寧夏自然資源綜合統(tǒng)計平臺設計研究

劉德銀，杜立華，王 璐

(寧夏自然資源資產統(tǒng)計核算中心，寧夏 銀川 750002)

0 引言

自然資源是經濟社會發(fā)展的物質基礎、能量來源和空間載體[1]，自然資源統(tǒng)計分析對自然資源科學調度、服務經濟社會平穩(wěn)發(fā)展具有重要意義[2]。2019年自然資源部印發(fā)《自然資源綜合統(tǒng)計調查制度》及8套專業(yè)統(tǒng)計調查制度，要求各省區(qū)在專業(yè)統(tǒng)計調查的基礎上，開展綜合統(tǒng)計調查工作。2020年自然資源部印發(fā)《自然資源統(tǒng)計工作管理辦法》，明確要求建立健全統(tǒng)一的自然資源統(tǒng)計數(shù)據(jù)平臺，推進綜合統(tǒng)計平臺與業(yè)務信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通、信息共享。

在加強和改進統(tǒng)計工作模式、提升統(tǒng)計數(shù)據(jù)質量的需求背景下，寧夏回族自治區(qū)結合地區(qū)實際情況，制定了綜合及土地、礦產、地質勘查及地質災害、測繪、自然資源管理“1+5”的統(tǒng)計調查制度體系，并基于微服務架構、規(guī)則引擎技術、智能線程調度引擎技術建設自然資源綜合統(tǒng)計信息平臺，規(guī)范了統(tǒng)計工作流程，提升了統(tǒng)計工作信息化水平，為自治區(qū)優(yōu)化資源配置、協(xié)調發(fā)展提供了重要決策支撐。

1 平臺建設需求

1.1 自然資源統(tǒng)計現(xiàn)狀

寧夏回族自治區(qū)自然資源廳共有13個與自然資源統(tǒng)計相關的機關處室及直屬事業(yè)單位，共建19個與自然資源統(tǒng)計相關的信息化系統(tǒng)，系統(tǒng)覆蓋業(yè)務審批、政務管理、監(jiān)測監(jiān)管等業(yè)務。自然資源統(tǒng)計相關政策下發(fā)后，自治區(qū)自然資源綜合統(tǒng)計工作由自然資源資產統(tǒng)計核算中心統(tǒng)籌安排，自然資源統(tǒng)計數(shù)據(jù)由各處室向自然資源資產核算中心直接上報。數(shù)據(jù)上報模式為各處室填報人填寫表單并自查，業(yè)務處室負責人審核簽字，最后以電子表格拷貝的方式提交至自然資源資產統(tǒng)計核算中心，數(shù)據(jù)上報完成后由自然資源資產統(tǒng)計核算中心人工檢查、整理、匯總。

1.2 自然資源綜合統(tǒng)計面臨的問題及挑戰(zhàn)

從寧夏自然資源統(tǒng)計現(xiàn)狀可以看出，自然資源各處室統(tǒng)計工作相對獨立，缺乏統(tǒng)一的統(tǒng)計工作流程和支撐信息系統(tǒng)，造成的管理和應用問題如下：

(1)數(shù)據(jù)資源的準確性、系統(tǒng)性、時效性尚需提高。雖然在國土、規(guī)劃、不動產、林草、礦產等方面建立了一批與自然資源統(tǒng)計調查相關的基礎數(shù)據(jù)庫和業(yè)務數(shù)據(jù)庫，但由于管理應用分割，數(shù)據(jù)存儲分散，數(shù)據(jù)標準不一致，坐標系不統(tǒng)一，部分數(shù)據(jù)存在矛盾、沖突等問題，數(shù)據(jù)的準確性不高、系統(tǒng)性不強進一步導致統(tǒng)計數(shù)據(jù)融合共享難度較大[3]。另外，從當前的統(tǒng)計工作模式來看，自然資源匯總統(tǒng)計工作是通過人工完成數(shù)據(jù)的收集、整理、匯總，數(shù)據(jù)的及時性、銜接性不能保證，匯總工作人員還需要花費大量時間對數(shù)據(jù)的準確性進行核驗，直接影響統(tǒng)計的時效性。

(2)自然資源統(tǒng)計信息化建設不能適應自然資源管理的新形勢、新要求。負責數(shù)據(jù)匯總的自然資源資產統(tǒng)計核算中心尚未建立綜合統(tǒng)計信息系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)質量檢查、數(shù)據(jù)共享方面均沒有實現(xiàn)自動化，導致工作效率較低。此外，在機構改革前，原國土、規(guī)劃、不動產、林業(yè)等部門建立的應用系統(tǒng)均分別設計開發(fā)，系統(tǒng)架構和設計語言各不相同，缺乏統(tǒng)一的技術規(guī)范和工作流程，僅限于本系統(tǒng)有限的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，統(tǒng)計人員無法用單一系統(tǒng)進行日常的綜合統(tǒng)計應用。各系統(tǒng)獨立部署也造成了軟硬件環(huán)境的混亂和資源浪費，給管理和運維帶來較大的工作量。當前，自然資源統(tǒng)計信息化水平無法適應自然資源綜合統(tǒng)計管理的要求，需建立統(tǒng)一的業(yè)務視圖與業(yè)務模型，業(yè)務體系需融合貫通，業(yè)務流程及表單需按照新的管理要求進行梳理和優(yōu)化。

