基于数据中台的国土信息平台框架体系研究

尹莹

（皖西学院电子与信息工程学院，安徽六安 237012）

1 引言

近年来，自然资源、农村农业、发改委等部门的信息化取得了快速发展，积累了海量的、异构的、多源的空间数据和非空间数据，特别是以第三次全国国土调查成果为基础，整合规划编制所需的空间关联现状数据和信息，形成坐标一致、边界吻合、上下贯通的一张底图，用于支撑自然资源管理，已经成为政府管理中亟待解决的问题[1]。本文基于数据中台和物联网技术，充分运用移动互联网、云计算、大数据、三维仿真、人工智能等新一代信息技术，研究构建以第三次国土调查和年度变更调查为基础，面向自然资源部调查评价、监管决策和政务服务的框架体系，实现“拍脑袋”决策到“数据决策”的转型。

2 自然资源信息化存在的问题

2.1 “底板”数据不清

虽然在测绘、土地、林业、地质、矿产等方面已建立了一批基础数据库与业务数据库，但是受业务机制和技术手段的限制，以及部分受人为因素干扰，数据的准确性还存在较大的差距。由于缺乏有效的数据更新机制，数据的时效性也还不足。随着自然资源和规划局机构的成立，其面临着现有数据资源体系及管理方式无法适应国土资源和规划管理向自然资源和规划管理拓展业务需求的问题。因此需要构建自然资源“一张图”数据资源体系，全面梳理土地、矿产、森林、草原、湿地、水等自然资源及人口、经济、社会等与国土空间开发利用相关的数据资源，结合第三次国土调查和年度变更调查，按照统一标准、空间参考和分类体系，建立内容完整、标准权威、动态更新的自然资源数据体系，按照现状数据、规划数据、管理信息、社会经济数据进行组织，通过国土空间基础信息平台进行统一管理[2]。

2.2 无法快速适应业务变化和服务需求

自然资源部门现有系统开发应用较早，服务范围仅限于本部门。随着国土资源、规划部门向自然资源和规划管理工作的快速调整及“放管服”不断深化，业务变化和新需求的提出进程不断加快，同时信息技术也在不断升级迭代，系统需要服务的对象也扩大到全域自然资源和规划管理部门和社会公众，但在现有系统已无法通过简单升级改造达到快速适应业务变化和服务需求的目标。根据笔者调研实际情况，整合现有的基础设施、网络、系统等相关信息化资源，亟需构建以第三次国土调查和年度变更调查为基础，利用数据中台、物联网、分布式、云计算、大数据等前沿技术，建设面向服务自然资源管理对象的框架体系。

3 总体框架设计

按照“大平台、小系统”的设计思路，通过全面落实国家国土空间基础信息平台和国土空间规划“一张图”实施监督系统技术要求，结合自然资源管理信息化工作现状，初步完成自然资源管理“一平台、多系统”的基本框架搭建，逐步形成信息集成、业务联通、部门共享的信息化工作格局，实现“资源管理信息化、数据管理标准化、应用模块实用化、规划编审智能化、空间管治精准化、系统应用一体化”[3]。基于SAAS（软件即服务）、PaaS（平台即服务）模式的思想，支持多系统、多主题的统一管理，可基于平台的通用组件、功能模块，经过二次开发快速构建各类专项自然资源管理主题应用。同时，平台应用模式支持“生长”模式和“接入”模式等。“生长”模式是利用平台的通用组件、功能模块，经过二次开发，快速建设自然资源管理主题应用[4]。“接入”模式是根据平台的标准规范，已建的系统进行适应性改造后接入平台，包括应用集成、服务集成、数据集成、界面集成。

自然资源决策分析平台总体架构如图1所示。

图1 基于数据中台和物联网的自然资源决策分析平台总体框架图

3.1 支撑后台

支撑后台主要由云基础设施和大数据基础设施组成。云基础设施主要通过云管理平台实现计算、存储、网络等资源的统一管理和调度，提供自动高效、安全可靠、伸缩自如、统一运维。

3.2 数据中台

数据中台与服务中台是“大中台”的核心组成。数据中台是基于统一的自然资源“一张图”数据资源目录，实现对现状、规划管控、管理、社会经济等四大类数据的统一组织和管理。

3.3 服务中台

服务中台主要为应用前台提供数据服务、算法/模型服务、工具服务、应用服务四大类服务，实现服务注册、发布、更新、监控等管理功能。数据服务提供自然资源“一张图”数据资源的浏览、查询、元数据管理等基础服务；算法/模型服务提供空间分析算法、机器学习算法、指标/模型算法等，模型主要包括地类统计分析、空间数据挖掘、国土空间规划双评价/双评估、规划监测预警、人口预测等模型；工具服务提供空间分析基本工具，如空间查询、空间叠加、空间插值分析等；应用服务涵盖通用类和专题应用类，包括调查评价、确权登记、资产和权益管理、空间规划与用途管制、耕地保护、生态修复、地质矿产、测绘与地理信息管理、执法监察、政务服务、综合管理等十二类服务[4]。

