淺析自然資源空間數據管理及服務應用

劉峰

【摘要】本文以省本級自然資源空間數據成果為基礎，研究分析了自然資源空間數據管理方式，闡述了基于ArcGIS平臺基礎上構建的空間數據服務的模式，介紹了應用現狀，展望了空間技術在自然資源管理過程中的發展方向。

【關鍵詞】自然資源;信息化;空間數據;GIS

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.24.

1、自然資源空間數據成果的類別及內容

自然資源空間數據有很多分類模式，按照數據業務類型來說，包含土地資源、礦產資源、地質環境、不動產、海洋等空間數據成果;按照數據類型來說，包含文本坐標空間數據、柵格圖形數據、矢量圖形數據、圖紙掃描件檔案;按照更新頻度分類來說，包含年度更新空間數據、定期更新空間數據、實時更新空間數據。自然資源空間數據成果基本覆蓋到資源調查、確權登記、規劃保護、地災防治、監督監管各個業務及管理環節。

2、空間數據管理和應用的主要方式

總體來說，國土資源空間數據管理和應用包含以下幾種方式。

2.1傳統文件管理

空間數據的文件型管理方式是所有空間數據存儲的基本形式。對于空間數據來說，其加工采集直接形成的成果就是文件型的數據成果。適用的空間數據主要包括：遙感影像、掃描圖紙、照片、圖形文件（coverages、shapefile、坐標對）等。

2.2數據庫管理

空間數據的數據庫管理方式是將數據成果經過轉換，統一存放到通用的關系型數據庫當中，以達到多用戶可控訪問、支撐系統開發建設為主要目的。

2.3基于空間數據引擎中間件管理

空間數據引擎是介于第三方GIS平臺廠商與數據庫廠商間，提供空間數據存放至關系數據庫中的邏輯約束及組件的集合，目的是為了解決空間數據采集與數據庫管理、版本控制、各類應用的一體化操作要求。適用的空間數據主要包括：各類自然資源行政審批圖形成果、基礎調查空間成果、規劃空間成果、生態保護紅線空間成果、基本農田空間成果、綜合執法空間成果等。

尤其是作為空間數據引擎中間件的代表ArcSDE，在GIS行業應用中得到了廣泛的應用。在空間數據管理過程中，ArcSDE數據庫通常是最關鍵的要素，尤其是當企業應用從集中式的基于coverages和shapefiles文件到分布式的數據庫轉型的時候。

3、空間數據服務和應用

空間數據體系形成后，支撐相關信息系統的建設成為重要的目標。按照當前主流的信息開發技術，系統建設時一般采用層次化的模式，在硬件、網絡及信息安全的保障下，通過對數據的管理、服務接口的定制，充分將數據作用發揮出來，實現對業務及應用的支持，具體包含以下分層結構。

3.1支撐層

支撐層主要完成對相關的系統、數據庫所需的服務器、存儲、網絡及安全設備進行管理。針對空間數據，采用GIS服務器集群及分布式的方式完成對各節點的統一調度和監控，并進行容災和數據備份，保障業務的連續性及數據的安全性。

3.2數據層

數據層主要基于支撐層提供的資源，完成對數據的統一組織和管理。在ArcGIS體系中，主要通過桌面版及移動版相關產品實現數據的原始采集和加工，通過數據庫及空間引擎中間件完成數據庫的管理，同時開展數據目錄編制、模型建設、符號化設置，圍繞數據應用定制有關空間信息的產品。

3.3服務層

服務層是數據和應用間的橋梁，既保證數據安全、高效實用，又保障應用開發的開放、便捷及通用。空間數據服務層中，既有原生的AGS地圖圖形服務，又包含符合Web服務標準的通用應用服務，同時還可以結合應用開發的特征，提供類似于大組件或富客戶端粒度級別的組件或子應用。

在ArcGIS體系中，主要通過ArcGIS Server將空間數據組織到功能性 GIS 資源中，以使得空間數據在 Web 服務器上運行成為可能。通過平臺建立的空間服務允許多個用戶同時訪問和瀏覽。Web 服務在 ArcGIS Server 站點上運行，ArcGIS Server 中的服務從客戶端接收查詢，并基于其數據和配置返回響應。

3.4應用層

應用層上承載的是各類應用系統，依據數據及服務權限，使用和展示圖形數據資源。同時，應用層開發的具有通用性的功能，可以整合歸并成為新的服務層內容，為其他應用繼續提供服務，能夠有效的降低系統開發的成本，減少功能的重復開發和資源浪費。

4、省本級空間數據服務的相關信息化建設情況

4.1國土資源“一張圖”數據管理體系的構建

根據自然資源部在2019年發布的《自然資源信息化頂層設計》，各省按照統一的標準規范，以國土資源“一張圖”為基礎，共享交換其他相關部門數據，形成可持續更新的自然資源“一張圖”數據體系。 通過制定相應標準，集成各類數據形成自然資源數據資源體系，建立地上地下、陸海相連、三維立體的自然資源數據資源體系。

4.2國土空間基礎信息平臺的建設

國土空間基礎信息平臺建設完成了基礎測繪、遙感、土地、不動產等信息資源的整合及接入，通過共享及交換，為發改等部門提供了國土空間相關信息，形成了貫穿省、市、縣三級部門聯動、開放共享、安全可靠的分布式平臺。

5、空間數據應用的展望

5.1自然資源空間大數據

時空特性是資源數據的關鍵特征，且數據也隨著這兩個要素不斷衍變，形成信息量及數據量龐大的數據成果，這些數據成果具有明顯的大數據特征。王家耀院士曾說從某種意思上來講：“大數據本身就是在一定的時間和空間內發生的，從本質上來講就是時空大數據”。

5.2 BIM、三維及虛擬現實技術

BIM（Building Information Modeling）技術其核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數字化技術，為這個模型提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫。GIS以及三維信息系統是對地表及地表要素的圖形化展示，與BIM進行結合，開展虛擬現實與三維地理信息進行場景的深度應用，未來的自然資源管理將更加透明和可視化。

結語：

隨著政府行政管理及業務審批信息化程度的不斷提高，空間信息在決策支持和信息展示層面上的需求越發迫切。空間信息可視化這種獨特的優勢需要在政府及社會各行各業發揮了重要作用，但信息量大、多源異構等特性也對其管理提出了更高的要求，隨著三維或多維信息的不斷豐富，對數據的管理提出了更高的要求，利用先進的GIS平臺，建設一系列自成體系的平臺成為今后一段時期的自然資源空間數據管理和使用的重要工作方向。

參考文獻：

[1]陳小卉，何常清.制度變遷背景下的省級空間治理思考--以江蘇省為例[J].城鄉規劃，2018，0（5）：27-34.

[2]萬寶林.ArcSDE空間數據庫的用戶權限管理[J].測繪與空間地理信息，2011，34（6）：129-131.

[3]王家耀，武芳，郭建忠，等.時空大數據面臨的挑戰與機遇[J].測繪科學，2017，42（7）：1-7.