从时空赋能谈实景三维西安建设及应用

◎ 张周平 黄嫚

近年来，在自然资源部的大力推动和行业单位的积极响应下，实景三维建设在全国掀起了新浪潮。实景三维中国将为数字中国建设打造统一的时空基底，也将为经济社会高质量发展提供数据要素保障和时空赋能。

作为全国第三个新型基础测绘建设试点城市，陕西省西安市从实景三维服务能力和应用生态建设两个层面，着力打造“时空基准、时空关联、时空分析、时空智能、时空安全”五种服务能力，夯实构建“数据服务、平台服务、知识服务”三种服务方式，切实保证实景三维“好用”。同时，从建设好“市级、局级”两个应用生态，建立起“支撑环境、数据安全、更新机制”三个保障机制，有力保障实景三维能够“用好”。

打造时空服务能力，让实景三维“好用”

实景三维高品质时空赋能需要五种能力作为支撑，即时空基准支撑能力、时空关联服务能力、时空分析服务能力、时空智能服务能力、时空安全保障能力。

时空基准支撑能力，需采用与国家基准相统一的平面基准、高程基准、时间基准、编码标准来构建实景三维底座，确保数据成果分建共享，提升实景三维中国建设的整体性、系统性、协同性。

时空关联服务能力，方便用户在实景三维底座上灵活、快速挂接关联各类目标信息，这种能力是时空分析和时空智能的基础，也是实景三维赋能行业应用的关键。

时空分析服务能力，在专题信息与地理实体时空关联的基础上，为用户提供包含空间分析、属性分析、关系计算、时间分析、专题分析等时空分析功能，并提供多样化的时空分析工具。

时空智能服务能力，在时空关联和时空分析的基础上，广泛关联行业专题信息、持续融合物联感知数据，持续迭代实体关系知识图、不断丰富分析模型工具，形成更加智能化的知识化服务能力。

时空安全保障能力，作为实景三维能够“好用”的底线和红线，需确保实景三维数据在政务内网、政务外网以及互联网等多种网络环境下安全交互使用，形成自主可控、合法合规的安全保障体系。

在提升和锻造实景三维五种服务能力的基础上，西安试点着重构建了“数据服务、平台服务、知识服务”三种梯度化的服务方式。

数据服务不仅能够提供“底图式”“背景式”的实体级和传统瓦片数据服务，还能通过“一库多能，按需组装”新模式，高效提供多样化的标准化基础产品和定制化应用产品。

平台服务主要提供功能、接口、环境三种类型的服务。其中，功能服务不仅能够为用户提供查询、统计等常规功能，还可提供数据关联、关系构建、空间分析等专业功能；接口服务为用户提供多种专业API接口，用户可快速搭建自己的应用服务系统；环境服务为用户提供相关应用系统所需的基础环境。

知识服务，作为更高阶的一种服务方式，基于实景三维地理实体丰富的语义和关系信息，针对用户特定的问题需求，通过广泛关联、融合行业专题数据和物联感知数据，采用算法模型和专家知识库等分析工具，能够直接为用户输出问题的答案和结果。

坚持数据为本，夯实数据资源体系

从时空赋能的“五个目标”维度（时空基底、时空关联、时空分析、时空智能、时空安全）来检视和反论地理实体的“四个特征”（空间特征、属性特征、关系特征、标识特征）数据该如何建设。

地理实体的空间特征可细分为空间基准、空间位置、空间形态、伴随时间四个方面。空间特征要支撑起空间分析，需利用地理实体空间几何特性，开展多维空间下地理现象之间空间关系、模式和趋势等的计算分析。西安试点采用西安2000 平面坐标系和1985国家高程基准，保证统一的空间基准 ；空间位置以经纬度、XY 坐标以及高程Z 表示，体现了地上下一体化、室内外一体化思想；空间形态包括点、线、面、体，体现了二三维一体化；伴随时间将地理实体空间变化打上时间标签，体现了地理实体在空间上的时序化特征。

地理实体的关系特征有组成关系（向下关系）、归属关系（向上关系）和关联关系（平行关系）。关系特征要支撑关系计算，基于实体关系分类与生成规则，通过人工采集、自动计算、关联挂接等方式，构建时空知识图谱，支撑基于多类型实体数据的时空智能分析，形成较为科学、准确的时空分析成果。

