基于自然資源一張圖的智慧監(jiān)管平臺(tái)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究

文／王賽 中國(guó)建筑第八工程局有限公司 上海 200120

引言：

自然資源監(jiān)管，是針對(duì)自然資源采取的有效保護(hù)方法。為了促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的協(xié)同提升，做好自然資源監(jiān)管工作至關(guān)重要。在我國(guó)自然資源科技創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃當(dāng)中，對(duì)自然資源智慧監(jiān)管平臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性做出了明確的指示[1]。因此，有必要對(duì)“跨層級(jí)-系統(tǒng)-部門”的自然資源智慧監(jiān)管大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化構(gòu)建，確保能夠?yàn)樽匀毁Y源監(jiān)管工作的高效開展提供充分有效的現(xiàn)代化科學(xué)平臺(tái)支持?？傮w而言，為了全面提高自然資源監(jiān)管工作的效率及質(zhì)量，本文圍繞“基于自然資源一張圖的智慧監(jiān)管平臺(tái)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)”展開分析研究?jī)r(jià)值意義顯著。

1、基于自然資源一張圖的智慧監(jiān)管平臺(tái)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)分析

1.1 明確基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

自然資源包括山、水、林、田、湖、草等相關(guān)資源，而涉及的數(shù)據(jù)則主要包括地理空間數(shù)據(jù)、專業(yè)指標(biāo)數(shù)據(jù)等。在基于自然資源一張圖的智慧監(jiān)管平臺(tái)設(shè)計(jì)期間，明確相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)至關(guān)重要。具體而言，需明確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要有四類，即：①基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，比如地區(qū)地圖矢量、影像數(shù)據(jù)，還有地名、地址等相關(guān)數(shù)據(jù)；②多期遙感影像數(shù)據(jù)，主要涉及地理國(guó)情地表覆蓋數(shù)據(jù)、資源三號(hào)等2m分辨率遙感影像數(shù)據(jù)、＞1m分辨率遙感影像數(shù)據(jù)等；③地理國(guó)情普查/監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以一級(jí)類變化圖斑數(shù)據(jù)為主，比如耕地、林地、草地等圖斑數(shù)據(jù)；④自然資源專題數(shù)據(jù)，比如統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)、自然保護(hù)區(qū)三區(qū)界線數(shù)據(jù)以及空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等。

1.2 明確平臺(tái)總體設(shè)計(jì)基礎(chǔ)思路及技術(shù)路線

以山、水、林、田、湖、草等相關(guān)自然資源為依據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)管監(jiān)測(cè)平臺(tái)的構(gòu)建，期間需結(jié)合自然資源行政管理部門在業(yè)務(wù)層面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)地理空間數(shù)據(jù)資源、地理國(guó)情普查/監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化整合，并對(duì)山、水、林、田、湖、草等自然資源的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，使自然資源一張圖大數(shù)據(jù)有效構(gòu)建[2-3]。同時(shí)，對(duì)信息化系統(tǒng)平臺(tái)加以應(yīng)用，并規(guī)范使用遙感影像對(duì)比監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)互連監(jiān)管執(zhí)法技術(shù)，使以自然資源為基礎(chǔ)的主動(dòng)與智能服務(wù)質(zhì)量水平能夠得到有效提高。除此之外，需在針對(duì)完整的自然資源遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)體系進(jìn)行有效構(gòu)成的基礎(chǔ)上，使自然資源智慧監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)具備充分有效的技術(shù)保障支撐。如下圖1所示，為基于自然資源一張圖的智慧監(jiān)管平臺(tái)的總體技術(shù)路線：

圖1 基于自然資源一張圖的智慧監(jiān)管平臺(tái)的總體技術(shù)路線

2、基于自然資源一張圖的智慧監(jiān)管平臺(tái)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)分析

從自然資源監(jiān)管平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)角度考慮，在平臺(tái)設(shè)計(jì)過程中，掌握具體的設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)至關(guān)重要。具體而言，涉及的主要設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)如下：

2.1 自然資源一張圖大數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建技術(shù)

將自然資源多源數(shù)據(jù)一體化集成、管理需求作為參考憑據(jù)，然后根據(jù)省地理空間信息，對(duì)山、水、林、田、湖、草等普查數(shù)據(jù)，還有動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采取優(yōu)化整合處理措施，并針對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人口等相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化整合，進(jìn)一步以網(wǎng)絡(luò)眾源社會(huì)化信息為依據(jù)，構(gòu)建完善的自然資源大數(shù)據(jù)庫(kù)，保證自然資源數(shù)據(jù)統(tǒng)一空間基準(zhǔn)有效展現(xiàn)出來，并針對(duì)多網(wǎng)綜合感知的自然資源數(shù)據(jù)，提供實(shí)時(shí)接入服務(wù)，對(duì)自然資源數(shù)據(jù)采取實(shí)時(shí)集中管理模式。

