省级国土空间规划“一张图”实施监督系统的设计与实现

刘艳华 王彦良 杜鹏超 赵万东

(1. 河南省地质矿产勘查开发局测绘地理信息院, 河南 郑州 450006;2. 河南省自然资源天空地遥感智能监测研究科技创新中心, 河南 郑州 450006)

0 引言

在建设生态文明和国土空间治理的大背景下,为应对国家关于国土空间规划改革的要求,认真贯彻落实国家下发的《中共中央国务院关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》《关于开展国土空间规划“一张图”建设和现状评估工作的通知》以及《关于加强国土空间规划监督管理的通知》等相关文件[1],全国部分省份和市县先后开展和完成了国土空间规划“一张图”以及相关平台建设。四川省在2020年6月,正式上线了全国第一个省级空间规划“一张图”实施监督信息系统,完成了国土空间规划“一张图”建设、规划评价、审查、实施以及监测评估等功能[2];广东省国土空间规划“一张图”实施监督信息系统依托现有信息化成果和省政务大数据中心,完成了100多项基础地理信息、规划数据、管理数据以及社会经济数据等整合入库工作,形成“一张图”应用、成果管理、规划指标台账管理以及分析评价等成果应用;江西省国土空间规划“一张图”实施监督信息系统结合本省特色,归集汇总了集现状数据、规划数据以及管理数据三大类数据资源,构建了全省空间规划“一张图”,探讨构建了行业信息管理、横向共享以及公众服务三大业务模块[3]。本文根据现行发布的《国土空间规划“一张图”实施监督信息系统技术规范》(GB/T 39972—2021),结合本省信息化成果和实际需求情况,分析了国土空间规划“一张图”实施监督信息系统(以下简称“实施监督系统”)的建设内容和系统框架,设计了国土空间规划“一张图”数据库,阐述了系统功能和实现的关键技术,为其他省市开展实施监督系统建设提供依据和借鉴作用。

1 总体设计

1.1 建设内容

省级实施监督系统基于统一的标准规范体系和国土空间基础信息平台,利用先进技术,构建了国土空间规划“一张图”数据库,实现了规划业务纵横联通、共享和开放,规划监测、评估和预警管理以及模型指标管理等功能,从而辅助国土空间规划编制、工程建设项目审批管理等工作[4],建设内容主要包括4个方面:

(1)标准规范体系建设。构建一整套数据从收集、汇交、处理、质检、入库、更新维护到共享交换,系统从功能需求、详细设计、功能开发、运行管理到上线维护全方位的标准规范体系。

(2)国土空间规划“一张图”数据库建设。通过对现状、规划、管理和社会经济等数据梳理-构建-形成全省全覆盖、统一标准的国土空间规划“一张图”数据库,实现信息共享和数据互联,为国土空间规划编制、审批、实施监督管理等提供丰富、翔实的数据支撑。

(3)国土空间规划业务管理和监管规则体系建设。通过梳理系统建设的管理流程规则,如,业务管理规则、动态监测评估分析规则、实时预警指标规则等,形成规划业务从编制、审批到成果管理规则的统一标准化,实现长期监测、动态评估和实时反馈的业务规则体系。

(4)国土空间规划指标模型体系建设。根据全覆盖、可定制和可量化的建设思路,构建类型多源多维多尺度、横向传导、纵向传递、可灵活配置的指标模型体系建设,主要包括规划分析评价模型、实施评估模型以及监测预警模型等。

1.2 系统定位

省级实施监督系统实现了纵向上传递和横向上联通。纵向传递,实现了国家、省、市、县四级系统的上下联通。省级实施监督系统以国土空间基础信息平台为基础,向国家级汇交数据以及提供动态监测、定期评估以及及时预警业务服务;对市、县级汇交的数据进行审查、质检以及入库工作,指导国土空间规划的实施工作[5]。横向联通,实现了政府相关部门的数据共享以及业务协同,为规划编制、项目审批和实施监督等提供服务。省级实施监督系统定位示意图如图1所示。

