李 飛，孟靜濤，劉元亮，張 偉

（1.山東省國土測繪院，山東 濟南 250102）

黨的十八屆三中全會提出對領導干部實行自然資源資產(chǎn)離任審計，之后印發(fā)了《領導干部自然資源資產(chǎn)離任審計規(guī)定（試行）》，標志著一項全新的、經(jīng)常性的審計制度正式建立[1-2]。目前領導干部自然資源資產(chǎn)離任審計工作已在全國全面開展實施，取得了較好成效。但是，由于自然資源資產(chǎn)數(shù)據(jù)涉及多個政府部門，涵蓋土地、海洋、礦產(chǎn)、水、森林和生態(tài)等資源[3-5]，數(shù)據(jù)繁雜分散、標準不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)傳輸過程多為線下人工拷貝，重復工作量大，共享利用率低，數(shù)據(jù)使用情況難以追溯[6-7]。并且各級審計機關分散作業(yè)，作業(yè)效率、數(shù)字化程度和人員專業(yè)技術能力不同，如何快速、準確的進行自然資源資產(chǎn)審計工作成為了亟需解決的問題[8-9]。因此，有必要建立標準化、規(guī)范化的自然資源審計服務平臺[10-11]，實現(xiàn)自然資源資產(chǎn)數(shù)據(jù)的一體化管理、作業(yè)和服務，以便促進領導干部自然資源資產(chǎn)離任審計工作科學實施[12]。

本文嘗試結合地理信息、云服務等技術應用現(xiàn)狀和審計部門業(yè)務需求，建立了多層級一體化審計作業(yè)模式，提出了一種時空語義自適應的審計數(shù)據(jù)融合處理方法，構建了審計在線智能分析模型庫，突破了數(shù)據(jù)自動發(fā)布、多維動態(tài)高效渲染等技術，設計并實現(xiàn)了自然資源資產(chǎn)審計一體化云服務平臺，為自然資源資產(chǎn)審計工作開展提供了新的思路和方法。

1 總體設計

1.1 總體架構

平臺采用云架構多層分層體系設計，分為基礎設施層、數(shù)據(jù)層、服務層和應用層4層框架體系。

1）基礎設施層主要依賴于省電子政務云，包括云網(wǎng)絡、云服務器集群、云存儲、云安全體系等，以及平臺運行所需的專業(yè)軟件及中間件，確保平臺通信暢通、安全穩(wěn)定。

2）數(shù)據(jù)層提供數(shù)據(jù)治理能力，根據(jù)自然資源資產(chǎn)審計業(yè)務需求，匯聚融合土地、林業(yè)、海洋、水利、環(huán)保等部門自然資源專題數(shù)據(jù)，建立多源異構審計數(shù)據(jù)的匯聚融合，數(shù)據(jù)處理、更新管理能力，形成統(tǒng)一技術標準和規(guī)范的一體化數(shù)據(jù)資源中心，建成自然資源資產(chǎn)審計時空數(shù)據(jù)中心。

3）服務層提供面向審計全業(yè)務的地圖服務、檢索服務、遙感影像提取服務、分析服務以及管理與聚合能力。通過統(tǒng)一的接口服務和定制化的應用提供在線、標準、專業(yè)、高效的自然資源資產(chǎn)審計服務。接口層面上，服務層根據(jù)不同審計用戶對業(yè)務的共性需求設計了系列標準服務接口，實現(xiàn)平臺的統(tǒng)一服務管理。

4）應用層提供資源和服務能力，研發(fā)了涵蓋Web端、桌面端、移動端于一體的自然資源資產(chǎn)審計云服務平臺，面向省、市、縣多級審計業(yè)務人員，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的一站式服務。

1.2 技術流程

依托測繪部門基礎地理數(shù)據(jù)，結合審計業(yè)務相關的自然資源專題數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮測繪地理信息、大數(shù)據(jù)技術，通過數(shù)據(jù)匯聚整理、上傳入庫、處理分析、服務自動發(fā)布、目錄動態(tài)授權、疑點數(shù)據(jù)提取以及取證等業(yè)務流程，建立了全流程審計作業(yè)體系，構建了一體化審計方式。

