昆明市自然资源“一张图”建设研究*

凌春丽,张莉婷,李忠林

(昆明市规划编制与信息中心,云南 昆明 650500)

0 引言

昆明市近年来积累了大量自然资源相关数据,原有各类数据资源分散存储管理,并且在标准规范、存储方式、数据格式、管理模式等方面存在差异。多个业务系统中的业务数据重复管理、各系统中数据不统一,数据资源没有统一的目录体系,缺乏完善的统一管理机制。为全面履行昆明市自然资源和规划局的“两统一”职责,推进全市自然资源治理体系和治理能力现代化,提升信息化对自然资源业务的全面支撑,推进政府部门之间的数据共享、政府与社会之间的信息交互。按照自然资源部《自然资源部信息化建设总体方案》中“一张图”“一张网”“一平台”的总体要求[1-2],昆明市亟需基于现有数据资源,运用大数据技术,在统一标准的基础上扩展自然资源数据库内容,完善数据更新机制,建设昆明市自然资源“一张图”,实现“统一底图”“统一底线”“统一底板”。依托昆明市国土空间基础信息平台,实现数据的科学管理、共享交换与应用服务,支撑昆明市自然资源调查监测评价、国土空间规划实施监督、行政审批、分析决策等应用,推进与其他相关部门的数据共享。

1 自然资源数据现状

1.1 数据概况

昆明市自然资源和规划局近年来数据资源持续积累,内容丰富、数据翔实,成为日常管理和业务决策的依据。已积累了涵盖基础测绘、原土地利用总体规划、原城乡规划、地质、矿产、不动产登记等现状数据、规划成果、业务管理数据等,空间范围覆盖了全市14个县(市、区)。坐标系方面,有昆明2000、昆明87、昆明2004、西安80和CGCS2000等多套坐标系。数据格式方面,空间矢量数据格式有常见的shp、GDB、MDB等GIS数据格式,大量的CAD数据,遥感影像数据有tif、img等数据格式。矢量数据的比例尺丰富,遥感影像数据分辨率多样。另外,还有大量的文本、文档、表格、多媒体等非空间文件型的成果数据。

1.2 数据特点

昆明市自然资源数据涵盖昆明市基础地理、土地、规划、管理等自然资源系统所属信息资源,特别是“三调”成果能有效支撑现代自然资源管理工作[3],并陆续共享交换发展改革、生态环境、住建、水利、交通、农业农村、统计等部门国土空间基础信息,以及人口、社会、经济等与国土空间开发利用相关的数据资源。这些数据具有海量、多类别、多来源、多尺度、多格式、时空动态性等特点。

1.3 自然资源“一张图”建设难点

自然资源“一张图”建设难点主要有:

1)各类数据资源分散,数据资源的准确性、时效性、系统性还存在较大的差距。

2)缺乏统一的数据标准规范和制度。

3)亟需建立综合性的、具备时空大数据分析能力的平台,实现自然资源数据集中统一管理,为各业务领域调查、监测、分析、评价等数据管理服务提供技术支撑。

2 昆明市自然资源“一张图”建设的主要内容

2.1 制定数据标准规范

按照标准化、继承性、全面性、针对性原则,在参考国家、行业和云南省相关标准、规范及研究成果基础上,紧密结合昆明市数据资源情况,建立统一的技术标准和管理规范,标准规范体系建设实施步骤如图1。

图1 标准规范体系建设实施步骤Fig.1 Implementation steps of construction of standard system

2.2 建立健全自然资源“一张图”数据资源体系

基于昆明市国土空间全域数字化,充分利用新数据和新技术,全面梳理土地、森林、草原、湿地、矿产、水等自然资源,以及人口、社会、经济等与国土空间开发利用相关的数据资源,实现多源数据融合[4]。结合第三次全国国土调查和年度变更调查、国土空间规划、不动产和自然资源确权登记等成果,统一采用CGCS2000坐标系和1985国家高程基准作为空间定位基础,同时兼容昆明2000地方坐标,遵循系统性、科学性、开放性、可扩展性、兼容性和针对性原则,基于统一规范标准,参考国家、云南省自然资源数据资源分类编码规则,制定统一的数据资源编码与分类体系,实现不同专业、不同类型、不同结构数据的关联梳理、数据建模,形成横向涵盖现状数据、规划管控数据、管理数据、社会经济数据和政务行业数据等多种数据类型,纵向包括市县两级、内容完整、标准权威、动态鲜活的统一的昆明市自然资源数据资源目录(见图2)。建立内容完整、标准权威、动态更新的昆明市自然资源“一张图”数据资源体系[5]。

