楊坤 宮留留(通訊作者) 黃少華

1. 長(zhǎng)江空間信息技術(shù)工程有限公司（武漢） 湖北 武漢 430010；2. 湖北省水利信息感知與大數(shù)據(jù)工程技術(shù)研究中心 湖北 武漢 430010；3. 長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司 湖北 武漢 430010；4. 流域水安全保障湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 湖北 武漢 430010

引言

2019年5月，中共中央國(guó)務(wù)院和自然資源部先后印發(fā)了《關(guān)于建立國(guó)土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)施的若干意見(jiàn)》和《關(guān)于全面開(kāi)展國(guó)土空間規(guī)劃工作的通知》，提出整合各類空間關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，建立國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)，以此為基礎(chǔ)建立國(guó)土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)施。2019年7月，自然資源部辦公廳印發(fā)了《關(guān)于開(kāi)展國(guó)土空間規(guī)劃“一張圖”建設(shè)和現(xiàn)狀評(píng)估工作的通知》，進(jìn)一步明確要求基于國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)，建設(shè)從國(guó)家到市縣級(jí)的國(guó)土空間規(guī)劃“一張圖”實(shí)施監(jiān)督信息系統(tǒng)[1]，為建立健全國(guó)土空間規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估預(yù)警和實(shí)施監(jiān)管機(jī)制提供信息化支撐。

近年，各市縣國(guó)土空間總體規(guī)劃編制項(xiàng)目招標(biāo)，普遍將國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)建設(shè)納入招標(biāo)內(nèi)容，且縣級(jí)平臺(tái)作為國(guó)家級(jí)、省市級(jí)平臺(tái)的重要支撐，是落實(shí)國(guó)土空間規(guī)劃用途管制及國(guó)土資源統(tǒng)一管理的基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)。本文以國(guó)土空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合縣級(jí)部門在國(guó)土空間治理方面的實(shí)際需求，開(kāi)展縣級(jí)國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)研發(fā)工作，并在試點(diǎn)區(qū)進(jìn)行推廣應(yīng)用。

1 需求分析

按照《國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平合建設(shè)總體方案》[2]、《省級(jí)國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)建設(shè)要求》[3]，縣級(jí)國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)總體業(yè)務(wù)需求是：通過(guò)開(kāi)發(fā)縣級(jí)國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)縣級(jí)國(guó)土空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源體系建設(shè)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合共享和交換，提供通用應(yīng)用服務(wù)、專題應(yīng)用服務(wù)、指標(biāo)模型體系管理和國(guó)土空間分析評(píng)價(jià)等功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

根據(jù)縣級(jí)國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)對(duì)功能、性能及安全性方面的需求，基于分布式、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)對(duì)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，平臺(tái)作為整個(gè)國(guó)土空間規(guī)劃信息化的管理中樞，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下要求：①平臺(tái)易操作。交互設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)潔，便于操作，使用方便。②功能全面。滿足國(guó)土空間數(shù)據(jù)管理、屬性查詢、分析評(píng)價(jià)、模型管理等業(yè)務(wù)需求。③方便維護(hù)。確保縣級(jí)國(guó)土部門人員對(duì)平臺(tái)的簡(jiǎn)單維護(hù)，出現(xiàn)故障或升級(jí)時(shí)能迅速完成工作。④安全性好。保障縣級(jí)國(guó)土數(shù)據(jù)安全，通過(guò)權(quán)限控制允許管理員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)和更新，普通用戶僅能查詢。

2.2 數(shù)據(jù)資源建設(shè)

以試點(diǎn)區(qū)第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查成果為基礎(chǔ)，整理融合規(guī)劃編制所需的現(xiàn)狀、規(guī)劃、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)基準(zhǔn)，形成“坐標(biāo)一致、邊界吻合、上下貫通”的一張底圖，用以支撐國(guó)土空間規(guī)劃編制工作的開(kāi)展，并基于開(kāi)源地圖引擎完成地理空間數(shù)據(jù)入庫(kù)及地圖服務(wù)的發(fā)布。

2.3 系統(tǒng)功能研發(fā)

遵循《國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平合建設(shè)總體方案》的技術(shù)要求，本文研發(fā)的縣級(jí)國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)提供一張圖、資源中心、分析評(píng)價(jià)、指標(biāo)模型管理、管理中心五大功能模塊[4-5]。

2.3.1 一張圖。提供國(guó)土空間現(xiàn)狀、規(guī)劃、管理數(shù)據(jù)的可視化展示、查詢、統(tǒng)計(jì)、標(biāo)繪等功能。提供包括數(shù)據(jù)資源、綜合查詢、專題統(tǒng)計(jì)、地圖標(biāo)繪、通用分析、三維空間分析等模塊。

2.3.2 資源中心。提供對(duì)平臺(tái)涉及的所有國(guó)土數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行集中展示和服務(wù)管理，提供對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)的查看、注冊(cè)、申請(qǐng)等操作，提供包括地圖服務(wù)、基礎(chǔ)服務(wù)、專題服務(wù)、接口服務(wù)、文件服務(wù)等五大服務(wù)管理功能。

