時空一體化實景三維建模在自然資源確權(quán)登記中的應(yīng)用研究

白楊 李永強 王英 楊學(xué)作 唐偉

摘要：自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記，是履行自然資源“兩統(tǒng)一”管理職責(zé)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐，是我國自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度改革中的積極探索與實踐，開展確權(quán)登記實景三維模型是真實、立體、時序化展示自然資源登記單元的時空信息，提升自然資源生態(tài)系統(tǒng)空間治理體系與治理能力現(xiàn)代化水平的有效實踐。文章以架構(gòu)開發(fā)環(huán)境與運行環(huán)境統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)三維模型數(shù)據(jù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，設(shè)計了“三系統(tǒng)”實景三維平臺，圍繞土地、礦產(chǎn)等7類基礎(chǔ)自然資源數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個主庫、9個分庫組成的確權(quán)登記實景三維時空數(shù)據(jù)庫，以山東長島國家級自然保護區(qū)內(nèi)的小竹山島進行了實踐驗證。在此基礎(chǔ)上，探討了在確權(quán)登記流程、自然資源業(yè)務(wù)管理、自然資源監(jiān)測體系、自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度、生態(tài)文明建設(shè)等方面的具體應(yīng)用，對面向時空一體化的自然資源統(tǒng)一確權(quán)實景三維登記模式建設(shè)進程具有參考與借鑒價值。

關(guān)鍵詞：時空一體化；自然資源確權(quán)登記；實景三維模型；山東長島國家級自然保護區(qū)

中圖分類號：P208??? 文獻標(biāo)識碼：A??? doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2023.10.011

引文格式：白楊，李永強，王英，等.時空一體化實景三維建模在自然資源確權(quán)登記中的應(yīng)用研究——以山東長島國家級自然保護區(qū)為例［J］.山東國土資源，2023，39（10）：67-74. BAI Yang， LI Yongqiang， WANG Ying， et al. Study on Application of Spatiotemporal Integration of Real-time 3D Modeling in Natural Resource Ownership Registration——Taking Changdao National Nature Reserve in Shandong Province as an Example［J］.Shandong Land and Resources，2023，39（10）：67-74.

0 引言

自然資源確權(quán)登記（以下簡稱“確權(quán)登記”），是進入21世紀(jì)以來繼集體土地所有權(quán)和不動產(chǎn)確權(quán)登記后，國家在探索生態(tài)文明建設(shè)具體實踐中的第三個重要舉措，目的是解決長期以來一直存在的自然資源所有權(quán)邊界不清、產(chǎn)權(quán)不晰、資源不細，及自然生態(tài)空間保護不系統(tǒng)、監(jiān)管不到位、利用不綜合等一系列問題，主要任務(wù)是在厘清權(quán)屬（登記單元范圍內(nèi)的全民所有與集體所有、全民所有與不同層級政府行使、不同集體所有者間、不同類型自然資源間“四個邊界”）的基礎(chǔ)上進行登記，并在內(nèi)外業(yè)核查核實進行驗證后建立標(biāo)準(zhǔn)的自然資源地籍調(diào)查數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一監(jiān)管，為建立健全歸屬清晰、權(quán)責(zé)明確、保護嚴(yán)格、流轉(zhuǎn)順暢、監(jiān)管有效的自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度奠定科學(xué)、準(zhǔn)確、詳實的數(shù)據(jù)支撐。2023年2月6日，山東省自然資源廳《關(guān)于印發(fā)2023年度自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記工作計劃的通知》（魯自然資字〔2023〕10號）發(fā)布［1］，在安排年度確權(quán)登記主體工作、成果數(shù)據(jù)更新、完善工作聯(lián)動機制、健全技術(shù)規(guī)范和完善數(shù)據(jù)庫建設(shè)等任務(wù)的同時，也把科技創(chuàng)新支撐當(dāng)做年度主要任務(wù)進行了安排，重點是探索擴展三維立體登記形式，融合時空一體化數(shù)據(jù)賦予自然資源屬性信息，滿足多維自然資源監(jiān)管與決策的多重需求，開展時空一體化實景三維登記的系統(tǒng)架構(gòu)、模型構(gòu)建、平臺應(yīng)用等方面的研究，真實、立體、時序化展示自然資源的時空信息，是實景三維建設(shè)的延伸與拓展，可有效提升自然資源生態(tài)系統(tǒng)空間治理體系與治理能力現(xiàn)代化水平，加快推進數(shù)字社會與數(shù)字政府建設(shè)進程，具有重要的意義。

