淺析自然資源數據整合方法

Analysis on the Method of Natural Resource Data Integration

LIU Dan

摘要：新形勢下開展自然資源信息化工作，要以全覆蓋、全要素、立體調查監測為基礎，整合已有的自然資源、測繪、地礦、林草、基礎地理等數據，形成相互關聯的自然資源數據底板。本文以寧夏為例，提出自然數據整合的方法，分析了自然資源數據現狀，提出了數據整合技術路線，闡述了數據標準化整合的流程。

Abstract： Under the new situation， the informatization of natural resources should be based on full coverage， full-element and three-dimensional investigation and monitoring， to integrate existing natural resources， surveying and mapping， geology， forestry， grassland， basic geography and other data to form an interrelated natural resource data backplane. Taking Ningxia as an example， this paper proposes a method of natural data integration， analyzes the status quo of natural resource data， proposes a data integration technology route， and expounds the process of data standardization integration.

關鍵詞：自然資源;信息化;數據整合

Key words： natural resources;informatization;data integration

中圖分類號：P208? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）32-0201-03

1? 概述

目前，我區的自然資源信息系統建設各方面之間還比較獨立，系統各自為政的現象比較突出，水平參差不齊，標準化程度不高，數據存儲分散，業務類型多樣，采用條塊化管理方式，信息孤島現象嚴重，集成整體難度較大，且集中存儲成本、維護更新成本較高，“充分共享、適度開放、安全可靠”的自然資源數據共享開放機制并未完全建立，一定程度上限制了自然資源各部門間的數據共享和協同工作。因此，需將分散的海量自然資源數據匯聚整合為集中管理的數據資源體系，形成統一集中管理的自然資源數據源，提供快速靈活全方位的服務支撐，促進全區自然資源空間數據在各級自然資源部門間的互通共用，推進各級行政部門間的數據共享，使自然資源數據在自然資源業務部門內和政府部門間實現充分共享和有序開放。

2? 數據現狀分析

近年來，自治區先后完成了天地圖、寧夏遙感影像數據中心、寧夏國土資源“一張圖”、寧夏基本農田保護數據庫、寧夏第一次全國地理國情普查、寧夏地理信息共享庫、寧夏應急測繪保障能力建設項目、寧夏國土空間基礎信息平臺、土地變更調查、地質環境調查、林業資源更新調查等項目，積累了涵蓋現狀數據、規劃管控數據、管理數據、社會經濟數據等四大類共計194小類自然資源數據，數據量約1PB，其中遙感影像、基礎地理信息、國情監測數據、框架數據（涉密版）存儲在涉密網環境中。自2014年以來，全區優于1m、2.5m分辨率的國產衛星影像連續5年每年全區覆蓋一次，優于0.2m分辨率的高分辨率航拍影像數據全區已覆蓋2次。已建成由土地、地質環境、礦產資源、紅線類、確權登記等數據組成的寧夏自然資源“一張圖”數據庫，通過發布在線數據服務支撐各業務系統的運行。[1]

3? 整合技術路線

總體思路是全面匯集與梳理全區自然資源多源異構數據，開展全區自然資源數據調查分析評價、數據庫整合標準、數據庫標準、數據庫建設規范等相關標準研究和制定。推進自然資源數據的整合、集成與共享，實現全區自然資源數據的統一管理，做到“統籌規劃、整體設計、急用先行、全區共享”，充分發揮全區資源各類數據的應用價值。

3.1 數據調研與分析

全區自然資源數據現狀調查梳理分析主要技術流程包括數據綜合調研、數據收集梳理、數據整理分析、數據報告編制。

通過實地調研、行政協調、召開座談會等方式，基于已建成的國土資源“一張圖”核心數據庫及相關數據庫建設情況，初步確定整合數據列表、數據整合清單等數據要求。開展整理對全區各類自然資源數據，分析現有數據的類型齊全性、內容完整性、數據量大小、數據格式規范性、數據標準符合度等內容，全面掌握各類數據的基本情況。提出現有數據存在的問題，修正、補充、完善的可行性、可能性解決方案，提交全區自然資源數據現狀分析報告。

