白楊 李永強(qiáng) 王英 楊學(xué)作 唐偉

摘要：自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記，是履行自然資源“兩統(tǒng)一”管理職責(zé)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐，是我國(guó)自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度改革中的積極探索與實(shí)踐，開展確權(quán)登記實(shí)景三維模型是真實(shí)、立體、時(shí)序化展示自然資源登記單元的時(shí)空信息，提升自然資源生態(tài)系統(tǒng)空間治理體系與治理能力現(xiàn)代化水平的有效實(shí)踐。文章以架構(gòu)開發(fā)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)三維模型數(shù)據(jù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了“三系統(tǒng)”實(shí)景三維平臺(tái)，圍繞土地、礦產(chǎn)等7類基礎(chǔ)自然資源數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個(gè)主庫(kù)、9個(gè)分庫(kù)組成的確權(quán)登記實(shí)景三維時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)，以山東長(zhǎng)島國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的小竹山島進(jìn)行了實(shí)踐驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，探討了在確權(quán)登記流程、自然資源業(yè)務(wù)管理、自然資源監(jiān)測(cè)體系、自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度、生態(tài)文明建設(shè)等方面的具體應(yīng)用，對(duì)面向時(shí)空一體化的自然資源統(tǒng)一確權(quán)實(shí)景三維登記模式建設(shè)進(jìn)程具有參考與借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：時(shí)空一體化；自然資源確權(quán)登記；實(shí)景三維模型；山東長(zhǎng)島國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)

中圖分類號(hào)：P208??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??? doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2023.10.011

引文格式：白楊，李永強(qiáng)，王英，等.時(shí)空一體化實(shí)景三維建模在自然資源確權(quán)登記中的應(yīng)用研究——以山東長(zhǎng)島國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)為例［J］.山東國(guó)土資源，2023，39（10）：67-74. BAI Yang， LI Yongqiang， WANG Ying， et al. Study on Application of Spatiotemporal Integration of Real-time 3D Modeling in Natural Resource Ownership Registration——Taking Changdao National Nature Reserve in Shandong Province as an Example［J］.Shandong Land and Resources，2023，39（10）：67-74.

0 引言

自然資源確權(quán)登記（以下簡(jiǎn)稱“確權(quán)登記”），是進(jìn)入21世紀(jì)以來繼集體土地所有權(quán)和不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記后，國(guó)家在探索生態(tài)文明建設(shè)具體實(shí)踐中的第三個(gè)重要舉措，目的是解決長(zhǎng)期以來一直存在的自然資源所有權(quán)邊界不清、產(chǎn)權(quán)不晰、資源不細(xì)，及自然生態(tài)空間保護(hù)不系統(tǒng)、監(jiān)管不到位、利用不綜合等一系列問題，主要任務(wù)是在厘清權(quán)屬（登記單元范圍內(nèi)的全民所有與集體所有、全民所有與不同層級(jí)政府行使、不同集體所有者間、不同類型自然資源間“四個(gè)邊界”）的基礎(chǔ)上進(jìn)行登記，并在內(nèi)外業(yè)核查核實(shí)進(jìn)行驗(yàn)證后建立標(biāo)準(zhǔn)的自然資源地籍調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)管，為建立健全歸屬清晰、權(quán)責(zé)明確、保護(hù)嚴(yán)格、流轉(zhuǎn)順暢、監(jiān)管有效的自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度奠定科學(xué)、準(zhǔn)確、詳實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。2023年2月6日，山東省自然資源廳《關(guān)于印發(fā)2023年度自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記工作計(jì)劃的通知》（魯自然資字〔2023〕10號(hào)）發(fā)布［1］，在安排年度確權(quán)登記主體工作、成果數(shù)據(jù)更新、完善工作聯(lián)動(dòng)機(jī)制、健全技術(shù)規(guī)范和完善數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)等任務(wù)的同時(shí)，也把科技創(chuàng)新支撐當(dāng)做年度主要任務(wù)進(jìn)行了安排，重點(diǎn)是探索擴(kuò)展三維立體登記形式，融合時(shí)空一體化數(shù)據(jù)賦予自然資源屬性信息，滿足多維自然資源監(jiān)管與決策的多重需求，開展時(shí)空一體化實(shí)景三維登記的系統(tǒng)架構(gòu)、模型構(gòu)建、平臺(tái)應(yīng)用等方面的研究，真實(shí)、立體、時(shí)序化展示自然資源的時(shí)空信息，是實(shí)景三維建設(shè)的延伸與拓展，可有效提升自然資源生態(tài)系統(tǒng)空間治理體系與治理能力現(xiàn)代化水平，加快推進(jìn)數(shù)字社會(huì)與數(shù)字政府建設(shè)進(jìn)程，具有重要的意義。