(3)自然資源統(tǒng)計數(shù)據(jù)共享和社會服務化能力不足。一方面，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫和應用系統(tǒng)單獨建設，業(yè)務關聯(lián)度低；各處室專業(yè)統(tǒng)計之間，及其與綜合統(tǒng)計之間缺乏互聯(lián)互通的網絡信息共享機制，系統(tǒng)孤島現(xiàn)象嚴重；交叉統(tǒng)計和重復統(tǒng)計的現(xiàn)象普遍，增加了基層統(tǒng)計人員的負擔[4]。另一方面，自然資源統(tǒng)計數(shù)據(jù)量大，但大部分數(shù)據(jù)僅供自然資源管理內部使用，統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為有力支撐未能做到與相關科研單位及時互聯(lián)互通，服務于社會公眾的數(shù)據(jù)也只是一小部分，自然資源統(tǒng)計成果共享范圍有限，統(tǒng)計信息未實現(xiàn)其利用效益最大化[5]。

2 關鍵技術

在數(shù)據(jù)密集、計算密集、高并發(fā)訪問的情況下，傳統(tǒng)的地理信息平臺采用的框架技術、調度技術難以滿足空間數(shù)據(jù)快速處理、分析、發(fā)布需求，人工檢查業(yè)務合規(guī)性、準確性也得不到保證，需要研究先進的技術來保證平臺的高效性和合規(guī)性。本平臺采用基于Spring Cloud微服務架構的分布式技術、規(guī)則引擎技術、智能線程調度引擎技術保證平臺性能。

2.1 微服務架構

自然資源綜合統(tǒng)計信息平臺為省級平臺，需要統(tǒng)籌協(xié)調全省的自然資源統(tǒng)計管理工作，統(tǒng)計數(shù)據(jù)的報送、檢查審核、統(tǒng)計分析及服務發(fā)布全部在省級平臺實現(xiàn)，涉及的用戶較多，為了保證平臺安全高效運行并且在后期具有良好的擴展性，平臺的基礎設施完全基于私有云搭建，平臺架構則采用基于Spring Cloud微服務架構。

微服務架構是一種架構模式，它將集群調度和擴容的粒度降低到微服務實例級別，使一個大型復雜軟件應用拆分為多個松耦合的微服務，每個服務運行在其獨立的進程中，服務與服務間采用輕量級的通信機制互相溝通、互相配合(通常是基于HTTP的RESTful API)。微服務架構具有服務組件化、去中心化、基礎設施自動化的特點，可有效降低開發(fā)、部署和擴縮容的成本[6]。

根據(jù)自然資源綜合統(tǒng)計信息平臺業(yè)務和技術需求，并結合微服務架構的設計思路，將整個平臺劃分為土地統(tǒng)計子系統(tǒng)、礦產統(tǒng)計子系統(tǒng)、地質勘查及地質災害統(tǒng)計子系統(tǒng)、測繪地理信息統(tǒng)計子系統(tǒng)、自然資源管理統(tǒng)計子系統(tǒng)以及自然資源綜合統(tǒng)計子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)可以完全獨立運行，降低平臺整體耦合性。平臺所使用的Spring Cloud微服務組件包括了Getway，Eureka，Ribbon，Hystrix和Zuul。

2.2 規(guī)則引擎技術

業(yè)務合規(guī)性是平臺業(yè)務規(guī)范性的重要保障，人工檢查數(shù)據(jù)效率較低，準確性得不到保障，信息平臺需要提供一個自動化的業(yè)務規(guī)則驗證功能。常見的業(yè)務規(guī)則驗證實現(xiàn)方式包括數(shù)據(jù)庫SQL語句、程序代碼等，雖然這些實現(xiàn)方式是直接有效的方式，但其存在可擴展性差、程序代碼侵入性強和耦合度高等缺點。

規(guī)則引擎是一種嵌入應用程序的相對獨立的組件，其主要思想是將應用程序中隨著時間、空間動態(tài)易變的業(yè)務決策部分從應用程序代碼中分離出來，使用預定義的語義模塊編寫業(yè)務決策[7]。

采用業(yè)務規(guī)則引擎，可以將自然資源綜合統(tǒng)計業(yè)務全生命周期內所有的業(yè)務規(guī)則從信息平臺中抽離出來，用業(yè)務規(guī)則引擎領域特定語言描述，基于一定的規(guī)則算法，保障自然資源統(tǒng)計任務下發(fā)、數(shù)據(jù)匯交、質量審核、匯總分析等全生命周期的業(yè)務合規(guī)性，保證自然資源統(tǒng)計結果的準確性。