1 研究綜述

作為新時代國家生態(tài)文明建設(shè)的重要基礎(chǔ)性工作，自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記的發(fā)展歷程就是我國深化體制改革的發(fā)展史。進入新時代，隨著我國發(fā)展進程的高速推進，生態(tài)環(huán)境保護中存在的諸如全民所有自然資源資產(chǎn)的所有權(quán)人不到位甚至交叉、權(quán)益不落實甚至沖突、利用不節(jié)約甚至粗放等問題凸顯，自2013年11月黨的十八屆三中全會通過的《中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定》伊始，自然資源管理相關(guān)制度從國家層面的戰(zhàn)略高度出發(fā)，逐步理順，之后的每年都會就生態(tài)文明體制改革印發(fā)重要文件、決策部署等，2015年的《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快推進生態(tài)文明建設(shè)的意見》《生態(tài)文明體制改革總體方案》，2016年的《國務(wù)院關(guān)于全民所有自然資源資產(chǎn)有償使用制度改革的指導(dǎo)意見》《自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記辦法（試行）》，2017年中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳《關(guān)于創(chuàng)新政府配置資源方式的指導(dǎo)意見》，2019年中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳《關(guān)于統(tǒng)籌推進自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度改革指導(dǎo)意見》《關(guān)于建立以國家公園為主體的自然保護地體系的指導(dǎo)意見》《自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記暫行辦法》（以下簡稱《辦法》）《中共中央關(guān)于堅持和完善中國特色社會主義制度推進國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化若干重大問題的決定》，2020年的《自然資源確權(quán)登記操作指南（試行）》（以下簡稱《指南》），2021年中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳《關(guān)于建立健全生態(tài)產(chǎn)品價值實現(xiàn)機制的意見》《關(guān)于深化生態(tài)保護補償制度改革的意見》，從體制機制上促進了生態(tài)文明建設(shè)的持續(xù)深入展開，自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記也進入實踐階段。

自2019年7月《辦法》要求“利用五年時間將全國重點區(qū)域進行確權(quán)登記”以來，對水流、森林、山嶺、草原、荒地、灘涂、海域、無居民海島以及探明儲量的礦產(chǎn)資源等全部國土空間內(nèi)的自然資源，全面實行確權(quán)登記制度與自然資源法治化制度的道路逐步邁入各項實踐之中。目前的相關(guān)研究中，學(xué)者們多數(shù)以探索確權(quán)登記的路徑方法、可操作性［2-4］，確權(quán)登記方面的制度［5-7］，自然資源登記單元劃定［8-11］，確權(quán)登記中的難點與處理方法［12-14］，確權(quán)登記信息管理系統(tǒng)建設(shè)和設(shè)計［15-17］，數(shù)據(jù)庫建設(shè)方法探索［18-20］，三維場景確權(quán)登記的處理與實現(xiàn)［21-23］，從宏觀與微觀、理論與實踐、制度與方法等方面都進行了大量卓有成效的研究與探索，并結(jié)合實踐給出了解決辦法，提升了確權(quán)登記的理論、制度等，為確權(quán)登記的順利開展提供了有效的支撐，三維確權(quán)登記的研究方面，重點在設(shè)計實現(xiàn)方面，如何應(yīng)用、在哪些方面應(yīng)用等方面仍較少，隨著時空一體化三維空間數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)融合和三維空間分析及可視化表達等科技創(chuàng)新理論的深入開展［24］，與自然資源相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)深度融合，研究其應(yīng)用勢在必行。

2 總體框架

2.1 設(shè)計思路

采用敞開式的軟件架構(gòu)體系，滿足開發(fā)環(huán)境（SDK）與運行環(huán)境（RunTime）相統(tǒng)一的開放式要求，綜合利用計算機圖形學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)、測繪地理信息中的多種新技術(shù)，以真實、立體、時序化的可視化表現(xiàn)形式，展現(xiàn)確權(quán)登記三維海量數(shù)據(jù)信息，結(jié)合二三維數(shù)據(jù)在確權(quán)登記、權(quán)屬、自然資源專項調(diào)查監(jiān)測、國土規(guī)劃、運行維護和管理等各階段的生命周期狀態(tài)，以全新的多行業(yè)用戶體驗，實現(xiàn)三維立體的新型有效工作平臺，方便快捷實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計和分析等功能，滿足可視化效果、地上地下一體化、海量空間數(shù)據(jù)管理、三維數(shù)據(jù)全要素實時在線更新和自動化分析等方面的顯示監(jiān)管需求，同時支持分布式部署、物聯(lián)網(wǎng)集成和云計算架構(gòu)，實現(xiàn)與地信、移動端、天地圖等第三方服務(wù)無縫聚合，并預(yù)留二次開發(fā)接口（COM）。借助模型分析和輔助工具為各種輔助規(guī)劃、建設(shè)與管理決策分析等提供科學(xué)、直觀、立體的詳實數(shù)據(jù)支撐，能夠?qū)崿F(xiàn)與其他信息平臺間的數(shù)據(jù)共享、交換與服務(wù)功能，助力打通各級自然資源主管部門之間信息互聯(lián)的通道［25］。主要包含標(biāo)準(zhǔn)的三維模型數(shù)據(jù)，可視化的專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)安全、權(quán)限安全的分級多層保護系統(tǒng)，可用性、可擴展性、可管理性、響應(yīng)性的多能高性功能系統(tǒng)。