1 研究綜述

作為新時(shí)代國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)的重要基礎(chǔ)性工作，自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記的發(fā)展歷程就是我國(guó)深化體制改革的發(fā)展史。進(jìn)入新時(shí)代，隨著我國(guó)發(fā)展進(jìn)程的高速推進(jìn)，生態(tài)環(huán)境保護(hù)中存在的諸如全民所有自然資源資產(chǎn)的所有權(quán)人不到位甚至交叉、權(quán)益不落實(shí)甚至沖突、利用不節(jié)約甚至粗放等問題凸顯，自2013年11月黨的十八屆三中全會(huì)通過的《中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定》伊始，自然資源管理相關(guān)制度從國(guó)家層面的戰(zhàn)略高度出發(fā)，逐步理順，之后的每年都會(huì)就生態(tài)文明體制改革印發(fā)重要文件、決策部署等，2015年的《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》《生態(tài)文明體制改革總體方案》，2016年的《國(guó)務(wù)院關(guān)于全民所有自然資源資產(chǎn)有償使用制度改革的指導(dǎo)意見》《自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記辦法（試行）》，2017年中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于創(chuàng)新政府配置資源方式的指導(dǎo)意見》，2019年中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于統(tǒng)籌推進(jìn)自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度改革指導(dǎo)意見》《關(guān)于建立以國(guó)家公園為主體的自然保護(hù)地體系的指導(dǎo)意見》《自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記暫行辦法》（以下簡(jiǎn)稱《辦法》）《中共中央關(guān)于堅(jiān)持和完善中國(guó)特色社會(huì)主義制度推進(jìn)國(guó)家治理體系和治理能力現(xiàn)代化若干重大問題的決定》，2020年的《自然資源確權(quán)登記操作指南（試行）》（以下簡(jiǎn)稱《指南》），2021年中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于建立健全生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)機(jī)制的意見》《關(guān)于深化生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償制度改革的意見》，從體制機(jī)制上促進(jìn)了生態(tài)文明建設(shè)的持續(xù)深入展開，自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記也進(jìn)入實(shí)踐階段。

自2019年7月《辦法》要求“利用五年時(shí)間將全國(guó)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行確權(quán)登記”以來，對(duì)水流、森林、山嶺、草原、荒地、灘涂、海域、無居民海島以及探明儲(chǔ)量的礦產(chǎn)資源等全部國(guó)土空間內(nèi)的自然資源，全面實(shí)行確權(quán)登記制度與自然資源法治化制度的道路逐步邁入各項(xiàng)實(shí)踐之中。目前的相關(guān)研究中，學(xué)者們多數(shù)以探索確權(quán)登記的路徑方法、可操作性［2-4］，確權(quán)登記方面的制度［5-7］，自然資源登記單元?jiǎng)澏ǎ?-11］，確權(quán)登記中的難點(diǎn)與處理方法［12-14］，確權(quán)登記信息管理系統(tǒng)建設(shè)和設(shè)計(jì)［15-17］，數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)方法探索［18-20］，三維場(chǎng)景確權(quán)登記的處理與實(shí)現(xiàn)［21-23］，從宏觀與微觀、理論與實(shí)踐、制度與方法等方面都進(jìn)行了大量卓有成效的研究與探索，并結(jié)合實(shí)踐給出了解決辦法，提升了確權(quán)登記的理論、制度等，為確權(quán)登記的順利開展提供了有效的支撐，三維確權(quán)登記的研究方面，重點(diǎn)在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方面，如何應(yīng)用、在哪些方面應(yīng)用等方面仍較少，隨著時(shí)空一體化三維空間數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)融合和三維空間分析及可視化表達(dá)等科技創(chuàng)新理論的深入開展［24］，與自然資源相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)深度融合，研究其應(yīng)用勢(shì)在必行。

2 總體框架

2.1 設(shè)計(jì)思路

采用敞開式的軟件架構(gòu)體系，滿足開發(fā)環(huán)境（SDK）與運(yùn)行環(huán)境（RunTime）相統(tǒng)一的開放式要求，綜合利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)、測(cè)繪地理信息中的多種新技術(shù)，以真實(shí)、立體、時(shí)序化的可視化表現(xiàn)形式，展現(xiàn)確權(quán)登記三維海量數(shù)據(jù)信息，結(jié)合二三維數(shù)據(jù)在確權(quán)登記、權(quán)屬、自然資源專項(xiàng)調(diào)查監(jiān)測(cè)、國(guó)土規(guī)劃、運(yùn)行維護(hù)和管理等各階段的生命周期狀態(tài)，以全新的多行業(yè)用戶體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)三維立體的新型有效工作平臺(tái)，方便快捷實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計(jì)和分析等功能，滿足可視化效果、地上地下一體化、海量空間數(shù)據(jù)管理、三維數(shù)據(jù)全要素實(shí)時(shí)在線更新和自動(dòng)化分析等方面的顯示監(jiān)管需求，同時(shí)支持分布式部署、物聯(lián)網(wǎng)集成和云計(jì)算架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)與地信、移動(dòng)端、天地圖等第三方服務(wù)無縫聚合，并預(yù)留二次開發(fā)接口（COM）。借助模型分析和輔助工具為各種輔助規(guī)劃、建設(shè)與管理決策分析等提供科學(xué)、直觀、立體的詳實(shí)數(shù)據(jù)支撐，能夠?qū)崿F(xiàn)與其他信息平臺(tái)間的數(shù)據(jù)共享、交換與服務(wù)功能，助力打通各級(jí)自然資源主管部門之間信息互聯(lián)的通道［25］。主要包含標(biāo)準(zhǔn)的三維模型數(shù)據(jù)，可視化的專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)安全、權(quán)限安全的分級(jí)多層保護(hù)系統(tǒng)，可用性、可擴(kuò)展性、可管理性、響應(yīng)性的多能高性功能系統(tǒng)。