1.3 功能設計

自然資源資產(chǎn)審計一體化云服務平臺包括6個子系統(tǒng)。

1）數(shù)據(jù)資源管理子系統(tǒng)作為平臺的時空數(shù)據(jù)管理中心，是以自然資源資產(chǎn)數(shù)據(jù)的共享需求為切入點，基于QGIS 等桌面端軟件，通過插件的方式集成到桌面端軟件中，結合桌面端軟件本身的空間數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢，提供審計數(shù)據(jù)獲取、清洗、標準化處理、元數(shù)據(jù)編輯、上傳、下載、加載顯示等功能。各級審計工作者通過該系統(tǒng)完成了審計數(shù)據(jù)的匯聚、處理、入庫和管理的一體化。

2）切片服務管理子系統(tǒng)是對已入庫的數(shù)據(jù)進行切片化處理，并發(fā)布切片服務，包括切片數(shù)據(jù)管理、切片服務管理、數(shù)據(jù)配圖管理等功能模塊。其中數(shù)據(jù)配圖模塊是通過在線的方式對切片數(shù)據(jù)配置點、線、面和注記的樣式，圖層透明度、顯示比例尺等信息，實現(xiàn)切片數(shù)據(jù)的可視化。

3）地理信息一張圖子系統(tǒng)是平臺的主要模塊，不僅提供了資源數(shù)據(jù)、疑點和平臺運行等相關的管理功能，如元數(shù)據(jù)、服務、資源目錄等資源管理功能，疑點數(shù)據(jù)、疑點取證等疑點管理功能，基礎數(shù)據(jù)和疑點數(shù)據(jù)的權限管理功能，用戶、角色、組織、日志等系統(tǒng)管理功能，還提供了地圖瀏覽、時空影像、數(shù)據(jù)專題目錄、數(shù)據(jù)檢索識別等地圖功能。通過該系統(tǒng)實現(xiàn)了自然資源資產(chǎn)審計相關業(yè)務數(shù)據(jù)的“一張圖”管理。

4）外業(yè)核查子系統(tǒng)是疑點數(shù)據(jù)實地取證的重要舉措，主要包括資源目錄、疑點核查上報、拍攝照片、坐標定位和其他APP輔助功能。核查人員根據(jù)核查計劃登錄手機或平板安裝的審計外業(yè)核查APP，通過疑點圖層數(shù)據(jù)疊加顯示、疑點檢索、坐標定位等方式精確找到疑點數(shù)據(jù)，結合位置定位技術，核查疑點圖斑是否準確，錄入現(xiàn)場取證信息、拍攝現(xiàn)場照片完成數(shù)據(jù)上報。

5）智能分析子系統(tǒng)包括在線定制模型、利用已有模型設定參數(shù)并在線分析、分析結果輸出等功能。其中在線定制模型功能提供疊加分析等空間分析，區(qū)域、年份等屬性篩選，模型按需智能化拼接組合等多種方式進行定制模型，模型支持共享重用。該系統(tǒng)提供了涵蓋土地、礦產(chǎn)、林業(yè)、海洋、水利、交通、農業(yè)、生態(tài)等多領域、多行業(yè)的在線分析模型。

6）遙感影像AI提取子系統(tǒng)是利用遙感影像AI提取技術，通過樣本訓練、實地抽樣調查等方式，針對選定的遙感影像數(shù)據(jù)，自動提取指定區(qū)域內的特征圖斑數(shù)據(jù)，如土地利用變化圖斑、水面、人工構筑物等，并可對數(shù)據(jù)進行編輯和提交入庫，可以大大的減少人工參與，提高了疑點數(shù)據(jù)獲取的效率和準確度。

