自然資源測繪地理信息服務平臺關鍵技術研究

何 冰，李旺民，丁建勛

（1.珠海市測繪院，廣東 珠海 519000）

自然資源是人類生存和發展的載體與基礎，自然資源管理效能的提高事關社會整體發展效率和質量。自然資源測繪為自然資源管理提供了科學、準確的時空數據，是自然資源主管部門科學高效地履行管理職能的重要技術支撐。我國已進入自然資源統一管理新時代，自然資源管理體制實現從微觀管理到宏觀管理、從分類管理到統籌管理的轉型。隨著大數據、人工智能、“互聯網+”等新興科技的普及，各行各業融合、跨界進程加速。自然資源測繪技術正面臨著管理升級需求演化快，測繪生產集成難；數據復雜且分散，信息融合更新難；信息化服務要求高，智能服務難等挑戰。開展面向城鄉自然資源統一管理的自然資源測繪地理信息服務平臺建設與研究具有重要的意義。

1 平臺總體設計

平臺以支撐城鄉自然資源統一管理的自然資源測繪信息技術服務體系為目標，以集約數據生產→高效信息整合→智能定制服務為主線，從測繪數據集約生產、時空信息高效融合、網絡一體智能服務三個方面建設“自然資源測繪地理信息服務平臺”，進而構建一體化、智能化、精準化的測繪服務。平臺采用基于企業服務總線的面向服務架構（SOA），分為數據層、支撐層、服務層、應用層及用戶層等五層架構。構建自然資源測繪技術標準體系、網絡一體化及安全保障體系，以珠海市北斗連續運行衛星導航與位置服務系統為空間基準支撐，實現面向城鄉自然資源統一管理的一體化、智能化、精準化的測繪技術服務。平臺總體框架如圖1所示。

圖1 平臺總體框架

2 關鍵技術

2.1 高集成度自然資源測繪數據生產

1）面向地理實體的GIS模版定制技術。模板定制技術不僅保證同一生產過程的不同作業者使用同一模板作業，達到作業成果的統一，實現標準化的規模生產，而且在不同生產過程都能執行統一既定標準即同一模板，如外業、內業、建庫等統一模板，從根本上保證了自然資源測繪信息數據一體化生產，簡化生產流程。基于國家、省、市自然資源測繪相關政策法規及規范、標準，制訂兼顧國標與珠海地方特色的自然資源測繪標準規范，并采用GIS模板定制技術設計面向地理對象實體的表達和存儲模型，實現和固化數據采集標準，使標準得以高效、準確的執行。

2）基于優化網格的地理數據二三維基準轉換方法。我國已正式啟用2000國家大地坐標系，各地各個歷史時期積累了大量基于1954年北京坐標系、1980西安坐標系及地方坐標系的參心坐標系成果，由于歷史原因，珠海市存在多套國家坐標系和多個地方坐標系共存并用的復雜情況，為保證歷史成果的有效銜接和利用，現有測繪成果需要進行相應轉換。為滿足不同應用環境海量地理數據的空間基準轉換需求，研究應用基于優化網格的地理數據二三維基準轉換算法，支持定制不同分辨率的網格文件，滿足不同層次轉換精度需求[1]。采用基于RSA的多重加密算法，大大拓展了基準轉換的應用場景，將該項技術應用于CORS系統，基于ZHBDCORS安全防護系統，實現了基于網格法的基準轉換與應用新模式。

3）基于規則庫的自然資源數據零向導定制技術。傳統自然資源測繪數據處理存在跨平臺頻繁切換的技術瓶頸。通過研究基于GDAL/OGR的自然資源測繪矢量數據處理模型，實現了不依賴第三方平臺的高集成度數據處理[2]，并將業務需求的各類方法、策略和參數進行科學化的集成，按照業務邏輯、數據、界面顯示分離的方法組織，建立業務規則的參數化映射及處理模型，應用服務可以根據需求調用不同規則，快速獲得滿足業務需求的結果，從而實現基于規則庫的自然資源數據高效生產[3]。