圍繞土地、水流、濕地、森林、草原、礦產(chǎn)、海域海島等7類基礎(chǔ)自然資源數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建時(shí)空一體化的由一個(gè)主庫(kù)、9個(gè)分庫(kù)組成的確權(quán)登記實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)登記單元內(nèi)各類專項(xiàng)資源數(shù)據(jù)成果的邏輯集成、立體管理和在線服務(wù)應(yīng)用。主數(shù)據(jù)庫(kù)，負(fù)責(zé)自然資源確權(quán)登記數(shù)據(jù)成果的建庫(kù)管理，連接各自然資源分庫(kù)，數(shù)據(jù)的集成應(yīng)用等。分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，包括專項(xiàng)調(diào)查、水流、濕地、森林、草原、荒地、海域海島、地下資源和確權(quán)登記共9個(gè)分庫(kù)，實(shí)現(xiàn)各類自然資源專項(xiàng)調(diào)查歷史數(shù)據(jù)的整合集成。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 大數(shù)據(jù)管理技術(shù)

時(shí)空一體化的實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，融括矢量數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)、BIM、DEM數(shù)據(jù)、POI數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)等二三維的本地和云數(shù)據(jù)，具有多源、多尺度、海量和屬性豐富的特點(diǎn)，為高效、低價(jià)、快速地使用這些地理信息資源，系統(tǒng)采用“云GIS”大數(shù)據(jù)管理技術(shù)，構(gòu)建獨(dú)立的數(shù)據(jù)管理功能層，從系統(tǒng)邏輯上進(jìn)行分離；采用系統(tǒng)技術(shù)對(duì)源于不同地址、不同尺度、不同格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，并形成系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行融入，滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)與平臺(tái)軟件一體化管理模式，提高系統(tǒng)資源與數(shù)據(jù)的利用水平。

2.2.2 真三維快速可視化分析技術(shù)

針對(duì)海量、多維、多時(shí)空的數(shù)據(jù)，本模型系統(tǒng)在改變傳統(tǒng)三維渲染技術(shù)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新算法優(yōu)化，用可視化技術(shù)融合數(shù)據(jù)裁剪技術(shù)、基于四叉樹結(jié)構(gòu)的多分辨率LOD技術(shù)以及數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)裝載技術(shù)，可快速地顯示、演算和分析海量實(shí)景三維數(shù)據(jù)，充分利用視點(diǎn)移動(dòng)過程中的時(shí)間連貫性，采用視相關(guān)的LOD簡(jiǎn)化方法，通過“原始柵格數(shù)據(jù)→中間成果→包成果數(shù)據(jù)”3個(gè)階段處理原始地圖數(shù)據(jù)，打包生成系統(tǒng)加載的包數(shù)據(jù)格式與內(nèi)容，基于數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新的優(yōu)化算法，進(jìn)行立體化、多層次、大范圍的確權(quán)登記實(shí)時(shí)場(chǎng)景描繪，實(shí)時(shí)將更新的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取與存儲(chǔ)，以真實(shí)、立體、多層的自然表現(xiàn)形式，提升實(shí)景三維確權(quán)登記模型的幾何細(xì)節(jié)和相片質(zhì)感表現(xiàn)，提升真實(shí)的用戶視覺體驗(yàn)、可視分析和空間感知。

2.2.3 多元時(shí)空一體化技術(shù)

充分結(jié)合二維GIS和三維GIS各自的優(yōu)勢(shì)，采用先進(jìn)的地理信息內(nèi)核技術(shù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)二三維的有機(jī)結(jié)合，將二維和三維疊加至真實(shí)的地理空間上，實(shí)現(xiàn)的路線具體表現(xiàn)在地理空間一體化、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理一體化、查詢和分析一體化以及空間與時(shí)間一體化等，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為真實(shí)地理空間坐標(biāo)并進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理，提供包括二維的查詢（包括屬性查詢、空間查詢）、分析、統(tǒng)計(jì)等和三維的淹沒分析、三維量算等真三維分析功能，借鑒多元時(shí)空一體化技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)DEM、DOM、Model等歷史數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用分析，支持以時(shí)間軸或多屏方式進(jìn)行時(shí)空數(shù)據(jù)的提取、統(tǒng)計(jì)與分析，較好地解決空間割裂和時(shí)間維缺乏問題。

