自然资源调查监测管理平台设计及实现

舒文强，肖 邓，段松江，张少佳，吴凤敏，钱 进

（1. 重庆市地理信息和遥感应用中心，重庆401147；2. 重庆市规划和自然资源局，重庆401147）

随着自然资源部的成立，土地、水、森林、草原、湿地及矿产等各类自然资源调查监测划分到了自然资源部。2020年1月，自然资源部出台了《自然资源调查监测体系构建总体方案》，明确了自然资源调查监测的主要任务、工作内容、业务体系和组织实施分工等[1-2]。重庆市也正在逐步构建自然资源调查监测体系，明确了建设自然资源监测管理平台，为自然资源调查监测评价应用提供全过程管理支撑，实现自然资源时空数据的集成和统一管理，支撑调查监测业务管理，提供智能统计分析评价服务，推动自然资源监管和成果共享应用。

1 功能设计与实现

1.1 功能设计

重庆市自然资源调查监测管理平台由1 个数据库、1个综合服务子系统、4个应用子系统构成。1个数据库包含自然资源时空数据和调查监测成果管理数据，1 个综合服务子系统就是调查监测综合服务子系统，4 个应用子系统包含自然资源时空数据管理子系统、调查监测管理子系统、分析评价预警子系统、成果共享应用子系统。

系统将统筹调查监测数据、自然资源和空间地理数据库、时空大数据库等各类数据资源，构建自然资源监测管理应用的时空数据库，并提供统一数据汇聚、管理、处理与服务能力。数据管理按照统一的信息分类编码体系、统一的信息资源目录体系、统一的面向对象数据组织。

系统将构建统一应用的综合服务系统，统筹自然资源监测过程中数据展示、成果管理、分析预警、应用共享等四大业务体系，集成、整合、继承自然资源调查监测类信息系统的相关功能和数据，打通自然资源调查、监测、管理、分析、评价、预警、应用全业务链，形成整体的工作闭环。

1.2 平台功能实现

1.2.1 综合服务子系统

综合服务子系统联通数据和上层应用系统，实现对数据的汇聚和治理，以及负责整个自然资源调查监测管理平台正常运转，主要包含系统登录接口对接、系统初始界面、应用系统入口、用户管理、数据汇聚、权限管理等。通过综合服务子系统实现了便捷的用户管理，并基于用户权限对系统的相关功能和数据内容进行分权限管理，同时实现了数据的动态汇聚更新，支持资源排行、数据库新闻、汇聚动态、热点数据、资源使用和专题资源排行等内容的展示与浏览。

1.2.2 时空数据管理子系统

利用大数据、云计算等技术，以及三维立体时空数据库构建技术，面向调查监测的三维全景技术等，实现对土地、矿产、森林、草原、湿地、水等自然资源数据的统一管理，实现快捷、有效地全流程信息查询、时空关联查询，综合查询统计分析以及自然资源变化动态更新[3]。

系统以目录树形式，建立形成覆盖全市、标准统一的自然资源监测目录，整合地下资源、地表基质、地表覆盖、管控管理数据按照数据类别、层次和关系，建立自然资源监测数据目录，形成数据共建、共享、共用的索引。利用自然资源时空数据管理子系统的二三维数据浏览引擎，采用二三维交互可视化表达方式，展示地上、地表和地下多维度空间的自然资源数据，二维方式展示地表或地上某一平面维度的自然资源状况，三维方式展示具有地形地貌属性特征或地上、地下空间的自然资源状况。此外，基于自然资源时空数据管理子系统强大的数据关联能力和时空管理能力，建立自然资源在不同时期，不同阶段，不同状态下的全流程的关联关系，形成以时间为维度的全流程展示[4]。

1.2.3 调查监测管理子系统

调查监测管理子系统采用“互联网+”管理模式，实现国家自然资源部、重庆市规划和自然资源局、其他行业部门、规划和自然资源各业务处室以及区县规划和自然资源局等机构单位纵向与横向联动的数据管理和共享，包括调查监测类项目管理、业务流程监管和成果管理模块[4]。

针对不同的自然资源调查、监测项目，建立涵盖项目立项、项目资金、承担单位、实施进度、成果质量等全流程的管理体系，保障项目建设的规范化、成果规范化、监控的自动化，便于实时查看项目进度及质量状况，实现对项目进度和质量的监督、管理、控制等，具体包括项目创建、项目指派、进度填报等功能，最终实现全局调查监测项目的统管[5]。

针对土地利用年度更新、自然资源常规监测、地理国情监测等项目建立固化的流程管理，实现项目任务和数据资料的下发、成果上报、核实举证、成果汇交等全流程任务和时间信息化管理支撑。

根据自然资源业务管理需要，对所有涉及自然资源调查、监测相关成果进行统一管理，包括由自然资源行业主管部门组织开展、联合发文开展的以及其他行业部门开展的自然资源调查监测项目成果，实现全市所有自然资源的统一汇聚、管理及应用。通过用户角色及权限管理，系统将自动为用户提供不同的操作界面，支持用户进行成果登记，成果查询及汇交等功能。