1.4 數(shù)據(jù)庫設計

自然資源資產(chǎn)審計工作主要涉及地理國情普查和監(jiān)測、電子地圖、歷年遙感影像、地名地址、地理實體等基礎地理數(shù)據(jù)；土地、林業(yè)、海洋、礦產(chǎn)、水資源、生態(tài)環(huán)境等專題數(shù)據(jù)；審計疑點圖斑、外業(yè)核查、分析結果等審計業(yè)務數(shù)據(jù)；用戶、權限、日志等平臺運行支撐數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)類型、來源以及用途等特點，將數(shù)據(jù)分為基礎地理數(shù)據(jù)庫、自然資源專題數(shù)據(jù)庫、審計業(yè)務數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)支撐數(shù)據(jù)庫。每個分庫中的空間數(shù)據(jù)將采用統(tǒng)一的空間坐標參考，利用PostgreSQL+PostGIS進行存儲管理，非空間數(shù)據(jù)采用PostgreSQL+文件庫存儲管理。

2 關鍵技術

2.1 多層級一體化審計作業(yè)模式

傳統(tǒng)審計作業(yè)模式和流程比較繁瑣，多為人工作業(yè)，自動化低，審計工作效率低下，難以快速準確掌握自然資源資產(chǎn)變化情況。進行疑點圖斑數(shù)據(jù)實地核查時，存在疑點圖斑難以現(xiàn)場準確定位、無法配合其他數(shù)據(jù)實時查看分析等問題，缺乏有效的外業(yè)反饋機制。且省市縣各級審計機關分散作業(yè)，存在數(shù)據(jù)及成果共享應用難、審計質量不均衡等問題。因此為了更好地管理審計業(yè)務，需要建立一種新的審計業(yè)務治理體系。

本文首先根據(jù)審計業(yè)務內容，構建了審計時空大數(shù)據(jù)一體化作業(yè)流程，形成了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)匯聚、組織目錄體系，實現(xiàn)審計數(shù)據(jù)資源的共建共享共用。其次，利用地理信息、遙感智能提取、大數(shù)據(jù)分析等技術手段，建立了“在線分析、深度挖掘、發(fā)現(xiàn)疑點、分散核實、精確定位、多級應用”的多層級一體化審計作業(yè)流程，省、市、縣三級審計機關數(shù)據(jù)分析團隊上下協(xié)同、內外聯(lián)動、在線作業(yè)，實現(xiàn)了工作實時調度、數(shù)據(jù)實時共享、問題實時反饋。最后，采用云服務模式，依托政務云集中部署，省市縣聯(lián)網(wǎng)使用，三級審計機關聯(lián)建聯(lián)用，共享分析結果和技術方法，實現(xiàn)了全省審計工作多層級一體化審計作業(yè)。

2.2 時空語義自適應的審計數(shù)據(jù)融合處理和發(fā)布方法

自然資源資產(chǎn)審計涉及到的部門、主體、資源眾多，數(shù)據(jù)量巨大，類型多樣，數(shù)據(jù)具有格式與空間基準不統(tǒng)一，結構化和非結構化并存、時空性、相關性等特點。若采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)整合技術和處理方法，將難以高效精準地完成自然資源資產(chǎn)數(shù)據(jù)的匯聚、清洗、融合等工作。此外，在開展自然資源資產(chǎn)審計業(yè)務時，需要審計作業(yè)組將匯聚的數(shù)據(jù)交由省級統(tǒng)一進行處理、存儲入庫和服務發(fā)布，然后再分發(fā)給審計作業(yè)組進行數(shù)據(jù)和服務的使用，整體流程繁瑣，人工參與量大，自動化程度低。為了優(yōu)化審計數(shù)據(jù)融合處理和發(fā)布流程，提高審計工作效率，本文提出了一種時空語義自適應的審計數(shù)據(jù)融合處理和發(fā)布方法（見圖1）。