2.3 邏輯架構(gòu)

為滿足多時(shí)空、多維、海量確權(quán)登記所需數(shù)據(jù)的管理、共享、統(tǒng)計(jì)、分析等功能，實(shí)現(xiàn)與其他業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)的融合與集成，以“云GIS”技術(shù)為主、綜合大數(shù)據(jù)、可視化、多時(shí)空一體化等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)、管理、服務(wù)與應(yīng)用相對(duì)獨(dú)立的“五層”架構(gòu)體系，并預(yù)留靈活裝配式的擴(kuò)展機(jī)制接口備后續(xù)開發(fā)設(shè)計(jì)使用。

五層架構(gòu)體系分別為：工具庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)項(xiàng)、應(yīng)用集和客戶端［24］。工具庫(kù)：包含但不限于航空正射影像處理與分析、矢量與模型數(shù)據(jù)處理、登記單元界線自動(dòng)生成與比對(duì)分析、實(shí)景三維場(chǎng)景編輯與修正等系統(tǒng)工具，滿足時(shí)空一體化實(shí)景三維數(shù)據(jù)的展示、檢索、查詢與簡(jiǎn)單分析等功能實(shí)現(xiàn)；數(shù)據(jù)庫(kù)：架構(gòu)體系的有效數(shù)據(jù)支撐層，能夠自主與交互實(shí)現(xiàn)2D與3D GIS數(shù)據(jù)、搜索、分析、解譯、業(yè)務(wù)、元數(shù)據(jù)等多源、多地址數(shù)據(jù)的建模、編譯、集成與分析處理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)項(xiàng)、應(yīng)用集和客戶端等需求數(shù)據(jù)的發(fā)布；服務(wù)項(xiàng)：能為不同領(lǐng)域、不同需求、不同設(shè)備的用戶提高查詢、檢索、分析的數(shù)據(jù)服務(wù)、矢量、疊加、統(tǒng)計(jì)的規(guī)劃服務(wù)、模型搭建、系統(tǒng)展示與輔助決策分析等，服務(wù)支撐于三維表現(xiàn)層；應(yīng)用集：支撐自然資源“兩統(tǒng)一”業(yè)務(wù)監(jiān)督管理、其他行業(yè)對(duì)于登記單元界線及空間屬性內(nèi)容判讀等需求，預(yù)留多維數(shù)據(jù)服務(wù)接口，面向用戶的多類型應(yīng)用（后續(xù)開發(fā)）；客戶端：為不同用戶專門設(shè)計(jì)的多用途系統(tǒng)可擴(kuò)展端口，實(shí)現(xiàn)檢索、查詢、統(tǒng)計(jì)分析、評(píng)價(jià)等不同需求、不同形式的端口，設(shè)置安全口令，保證數(shù)據(jù)的安全。以安全運(yùn)維體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系貫穿五層架構(gòu)體系，融合實(shí)現(xiàn)架構(gòu)體系的實(shí)用性、安全性、可擴(kuò)展性、便捷性等性能的有機(jī)整體。

3 實(shí)證研究

3.1 區(qū)域概況

研究選取山東長(zhǎng)島國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的無居民海島——小竹山島，作為確權(quán)登記實(shí)景三維時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的試點(diǎn)區(qū)域。小竹山島隸屬于山東省長(zhǎng)島海洋生態(tài)文明綜合試驗(yàn)區(qū)，位于山東半島北部的黃海里，西北與車由島相望，西南與長(zhǎng)山島相望，東面隔水道與大竹山島相望。據(jù)山東省2021年國(guó)土變更調(diào)查數(shù)據(jù)（僅作為本研究使用），全島總面積29.41hm2，地類面積最大的是林地，有19.11hm2，占總面積的64.99%，沿海灘涂6.71hm2，占22.81%，其余交通運(yùn)輸用地、裸巖石礫地、草地、特殊用地合計(jì)3.59hm2，占12.10%。島上無常住居民，平均氣溫在11.0～12.0℃之間，歷年年平均降水量為537.1mm。