1.2.4 分析评价预警子系统

分析评价预警子系统基于物联网、遥感、大数据等技术的多源数据调用技术，通过与综合服务子系统的数据联动，结合调查监测管理系统的业务管理需求，通过一系列设计的系统内嵌式分析模型，按照分析要求自动获取或手动输入相关参数，生成定量化的分析结果，为规划与自然资源管理提供决策支撑。同时基于系统设置的相关预警阈值指标，实现单项自然资源预警和综合预警以及事中、事后督察联动管理等，具体功能包括模型库管理、基础统计、自定义专题统计、分析评价、预警联动等。

系统以资源保护、修复治理和开发利用3 个板块为代表，体现了对自然资源的保护优先、开发利用和修复治理同步的原则，从宏观指标的保护到空间范围的保护，按照自然资源调查监测统计指标（包括基础指标和复合指标），开展自然资源基础统计，分类、分项统计自然资源调查监测数据，形成基本的自然资源现状和变化成果。对统计汇总结果按全市、各区县、管理单元、资源类型、年份等分别以列表、统计图、统计表、专题图等形式进行展示。

同时，面向行政监管和督查监察执法需求，实时链接调查监测数据、规划管控、管理审批和经济社会数据动态，实现专有预警分析模型和规则运算，对约束性、强制性要素和指标进行分析和预警判别，发现规划和自然资源问题，形成问题清单，自动输出报表、统计图、分布图、标准模板报告、空间数据及信息包，包括三线管控预警、闲置土地预警和违法用地预警等，并通过信息回馈实现跟踪预警，实现事中监管和事后监督的业务闭环[6]。此外，对三调成果、林业二类调查、湿地调查、水资源调查以及国土空间双评价等成果进行比对分析，厘清不同调查监测工作之间的逻辑关系和数据差异及其原由，建立统一的基础分析评价模型[7]。

1.2.5 成果共享应用子系统

成果应用共享子系统主要实现对各类自然资源调查监测数据、统计分析数据的成果发布和成果应用共享，主要包括展示当前系统数据服务共享及使用情况、系统资源目录、热点数据排行等，提供数据资源申请服务、接口调用服务、应用案例和常用下载等服务以及覆盖主流技术的二次开发API，为政府部门、社会公众提供方便快捷的应用开发支持，推动应用创新，扩展价值空间[8]。

2 关键技术难点及创新

自然资源调查监测管理平台是一个庞大复杂的多服务系统，为支撑自然资源调查监测业务管理工作，既涉及海量的多源异构数据处理分析，又涉及自然资源调查监测各业务板块子系统的衔接，同时还需要与自然资源领域国土空间信息平台、自然资源和空间地理数据库等其他业务系统和数据库的共享融合。此外，自然资源调查监测管理工作涉及面广，用户层级多、权限管理要求高，为保障系统安全，需要对用户信息进行统一认证与维护。

2.1 微服务架构技术

自然资源调查监测管理平台由多个子系统构成，各子系统之间存在相互独立的业务流程和彼此关联的数据交互，是一个大型的、复杂的多服务组成结构。同时，自然资源领域国土空间信息平台、自然资源和空间地理数据库等自然资源领域其他业务系统多接口对接和共享融合，涉及海量多源异构数据的处理分析[9]。

为保障平台稳定运行，解决海量异构数据的处理分析难点，同时维持各个子系统之间的低耦合性，平台采用微服务架构对各个子系统进行服务层面上的拆分，让各子系统在共用同一个数据池的基础上维持独立服务，既实现各子系统的独立运行，也实现各个子系统独立更新与维护。

2.2 单点登录技术

传统的信息化系统中，用户在进入各个子系统时，都需要登录，以便系统能获取到用户信息，在切换用户信息过程中需要多次登录，十分影响用户体验，也容易造成用户数据泄露，不利于系统安全。自然资源调查监测管理平台引入单点登录技术进行用户信息的认证与维护，用户只需要登录一次就可以访问所有相互信任的应用系统，即用户登录采用token 的方式，走统一认证中心进行验证，验证通过后即可访问各授权子系统，以达到一次登录多处使用的目的。token由平台的认证中心统一加密生成，浏览器访问子系统资源时，将token信息绑定到http请求，子系统在本地缓存token，避免频繁访问认证中心造成资源浪费，从而提高服务器响应速度。当token 失效时，认证中心将通知所有已注册子系统清除缓存中失效的to⁃ken信息。

3 结 语

本文以自然资源监测成果和遥感影像数据为基础，充分利用GIS、RS和物联网、大数据等技术研发出重庆市自然资源监测管理平台。平台建立了以自然资源统一调查监测为基础的山水林田湖草专项调查、空间管控、物联感知、资源开发利用、生态修复等信息融合，形成自然资源管理“一张底板”、“一套数据”，实现对自然资源调查监测管理业务全生命周期管理，保障自然资源管理工作数据的完整性、及时性。同时，平台深度运用物联网、大数据技术，打通了自然资源调查、监测、分析、预警及管理应用全业务链，形成整体的工作闭环，支撑自然资源管理从周期性调查向动态性监测的转型升级。目前该平台已成功实现重庆市常规监测、地理国情监测、土地变更调查等多个自然资源监测的管理应用和展示，为各级自然资源部门工作提供信息化支撑。今后将进一步完善平台功能，提高平台功能可配置性以及功能模块平衡性，切实为自然资源“两统一”履职提供技术支撑保障。