2.2 自然資源多源異構時空信息融合

2.2.1 跨平臺多源異構數據信息映射技術

不同系統的數據格式對同一地理實體表述的方式存在差異性，但表達的內容或信息卻存在一致性。自然資源數據分散且復雜，制約了自然資源數據的服務效能。通過在傳統GIS地理要素編碼（主碼符號）的基礎上嵌套具有實際意義的地理要素子碼，使得符號化技術超出圖面表達的應用范疇，將地理要素按照可控打散與嵌套式組件化的新方法構建全息數據結構模型。在具體的應用中，將構成主碼符號部件的子碼賦予是否打散（整體分解）和是否過濾（信息過濾）兩個簡單標志，在符號化技術層面將異構數據間復雜的對照關系拆解為簡單的“一對一”實體映射關系，在多級嵌套的主碼在打散過程中，并不一定進行到底，而是根據轉換技術方案，打散到滿足需要的層次，從而實現一對多、細化到信息層面上的跨平臺多源異構數據轉換。

2.2.2 面向對象的時空信息聚合

自然資源數據具有明顯的時效性、多尺度、多源異構特征。通過對多源異構數據的統一轉換，采用面向對象的時空數據模型，對轉換后的數據進行重組，為每個地理實體要素賦予唯一標識，并將包括時間屬性在內的屬性進行封裝，建立以地理實體為中心的空間、時間和屬性特征聚集，實現時空信息的一體化組織。采用基于過程的面向對象時空數據模型，構建自然資源信息時空數據庫，形成自然資源時空信息“一張圖”。從而解決自然資源多源異構時空信息的統一管理難題，為平臺提供堅實可靠的數據支撐。

2.2.3 支持動態更新的時空信息智能服務

數據本身帶有全球唯一標識碼FeatureGUID，對庫中所有數據要素進行標識；將時間屬性作為空間對象必須的基本屬性，在時間維上，將無序的更新業務，統一成先后有序的更新事件，有效解決更新沖突問題；數據下載和編輯過程中，系統自動記錄要素的“出庫時間”，“修改時間”，數據入庫時，根據對象“修改時間”和“出庫時間”等信息進行檢測，判斷地物是新增、刪除或修改。根據時空屬性定制沖突檢測技術，最大化實現檢測沖突的自動處理，實現要素級的更新入庫。同時，基于信息映射機制提供數據管道同步技術，實現只更新一套核心自然資源測繪時空信息數據庫，通過無人值守的方式，自動與各種應用庫進行數據同步更新。

完善信息平臺與自然資源管理部門的網絡運維環境，精準對接自然資源調查監測、國土空間優化管控、不動產登記等職能部門；針對不同類型、不同格式的專題數據和業務數據，通過信息映射與聚合技術對數據進行關鍵信息抽取與目標結構轉換，形成標準化程度較高的中間數據成果，利用這些數據成果，通過預先制定數據庫管理模板，根據不同來源不同用途的數據進行模板化建庫管理和共享服務的定制化發布；采用信息流整合技術方法，組建以生產→管理→服務為主線的工作流，打通了業務服務上下游，形成以自然資源測繪業務節點為標識的成果數據鏈；利用BI技術開發動態統計分析模型，實現支持輔助決策的時間、空間、類型多維度統計分析和動態化監督服務[4]。

2.2.4 平臺應用

自然資源測繪地理信息服務平臺的投入使用，解決了傳統自然資源測繪數據處理的跨平臺頻繁切換關鍵技術，實現了高集成度自然資源測繪數據生產，較傳統作業模式，生產效率提升3倍以上，得益于模版定制技術，測繪成果數據更加規范，有效地提升了自然資源測繪地理信息服務能力。

平臺可以實現智能化的自然資源數據統計分析（圖2）和動態監督，將時間、空間、類型、指標等興趣屬性定義為預設“維度”，用戶可將“維度”進行組合，通過指定分析指標，即可實現自定義的數據分析。對于常用的數據分析進行了定型處理，以按鈕的方式置于界面，如按行政區、業務類型、辦結時間統計等。進一步輸出指定時間段的統計分析報告，為管理層提供決策支持。該應用主要包括兩個方面，一是業務統計分析，掌握月、季、年全市、各市區等自然資源利用情況；二是自然資源測繪數據深層挖掘，通過分析發現高發的違法階段、違法類別和多次違建的單位等需重點監管的對象，從而為行政執法提供決策支持[5]。

圖2 自然資源數據分析

3 結 語

通過研建高集成度自然資源測繪數據智能化生產體系，實現了自然資源測繪數據的高效生產，突破了自然資源多源異構時空信息融合與要素級更新的關鍵技術，建成了“自然資源測繪地理信息服務平臺”。解決了原自然資源條塊管理下的協同服務難題，可為建立自然資源調查監測、國土空間優化管控、生態保護修復技術體系（“三系”）提供科學、高效的測繪技術服務支撐[6-12]。