對各前臺業(yè)務(wù)的強力支撐。平臺總體框架示意如圖6所示。

圖6 平臺總體框架示意圖

3.3 平臺功能

國土空間基礎(chǔ)信息平臺是形成國土空間規(guī)劃“一張圖”的基礎(chǔ)載體,實現(xiàn)與其他相關(guān)部門信息平臺的橫向聯(lián)通和數(shù)據(jù)共享,實現(xiàn)與省市級平臺縱向匯交,為自然資源管理部門提供數(shù)據(jù)管理、資源管理、查詢分析、瀏覽展示和應(yīng)用服務(wù)等能力。平臺設(shè)計以下功能模塊:

(1)門戶首頁

門戶首頁為本級業(yè)務(wù)工作人員提供訪問的統(tǒng)一入口,實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源和服務(wù)資源的整合、查找、共享及資源統(tǒng)一管理,界面示意如圖7所示?；诮y(tǒng)一身份認證,控制用戶權(quán)限,確保該用戶具有訪問平臺的數(shù)據(jù)服務(wù)和功能服務(wù)資源的權(quán)限,從而保障平臺和數(shù)據(jù)的安全。

(2)數(shù)據(jù)資源中心

實現(xiàn)集成對各類現(xiàn)狀、規(guī)劃,土地管理、礦產(chǎn)管理、林業(yè)管理等數(shù)據(jù)一體化集成和匯交管理,提供基于空間數(shù)據(jù)的通用應(yīng)用服務(wù),包括數(shù)據(jù)服務(wù)、基礎(chǔ)服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)和接口服務(wù)等。

(3)“一張圖”應(yīng)用

運用二三維一體化技術(shù),建設(shè)“一張圖”應(yīng)用,解決自然資源空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢、分析、應(yīng)用的問題,實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)資源的瀏覽查看、空間查詢、空間統(tǒng)計、空間分析、專題圖導出等需求。

(4)服務(wù)管理

通過對平臺所有的各類數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)資產(chǎn),進行統(tǒng)一的服務(wù)授權(quán)控制,實現(xiàn)權(quán)限范圍內(nèi)的各類資源,包括數(shù)據(jù)服務(wù)、基礎(chǔ)服務(wù)、專題應(yīng)用服務(wù)和接口服務(wù)的跨區(qū)域、跨部門、跨系統(tǒng)的共享和交換。面向統(tǒng)一資源服務(wù),打通各部門之間的數(shù)據(jù)鏈路和應(yīng)用鏈路,并通過平臺將統(tǒng)一的標準服務(wù)提供給其他部門信息化系統(tǒng),從而實現(xiàn)國土空間“底圖、底線、底版”的統(tǒng)一對外服務(wù)。

(5)平臺管理

通過統(tǒng)一賬戶管理完成各系統(tǒng)的對接用戶信息整合,實現(xiàn)用戶生命周期的集中統(tǒng)一管理;通過統(tǒng)一運維管理完成對平臺功能的合理配置,實現(xiàn)對平臺用戶的統(tǒng)一監(jiān)管,達成與應(yīng)用系統(tǒng)的對接,確保系統(tǒng)的安全。

4 結(jié) 語

本文介紹了國土空間基礎(chǔ)信息平臺建設(shè)過程中關(guān)于現(xiàn)狀分析、數(shù)據(jù)治理和平臺架構(gòu)研究的內(nèi)容,并以蘇南某縣級市為例,從數(shù)據(jù)服務(wù)角度闡述了平臺的應(yīng)用功能。實踐證明,以數(shù)據(jù)為驅(qū)動,基于數(shù)據(jù)中臺開展國土空間基礎(chǔ)信息平臺建設(shè),能夠消除“信息孤島”,有利于數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一管理和應(yīng)用,形成“用數(shù)據(jù)審查、用數(shù)據(jù)監(jiān)管、用數(shù)據(jù)決策”的國土空間管控新機制[1]。接下來,平臺將重點推進數(shù)據(jù)服務(wù)共享和應(yīng)用,重點研究數(shù)據(jù)共享服務(wù)和安全保障相關(guān)技術(shù),為住建、農(nóng)業(yè)、水利、應(yīng)急和社會治理大聯(lián)動中心等部門提供統(tǒng)一的、權(quán)威的、安全的數(shù)據(jù)支撐。