3.2 數據資源目錄編制

通過對寧夏自然資源數據的梳理，分析自然資源數據之間的層次、類別和關系，對自然資源領域數據進行統一規劃，制定統一數據編碼與分類體系，形成自然資源系統數據資源目錄，以此作為數據互聯互通、共享交換、開放服務的基礎。技術流程主要包括確定數據資源規劃目標、統一數據資源規劃、數據資源目錄編制以及數據資源目錄編制綜合管理等。[2]

3.3 數據建模

按照信息資源規劃的方法，采用統一建模語言（UML）用例圖、時序圖、類圖、包圖、對象圖、狀態圖、活動圖、協作圖、組件圖、部署圖和符合國家標準的流程圖等詳細描述全區自然資源業務過程分析模型，全面分析全區自然資源業務過程使用、處理及產生的全部數據（過程和結果），確定全區自然資源業務模塊相關的數據內容（源數據、過程數據、目標數據、狀態數據、關聯數據、歷史數據等）、數據流，繪制寧夏自然資源全類型、全要素、全過程的業務模型和數據模型，合理確定U/C矩陣，科學劃分數據庫實例。

統一數據模型是按照統一的定義以空間對象為核心進行信息的組織與描述，同時，按照統一規則對空間對象進行編碼;在此基礎上，形成對象實體模型、關系模型等;用于描述對象的空間特征、業務特征、邏輯關系、業務行為。空間對象不僅在多個業務環節都有唯一標識，還結合關系模型實現對象之間的關聯。

3.4 數據整合與入庫

根據數據分析報告和數據庫建模標準，制定數據整合方案，并據此進行土地、測繪、礦產、林草、水資源等數據的規范化與標準化處理。通過要素抽取、梳理完善、空間化處理、格式轉換、坐標轉換、編碼轉換、邏輯處理、關聯關系建立等步驟，實現在橫向上使各類數據同業務、同期限的標準分幅和行政區數據能在統一空間參考下按照行政區形成邏輯上無縫拼接的一個整體。在縱向上，使各類數據與基礎地理數據實現一致的空間定位，能夠相互疊加和套合。[3]

3.5 數據管理與服務發布

構建海量、多源、異構管理數據的綜合數據集成化管理手段，解決大量數據分散存儲，分頭管理的問題，需要實現數據抽取、數據遷移、標準化整合、數據入庫等數據整合建庫功能，實現各類數據的統一注冊、統一出入口、統一組織、統一展示等統一管理功能，實現圖屬關聯、空間關聯、時態關聯、業務關聯等關系的構建、查詢、印證、分析的數據關聯分析功能，實現面向對象全生命周期的時空管理以及跨業務[4]、跨部門的橫向聯動更新和自治區-市-縣跨層級的縱向聯動更新。

4? 數據標準化整合流程

依據統一的寧夏自然資源基礎數據整合規范，梳理得到的數據模型對照映射關系，利用自動化、流程化的數據整合系統，對各類自然資源數據進行處理，實現對數據的標準化整合工作，達到數據字段結構統一、內容值域統一、數學基礎規范、文件命名規范、目錄組織規范、數據關系建立等要求。

4.1 數據模型建立

依據統一的寧夏自然資源基礎數據整合規范，對來自不同科室、單位的自然資源多源異構的數據進行關系梳理，基于數據差異性分析的結論，構建現狀數據與目標數據模型的對照映射關系，判斷是否涵蓋目標對象數據模型中涉及的全部屬性內容;并建立模型對應關系，明確數據抽取原則及優先級排序。

4.2 數據模型梳理步驟

4.2.1 數據模型制作

數據模型包含數據集、數據分層、屬性結構、地物分類、屬性值域等方面的內容。

目標數據模型文件制作：依據基礎數據整合規范，利用數據整合系統中的模型設計器工具，制作各類自然資源數據模型。

4.2.2 數據模型映射表制作

基于現有的數據模型及目標數據模型文件，利用數據整合系統中的模型映射表制作工具，完成現狀數據到目標數據模型的數據圖層、屬性字段、內容值域等信息的映射關系配置，形成各類數據的模型映射關系文件，為后續自動化抽取現狀數據到目標數據模型打基礎。