3.4 应用前台

应用前台面向自然资源政务审批、国土空间规划、调查监测评价、监管决策等业务需求，对服务中台提供的数据服务、算法/模型服务、工具服务、应用服务四大类服务进行组装和集成，构建各类业务应用系统，形成统一的应用门户。

国土空间基础信息平台、国土空间规划“一张图”实施监督系统和自然资源决策分析平台建设项目采取统分结合，统的是支撑，分的是专题。支撑作为统的范畴，包括统一的数据采集、基础设施、数据处理、服务渠道等，汇总为统一的一个平台、一张图、一门户、一渠道，实现基础资源整合、数据资源融合、应用支撑体系统一，而自然资源管理的业务审批、信用信息管理等将作为统一平台上的一个主题应用[5]。

4 关键技术研究

按照“以数据为核心、以集成为重点、以协同为前提、以应用为目标、以服务为宗旨”的框架构建思路，结合自然资源管理信息化工作现状，梳理整合现有业务系统平台应用，引入物联网技术和数据中台技术，搭建自然资源管理“一平台、多系统”的基本框架，实现“资源管理信息化、数据管理标准化、应用模块实用化、规划编审智能化、空间管治精准化、系统应用一体化”。

4.1 在数据储存层（DaaS层）引入物联网获取的实时数据

在传统数据源的基础上，增加一类实时数据，即利用物联网技术，随时随地对空间实体采集与获取信息，再利用相关智能处理设备对获得的海量信息进行分析、转换，形成可供支撑平台（PaaS层）和应用层（SaaS层）使用的数据[5]。

自然资源决策分析平台数据储存层（DaaS层）框架体系图如图2所示。

图2 自然资源决策分析平台数据储存层（DaaS层）框架体系

4.2 基于数据中台开展数据治理工作

数据中台采用主流、开放的技术，其中数据采集平台兼容多种数据源和通信协议；数据存储与计算功能采用混合架构，兼容开源大数据技术、MPP技术以及主流关系型数据库；数据治理开发平台提供元数据、数据质量、数据安全的全流程管理；为应用提供数据可视化、数据分析与挖掘和数据探索应用支撑[6]。

本研究数据中台的总体设计如图3所示。

图3 数据中台总体设计图

5 系统功能设计

国土空间基础信息平台建设主要内容包括：对已有数据进行收集整理、清洗，构建自然资源核心数据库和数据资源目录体系，形成自然资源“一张图”数据体系。整合现有的基础设施、网络、系统等相关信息化资源，基于国土资源云，构建国土空间基础信息云管理与服务平台，建立相关标准，形成对自然资源“一张图”的分布式管理、应用和共享服务机制，实现数据服务、算法/模型服务、工具服务、应用服务和应用分析等功能，构建国土空间基础信息平台应用门户进行集成，并将原有应用系统改造后统一接入国土空间基础信息平台。在平台门户基础上构建移动版客户端（移动应用App），定制开发适合自然资源的国土空间基础信息平台移动应用，为现场办公作业提供服务支持[6-8]。

表1 基于数据中台的国土信息平台功能表

6 结语

随着全国第三次国土调查数据的公布，国土空间规划工作的推进，规划相关“数据”将会逐渐被获得和应用。自然资源决策分析平台框架体系的及时提出，也是基于空间数据和非空间数据爆发式增长所导致的种种信息利用困境，各部门难以从功能引导、组织协调和管理完善等方面单独应对大数据时代的到来。面对信息技术的高速发展，规划建设过程中能快速获得高空间分辨率和高时间分辨率的空间数据，如何应用信息处理技术，尤其是GIS技术，实现全业务、全过程、全链条、全方位、全生命周期的协同管理，是决策分析平台管理完善、运行维护、探索规划合理性的重要一环。

同时，自然资源决策分析平台框架体系充分整合了数据中台技术、物联网技术的技术优势，较传统框架体系，分别提出了在数据储存层（DaaS层）引入物联网获取实时数据，基于数据中台开展数据治理工作，丰富了自然资源信息化的框架体系。