圍繞土地、水流、濕地、森林、草原、礦產(chǎn)、海域海島等7類基礎(chǔ)自然資源數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建時空一體化的由一個主庫、9個分庫組成的確權(quán)登記實景三維模型數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對登記單元內(nèi)各類專項資源數(shù)據(jù)成果的邏輯集成、立體管理和在線服務(wù)應(yīng)用。主數(shù)據(jù)庫，負(fù)責(zé)自然資源確權(quán)登記數(shù)據(jù)成果的建庫管理，連接各自然資源分庫，數(shù)據(jù)的集成應(yīng)用等。分?jǐn)?shù)據(jù)庫，包括專項調(diào)查、水流、濕地、森林、草原、荒地、海域海島、地下資源和確權(quán)登記共9個分庫，實現(xiàn)各類自然資源專項調(diào)查歷史數(shù)據(jù)的整合集成。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 大數(shù)據(jù)管理技術(shù)

時空一體化的實景三維模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，融括矢量數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、實景三維模型數(shù)據(jù)、BIM、DEM數(shù)據(jù)、POI數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)等二三維的本地和云數(shù)據(jù)，具有多源、多尺度、海量和屬性豐富的特點，為高效、低價、快速地使用這些地理信息資源，系統(tǒng)采用“云GIS”大數(shù)據(jù)管理技術(shù)，構(gòu)建獨立的數(shù)據(jù)管理功能層，從系統(tǒng)邏輯上進行分離；采用系統(tǒng)技術(shù)對源于不同地址、不同尺度、不同格式的數(shù)據(jù)進行綜合處理，并形成系統(tǒng)服務(wù)進行融入，滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)與平臺軟件一體化管理模式，提高系統(tǒng)資源與數(shù)據(jù)的利用水平。

2.2.2 真三維快速可視化分析技術(shù)

針對海量、多維、多時空的數(shù)據(jù)，本模型系統(tǒng)在改變傳統(tǒng)三維渲染技術(shù)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新算法優(yōu)化，用可視化技術(shù)融合數(shù)據(jù)裁剪技術(shù)、基于四叉樹結(jié)構(gòu)的多分辨率LOD技術(shù)以及數(shù)據(jù)動態(tài)裝載技術(shù)，可快速地顯示、演算和分析海量實景三維數(shù)據(jù)，充分利用視點移動過程中的時間連貫性，采用視相關(guān)的LOD簡化方法，通過“原始柵格數(shù)據(jù)→中間成果→包成果數(shù)據(jù)”3個階段處理原始地圖數(shù)據(jù)，打包生成系統(tǒng)加載的包數(shù)據(jù)格式與內(nèi)容，基于數(shù)據(jù)動態(tài)更新的優(yōu)化算法，進行立體化、多層次、大范圍的確權(quán)登記實時場景描繪，實時將更新的數(shù)據(jù)進行提取與存儲，以真實、立體、多層的自然表現(xiàn)形式，提升實景三維確權(quán)登記模型的幾何細節(jié)和相片質(zhì)感表現(xiàn)，提升真實的用戶視覺體驗、可視分析和空間感知。

2.2.3 多元時空一體化技術(shù)

充分結(jié)合二維GIS和三維GIS各自的優(yōu)勢，采用先進的地理信息內(nèi)核技術(shù)系統(tǒng)，實現(xiàn)二三維的有機結(jié)合，將二維和三維疊加至真實的地理空間上，實現(xiàn)的路線具體表現(xiàn)在地理空間一體化、數(shù)據(jù)存儲和管理一體化、查詢和分析一體化以及空間與時間一體化等，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為真實地理空間坐標(biāo)并進行統(tǒng)一存儲和管理，提供包括二維的查詢（包括屬性查詢、空間查詢）、分析、統(tǒng)計等和三維的淹沒分析、三維量算等真三維分析功能，借鑒多元時空一體化技術(shù)體系，實現(xiàn)DEM、DOM、Model等歷史數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用分析，支持以時間軸或多屏方式進行時空數(shù)據(jù)的提取、統(tǒng)計與分析，較好地解決空間割裂和時間維缺乏問題。