图1 系统框架设计示意图

1.3 框架设计

系统基于分布式微服务架构,采用层次化的设计理念,在遵循统一的标准规范和技术规则的前提下,对系统框架进行设计,主要包括基础设施层、数据资源层、模型层、服务层、应用层和用户[6]。

基础设施层是在自然资源云环境下,充分利用云提供的计算、网络以及存储等资源,为系统的搭建提供软硬件支撑。数据资源层主要包括国土空间规划“一张图”数据库和指标模型知识库,为系统应用提供数据支撑。模型层是对国土空间规划工作中涉及的指标、模型、规则以及算法的管理,并建立相应的模型库。服务层采用微服务架构,提供数据服务和功能服务,主要包括服务注册中心、监控中心、配置中心、负载均衡以分布式缓存等。应用层是按照系统规范中功能建设要求和自身特色进行功能开发和展示,主要包括六大基础功能和两大扩展功能。用户层是系统主要使用和应用人员,包括自然资源主管单位及相关单位、规划编制和评估单位以及社会公众等。两侧是平台运行的标准规范和保障措施体系。系统框架设计示意图如图2所示。

图2 系统框架设计示意图

1.4 数据库设计

省级实施监督系统构建了全省统一的、唯一的国土空间规划“一张图”数据库,根据数据库建设标准规范,将数据库分成四大类:现状数据库、规划数据库、管理数据库以及社会经济数据库。现状数据库包括测绘、土地利用现状、矿产资源等14类数据;规划数据库包括控制线、城乡规划、草地规划、建设规划等12类数据;管理数据库包括不动产登记、海政等6类数据;社会经济数据库包括社会、经济和人口3类数据。国土空间规划“一张图”数据库通过数据接口,为省级实施监督系统和其他相关系统提供数据分发、调用和共享服务。

国土空间规划“一张图”数据库示意图如图3所示。

2 关键技术

2.1 分布式微服务技术架构

分布式微服务技术架构是在面向服务架构(service oriented architecture,SOA)的基础上进行升级,实现系统可扩展、高性能、多用户、易开发等需求[7]。文本采用常用的Spring Cloud微服务技术架构进行设计,主要包括数据层、服务层、Web接口层、注册中心、配置中心和用户管理等。分布式微服务技术架构示意图如图4所示。

数据层是可以兼容不同来源数据库的多源异构数据,如,PostGIS、HBASE、ORacle等;服务层实现了规划业务服务的封装和拆分,主要包括地图服务、空间查询统计、空间分析等服务[8];Web接口层是系统接入端,实现了路由控制、身份认证、服务鉴权、负载均衡等功能;注册中心实现了微服务实例的注册和维护。客户端向注册中心上报基本信息,主要包括服务名称、计算机IP地址和端口号等,注册完毕后,可以从注册中心调取其他服务实例信息;配置中心实现了海量微服务信息的集中式配置工作,具有动态调整配置能力;用户管理实现了用户的授权和认证工作,用户授权基于角色的访问控制权限(role-based access control,RBAC)进行用户、权限和角色的关联,用户认证是对系统提供的资源和服务进行保护,只有通过认证的用户才可以进行调用。

图3 数据库建设内容示意图

图4 分布式微服务技术架构示意图

2.2 全覆盖、可定制的国土空间规划指标库

国土空间规划指标库是支撑规划业务管理的基础,具有全覆盖、可定制等特点。指标全覆盖是指国土空间规划指标库包括了全部业务管理的预期性、约束性指标。指标可定制是在构建指标计算模型时,可根据不同模型数据源和配置参数,对指标进行可定制[9]。国土空间规划指标库设计包括4个步骤,具体流程示意图如图5所示。①输入指标体系,主要包括指标定义、说明和范围、数据来源等指标体系和监测、预警和评估等指标业务应用场景两部分内容;②根据指标项和指标值模型,构建指标管理模型；③根据开发指标值和指标状态计算算法,构建指标计算模型；④根据指标管理和指标计算两个模型,对规划业务数据、动态监测评估预警数据进行计算,输出指标的期望值、规划值、监测值等指标成果。