在數(shù)據(jù)匯聚方面，收集整理相關(guān)數(shù)據(jù)，通過格式的轉(zhuǎn)換，并在空間基準(zhǔn)統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范編輯，在對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、多期遙感影像數(shù)據(jù)以及地理國(guó)情數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步形成矢量數(shù)據(jù)、瓦片數(shù)據(jù)后，在GIS中間件、數(shù)據(jù)接口的媒介作用下，追蹤使自然資源一張圖大數(shù)據(jù)庫(kù)得到有效構(gòu)建。

在大數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建過程中，針對(duì)涉及的一些要求，有必要選擇應(yīng)用面向?qū)ο蠓椒ㄅcUML建模語(yǔ)言，使數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)一設(shè)計(jì)目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)，并保證數(shù)據(jù)能夠得到安全與統(tǒng)一管理。各類數(shù)據(jù)均需傳輸至關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，然后完成統(tǒng)一建庫(kù)處理。在GIS中間件的作用下，將空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中[4-5]。這對(duì)地理空間數(shù)據(jù)，需將各項(xiàng)數(shù)據(jù)的分層、有關(guān)屬性結(jié)構(gòu)、分析應(yīng)用需求為參照憑據(jù)，進(jìn)一步對(duì)邏輯數(shù)據(jù)組織、表達(dá)模型充分確定。基于數(shù)據(jù)操作層面，有必要把邏輯數(shù)據(jù)組織模型作為參考憑據(jù)，確保數(shù)據(jù)操作目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步使數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的開放性、容易擴(kuò)展、便于維護(hù)等特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)充分展現(xiàn)出來。通過關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)表形式，存儲(chǔ)屬性、業(yè)務(wù)等相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2 自然資源一張圖大數(shù)據(jù)集成展示服務(wù)技術(shù)

在自然資源一張圖當(dāng)中，涉及的數(shù)據(jù)資源類型較多，在整合相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用“一張圖”提供相對(duì)應(yīng)的服務(wù)，期間需確?？臻g基準(zhǔn)的統(tǒng)一性。基于時(shí)空標(biāo)識(shí)有效構(gòu)建的基礎(chǔ)上，保證標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口能夠有效集成，進(jìn)而確保集成服務(wù)能夠得到有效實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，需對(duì)相關(guān)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一化處理，以此確保CGCS2000坐標(biāo)系基準(zhǔn)地理空間數(shù)據(jù)得到有效構(gòu)成以后，對(duì)相關(guān)時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)識(shí)的增設(shè)，并在數(shù)據(jù)調(diào)用方面通過標(biāo)準(zhǔn)OGC服務(wù)、WebService服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化程度提高。此外，在集成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口的基礎(chǔ)上，保證相關(guān)數(shù)據(jù)能夠在自然資源一張圖中的集成服務(wù)功能中充分發(fā)揮出來。

2.3 自然資源監(jiān)測(cè)技術(shù)

自然資源變化監(jiān)測(cè)，主要涉及兩大方面的內(nèi)容，即：其一，地理國(guó)情監(jiān)測(cè)；其二，多期遙感影像監(jiān)測(cè)。一方面，地理國(guó)情監(jiān)測(cè)工作開展期間，主要是為了能夠?qū)Φ乇碣Y源進(jìn)行全盤掌握，并將自然資源的實(shí)況核實(shí)清楚，然后將自然資源的變化情況核實(shí)清楚。從技術(shù)層面分析，需將地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)充分應(yīng)用好，將地表相關(guān)自然資源當(dāng)作客觀科學(xué)的參照依據(jù)，及時(shí)對(duì)有效的變化圖斑信息進(jìn)行提取，進(jìn)一步確保統(tǒng)計(jì)分析工作的分區(qū)域分類別目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步使自然資源的周期性監(jiān)測(cè)目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)[6-7]。另一方面，因遙感影像更新周期較短，且遙感影像來源渠道較多，因此可以保證遙感影像內(nèi)容的豐富性，能夠基于不定期、短期的自然資源監(jiān)測(cè)當(dāng)中展現(xiàn)出相應(yīng)的價(jià)值效果。與此同時(shí)，對(duì)多期遙感影像數(shù)據(jù)信息規(guī)范使用的條件下，能夠讓相關(guān)區(qū)域的有效監(jiān)測(cè)目標(biāo)有效確定下來，以此使自然資源監(jiān)測(cè)的靈活程度得到有效提升。除此之外，在多期遙感影像集成的情況下，有助于雙屏對(duì)比、卷簾對(duì)比以及變化標(biāo)繪等功能的研發(fā)，使將多期遙感影響變化當(dāng)作基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)能力顯得更加突出，進(jìn)一步使自然資源不定期監(jiān)測(cè)的任務(wù)目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)。

2.4 自然資源變化監(jiān)管核查技術(shù)

