国土空间基础信息平台建设及创新技术探索

顾登生

（上海杰狮信息技术有限公司,上海 200233）

中国共产党第十八次全国代表大会以来，党中央高度重视信息化建设，加强顶层设计、总体布局，制定数字中国建设的决策。数字政府建设是数字中国建设的重要部分之一，重点以政府数字化转型来引领和推动治理体系的数字化，并带动数字经济和数字社会的整体发展。为全面推进政府国土资源管理数字化转型，省级政府应依托自然资源、测绘地理信息公共服务平台等已有的空间数据资源，建设国土空间基础信息平台（下文简称“平台”），为政府部门开展与自然资源空间相关的空间规划、业务审批、监测、监督分析和决策提供支撑服务，提高自然资源空间综合治理能力及水平。

1 国土空间信息化建设现状分析

伴随着自然资源业务管理的不断深化，需要对土地、项目等信息进行更全面、更实时、更集中、可视化的管理，解决资源之间各自为政、难以统一管理与协调的现状问题，从而有效地对自然资源进行集中监管、全局掌控、调配与协作，助力自然资源资产管理、权益管理“看得到、看得懂、管得牢、管得好”，助力自然资源业务管理工作全方位、精细化升级。自然资源时空数据在使用和管理上存在诸多问题和矛盾，当前自然资源时空数据综合管理工作存在的痛点和问题主要包括：（1）数据孤岛。空间数据质量不相同，缺乏一致的数据规范，各自然资源时空数据未打通，缺管理抓手，数据流通共享难。（2）烟囱式开发。各业务处室独立建设，独立开发，重复开发和投入，成本高，架构不同，各应用与数据难打通，技术和经验难以沉淀复用。（3）技术门槛高。地理信息应用开发门槛比较高，自然资源时空数据应用需要理解业务数据含义和场景。

2 国土空间基础信息平台设计与实现

2.1 平台定位

自然资源空间数据和自然资源空间地理信息服务是政府数字化转型框架中“数据资源系统”和“应用支撑系统”中的两项重要内容。通过本项目建设，建立全省统一的自然资源空间地理数据库和自然资源空间地理信息服务，使得政府数字化转型框架组成内容实现落地。平台在数字化转型中的定位如图1所示。

图1 平台定位

2.2 总体架构设计

平台整体上包含“四横三纵”7大体系。“四横”是指业务应用体系、国土空间应用支撑体系、国土（自然资源）空间数据资源体系和基础设施体系；“三纵”是指国土（自然资源）空间基础信息共享规范体系、信息安全体系和组织保障体系。国土空间基础信息平台总体架构如图2所示。

图2 国土空间基础信息平台总体架构

2.3 数据架构

数据架构的设计主要体现在应用系统建设和数据管控体系构建，把数据变成系统可共享、有价值的资产，具体架构如图3所示。数据环境在统一的数据与技术要求下，由自然资源空间现状数据、规划数据、管理数据、社会经济数据以及各自的元数据库等组成。空间数据来源于各相关部门，他们负责维护各自数据更新，数据汇集后通过统一标准形成数据资源体系。资源体系中的数据经过数据管理和处理工具进行数据资源管理，同时一部分数据经过数据抽取、加载和转换，进入自然资源空间综合数据仓，依托大数据分布运算架构进行大数据分析与挖掘，形成的分析结果以及自然资源空间基础信息数据库中的其他数据，实现共享开放的数据应用服务。

图3 数据架构

2.4 平台功能模块

围绕平台定位，重点建设国土空间规划管理、国土空间用途管制、自然资源空间数据共享、自然资源开发与利用、生态保护与修复服务、自然资源时空大数据分析、三维立体一张图、自然资源空间信息“掌上查”（公众版）与自然资源空间信息“掌上查”（政务版）9大核心业务模块。

2.4.1 国土空间规划管理

全面统筹整合各类空间基础数据，并规划设计统一的数据标准，按照国家国土空间规划体系的规定，建设国土空间规划管理模块，实现空间规划编制、审查、实施监督、评估预警的数字化管控，推动空间规划管理数字化转型，全面提高自然资源空间综合治理能力。对接规划管理系统，实现规划管理业务协同。

2.4.2 国土空间用途管制

协助空间准入和用途转用审查，牢牢树立底线意识，基于永久基本农田等规划管控线，为建设项目空间准入和用途转用许可提供数字化空间管控分析与自动化审查手段，促进国土空间用途管制全域覆盖。国土空间用途管制模块提供项目地块定位服务、永久基本农田占用审查服务接口、重复批地审查服务接口、批而未供审查服务接口和项目上图入库服务。实现项目“带图审批”与“图上管控”，以空间信息化手段提升国土空间用途管制能力。

2.4.3 自然资源空间数据共享

平台整合统筹了原国土资源“一张图”核心数据库、地理信息数据资源库群和“一张蓝图”等信息化建设成果，按照“共建、共享、共用”原则，建立横向协同、纵向贯通的自然资源空间基础信息共享模块，联合自然资源、生态环境以及住建等多个委办局共同发布各部门的空间数据及服务，同时也可以线上申请使用其他部门的服务。对接公共数据共享平台，实现空间信息互联互通，推动空间数据统一共享。

2.4.4 自然资源开发与利用

平台可以为重大项目可利用土地、海域与海岛分析等决策工作提供基础数据支持，为自然资源合理、高效开发利用提供决策依据。

2.4.5 生态保护与修复服务

牢牢树立底线意识，根据永久基本农田等规划管控线，实现自然资源、生态环境的全方位、智慧化监管，通过“项目上图”“叠加分析”“全生命周期空间追溯”等空间信息应用服务，为全域土地综合整治、生态保护修复提供基础服务。