3.2 實(shí)景三維建模

通過傾斜航空攝影獲取垂直和傾斜影像，影像的定位定姿采用自由網(wǎng)平差和帶控制點(diǎn)進(jìn)行定向。測(cè)區(qū)主要技術(shù)要求為下視鏡頭航攝影像地面分辨率不低于0.05m，下視航向重疊度不低于80%，旁向重疊度不低于70%，布設(shè)12個(gè)平面和高程點(diǎn)。結(jié)合測(cè)區(qū)最低點(diǎn)及最高點(diǎn)高程使用航線設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)航線，航飛結(jié)束后，對(duì)航向重疊、旁向重疊、范圍保證等元素進(jìn)行逐一檢查，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)攝或重?cái)z。利用雙視或立體模式定向處理地面影像，空間點(diǎn)的坐標(biāo)獲取在垂直航空影像上進(jìn)行。采用Smart 3D Capture軟件，進(jìn)行全自動(dòng)空三解算，解算影像的外方位元素，利用無人機(jī)與地面采集的影像數(shù)據(jù)，綜合幾何工具借助智能人工交互技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，自動(dòng)紋理映射與人工編輯修改相結(jié)合的方式進(jìn)行精細(xì)建模，實(shí)現(xiàn)模型單體化，建立小竹山島實(shí)景三維模型。

3.3 數(shù)據(jù)融合與集成

采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系（CGCS2000）、1985國(guó)家高程基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，按照確權(quán)登記實(shí)景三維時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)，將土地資源、森林資源、草原資源、濕地資源、水資源、海洋資源等進(jìn)行掛接，每類數(shù)據(jù)成果的主要內(nèi)容見表1。

按其架構(gòu)設(shè)計(jì)，主庫(kù)對(duì)原始數(shù)據(jù)、資料數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及其他數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化處理與集中并行管理，梳理確權(quán)登記數(shù)據(jù)綜合分析、確權(quán)登記數(shù)據(jù)入庫(kù)管理、登記審核與自然資源管理決策的業(yè)務(wù)需求，為不同領(lǐng)域、不同需求、不同用戶對(duì)自然資源確權(quán)登記數(shù)據(jù)內(nèi)容、格式、屬性、位置等提供支撐服務(wù)，響應(yīng)確權(quán)登記數(shù)據(jù)分析、評(píng)價(jià)與自然資源業(yè)務(wù)管理需求，并制定多層次數(shù)據(jù)響應(yīng)策略與方案，開展主數(shù)據(jù)庫(kù)集中建庫(kù)與整合集成工作。

分庫(kù)按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，按專題數(shù)據(jù)內(nèi)容分別負(fù)責(zé)各類數(shù)據(jù)的綜合處理、標(biāo)準(zhǔn)入庫(kù)、元數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、更新維護(hù)等功能，提供標(biāo)準(zhǔn)的多項(xiàng)服務(wù)與不同需求的個(gè)性服務(wù)等，以統(tǒng)一的自然資源實(shí)景三維時(shí)空數(shù)據(jù)模型為規(guī)范進(jìn)行指定數(shù)據(jù)實(shí)體的匯交與集成，并拓展與延伸多功能服務(wù)接口，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)主數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)多重支撐與服務(wù)，能對(duì)所需的相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行遷移、融合與集成。

以高效的數(shù)據(jù)通信機(jī)制對(duì)主數(shù)據(jù)庫(kù)與各分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行聯(lián)系，在網(wǎng)絡(luò)線路通暢的情況下，通過服務(wù)接口互訪，反之通過離線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與交換（圖1）。

4 應(yīng)用

4.1 優(yōu)化確權(quán)登記流程

根據(jù)《指南》《山東省自然保護(hù)地統(tǒng)一確權(quán)登記操作細(xì)則》《山東省海域自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記操作細(xì)則》要求，確權(quán)登記工作流程包括準(zhǔn)備、調(diào)查、數(shù)據(jù)入庫(kù)審核和登簿發(fā)證4個(gè)階段，內(nèi)含技術(shù)準(zhǔn)備、資料收集與數(shù)據(jù)處理、編制工作底圖、預(yù)劃登記單元、通告發(fā)布、內(nèi)業(yè)調(diào)查、關(guān)聯(lián)信息、調(diào)查核實(shí)、外業(yè)調(diào)查、調(diào)查成果上圖、數(shù)據(jù)入庫(kù)審核、登記成果審核、公告、登簿發(fā)證14個(gè)步驟。面向時(shí)空一體化的實(shí)景三維模型，對(duì)于其中的預(yù)劃登記單元、內(nèi)業(yè)調(diào)查、調(diào)查核實(shí)與外業(yè)調(diào)查、數(shù)據(jù)入庫(kù)審核、登記成果審核等步驟都有較好的輔助優(yōu)化作用，避免重復(fù)性勞動(dòng)，同時(shí)提高精準(zhǔn)度與效率。