2.3 智能線程調度引擎技術

統(tǒng)計數(shù)據(jù)的報送方式從電子版拷貝升級為利用自然資源綜合統(tǒng)計信息平臺從林草局資源處、綜合法規(guī)處、確權登記局、調查監(jiān)測處等多個處室的信息系統(tǒng)內直接抽取的方式。抽取完成后對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行清洗、匯總和分析等操作，平臺采用智能線程調度引擎技術有效地優(yōu)化數(shù)據(jù)抽取和分析速度。

智能線程調度引擎技術的基礎是線程池。線程池是一種基于池化思想管理線程的對象，其解決的核心問題就是系統(tǒng)資源管理問題。通過線程池使得多個任務重用線程，一方面減少任務處理銷毀線程的開銷[8]，另一方面避免線程數(shù)量膨脹過分調度的問題，保證充分使用服務器主機資源。本平臺在多線程基礎上從線程池參數(shù)動態(tài)修改以及監(jiān)控這兩個方面進行優(yōu)化，實現(xiàn)線程池的智能調控，進一步降低了故障發(fā)生的概率。

3 平臺總體架構與功能設計

3.1 總體架構

寧夏自然資源綜合統(tǒng)計信息平臺在自然資源調查標準規(guī)范和信息安全體系下，基于“私有云”等基礎設施資源，采用微服務架構，將自然資源統(tǒng)計業(yè)務數(shù)據(jù)、平臺數(shù)據(jù)、運維數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)等進行一體化存儲，設計并實現(xiàn)了包含土地統(tǒng)計、礦產統(tǒng)計、自然資源管理統(tǒng)計、測繪地理信息統(tǒng)計、地質勘查與地質災害統(tǒng)計、自然資源綜合統(tǒng)計等應用子系統(tǒng)的綜合統(tǒng)計平臺，如圖1所示。

圖1 自然資源綜合統(tǒng)計信息平臺總體架構

3.2 平臺功能設計

(1)任務批量管理。不同期別的統(tǒng)計報表以任務方式進行管理，管理員可在任務下發(fā)模塊，按照期別向各業(yè)務處室下發(fā)填報任務，各業(yè)務處室通過任務列表編輯或查看填報任務。首頁展示與當前業(yè)務處室相關的統(tǒng)計數(shù)據(jù)整體情況概覽，支持管理員對即將逾期的項目一鍵催報。

(2)邏輯自動檢查。通過對自然資源統(tǒng)計業(yè)務的分析，將采集的數(shù)據(jù)信息按照監(jiān)管要求，設計、構建完備的自然資源統(tǒng)計信息平臺規(guī)則庫，規(guī)則庫包含指標配置和規(guī)則配置。其中，規(guī)則配置是在分析業(yè)務應用場景所用業(yè)務規(guī)則的基礎上，利用計算機語言編程實現(xiàn)，構建的規(guī)則模型用于各統(tǒng)計報表表內、表間關系自動檢查，檢查結果為審批人員審核提供依據(jù)。

(3)智能數(shù)據(jù)分析。根據(jù)調查統(tǒng)計工作應用的需要，基于自然資源調查統(tǒng)計管理制度實現(xiàn)各類統(tǒng)計報表定制、數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)分析、圖表展示、統(tǒng)計分析報告模板定制管理、統(tǒng)計分析報告自動生成、統(tǒng)計分析報告審核以及統(tǒng)計分析報告管理等功能。

(4)數(shù)據(jù)發(fā)布。統(tǒng)計信息產品共享交換主要通過接口服務，農業(yè)、水利等部門可對數(shù)據(jù)服務、應用服務等進行申請、查看、下載與應用，實現(xiàn)與橫向部門間數(shù)據(jù)的共享；在縱向上實現(xiàn)與國家級平臺的對接，與國家級平臺的數(shù)據(jù)同步，下級單位作為終端用戶，利用系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)服務、應用服務進行日常行政審批與數(shù)據(jù)匯交工作。

4 結語

本文根據(jù)國家對自然資源統(tǒng)計工作的部署，結合寧夏自然資源統(tǒng)計工作實際需要，基于Spring Cloud微服務架構的分布式技術、規(guī)則引擎技術、智能線程調度引擎技術等設計并實現(xiàn)寧夏自然資源綜合統(tǒng)計信息平臺。平臺使自然資源統(tǒng)計數(shù)據(jù)和系統(tǒng)由分散到統(tǒng)一，實現(xiàn)了自然資源統(tǒng)計批量化任務管理、智能化邏輯檢查、自動化數(shù)據(jù)匯總、常態(tài)化服務共享，解決了統(tǒng)計實時性弱、準確率低等問題，提升了自然資源統(tǒng)計工作效率和質量。下一步，針對自然資源統(tǒng)計調查工作的需要，進一步提高可定制化、可視化水平，為后續(xù)自然資源調查與管理工作提供保障。