地圖服務(wù)提供地圖服務(wù)的發(fā)布、服務(wù)瓦片緩存管理；基礎(chǔ)服務(wù)提供空間分析服務(wù)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表服務(wù)和專題圖制作服務(wù)；專題服務(wù)提供包括基本農(nóng)田占用分析、地類占用分析、壓覆礦審查、控制線檢測(cè)、合規(guī)性審查、重復(fù)批地審查等國(guó)土專題分析功能；接口服務(wù)通過(guò)API調(diào)用、Web Service等多種技術(shù)形式，實(shí)現(xiàn)地圖瀏覽、數(shù)據(jù)查詢、信息共享等服務(wù)；文件服務(wù)提供文件上傳、下載、在線瀏覽等功能。資源中心所有服務(wù)，系統(tǒng)提供原子級(jí)的服務(wù)管理功能，用戶僅可以訪問(wèn)授權(quán)范圍內(nèi)的服務(wù)，滿足數(shù)據(jù)安全性管理的需求。

2.3.3 分析評(píng)價(jià)。提供水資源保護(hù)與利用評(píng)價(jià)、城鎮(zhèn)建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)以及選址分析功能。水資源保護(hù)與利用提供水資源一張圖、水資源狀況評(píng)價(jià)、水資源開(kāi)發(fā)利用、水資源態(tài)勢(shì)分析、河湖生態(tài)空間布局以及陸域生態(tài)空間布局分析及展示，通過(guò)地圖加圖表方式，直觀展示研究區(qū)的水資源整體狀況。城鎮(zhèn)建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)提供區(qū)位條件評(píng)價(jià)、環(huán)境條件評(píng)價(jià)、氣候條件評(píng)價(jià)、土地資源評(píng)價(jià)及水災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，通過(guò)對(duì)上述環(huán)境因子的綜合評(píng)價(jià)，確定城鎮(zhèn)建設(shè)的適宜性。選址分析根據(jù)用戶提交的地塊類型和面積需求，結(jié)合研究區(qū)的紅線數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)和地政數(shù)據(jù)給用戶推薦符合要求的地塊。

2.3.4 指標(biāo)模型管理。對(duì)城市體檢中所包含的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行管理，提供包含指標(biāo)評(píng)價(jià)現(xiàn)狀、指標(biāo)體系管理、指標(biāo)計(jì)算、報(bào)表生成和指標(biāo)值導(dǎo)入等5個(gè)功能模塊，提供指標(biāo)項(xiàng)的增、刪、改、查等操作，提供自定義指標(biāo)值計(jì)算模型、批量指標(biāo)值填報(bào)，以及指標(biāo)值導(dǎo)出功能。指標(biāo)模型中初始化指標(biāo)體系構(gòu)建參照《國(guó)土空間規(guī)劃城市體檢評(píng)估規(guī)程》。

2.3.5 管理中心。提供包括用戶管理、資源統(tǒng)計(jì)、服務(wù)監(jiān)控、服務(wù)器監(jiān)控及數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)控等五大模塊。

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

本論文中縣級(jí)國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)研發(fā)具有以下幾方面的創(chuàng)新：

3.1 個(gè)性化指標(biāo)評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

根據(jù)《國(guó)土空間規(guī)劃城市體檢評(píng)估規(guī)程》的規(guī)定，平臺(tái)需集中管理大量城市體檢指標(biāo)項(xiàng)，每個(gè)指標(biāo)項(xiàng)都有單獨(dú)的計(jì)算方法。由于指標(biāo)項(xiàng)眾多，逐個(gè)編寫計(jì)算模型需巨大工作量，并且，在指標(biāo)項(xiàng)更改或者新增指標(biāo)項(xiàng)后，指標(biāo)值更新維護(hù)困難。本平臺(tái)研發(fā)采用模塊化搭建指標(biāo)計(jì)算模型的方案，將常規(guī)的評(píng)估指標(biāo)數(shù)值計(jì)算和空間計(jì)算功能模塊化，通過(guò)在線配置計(jì)算模型來(lái)更新指標(biāo)計(jì)算過(guò)程，輔助用戶實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)模型庫(kù)的自定義，滿足評(píng)價(jià)模型庫(kù)個(gè)性化配置需求。

3.2 國(guó)土空間規(guī)劃模型庫(kù)建立

依照國(guó)土空間規(guī)劃建設(shè)需求，平臺(tái)建立了評(píng)價(jià)模型庫(kù)和規(guī)則模型庫(kù)。

3.2.1 評(píng)價(jià)模型。針對(duì)資源環(huán)境承載能力構(gòu)建了水資源態(tài)勢(shì)分析、水資源開(kāi)發(fā)利用、河湖生態(tài)空間布局和陸域生態(tài)空間布局分析等模型；針對(duì)國(guó)土空間開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)構(gòu)建了區(qū)位條件評(píng)價(jià)、環(huán)境條件評(píng)價(jià)、氣候條件評(píng)價(jià)、土地資源評(píng)價(jià)和水災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等模型，為國(guó)土空間規(guī)劃編制評(píng)價(jià)分析工作提供科學(xué)支撐。