2.3 邏輯架構(gòu)

為滿足多時空、多維、海量確權(quán)登記所需數(shù)據(jù)的管理、共享、統(tǒng)計、分析等功能，實現(xiàn)與其他業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺的融合與集成，以“云GIS”技術(shù)為主、綜合大數(shù)據(jù)、可視化、多時空一體化等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)、管理、服務(wù)與應(yīng)用相對獨立的“五層”架構(gòu)體系，并預(yù)留靈活裝配式的擴展機制接口備后續(xù)開發(fā)設(shè)計使用。

五層架構(gòu)體系分別為：工具庫、數(shù)據(jù)庫、服務(wù)項、應(yīng)用集和客戶端［24］。工具庫：包含但不限于航空正射影像處理與分析、矢量與模型數(shù)據(jù)處理、登記單元界線自動生成與比對分析、實景三維場景編輯與修正等系統(tǒng)工具，滿足時空一體化實景三維數(shù)據(jù)的展示、檢索、查詢與簡單分析等功能實現(xiàn)；數(shù)據(jù)庫：架構(gòu)體系的有效數(shù)據(jù)支撐層，能夠自主與交互實現(xiàn)2D與3D GIS數(shù)據(jù)、搜索、分析、解譯、業(yè)務(wù)、元數(shù)據(jù)等多源、多地址數(shù)據(jù)的建模、編譯、集成與分析處理，實現(xiàn)服務(wù)項、應(yīng)用集和客戶端等需求數(shù)據(jù)的發(fā)布；服務(wù)項：能為不同領(lǐng)域、不同需求、不同設(shè)備的用戶提高查詢、檢索、分析的數(shù)據(jù)服務(wù)、矢量、疊加、統(tǒng)計的規(guī)劃服務(wù)、模型搭建、系統(tǒng)展示與輔助決策分析等，服務(wù)支撐于三維表現(xiàn)層；應(yīng)用集：支撐自然資源“兩統(tǒng)一”業(yè)務(wù)監(jiān)督管理、其他行業(yè)對于登記單元界線及空間屬性內(nèi)容判讀等需求，預(yù)留多維數(shù)據(jù)服務(wù)接口，面向用戶的多類型應(yīng)用（后續(xù)開發(fā)）；客戶端：為不同用戶專門設(shè)計的多用途系統(tǒng)可擴展端口，實現(xiàn)檢索、查詢、統(tǒng)計分析、評價等不同需求、不同形式的端口，設(shè)置安全口令，保證數(shù)據(jù)的安全。以安全運維體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系貫穿五層架構(gòu)體系，融合實現(xiàn)架構(gòu)體系的實用性、安全性、可擴展性、便捷性等性能的有機整體。

3 實證研究

3.1 區(qū)域概況

研究選取山東長島國家級自然保護區(qū)內(nèi)的無居民海島——小竹山島，作為確權(quán)登記實景三維時空數(shù)據(jù)庫建設(shè)的試點區(qū)域。小竹山島隸屬于山東省長島海洋生態(tài)文明綜合試驗區(qū)，位于山東半島北部的黃海里，西北與車由島相望，西南與長山島相望，東面隔水道與大竹山島相望。據(jù)山東省2021年國土變更調(diào)查數(shù)據(jù)（僅作為本研究使用），全島總面積29.41hm2，地類面積最大的是林地，有19.11hm2，占總面積的64.99%，沿海灘涂6.71hm2，占22.81%，其余交通運輸用地、裸巖石礫地、草地、特殊用地合計3.59hm2，占12.10%。島上無常住居民，平均氣溫在11.0～12.0℃之間，歷年年平均降水量為537.1mm。