图2 昆明市自然资源数据资源目录Fig.2 Kunming Natural Resources data directory

体系架构图,见图3。

图3 昆明市自然资源“一张图”数据资源体系架构图Fig.3 Structure of data system of One Map for Kunming Natural Resources

2.3 建设自然资源“一张图”数据库

将各种不同数据格式、数据类型、坐标系、空间范围的数据进行标准化处理,构建一套涵盖基础地理、规划成果、社会经济等的自然资源大数据体系。通过集成与国土空间相关的各类数据,形成覆盖昆明市地上地下、更新及时的基础地理、高分辨率遥感影像、国土调查、矿产资源、地理国情普查、基础地质、地质灾害与地质环境等空间现状数据集;形成以永久基本农田、生态保护红线、城镇开发边界、国土空间规划、土地整治规划、矿产资源规划等为主的空间规划管控数据集;形成以与空间开发利用和保护相关的不动产登记、土地审批、土地登记、规划审批、矿业权审批、保护修复等空间管理数据集;收集汇聚形成人口、宏观经济等社会经济数据集[6]。

按照现状、规划管控、管理、社会经济、政务行业等几类数据进行组织,并采用分布式数据管理方式形成数据库,形成包括现状数据库、规划管控数据库、管理数据库、社会经济数据库和政务行业数据库的自然资源“一张图”数据库。通过昆明市国土空间基础信息平台进行统一管理,统一支撑昆明市自然资源管理与国土空间开发利用工作。

3 自然资源“一张图”数据库建设技术路线

基于“自然资源云”总体思路,以国土资源、测绘地理等各类数据为基础,聚合集成政府、社会各类国土空间相关数据,形成数据全面、应用广泛、共享顺畅的自然资源“一张图”,为各类与国土空间相关的规划、管理、决策、服务提供有力的信息支撑,有效提升国土空间治理能力的现代化水平[7]。

3.1 数据库设计

数据库采用基于PostgreSQL文件系统的方式,对数据库的表空间和文件目录进行设计,实现多源、海量、异构数据存储和管理[8]。其中,表空间包括系统表空间、空间数据表空间以及关系型数据存储用的表空间,文件系统目录包括存储影像数据、多媒体文件的目录空间以及用于数据交换的数据共享区。一个表空间由一个到多个数据文件组成,一个目录空间由一个或者多个子目录、一个或者多个数据文件组成。

3.2 元数据建库

元数据库是数据库的核心内容之一,通过管理、更新、维护元数据库可以了解空间数据集信息。元数据库包括矢量数据元数据、业务属性数据元数据、统计数据元数据等(见图4)。

图4 元数据标准体系Fig.4 Metadata standards system

3.3 数据资源建库

数据入库采用“双重入库+三重监理+智能入库”的入库方式。双重入库即通过预入库方式,解决数据因多次转换而丢失等问题。先将文件转换成ArcGIS的PGDB空间数据库格式,在物理上解决“图幅接边”“图属分离”等问题后,规整入临时库,数据在临时库中经数据处理模块完成数据拼接、拓扑重构,通过数据检测模块的接合关系、拓扑关系、逻辑关系检测后,规整入现势库。从数据转换、检测、规整、入库到更新、发布、应用,都基于ESRI平台二次开发的程序及应用系统,保证了数据成果的兼容性,以及海量数据处理运行的稳定性。 三重监理,即在数据整个入库流程中,数据检测模块会在不同阶段监理数据,第一阶段在规整入临时库前,对数据源组成结构及完整性、规范性进行检测;第二阶段在数据拼接、拓扑重构前,对要素的图层一致性、几何要素、数学基础等进行检测;第三阶段在规整入现势库前,对数据接合关系、拓扑关系、逻辑关系等进行检测。智能入库即在数据入库的整个过程中,对可以使用程序处理的数据,通过程序软件对数据进行自动化处理,以提高数据的精度和准确度。整个入库流程中无需人工操作空间数据库,程序会根据实际数据情况自动将数据入库至对应的空间库表与图层。对程序处理不了的数据,才采用人工方式结合监理程序进行入库。建库实施流程见图5。

图5 建库实施流程图Fig.5 Flow of database construction

3.4 数据分库

针对不同类型的数据,采用不同的数据库存储技术,实行分区分库存储。

数据库主要包括业务库、数据仓库和元数据库等3类。其中,业务数据伴随着业务过程产生,存储在业务库中。当业务完成后,所产生的数据即成为成果数据,可将其抽取到数据仓库中,提供给各类业务应用,作为参考、查询、统计或分析使用。通过元数据来管理全部的数据,包括业务库和数据仓库。