圖1 審計數(shù)據(jù)融合匯聚更新流程

1）數(shù)據(jù)組織：審計業(yè)務是對被審計對象任職期間在土地、海洋、礦產(chǎn)、水、森林和生態(tài)等方面所作所為情況進行審計。根據(jù)審計業(yè)務的行業(yè)性、時間性、區(qū)域性等特點，構建面向審計應用場景的“行業(yè)-時間-區(qū)劃”混合關聯(lián)網(wǎng)絡的時空數(shù)據(jù)組織模型，利用空間信息匹配、時態(tài)聚合、主題語義一致性分析等關聯(lián)方法，以行業(yè)為組織梯度、區(qū)劃為參考梯度、時間為串聯(lián)梯度組織審計基礎和專題數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自然資源資產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一組織管理。

2）數(shù)據(jù)融合處理：基于大數(shù)據(jù)技術，采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡方法進行時空推理和關系抽取，建立空間實體與非空間屬性文本信息關聯(lián)匹配，通過格式轉換、坐標轉換、動態(tài)匹配、業(yè)務掛接、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)編輯等標準化數(shù)據(jù)處理工作，經(jīng)過數(shù)據(jù)質量檢查合格后進行數(shù)據(jù)的存儲管理。

3）數(shù)據(jù)發(fā)布：PostGIS是PostgreSQL數(shù)據(jù)庫的一個擴展，通過其提供的矢量切片生成函數(shù)可以將空間數(shù)據(jù)進行切片，從而提供矢量切片服務。為了減少審計業(yè)務人工數(shù)據(jù)拷貝和發(fā)布服務過程，基于“天地圖”地圖瓦片切片規(guī)則，利用PostGIS矢量切片技術，對存儲的數(shù)據(jù)進行自動切片，實現(xiàn)數(shù)據(jù)“入庫即發(fā)布”一體化過程。

2.3 審計在線智能分析模型

自然資源資產(chǎn)數(shù)據(jù)審計分析工作復雜，基本以線下人工作業(yè)為主，需要審計工作者學習使用專業(yè)GIS軟件，存在數(shù)據(jù)分析技術門檻高、軟件操作復雜、審計思路方法重用性低等問題。因此，為了降低了技術門檻，提高審計作業(yè)自動化和智能化水平，本文建立了省級審計在線智能分析模型庫，實現(xiàn)了一套操作簡單、支持在線重復使用的智能分析模型，模型構建技術路線如圖2所示。

圖2 在線分析模型構建技術路線

1）基于PostGIS空間操作函數(shù)，結合空間索引優(yōu)化、TOAST存儲技術、數(shù)據(jù)預處理和并行計算調優(yōu)等技術，實現(xiàn)審計業(yè)務通用空間分析工具，形成一套包含標識、相交、聯(lián)合、交集取反等操作的疊加分析工具集。

2）根據(jù)自然資源資產(chǎn)數(shù)據(jù)屬性內容，對主題信息（區(qū)劃、類型、級別等）、指標信息（數(shù)量、坡度、面積等）、文本信息（名稱、內容等）等進行抽象，構建一套包含相等、包含、范圍、比較、模糊匹配等操作的屬性篩選工具集。

3）利用可視化的圖編輯引擎，將疊加分析工具集和屬性篩選工具集進行按需拼接組合，根據(jù)自然資源資產(chǎn)數(shù)據(jù)審計分析指引，實現(xiàn)了包括土地、海洋、礦產(chǎn)、水、森林等多領域、多行業(yè)的85類常用在線智能分析模型。通過選擇分析模型和數(shù)據(jù)、設定分析參數(shù)、提交分析等操作就可以進行分析，分析結果可以在線可視化查看。

2.4 多維動態(tài)高效渲染的可視化技術

審計業(yè)務涉及的專題數(shù)量目前已達6 000 多個，年均增長1 000 多個，部分專題的圖斑數(shù)據(jù)量達到千萬級，傳統(tǒng)的地理信息服務軟件在托管空間數(shù)據(jù)服務時，為獲得最佳服務性能會生成大量服務實例，消耗過多資源，當隨著托管服務量的增大，操作系統(tǒng)內存占用資源更多，需要配備更多的硬件資源來支撐。同時，WMS、WMTS等OGC服務，渲染工作大多在服務器端完成，造成服務器端壓力過大，且服務渲染不夠靈活，不能滿足高效動態(tài)可視化渲染的需求。