3.2 實景三維建模

通過傾斜航空攝影獲取垂直和傾斜影像，影像的定位定姿采用自由網(wǎng)平差和帶控制點進行定向。測區(qū)主要技術(shù)要求為下視鏡頭航攝影像地面分辨率不低于0.05m，下視航向重疊度不低于80%，旁向重疊度不低于70%，布設(shè)12個平面和高程點。結(jié)合測區(qū)最低點及最高點高程使用航線設(shè)計軟件設(shè)計航線，航飛結(jié)束后，對航向重疊、旁向重疊、范圍保證等元素進行逐一檢查，及時進行補攝或重攝。利用雙視或立體模式定向處理地面影像，空間點的坐標(biāo)獲取在垂直航空影像上進行。采用Smart 3D Capture軟件，進行全自動空三解算，解算影像的外方位元素，利用無人機與地面采集的影像數(shù)據(jù)，綜合幾何工具借助智能人工交互技術(shù)對數(shù)據(jù)進行融合，自動紋理映射與人工編輯修改相結(jié)合的方式進行精細建模，實現(xiàn)模型單體化，建立小竹山島實景三維模型。

3.3 數(shù)據(jù)融合與集成

采用2000國家大地坐標(biāo)系（CGCS2000）、1985國家高程基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，按照確權(quán)登記實景三維時空數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)，將土地資源、森林資源、草原資源、濕地資源、水資源、海洋資源等進行掛接，每類數(shù)據(jù)成果的主要內(nèi)容見表1。

按其架構(gòu)設(shè)計，主庫對原始數(shù)據(jù)、資料數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及其他數(shù)據(jù)進行一體化處理與集中并行管理，梳理確權(quán)登記數(shù)據(jù)綜合分析、確權(quán)登記數(shù)據(jù)入庫管理、登記審核與自然資源管理決策的業(yè)務(wù)需求，為不同領(lǐng)域、不同需求、不同用戶對自然資源確權(quán)登記數(shù)據(jù)內(nèi)容、格式、屬性、位置等提供支撐服務(wù)，響應(yīng)確權(quán)登記數(shù)據(jù)分析、評價與自然資源業(yè)務(wù)管理需求，并制定多層次數(shù)據(jù)響應(yīng)策略與方案，開展主數(shù)據(jù)庫集中建庫與整合集成工作。

分庫按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，按專題數(shù)據(jù)內(nèi)容分別負(fù)責(zé)各類數(shù)據(jù)的綜合處理、標(biāo)準(zhǔn)入庫、元數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫建設(shè)、更新維護等功能，提供標(biāo)準(zhǔn)的多項服務(wù)與不同需求的個性服務(wù)等，以統(tǒng)一的自然資源實景三維時空數(shù)據(jù)模型為規(guī)范進行指定數(shù)據(jù)實體的匯交與集成，并拓展與延伸多功能服務(wù)接口，能夠?qū)崿F(xiàn)對主數(shù)據(jù)庫建設(shè)多重支撐與服務(wù)，能對所需的相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容進行遷移、融合與集成。

以高效的數(shù)據(jù)通信機制對主數(shù)據(jù)庫與各分?jǐn)?shù)據(jù)庫進行聯(lián)系，在網(wǎng)絡(luò)線路通暢的情況下，通過服務(wù)接口互訪，反之通過離線方式進行數(shù)據(jù)傳輸與交換（圖1）。

4 應(yīng)用

4.1 優(yōu)化確權(quán)登記流程

根據(jù)《指南》《山東省自然保護地統(tǒng)一確權(quán)登記操作細則》《山東省海域自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記操作細則》要求，確權(quán)登記工作流程包括準(zhǔn)備、調(diào)查、數(shù)據(jù)入庫審核和登簿發(fā)證4個階段，內(nèi)含技術(shù)準(zhǔn)備、資料收集與數(shù)據(jù)處理、編制工作底圖、預(yù)劃登記單元、通告發(fā)布、內(nèi)業(yè)調(diào)查、關(guān)聯(lián)信息、調(diào)查核實、外業(yè)調(diào)查、調(diào)查成果上圖、數(shù)據(jù)入庫審核、登記成果審核、公告、登簿發(fā)證14個步驟。面向時空一體化的實景三維模型，對于其中的預(yù)劃登記單元、內(nèi)業(yè)調(diào)查、調(diào)查核實與外業(yè)調(diào)查、數(shù)據(jù)入庫審核、登記成果審核等步驟都有較好的輔助優(yōu)化作用，避免重復(fù)性勞動，同時提高精準(zhǔn)度與效率。