3.2.2 規(guī)則模型。針對(duì)國(guó)土空間規(guī)劃審查分析及實(shí)施管控分析構(gòu)建了規(guī)則模型，如質(zhì)檢規(guī)則及輔助審查規(guī)則可輔助判斷國(guó)土空間規(guī)劃成果的合理性，智能選址及合規(guī)檢測(cè)規(guī)則可促進(jìn)項(xiàng)目實(shí)施滿足規(guī)劃要求可落地，為國(guó)土空間規(guī)劃傳導(dǎo)管控提供算法支撐。

3.3 二三維地圖服務(wù)一體化管理

縣級(jí)國(guó)土空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包含大量空間矢量數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、傾斜攝影模型、人工模型數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)服務(wù)同時(shí)涉及二維和三維地圖服務(wù)的管理。平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中，基于開(kāi)源GIS服務(wù)器進(jìn)行研發(fā)，實(shí)現(xiàn)二三維地圖服務(wù)發(fā)布、服務(wù)授權(quán)及服務(wù)狀態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)二維地圖服務(wù)和三維地圖服務(wù)的統(tǒng)一管理[6]。

3.4 海量數(shù)據(jù)管理

為保證系統(tǒng)運(yùn)行效率，引入元數(shù)據(jù)機(jī)制，提高空間數(shù)據(jù)檢索效率；采用Postgres-XL數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)海量國(guó)土空間數(shù)據(jù)，其實(shí)現(xiàn)支持基于PostGIS的地理庫(kù)應(yīng)用，支持地理空間數(shù)據(jù)的秒級(jí)查詢；簡(jiǎn)化三維模型，使用瓦片技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)處理，優(yōu)化提升三維地圖服務(wù)加載效率。采用分布式文件數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)海量文檔數(shù)據(jù)，提高文檔數(shù)據(jù)的查詢檢索效率。

3.5 云服務(wù)資源管理

采用“微服務(wù)+容器云”作為基礎(chǔ)信息平臺(tái)云服務(wù)資源管理的技術(shù)支撐[7]。以微服務(wù)技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)服務(wù)進(jìn)行服務(wù)注冊(cè)、資源編目、服務(wù)發(fā)布、服務(wù)配置管理與服務(wù)資源的檢索與調(diào)度。同時(shí)，結(jié)合容器技術(shù)，對(duì)服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一適配封裝與版本管理。服務(wù)部署時(shí)，以容器云為基礎(chǔ)進(jìn)行服務(wù)啟動(dòng)、停止與全生命周期管理，同時(shí)對(duì)運(yùn)行的容器進(jìn)行監(jiān)控。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

系統(tǒng)已于2022年5月研發(fā)完畢，并在進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用。結(jié)合該試點(diǎn)區(qū)國(guó)土空間規(guī)劃（2020-2035年）項(xiàng)目的實(shí)施，完成了縣級(jí)國(guó)土空間總體規(guī)劃、鄉(xiāng)鎮(zhèn)國(guó)土空間規(guī)劃成果整理，基于國(guó)土空間基礎(chǔ)信息統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等各類數(shù)據(jù)的綜合管理。

試點(diǎn)區(qū)縣級(jí)國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)，形成了統(tǒng)一的國(guó)土空間工作“底板”，為各部門提供專業(yè)規(guī)劃、項(xiàng)目實(shí)施、日常監(jiān)管、分析決策等信息化工作平臺(tái)；形成統(tǒng)一的國(guó)土空間工作“底線”，為各部門提供對(duì)基本農(nóng)田保護(hù)紅線、生態(tài)保護(hù)紅線和城市開(kāi)發(fā)邊界的有效管控機(jī)制。系統(tǒng)的應(yīng)用將有利于促進(jìn)國(guó)土空間治理能力的現(xiàn)代化水平，推動(dòng)信息共享。

5 結(jié)束語(yǔ)

縣級(jí)國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)通過(guò)對(duì)各類國(guó)土空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合整理，結(jié)合一張底圖與國(guó)土空間規(guī)劃一張圖建設(shè)成果，采用面向服務(wù)的設(shè)計(jì)理念，提供OGC、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接口發(fā)布功能，支持將數(shù)據(jù)中心各類數(shù)據(jù)發(fā)布成WMS、WFS、WCS、WMTS等服務(wù)。構(gòu)建符合通用的服務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn)，一方面提供專業(yè)的信息服務(wù)資源、功能，保證用戶實(shí)時(shí)獲取信息服務(wù)；另一方面提供數(shù)據(jù)共享通道，為各類與國(guó)土空間相關(guān)的數(shù)據(jù)提供有力的更新支撐。

國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)作為自然資源信息化建設(shè)的基石，為自然資源信息化體系中調(diào)查監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、監(jiān)管決策等提供了重要的支撐，有效提升國(guó)土空間治理能力現(xiàn)代化水平。