在自然資源變化監(jiān)管核查作業(yè)開展之前，需對(duì)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)合理應(yīng)用，主要包括移動(dòng)APP技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)等，在對(duì)自然資源變化監(jiān)管核查子系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建的基礎(chǔ)上，使自然資源變化監(jiān)管核查作業(yè)順利、有序進(jìn)行。與此同時(shí)，對(duì)Web端環(huán)保監(jiān)察管理系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)范應(yīng)用，保證可以和Pad端野外核查系統(tǒng)形成良好的連接關(guān)系，在針對(duì)環(huán)境管理信息管理資源進(jìn)行優(yōu)化、整合的基礎(chǔ)上，有效構(gòu)建覆蓋全空間、全區(qū)域的環(huán)境管理體系[8]。并且，還有必要規(guī)范應(yīng)用Pad端的信息上傳、任務(wù)下發(fā)功能，與數(shù)字線劃地圖、影像電子地圖等有機(jī)聯(lián)合，在顯示監(jiān)管對(duì)象的位置、像片的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步和不同位置的攝片進(jìn)行比較分析，使監(jiān)管對(duì)象的監(jiān)管效果增強(qiáng)，最終使監(jiān)管核查業(yè)務(wù)閉環(huán)得到有效形成。如下圖2所示，為自然資源變化監(jiān)管核查技術(shù)路線圖。

圖2 自然資源變化監(jiān)管核查技術(shù)路線圖

3、監(jiān)管平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)分析

在該監(jiān)管系統(tǒng)平臺(tái)當(dāng)中，主要涉及四大子系統(tǒng)，即：

(1)自然資源一張圖子系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)的功能包括：①展示一張圖信息資源；②動(dòng)態(tài)疊加信息資源；③空間查詢信息資源；④統(tǒng)計(jì)分析信息資源。即在“自然資源一張圖”大數(shù)據(jù)當(dāng)中，使各種專題數(shù)據(jù)在一張圖中得以展示應(yīng)用，比如地理空間數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、山水林田普查數(shù)據(jù)等等。同時(shí)，對(duì)于各種數(shù)據(jù)上述提到的各項(xiàng)功能給予充分支持，最終使自然資源大數(shù)據(jù)一張圖展示、應(yīng)用以及決策能夠有據(jù)可依。

(2)多期遙感影像監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)的功能包括：①對(duì)自然資源變化情況進(jìn)行卷簾對(duì)比、多屏對(duì)比；②對(duì)變化區(qū)域進(jìn)行標(biāo)繪；③使變化監(jiān)測(cè)檔案數(shù)據(jù)有效形成。在該子系統(tǒng)當(dāng)中，將“自然資源一張圖”的多時(shí)期服務(wù)、高精度遙感影像數(shù)據(jù)服務(wù)作為基礎(chǔ)，經(jīng)疊加平臺(tái)提供的連續(xù)年度監(jiān)測(cè)影像數(shù)據(jù)，然后對(duì)各年度的自然資源變化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果進(jìn)行疊加，在卷簾對(duì)比以及多屏對(duì)比的情況下，對(duì)自然資源變化情況進(jìn)行直觀真實(shí)地監(jiān)測(cè)，并對(duì)變化區(qū)域標(biāo)繪與信息錄入給予充分支持，最終使變化監(jiān)測(cè)檔案數(shù)據(jù)有效形成。

（3）自然資源監(jiān)管執(zhí)法子系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)的功能包括：①下發(fā)核查數(shù)據(jù)；②實(shí)地核查相關(guān)數(shù)據(jù)；③核查反饋相關(guān)信息；④對(duì)執(zhí)法任務(wù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行核查管理。在各項(xiàng)功能得到有效實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，使自然資源監(jiān)管執(zhí)法技術(shù)閉環(huán)得到有效形成。

（4）運(yùn)維管理子系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)的功能包括：①更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)；②機(jī)構(gòu)管理相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)；③根據(jù)需求，完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)運(yùn)維作業(yè)[9-10]。對(duì)于運(yùn)維管理子系統(tǒng)，能夠提供服務(wù)更新維護(hù)功能，使系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)的可配置、可轉(zhuǎn)移得到有效保證。

結(jié)語(yǔ):

綜上所述，從自然資源監(jiān)管工作效率及質(zhì)量提升角度考慮，構(gòu)建基于自然資源一張圖的智慧監(jiān)管平臺(tái)至關(guān)重要。在具體構(gòu)建期間，需明確基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、平臺(tái)總體設(shè)計(jì)基礎(chǔ)思路及技術(shù)路線，在掌握平臺(tái)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)的基礎(chǔ)上，使監(jiān)管平臺(tái)的各項(xiàng)功能得到有效實(shí)現(xiàn)，即包括：其一，自然資源一張圖子系統(tǒng)功能；其二，多期遙感影像監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)功能；其三，自然資源監(jiān)管執(zhí)法子系統(tǒng)功能；其四，運(yùn)維管理子系統(tǒng)功能等，進(jìn)一步使自然資源智慧監(jiān)管作業(yè)的綜合效率及質(zhì)量水平提升提供全面的系統(tǒng)技術(shù)支撐。