預(yù)劃登記單元方面，可更加直觀清晰的分析對(duì)登記單元內(nèi)包含多種類型、多種所有權(quán)形式的自然資源，就集中連片、生態(tài)功能完整性等因素做出合理判斷，并將符合登記單元條件的全部國(guó)土空間的國(guó)有自然資源以及自然保護(hù)地生態(tài)空間內(nèi)涉及的集體所有自然資源劃入自然保護(hù)地登記單元，做到應(yīng)劃盡劃、不重不漏；內(nèi)業(yè)調(diào)查方面，可清晰界定登記單元內(nèi)的權(quán)屬狀況、分析出權(quán)屬交叉重疊的范圍，展示自然狀況的坐落、空間范圍、面積、數(shù)量、質(zhì)量等，分析公共管制情況并進(jìn)行關(guān)聯(lián)；調(diào)查成果核實(shí)與外業(yè)調(diào)查，包括：登記單元界線、所有權(quán)界線、相關(guān)權(quán)利和許可信息、不同類型自然資源之間的邊界、公共管制信息等，以外業(yè)方式為主，先結(jié)合內(nèi)業(yè)調(diào)查與實(shí)景三維模型進(jìn)行內(nèi)業(yè)判讀，可充分提高外業(yè)調(diào)查的質(zhì)量與效率，尤其是在行進(jìn)路線中難以到達(dá)或者較為危險(xiǎn)的區(qū)域，可以充分發(fā)揮實(shí)景三維模型的優(yōu)勢(shì)，提高效率；數(shù)據(jù)入庫(kù)審核方面，可幫助數(shù)據(jù)審核人員總體掌握登記單元內(nèi)的權(quán)屬、自然資源、關(guān)聯(lián)信息等，在進(jìn)行人機(jī)交互檢查時(shí)，縮短檢查時(shí)間、提高檢查質(zhì)量；登記成果審核方面，與自然資源確權(quán)登記信息系統(tǒng)內(nèi)登記單元的全部信息相互印證，增加內(nèi)審和外審的真實(shí)、立體化審核，提高審核人員在各自審核業(yè)務(wù)領(lǐng)域的準(zhǔn)確性和實(shí)效性。

另外，在地籍調(diào)查成果外業(yè)核查中的內(nèi)業(yè)檢查、抽取樣本、工作底圖制作、外業(yè)核查等環(huán)節(jié)中也可以充分發(fā)揮作用。

4.2 支撐自然資源業(yè)務(wù)管理需求

確權(quán)登記，是履行“統(tǒng)一行使全民所有自然資源資產(chǎn)所有者職責(zé)、統(tǒng)一行使所有國(guó)土空間用途管制和生態(tài)保護(hù)修復(fù)職責(zé)”自然資源管理“兩統(tǒng)一”職責(zé)的有效載體，面向時(shí)空一體化的實(shí)景三維模型則為“兩統(tǒng)一”職責(zé)的高效履行奠定基礎(chǔ)。從單一登記單元的確權(quán)登記實(shí)景三維時(shí)空數(shù)據(jù)模型，到基于全國(guó)統(tǒng)一的自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記實(shí)景三維時(shí)空數(shù)據(jù)模型，完整展現(xiàn)真實(shí)、準(zhǔn)確的“地上、地表、地下”各類自然資源空間關(guān)系、屬性信息以及歷史信息，以專業(yè)化處理、專題化匯集、集成式共享模式化處理方式，將各類自然資源空間位置與權(quán)屬信息、自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)各項(xiàng)成果，并搭載荒漠化（石漠化）、沙化、生態(tài)退化、野生動(dòng)植物等專題調(diào)查成果，從國(guó)家層面高位實(shí)現(xiàn)“物理分散、邏輯一致、動(dòng)態(tài)更新”確權(quán)登記實(shí)景三維時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)模型系統(tǒng)平臺(tái)，圍繞確權(quán)登記數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用的多重需求，實(shí)時(shí)提供數(shù)據(jù)疊加、瀏覽與查詢、數(shù)據(jù)分發(fā)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析、數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)等功能，實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)登記單元確權(quán)登記海量數(shù)據(jù)的可視化瀏覽、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析等功能，多維角度支撐自然資源確權(quán)登記和自然資源管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行，提升自然資源“兩統(tǒng)一”業(yè)務(wù)管理各項(xiàng)需求，推進(jìn)自然資源空間治理體系與治理能力現(xiàn)代化水平。