預(yù)劃登記單元方面，可更加直觀清晰的分析對登記單元內(nèi)包含多種類型、多種所有權(quán)形式的自然資源，就集中連片、生態(tài)功能完整性等因素做出合理判斷，并將符合登記單元條件的全部國土空間的國有自然資源以及自然保護地生態(tài)空間內(nèi)涉及的集體所有自然資源劃入自然保護地登記單元，做到應(yīng)劃盡劃、不重不漏；內(nèi)業(yè)調(diào)查方面，可清晰界定登記單元內(nèi)的權(quán)屬狀況、分析出權(quán)屬交叉重疊的范圍，展示自然狀況的坐落、空間范圍、面積、數(shù)量、質(zhì)量等，分析公共管制情況并進行關(guān)聯(lián)；調(diào)查成果核實與外業(yè)調(diào)查，包括：登記單元界線、所有權(quán)界線、相關(guān)權(quán)利和許可信息、不同類型自然資源之間的邊界、公共管制信息等，以外業(yè)方式為主，先結(jié)合內(nèi)業(yè)調(diào)查與實景三維模型進行內(nèi)業(yè)判讀，可充分提高外業(yè)調(diào)查的質(zhì)量與效率，尤其是在行進路線中難以到達或者較為危險的區(qū)域，可以充分發(fā)揮實景三維模型的優(yōu)勢，提高效率；數(shù)據(jù)入庫審核方面，可幫助數(shù)據(jù)審核人員總體掌握登記單元內(nèi)的權(quán)屬、自然資源、關(guān)聯(lián)信息等，在進行人機交互檢查時，縮短檢查時間、提高檢查質(zhì)量；登記成果審核方面，與自然資源確權(quán)登記信息系統(tǒng)內(nèi)登記單元的全部信息相互印證，增加內(nèi)審和外審的真實、立體化審核，提高審核人員在各自審核業(yè)務(wù)領(lǐng)域的準(zhǔn)確性和實效性。

另外，在地籍調(diào)查成果外業(yè)核查中的內(nèi)業(yè)檢查、抽取樣本、工作底圖制作、外業(yè)核查等環(huán)節(jié)中也可以充分發(fā)揮作用。

4.2 支撐自然資源業(yè)務(wù)管理需求

確權(quán)登記，是履行“統(tǒng)一行使全民所有自然資源資產(chǎn)所有者職責(zé)、統(tǒng)一行使所有國土空間用途管制和生態(tài)保護修復(fù)職責(zé)”自然資源管理“兩統(tǒng)一”職責(zé)的有效載體，面向時空一體化的實景三維模型則為“兩統(tǒng)一”職責(zé)的高效履行奠定基礎(chǔ)。從單一登記單元的確權(quán)登記實景三維時空數(shù)據(jù)模型，到基于全國統(tǒng)一的自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記實景三維時空數(shù)據(jù)模型，完整展現(xiàn)真實、準(zhǔn)確的“地上、地表、地下”各類自然資源空間關(guān)系、屬性信息以及歷史信息，以專業(yè)化處理、專題化匯集、集成式共享模式化處理方式，將各類自然資源空間位置與權(quán)屬信息、自然資源調(diào)查監(jiān)測歷史數(shù)據(jù)各項成果，并搭載荒漠化（石漠化）、沙化、生態(tài)退化、野生動植物等專題調(diào)查成果，從國家層面高位實現(xiàn)“物理分散、邏輯一致、動態(tài)更新”確權(quán)登記實景三維時空數(shù)據(jù)庫模型系統(tǒng)平臺，圍繞確權(quán)登記數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用的多重需求，實時提供數(shù)據(jù)疊加、瀏覽與查詢、數(shù)據(jù)分發(fā)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析、數(shù)據(jù)評價等功能，實現(xiàn)一個或多個登記單元確權(quán)登記海量數(shù)據(jù)的可視化瀏覽、查詢、統(tǒng)計、分析等功能，多維角度支撐自然資源確權(quán)登記和自然資源管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運行，提升自然資源“兩統(tǒng)一”業(yè)務(wù)管理各項需求，推進自然資源空間治理體系與治理能力現(xiàn)代化水平。

4.3 提升自然資源監(jiān)測體系科學(xué)性

自然資源部《關(guān)于印發(fā)<自然資源調(diào)查監(jiān)測體系構(gòu)建總體方案>的通知》（自然資發(fā)〔2020〕15號）中要求，建立包含常規(guī)監(jiān)測、專題監(jiān)測和應(yīng)急監(jiān)測的體系架構(gòu)，實現(xiàn)“早發(fā)現(xiàn)、早制止、嚴(yán)打擊”的監(jiān)管目標(biāo)［26］，將確權(quán)登記實景三維時空數(shù)據(jù)庫以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口融入自然資源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)平臺，借鑒三維可視化技術(shù)，將二者的共性信息層與專項調(diào)查的特性信息層進行空間疊加，得到內(nèi)容詳實的地表覆蓋基礎(chǔ)層，采用GIS空間分析功能疊加各類空間規(guī)劃等管理界線，輔以經(jīng)濟社會、人文地理等信息，形成管理層，真實、立體、直觀反映自然資源的空間分布、交替演變及變化特征，實現(xiàn)對各類自然資源的綜合管理及科學(xué)預(yù)測未來發(fā)展的趨勢和方向，以供國土空間生態(tài)保護與修復(fù)、國土空間安全、國土空間開發(fā)利用、國土空間治理等決策提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。在具體的地類變化監(jiān)測、城市國土空間監(jiān)測、地下空間調(diào)查等工作中也能有效發(fā)揮作用，并結(jié)合數(shù)據(jù)獲取、處理、分析、預(yù)警指標(biāo)體系（閾值設(shè)定）建設(shè)等實現(xiàn)自然資源的監(jiān)測預(yù)警功能［27-28］，提升自然資源監(jiān)測服務(wù)的效率和水平。