4.3 應梳理的數據模型

梳理的數據模型包括土地、測繪、礦產、林草、水資源這五類數據的數據模型。其中土地類數據包括土地質量等別數據、土地利用總體規劃數據、土地業務審批數據、土地影像數據、土地年度變更調查、城鄉建設用地增減掛鉤數據、耕地占補平衡等;礦產類數據包括采礦權、探礦權、礦產儲量、礦產資源規劃數據等;測繪類數據，包括基礎地理信息數據、地理國情數據、地理空間框架數據、航攝影像數據[5];林草類數據，包括林地年度變更調查等數據。

4.4 數據抽取

按照數據整合規范，進行待整合數據抽取，抽取待整合的圖層，抽取后的數據按照空間要素分類、分層結構進行存儲。

4.5 標準化處理

4.5.1 格式轉換

參照數據分析梳理出的各類自然資源基礎數據的數據格式類型，利用數據動態整合系統中的數據交換功能，完成不同數據格式如SHP、GDB、MDB等的數據轉換。

4.5.2 模型轉換

利用準備階段的標準化數據模型文件，將土地、測繪、礦產、林草、水資源五類數據中的圖層名稱與屬性結構定義內容進行規范化整理，自動化完成數據圖層、屬性字段結構、內容值域等轉換處理，形成標準化的自然資源空間數據[6]。

4.6 對象編碼統一賦值

為保證空間數據對象在整個數據資源中的唯一性，利用數據整合系統中的對象編碼賦值功能，按照統一規則對自然資源數據空間對象進行編碼賦值，實現空間對象的分類和標識，便于后續基于編碼建立空間對象之間的關聯關系。

4.7 文件組織整理

依照自然資源一體化數據庫設計和質量控制規定，對文件名稱、文件內容等規范化整理，處理完成之后，按照數據庫入庫的文件組織目錄要求進行整理，便于自動檢查與入庫。

4.8 拓撲整理

依照寧夏自然資源數據資源整合與建庫技術規范，利用數據動態整合系統中的拓撲整理工具，對各類數據進行拓撲錯誤檢查與修復處理，使之滿足數據入庫要求。

4.9 元數據制作

元數據是完整數據的重要組成部分，其質量納入數據質量控制和檢查的工作范圍。元數據采集要貫穿任務計劃、資料分析、數據整合、檢查驗收、成果匯交等各個生產環節。

依照數據庫設計與要求，參考《國土資源信息核心元數據標準》、《基礎地理信息數字產品元數據》等規范文件，對待入庫的數據進行元數據采集，并輸出為標準元數據文件，標準的寧夏自然資源數據的元數據以XML文件存儲。采集完后還應檢查元數據內容是否完整，必填項內容是否為空等。

5? 總結

整合現有的土地、測繪、地礦、林草、水資源等自然資源數據，構建統一的自然資源大數據體系，初步形成自然資源“一張圖”。開展涵蓋現狀數據、規劃管控數據、管理數據、社會經濟數據的自然資源數據分析，并按照標準規范對數據進行整合;設計與構建自然資源一體化數據模型，并進行應用支撐服務系統的開發，支撐自然資源監管決策、自然資源調查監測評價及自然資源政務服務等業務需求是當前發展的方向。

參考文獻：

[1]楊澤運，康家銀，趙廣東.利用QUICKBIRD全色遙感影像更新城市大比例尺地形圖[J].測繪工程，2005，14（2）：29-31.

[2]齊立新，張新長，郭泰圣.規劃數據的整理與分類研究[B].測繪通報，2013（08）：28-32.

[3]黃海英，鐘生偉，胡景海.DLG質量檢查探究[J].地理空間信息，2009（6）.

[4]孟令頌，陳鵬，童小華，等.基于全生命周期和改進事件的地籍對象時空數據模型研究[J].地理信息世界，2015，22（4）：51-56.

[5]湯國安，張友順，劉詠梅，謝元禮，等.遙感數字圖像處理[M].科學出版社，2004，3：189-198.

作者簡介：劉丹（1991-），女，寧夏銀川人，寧夏自然資源信息中心助理工程師，主要從事自然資源管理信息化規劃及數據庫建設技術標準、規范規程擬訂和推廣應用等工作。