图5 国土空间规划指标设计流程示意图

2.3 可组合、可落地、可配置的国土空间规划模型库

国土空间规划模型库是国土空间规划实施监测、定期评估和及时预警的基础,具有可组合、可落地和可配置等特点。模型可组合是借助编程语言,编写模型源程序算子,并根据国土空间规划监测评估预警的需求,构建不同场景模型[10]。模型可落地是根据国土空间规划监测评估预警应用的需求,构建不同的模型,如,在规划编制上,可构建国土空间开发适宜性评价模型,在规划预警上,可构建边界突破预警模型等。模型可配置主要包括两个方面,一方面是算法上可以分解模型中涉及监测评估预警的算法,并对算法注册、删除、编辑等封装成动态链接库(dynamic link library,DLL)文件,另一方面是模型设计上可对已建的模型在数据源、算法和存储形式进行灵活配置,实现模型的编辑功能。

3 系统实现

省级实施监督系统根据《国土空间规划“一张图”实施监督信息系统技术规范》的功能设计要求,结合本省实际情况设计并开发,主要包括“一张图”应用、规划分析评价、成果审查管理、资源环境承载能力监测预警、指标模型管理、监测评估预警、规划移动应用和对外服务管理等功能。系统功能结构示意图如图6所示。

图6 系统功能结构示意图

(1)“一张图”应用是在统一的数学基础、数据格式、数据标准下实现全省国土空间规划各类数据资源的展示、对比、查询、统计和分析,为规划业务管理提供数据支撑[11]。

(2)规划分析评价服务于国土空间规划编制和评估阶段工作,是基于“一张图”应用,通过国土空间规划指标库和模型库对编制和评估工作进行分析评价,如,国土开发适宜性评价、国土空间规划风险识别评估等,并以表格、图表等方式动态直观展现“双评价”“双评估”成果。

(3)成果审查管理服务于规划成果审批阶段,是对全省范围的各类规划编制成果进行审查、管理和利用,主要包括规划成果质量检查、规划成果审批和台账统计等功能。

(4)资源环境承载能力监测预警是通过整合相关部门的资源环境承载能力的监测预警数据,实现资源环境承载能力智能分析和动态可视化展现,主要包括动态监管、定期评估以及决策分析等功能。

(5)指标模型管理服务于系统运维管理阶段,根据国家的指标体系结构,结合全省实际情况,基于监测评估预警工作,对指标模型进行研究和设计,形成了评价、评估和规则3个模型库,实现监测评估预警指标模型可视化管理。

(6)监测评估预警服务于国土空间规划监督管理阶段,通过构建综合评估指标、专项评估指标和预警模型,为国土空间规划实施情况提供监测、评估和预警功能,辅助领导科学决策。

(7)规划移动应用服务于移动办公,通过移动设备可以浏览、查询和统计国土空间规划数据,为领导会商、招商引资以及实地办公提供数据支撑。

(8)对外服务管理一方面开发了与国家、市、县级国土空间规划“一张图”监督管理系统的接口,支持各种数据成果上报、审批等功能;另一方面实现了省级相关系统和平台的对接工作,如,国土空间基础信息平台、工程建设项目审批系统、不动产统一登记信息平台、“多规合一”信息平台、违法建设督查执法系统等。

4 结束语

省级实施监督系统作为国土空间治理的重要手段,有效地规范和指导了国土空规划管理工作,通过建立国土空间规划编制、审批、实施、监测、评估、预警等全周期闭环管理,实现了国土空间规划的数据资源的“一张图”展示、智能编制、精准实施、动态监测、定期评估以及及时预警等功能。目前系统正在建设过程中,并且任重道远,构建符合规范要求、具有自身特色、满足政府各部门应用的省级国土空间规划“一张图”实施监督系统仍需要进一步实践。