业务库、数据仓库和元数据库等3类数据库的存储主要包括3种形式:结构化非空间存储(如表格数据),结构化空间存储(如矢量空间数据),非结构化存储(如规划文本)。业务库和数据仓库中都包含结构化的属性数据,也包含结构化的空间数据,同时也有非结构化的一些资料。元数据库一般存储在结构化属性数据存储中。

3.5 数据版本控制

对数据进行版本库和现势库划分,根据数据更新策略不同,有的数据只有一个版本库,有的数据会有多个版本库。

4 数据共享

昆明市自然资源和规划局依托昆明市国土空间基础信息平台,实现对昆明市自然资源数据集中管理、整合和应用,确保数据“一个口进、一个口出”,促进数据共享。通过平台的数据中台和服务中台,解决数据的“汇聚”“质检”“入库”“版本管理”以及数据的“共享”。

4.1 数据汇聚、质检、入库和分发

通过数据汇聚,对空间数据、业务数据、外部共享数据、文档数据等,分别采用数据的汇聚、融合和共享策略,进行数据处理。数据汇聚支持离线汇交、在线上传、数据库交换等3种方式。

通过数据质检,针对各类自然资源数据的特点,对数据采集、数据转换、数据入库等过程进行质量控制,对数据的完整性、逻辑一致性、拓扑关系等进行检查,控制可能引入误差的步骤和过程,规定这些步骤和过程的指标和参数,修正检查出的误差和错误,从而提高数据质量和应用水平。

通过数据入库,根据预先配置的数据库模板,包括数据集、要素图层、空间参考基准、属性字段等信息,创建出模板地理数据库。平台同时提供数据库模板的编辑,以满足特定的建库需求。数据入库包括数据建库、矢量数据入库、栅格数据入库、文件数据及其他数据入库等。数据建库包括数据建库模板管理、模板建库。矢量数据入库包含入库方案管理、方案入库以及通用数据入库。栅格数据入库包括创建栅格目录、创建栅格数据集以及栅格数据入库。文件入库主要指成果文件中的文本、图片、多媒体等附件以及部分辅助DWG图形等说明信息,采用二维表存储或文件存储。

通过数据分发,可实现数据模型新增、数据下载、数据删除等。

4.2 数据服务

除了数据分发,昆明市国土空间基础信息平台可使用服务中台对已入库的数据进行服务发布,实现数据共享。服务中台主要包括以下功能:

1)服务总览,可以统计整个平台的服务注册数量、申请数量以及服务的调用次数等情况,分析不同类型服务在某段时间内的申请、注册、调用趋势;同时可以分析各个单位申请、注册、调用服务的情况。

2)地图服务发布,包括二维地图服务发布、地图服务站点管理,可进行快速查询、编辑服务,实现数据共享。

3)服务管理,对数据服务、功能服务、专题服务、接口服务进行管理,包括快速查询、编辑、注册新服务等功能。

4)服务审核管理,即对第三方申请的服务进行审核。

5)配置管理,包括服务目录配置、元数据管理、日志管理、应用配置、切片方案管理等。

6)服务监控,对各类服务的启用状态、共享状态、注册时间、调用次数、相应时间等进行查询和统计。

5 成果应用

昆明市自然资源“一张图”依托昆明市国土空间基础信息平台,支撑了昆明市自然资源和规划局多项业务系统,包括昆明市国土空间规划智慧审批服务平台、昆明市国土空间规划“一张图”实施监督信息系统、昆明市自然资源和规划局勘测定界审批系统、昆明市控制性详细规划管理系统、昆明市三维城市信息模型(CIM)与建筑风貌管控平台等,各业务系统所需要的各类基础数据均从昆明市国土空间基础信息平台以服务的形式直接调用,各业务系统所产生的管理类成果数据自动同步回传到昆明市国土空间基础信息平台中,由平台统一对外共享。

同时,昆明市国土空间基础信息平台通过与云南省国土空间基础信息平台实现互联互通,昆明市数据可按要求自动汇交到云南省国土空间基础信息平台,完成数据向上汇交。

6 结束语

昆明市自然资源“一张图”建设,建立了“用数据说话、用数据决策、用数据管理、用数据创新”的管理机制,发挥了国土空间数据的“底图”“底线”“底板”作用,保证了数据的现势性,为昆明市国土空间规划的编制、行政审批、决策分析以及自然资源各业务管理提供了有力支撑。下一步,应加强数据管理、应用管理与服务机制,推动数据交换共享,进一步提升昆明市国土空间治理能力的现代化水平。