2.4.6 自然资源时空大数据分析

对统筹整合的各类自然资源、农业农村、生态环境、发改、住建、交通、水利等空间基础数据进行统一管理、分析与可视化展示，为自然资源空间大数据分析应用提供技术支撑。通过自然资源大数据分析，为了解自然空间与人造空间现状、发现各类空间问题、探寻空间治理机制、预测国土空间开发保护需求、生成问题解决方案提供信息与技术支撑。

2.4.7 三维立体一张图

建立三维立体一张图，为三维地籍管理、不动产登记、项目智能选址、三维设计方案审查提供三维底板支撑。按照部、省、市级各单位对三维时空的要求，建设形成一批善治理、通用化、高标准、可接入的三维地图应用工具，提供三维查询、浏览、管理等基础服务。

2.4.8 自然资源空间信息“掌上查”（公众版）

平台可以对各类规划、地质灾害、地质环境和项目用地等自然资源空间信息进行脱敏处理，在移动互联网上为社会公众提供基于自然资源空间开放数据的地图浏览与查询服务。

2.4.9 自然资源空间信息“掌上查”（政务版）

为政府部门提供自然资源空间基础信息掌上查询服务，在保留了公众版对自然资源空间基础信息的查询功能基础上，增加了空间数据查看、图上图层控制、项目检索、空间占压分析等功能。

3 技术突破与创新

鉴于平台建设需要站在整体政府高度，而不是部门角度来设计和推进，需要充分理清平台与政府统一基础设施以及应用支撑体系之间的关系、与其他部门系统的关系，建设过程中也需要在理念、模式、技术、应用等多方面进行创新与突破。

3.1 基于知识图谱的空间实体全生命周期数据融合技术

利用知识图谱的知识抽取、知识融合、知识推理三大核心技术，结合自然资源空间地理信息数据的特点，形式化地抽象、描述自然资源空间领域的空间地理实体、属性及关系，使得实体间相互关联，以较小的代价将积累的信息组织起来，串联形成空间实体全生命周期，成为可被利用的知识。将经过梳理、总结后的知识提供给用户，促进用户充分发现和深入获取知识，解决汇聚多个部门以及自然资源部门内部不同处室多源异构数据，数据内容丰富但利用效率低的问题，从数据逻辑层面打破数据孤岛，沉淀数据资产，挖掘知识内涵，进行数据价值的持续积累和释放，为平台的构建提供数据价值支持。

图4 知识图谱核心技术

3.2 基于校正模型的高效时空数据检索方法

自然资源空间实体对象结合了空间图形信息、拓扑、时间描述信息和属性描述信息，是一个时空对象，基于平台的要求，设计了一种基于校正模型的时空数据查询方法。可以有效地实现自然资源空间实体对象与时态信息有机融合并将其应用到实际需求中。

3.3 多层次多路径多专题的空间信息服务聚合技术

基于图论设计多层次多路径多专题的空间信息服务聚合技术，构建时空数据、指标、模型聚合流程，将分布于全省各县（市、区）节点中的时空数据服务、查询服务、指标、模型算法动态归集到省级节点中，实现多途径多专题多类型空间数据、指标、模型、组件的服务化、智能化聚合，降低了技术门槛，提升自然资源空间信息与技术共享的效率。

3.4 基于语义的国土空间元数据建模方法

自然资源时空数据资源分布在不同的信息管理系统中，元数据是描述数据信息的一种方式，在促进异构系统的信息资源共享方面发挥着举足轻重的作用。以自然资源空间数据为对象，运用本体工程的方法，构建元数据的语义模型，成果已在平台项目建设中应用见效。

3.5 空间数据驱动的智能化多场景业务协同方法

使用“数据+功能”组合匹配方式设计多种空间协同场景，设计了依赖空间数据的地图快速构建功能，使用“数据+功能”任意组合方式开发了多种电子地图的个性化、可视化设计与配置功能，实现智能化、自动化地图应用快速创建与推送，根据用户标签和场景标签，自动为用户创建基于电子地图的业务协同应用，提供智能化空间资源供需分析、选址分析、合规性分析以及热点分析等。研发了多个内置的可配置应用程序模板，根据具体的业务需求配置模板，并根据用户不同权限加载对应的模板，用户基于对应的电子地图应用程序模板，在浏览器中通过简单拖拽和设置，在线创建自己的应用程序。选择需要的各类地图数据服务、地图浏览、查询、分析与可视化制图工具，快速实现功能完备的 HTML Web（在线网络地图）和移动地图应用程序，提高了地图与实际应用场景的适用性，为自然资源业务管理和空间业务协同应用建设提供了统一的电子地图底板，能够快速响应用户需求。

4 应用前景及综合效益分析

通过系统建设以及关键技术的应用，国土空间基础信息平台显现出了良好前景。可以通过平台汇交和下载数据，省市县数据交换实现零跑路，管理类数据实现每天自动更新，形成数据闭环管理；在不动产登记系统、应急管理系统等多个应用系统建设中，可使用遥感影像、电子地图、生态保护红线等技术功能实现更好的服务；为数字政府建设提供空间数据公共支撑，形成自然资源时空数据信息库；为不同地区、不同部门、不同层级用户提供空间协同平台，为统筹自然资源空间开发治理，提供可靠、高效、统一的空间协同平台；自然资源空间信息查询服务窗口可以为企业与群众提供不动产产权证查看、总地图查询、办事进度查询等“一揽子”服务，将便民利民落到实处。