4.3 提升自然資源監(jiān)測(cè)體系科學(xué)性

自然資源部《關(guān)于印發(fā)<自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建總體方案>的通知》（自然資發(fā)〔2020〕15號(hào)）中要求，建立包含常規(guī)監(jiān)測(cè)、專題監(jiān)測(cè)和應(yīng)急監(jiān)測(cè)的體系架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)“早發(fā)現(xiàn)、早制止、嚴(yán)打擊”的監(jiān)管目標(biāo)［26］，將確權(quán)登記實(shí)景三維時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口融入自然資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)，借鑒三維可視化技術(shù)，將二者的共性信息層與專項(xiàng)調(diào)查的特性信息層進(jìn)行空間疊加，得到內(nèi)容詳實(shí)的地表覆蓋基礎(chǔ)層，采用GIS空間分析功能疊加各類空間規(guī)劃等管理界線，輔以經(jīng)濟(jì)社會(huì)、人文地理等信息，形成管理層，真實(shí)、立體、直觀反映自然資源的空間分布、交替演變及變化特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類自然資源的綜合管理及科學(xué)預(yù)測(cè)未來發(fā)展的趨勢(shì)和方向，以供國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)與修復(fù)、國(guó)土空間安全、國(guó)土空間開發(fā)利用、國(guó)土空間治理等決策提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。在具體的地類變化監(jiān)測(cè)、城市國(guó)土空間監(jiān)測(cè)、地下空間調(diào)查等工作中也能有效發(fā)揮作用，并結(jié)合數(shù)據(jù)獲取、處理、分析、預(yù)警指標(biāo)體系（閾值設(shè)定）建設(shè)等實(shí)現(xiàn)自然資源的監(jiān)測(cè)預(yù)警功能［27-28］，提升自然資源監(jiān)測(cè)服務(wù)的效率和水平。

4.4 助力自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度健全完善

健全自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度是黨的中共十八屆三中《中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定》中的重要內(nèi)容，也是2015年10月中共中央國(guó)務(wù)院頒發(fā)《生態(tài)文明體制改革總體方案》里面生態(tài)文明體制改革“八項(xiàng)任務(wù)”之首，積極探索統(tǒng)一確權(quán)登記、完善有償使用、健全自然生態(tài)空間用途管制和國(guó)土空間規(guī)劃、加強(qiáng)自然資源保護(hù)修復(fù)與節(jié)約集約利用等方面已逐步形成一系列制度方案以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。面向時(shí)空一體化的實(shí)景三維模型是在探索這些領(lǐng)域方面做出的積極響應(yīng)，結(jié)合國(guó)家發(fā)展改革委聯(lián)合國(guó)家統(tǒng)計(jì)局出臺(tái)的《生態(tài)產(chǎn)品總值核算規(guī)范（試行）》（發(fā)改基礎(chǔ)〔2022〕481號(hào)）中特定地域單元生態(tài)產(chǎn)品總值核算評(píng)價(jià)體系，二維與三維相結(jié)合的方式更加準(zhǔn)確的進(jìn)行登記單元的生態(tài)產(chǎn)品總值核算，結(jié)合時(shí)空數(shù)據(jù)分析演變規(guī)律及發(fā)展趨勢(shì)，融合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行季度或年度核算，推動(dòng)建立健全生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)機(jī)制。實(shí)景三維模型還可以豐富生態(tài)產(chǎn)品基礎(chǔ)信息調(diào)查的立體可視性，結(jié)合相關(guān)信息及時(shí)跟蹤掌握生態(tài)產(chǎn)品數(shù)量分布、質(zhì)量等級(jí)、功能特點(diǎn)、權(quán)益歸屬、保護(hù)和開發(fā)利用情況等信息，助力實(shí)現(xiàn)開放共享的生態(tài)產(chǎn)品信息云平臺(tái)的多維展示與分析、利用功能。另外，在生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值評(píng)價(jià)機(jī)制、生態(tài)產(chǎn)品經(jīng)營(yíng)開發(fā)機(jī)制、生態(tài)產(chǎn)品保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制、生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)保障機(jī)制和生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)推進(jìn)機(jī)制等方面都可進(jìn)行高效利用，是健全完善自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度的真正“抓手”。

4.5 推進(jìn)國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程

全面建成社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)是中華民族偉大復(fù)興中國(guó)夢(mèng)的必經(jīng)之路，內(nèi)嵌的“現(xiàn)代化”是人與自然和諧共生的中國(guó)式現(xiàn)代化，加快生態(tài)文明體制改革、建設(shè)美麗中國(guó)是其內(nèi)涵精髓與核心要義，推進(jìn)確權(quán)登記、健全自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度、探索生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)機(jī)制、國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)與修復(fù)、國(guó)土空間規(guī)劃和自然生態(tài)空間用途管制等都是國(guó)家在生態(tài)文明建設(shè)方面做出的積極有效嘗試，面向時(shí)空一體化的實(shí)景三維模型則是其中重要的數(shù)據(jù)載體與實(shí)現(xiàn)途徑，構(gòu)建國(guó)家級(jí)確權(quán)登記實(shí)景三維時(shí)空數(shù)據(jù)信息平臺(tái)系統(tǒng)，將各類相關(guān)自然資源權(quán)屬、資源、調(diào)查監(jiān)測(cè)、專項(xiàng)調(diào)查等實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)、屬性信息等標(biāo)準(zhǔn)化整合后納入平臺(tái)系統(tǒng)集成管理，為相關(guān)決策提供科學(xué)的數(shù)據(jù)分析、評(píng)價(jià)支撐，并面向用戶需求開發(fā)向適合的場(chǎng)景，滿足不同層級(jí)、不同專業(yè)、不同用戶的管理、查詢、瀏覽、統(tǒng)計(jì)、分析和評(píng)價(jià)等多維實(shí)時(shí)應(yīng)用，為人與自然和諧共生的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程提供中國(guó)方案、中國(guó)智慧和中國(guó)能力。