4.4 助力自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度健全完善

健全自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度是黨的中共十八屆三中《中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定》中的重要內(nèi)容，也是2015年10月中共中央國務(wù)院頒發(fā)《生態(tài)文明體制改革總體方案》里面生態(tài)文明體制改革“八項任務(wù)”之首，積極探索統(tǒng)一確權(quán)登記、完善有償使用、健全自然生態(tài)空間用途管制和國土空間規(guī)劃、加強自然資源保護修復(fù)與節(jié)約集約利用等方面已逐步形成一系列制度方案以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。面向時空一體化的實景三維模型是在探索這些領(lǐng)域方面做出的積極響應(yīng)，結(jié)合國家發(fā)展改革委聯(lián)合國家統(tǒng)計局出臺的《生態(tài)產(chǎn)品總值核算規(guī)范（試行）》（發(fā)改基礎(chǔ)〔2022〕481號）中特定地域單元生態(tài)產(chǎn)品總值核算評價體系，二維與三維相結(jié)合的方式更加準(zhǔn)確的進行登記單元的生態(tài)產(chǎn)品總值核算，結(jié)合時空數(shù)據(jù)分析演變規(guī)律及發(fā)展趨勢，融合實時數(shù)據(jù)進行季度或年度核算，推動建立健全生態(tài)產(chǎn)品價值實現(xiàn)機制。實景三維模型還可以豐富生態(tài)產(chǎn)品基礎(chǔ)信息調(diào)查的立體可視性，結(jié)合相關(guān)信息及時跟蹤掌握生態(tài)產(chǎn)品數(shù)量分布、質(zhì)量等級、功能特點、權(quán)益歸屬、保護和開發(fā)利用情況等信息，助力實現(xiàn)開放共享的生態(tài)產(chǎn)品信息云平臺的多維展示與分析、利用功能。另外，在生態(tài)產(chǎn)品價值評價機制、生態(tài)產(chǎn)品經(jīng)營開發(fā)機制、生態(tài)產(chǎn)品保護補償機制、生態(tài)產(chǎn)品價值實現(xiàn)保障機制和生態(tài)產(chǎn)品價值實現(xiàn)推進機制等方面都可進行高效利用，是健全完善自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度的真正“抓手”。

4.5 推進國家生態(tài)文明建設(shè)進程

全面建成社會主義現(xiàn)代化強國是中華民族偉大復(fù)興中國夢的必經(jīng)之路，內(nèi)嵌的“現(xiàn)代化”是人與自然和諧共生的中國式現(xiàn)代化，加快生態(tài)文明體制改革、建設(shè)美麗中國是其內(nèi)涵精髓與核心要義，推進確權(quán)登記、健全自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度、探索生態(tài)產(chǎn)品價值實現(xiàn)機制、國土空間生態(tài)保護與修復(fù)、國土空間規(guī)劃和自然生態(tài)空間用途管制等都是國家在生態(tài)文明建設(shè)方面做出的積極有效嘗試，面向時空一體化的實景三維模型則是其中重要的數(shù)據(jù)載體與實現(xiàn)途徑，構(gòu)建國家級確權(quán)登記實景三維時空數(shù)據(jù)信息平臺系統(tǒng)，將各類相關(guān)自然資源權(quán)屬、資源、調(diào)查監(jiān)測、專項調(diào)查等實時與歷史數(shù)據(jù)、屬性信息等標(biāo)準(zhǔn)化整合后納入平臺系統(tǒng)集成管理，為相關(guān)決策提供科學(xué)的數(shù)據(jù)分析、評價支撐，并面向用戶需求開發(fā)向適合的場景，滿足不同層級、不同專業(yè)、不同用戶的管理、查詢、瀏覽、統(tǒng)計、分析和評價等多維實時應(yīng)用，為人與自然和諧共生的現(xiàn)代化建設(shè)進程提供中國方案、中國智慧和中國能力。