因此，為了解決專題服務數(shù)量多、內存資源占比高、并發(fā)訪問性能低、可視化渲染速度慢等問題，本文采用云服務模式，基于矢量切片技術，利用渲染預處理、服務資源智能回收、流數(shù)據(jù)加速、渲染自適應等策略，研發(fā)了多維動態(tài)高效渲染的可視化云服務引擎（見圖3）。

圖3 可視化云服務引擎

1）根據(jù)數(shù)據(jù)切片層級和內容負載需求特征，對數(shù)據(jù)進行抽稀、屬性篩選、分層切片、樣式配圖等處理，實現(xiàn)切片服務的渲染預處理和發(fā)布。

2）根據(jù)服務訪問熱度將生成的切片緩存至內存或存儲中，構建熱度數(shù)據(jù)索引，結合預設定時間閾值，對內存或存儲中緩存的數(shù)據(jù)進行資源回收，建立服務資源智能回收機制，提升服務訪問效率。

3）針對切片數(shù)據(jù)建立解壓縮和加解密機制，在服務端對數(shù)據(jù)切片進行編碼、壓縮和加密處理，在客戶端進行解壓縮和解密處理，保證數(shù)據(jù)傳輸效率和安全。

4）在客戶端瀏覽器，根據(jù)當前地圖顯示窗口大小、分辨率和用戶權限等因素動態(tài)計算應請求的切片列表以及切片中應渲染的圖斑，對點狀和標注的要素使用避讓動態(tài)計算模型智能選擇需要渲染的圖斑，對處在切片邊界處的圖斑和跨越切片存在的圖斑進行處理優(yōu)化，避免渲染時顯示位移和重復渲染，降低客戶端的渲染壓力，從而實現(xiàn)自然資源資產(chǎn)數(shù)據(jù)的高效可視化渲染。

3 應用成效

平臺成功應用于山東省自然資源資產(chǎn)審計工作，自2017 年以來，支撐了全省耕地保護和土地利用審計、環(huán)渤海地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護情況審計、領導干部經(jīng)濟責任和自然資源資產(chǎn)離任審計等200 余個重大審計項目的開展和實施，將審計方法由人工測量改為遙感測量，由翻閱資料改為機器分析，由圖上查找改為智能識別，審計作業(yè)時間從數(shù)月縮短到天，極大地提升了審計工作效率和質量。實踐證明，利用本平臺進行自然資源資產(chǎn)審計工作，提高了審計深度和精準度，創(chuàng)新了審計工作模式，對推動“科技強審”和加強審計信息化建設具有重要示范意義。

4 結論

本文根據(jù)自然資源資產(chǎn)審計實際業(yè)務需求，建立了內外聯(lián)動、上下協(xié)同的多層級一體化審計作業(yè)流程，創(chuàng)新了審計作業(yè)模式，提出了新型的數(shù)據(jù)融合處理方法，改善了傳統(tǒng)資源資產(chǎn)審計數(shù)據(jù)融合匯聚發(fā)布方式，實現(xiàn)了審計數(shù)據(jù)快速匯聚發(fā)布，構建了審計在線智能分析模型，降低了技術門檻，整體提升了審計作業(yè)自動化和智能化水平。利用移動GIS 技術、遙感AI技術、大數(shù)據(jù)技術、云計算等技術，開發(fā)了自然資源資產(chǎn)審計一體化云服務平臺，滿足了自然資源資產(chǎn)審計工作的需求，在實際應用中取得了豐碩成果，具有較高的推廣應用價值。在如何提高遙感信息自動提取的準確度和在線服務能力方面，還有待我們進一步研究。