5 討論與結(jié)論

5.1 討論

2023年5月31日《山東省自然資源廳辦公室關(guān)于印發(fā)實(shí)景三維山東建設(shè)總體實(shí)施方案（2023—2025年）的通知》（魯自然資辦字〔2023〕34號(hào)）印發(fā)實(shí)施，在頂層設(shè)計(jì)、工作機(jī)制、統(tǒng)籌協(xié)同實(shí)施等方面的實(shí)景三維山東建設(shè)進(jìn)行了部署，大尺度的實(shí)景三維建設(shè)進(jìn)入實(shí)踐階段，但在數(shù)據(jù)成果接邊與融合、數(shù)據(jù)生產(chǎn)與管理、數(shù)據(jù)要素挖潛與利用、數(shù)據(jù)模式與標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)內(nèi)容與精度等方面還需要進(jìn)一步探索與研究，數(shù)據(jù)匯聚融合與安全、成果應(yīng)用、需求對(duì)接、應(yīng)用拓展、鏈條延伸等方面仍需健全與完善。

5.2 結(jié)論

面向時(shí)空一體化的確權(quán)登記實(shí)景三維時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，是自然資源權(quán)籍信息行業(yè)的一項(xiàng)重大戰(zhàn)略部署，是發(fā)揮自然資源信息“兩服務(wù)、兩支撐”基礎(chǔ)定位的重要手段。文章在架構(gòu)開發(fā)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)三維模型數(shù)據(jù)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了包含可視化專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)、分級(jí)多層保護(hù)系統(tǒng)、多能高性功能系統(tǒng)的實(shí)景三維平臺(tái)，并圍繞土地、水流、濕地、森林、草原、礦產(chǎn)、海域海島等七類自然資源，搭建了一主庫(kù)和九分庫(kù)組成的確權(quán)登記實(shí)景三維時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)確權(quán)登記多維海量數(shù)據(jù)成果的邏輯集成、立體管理和在線服務(wù)應(yīng)用等功能，以山東長(zhǎng)島國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的小竹山島進(jìn)行了實(shí)踐驗(yàn)證，并探討了在確權(quán)登記流程、自然資源業(yè)務(wù)管理管理需求、自然資源監(jiān)測(cè)體系科學(xué)性、自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度健全完善、生態(tài)文明建設(shè)等方面的具體應(yīng)用，對(duì)于實(shí)現(xiàn)確權(quán)登記二三維多時(shí)空數(shù)據(jù)一體化，真實(shí)、立體、多維展示登記單元內(nèi)山上山下、地上地下、水上水下等全要素信息，高效完成確權(quán)登記詳實(shí)數(shù)據(jù)支撐具有參考與借鑒價(jià)值。

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［26］ 自然資源部.關(guān)于印發(fā)《自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建總體方案》的通知［Z］.2020-01-17.

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Study on Application of Spatiotemporal Integration of Real-time

3D Modeling in Natural Resource Ownership Registration

——Taking Changdao National Nature Reserve

in Shandong Province as an Example

BAI Yang1， LI Yongqiang2， WANG Ying1， YANG Xuezuo1， TANG Wei1

（1.Shandong Institute of Geological Sciences， Key Laboratory of Gold Mineralization Processes and Resources Utilization Subordinated to the Ministry of Natural Resources， Shandong Key Laboratory of Geological Processes and Resource Utilization in Metallic Minerals， Shandong Ji'nan 250013， China； 2. Changle Bureau of Natural Resources and Planning， Shandong Changle 262400， China）

Abstract：The unified registration of natural resource rights is an important basic data and technical support for fulfilling the "two unifications" management responsibilities of natural resources. It is an active exploration and practice in the reform of China's natural resource asset property rights system. The implementation of a real 3D model for registration of rights is a true， three-dimensional， and chronological display of the spatiotemporal information of natural resource registration units， Effective practices to enhance the modernization level of the spatial governance system and governance capacity of natural resource ecosystems. Based on a standardized 3D model data system， and the development environment and operating environment， a "three system" realistic 3D platform? has been disigned. According to seven types of natural resources， such as land and minerals， a natural resource realistic 3D spatiotemporal database consisting of a main database and nine sub databases has been constructed. It is verified through practice in Xiaozhushan Island， a national nature reserve in Changdao in Shandong province. On this basis， specific applications in the process of property rights registration， natural resource business management， natural resource monitoring system， natural resource asset property rights system， ecological civilization construction have been explored. It has some references for the construction process of a three-dimensional registration model for unified property rights confirmation of natural resources facing the integration of time and space.

Key words：Integration of time and space; registration of natural resource ownership registration; realistic 3D model; Changdao national nature reserve in Shandong province