5 討論與結(jié)論

5.1 討論

2023年5月31日《山東省自然資源廳辦公室關(guān)于印發(fā)實景三維山東建設(shè)總體實施方案（2023—2025年）的通知》（魯自然資辦字〔2023〕34號）印發(fā)實施，在頂層設(shè)計、工作機制、統(tǒng)籌協(xié)同實施等方面的實景三維山東建設(shè)進行了部署，大尺度的實景三維建設(shè)進入實踐階段，但在數(shù)據(jù)成果接邊與融合、數(shù)據(jù)生產(chǎn)與管理、數(shù)據(jù)要素挖潛與利用、數(shù)據(jù)模式與標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)內(nèi)容與精度等方面還需要進一步探索與研究，數(shù)據(jù)匯聚融合與安全、成果應(yīng)用、需求對接、應(yīng)用拓展、鏈條延伸等方面仍需健全與完善。

5.2 結(jié)論

面向時空一體化的確權(quán)登記實景三維時空數(shù)據(jù)庫建設(shè)，是自然資源權(quán)籍信息行業(yè)的一項重大戰(zhàn)略部署，是發(fā)揮自然資源信息“兩服務(wù)、兩支撐”基礎(chǔ)定位的重要手段。文章在架構(gòu)開發(fā)環(huán)境與運行環(huán)境統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)三維模型數(shù)據(jù)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，設(shè)計了包含可視化專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)、分級多層保護系統(tǒng)、多能高性功能系統(tǒng)的實景三維平臺，并圍繞土地、水流、濕地、森林、草原、礦產(chǎn)、海域海島等七類自然資源，搭建了一主庫和九分庫組成的確權(quán)登記實景三維時空數(shù)據(jù)庫模型，實現(xiàn)了對確權(quán)登記多維海量數(shù)據(jù)成果的邏輯集成、立體管理和在線服務(wù)應(yīng)用等功能，以山東長島國家級自然保護區(qū)內(nèi)的小竹山島進行了實踐驗證，并探討了在確權(quán)登記流程、自然資源業(yè)務(wù)管理管理需求、自然資源監(jiān)測體系科學(xué)性、自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度健全完善、生態(tài)文明建設(shè)等方面的具體應(yīng)用，對于實現(xiàn)確權(quán)登記二三維多時空數(shù)據(jù)一體化，真實、立體、多維展示登記單元內(nèi)山上山下、地上地下、水上水下等全要素信息，高效完成確權(quán)登記詳實數(shù)據(jù)支撐具有參考與借鑒價值。

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Study on Application of Spatiotemporal Integration of Real-time

3D Modeling in Natural Resource Ownership Registration

——Taking Changdao National Nature Reserve

in Shandong Province as an Example

BAI Yang1， LI Yongqiang2， WANG Ying1， YANG Xuezuo1， TANG Wei1

（1.Shandong Institute of Geological Sciences， Key Laboratory of Gold Mineralization Processes and Resources Utilization Subordinated to the Ministry of Natural Resources， Shandong Key Laboratory of Geological Processes and Resource Utilization in Metallic Minerals， Shandong Ji'nan 250013， China； 2. Changle Bureau of Natural Resources and Planning， Shandong Changle 262400， China）

Abstract：The unified registration of natural resource rights is an important basic data and technical support for fulfilling the "two unifications" management responsibilities of natural resources. It is an active exploration and practice in the reform of China's natural resource asset property rights system. The implementation of a real 3D model for registration of rights is a true， three-dimensional， and chronological display of the spatiotemporal information of natural resource registration units， Effective practices to enhance the modernization level of the spatial governance system and governance capacity of natural resource ecosystems. Based on a standardized 3D model data system， and the development environment and operating environment， a "three system" realistic 3D platform? has been disigned. According to seven types of natural resources， such as land and minerals， a natural resource realistic 3D spatiotemporal database consisting of a main database and nine sub databases has been constructed. It is verified through practice in Xiaozhushan Island， a national nature reserve in Changdao in Shandong province. On this basis， specific applications in the process of property rights registration， natural resource business management， natural resource monitoring system， natural resource asset property rights system， ecological civilization construction have been explored. It has some references for the construction process of a three-dimensional registration model for unified property rights confirmation of natural resources facing the integration of time and space.

Key words：Integration of time and space; registration of natural resource ownership registration; realistic 3D model; Changdao national nature reserve in Shandong province