地理实体还应具备标识特征，西安市地理实体标识特征由空间身份编码和二维标识码组成。西安试点在《基础地理实体空间身份编码规则》基础上，将数据管理与应用、不同类型地理实体空间尺度、空间密度、空间维度、数据保密等因素，设计了42 位编码、最小12 级北斗空间网格划分，在实体入库时通过赋码程序自动计算、统一赋码。

时空智能通过现实世界与数字世界的“全域、全量、全息、动态”的同构映射，需与时空大数据分析、人工智能算法等耦合，实现时空感知、时空认知和时空计算。时空智能可以帮助我们更好地理解和预测事件发生的时间和地点，优化资源分配和决策，提高效率和效果。

坚持应用为本，构建应用生态

数据服务方式与应用服务能力可保障“好用”，但要“用好”，还需打造一个包含政策机制、支撑环境以及共享理念在内的良好应用生态，主要体现在“两个应用生态”（市级应用生态、局级应用生态）和“三个保障机制”（支撑环境保障、数据安全保障、更新机制保障）。

西安注重建设好实景三维的“两个应用生态”。由西安市政府发文，确立实景三维西安作为全市统一、权威数字空间底座的定位；全市各部门在统一的实景三维数字空间底座上，开展各自的信息化建设，在使用实景三维平台服务的同时，通过“信息反哺”方式持续丰富底座数据，形成良性的市级应用生态。西安市资源规划系统明确规定所有与地理信息相关的业务系统都应在实景三维西安基础上开展，要充分利用“一张图”等业务系统中产生的相关专题数据，进一步丰富完善实景三维语义信息，形成良性的局级应用生态。

同时，西安建立起实景三维的“三个保障机制”。支撑环境保障机制方面，西安搭建了国产自主可控的云基础设施，打通实景三维西安服务平台与自然资源专网、政务外网的连接，形成了PB 级数据存储、高性能计算的服务能力，实现与大数据局存储与计算资源的共享。数据安全保障机制方面，采用非线性保密处理、国密算法、国产密码保护等技术以及自主可控基础设施，保障实景三维数据在多种网络环境下安全使用。更新机制保障方面，建立了纵向省市协同、横向行业数据统筹、众源众包更新的数据更新机制，明确以政府为主导的实景三维常态化维护机制。

激活数据价值，“用好”实景三维

为锻造实景三维高质量服务能力，西安市开展了一系列典型应用，确保实景三维建设成果能够“用好”。

时空关联服务方面，西安市以实景三维数据成果为底座，开展不动产管理和智慧社区管理两个典型应用。在不动产管理上，挂接关联不动产信息，依托实景化的场景数据，辅助不动产登记实地核查，通过档案库与现势实体数据比对，辅助不动产灭失库建立，并实现不动产档案数据空间分析可视化与实景化管理 ；在社区智慧管理上，将社区实景三维数据与社区人口、公共服务设施、应急保障、物联感知、社区事件等信息进行关联融合，搭建了实景化社区管理系统，同时整合15 分钟便民服务数据，集成社区业务办理预约、线上报事报修、热点信息关注等功能，为社区居民提供数字生活服务。

围绕时空分析服务，西安市对公共场所精细化建模，实现地上地下、室内室外一体化表达，利用实景三维环境的可视域分析，精确发现可视楼栋、可视楼层、可视户室，并连接户政信息，实现重点人群三维空间分布分析，辅助安保工作精准管控，该应用已在中亚峰会安保防控工作中取得良好效果；同时，搭建国土空间规划“一张图”平台，在常规时空分析基础上，开展知识图谱的分析计算，为城市规划、土地利用、业务审批、规划监督等自然资源管理业务，提供更加高效的应用服务；围绕秦岭北麓环境保护与生态修复工作，开展了25 度坡脚线划定、秦保四区范围、周至大熊猫国家公园勘界等工作。

时空智能服务通过实景三维知识化服务方式，市政部门不需要购买数据、软件，也无需搭建平台，只需提出业务需求，平台通过智能服务，直接向用户推送分析报告及成果图件。

下一步，实景三维西安建设将不断优化常态化数据更新和服务设施运维机制，加强成果的推广应用，实现全市“一盘棋”，避免重复建设和投资，支撑数字政府、数字经济、数字民生对测绘地理信息的需求，为政府数字化转型和智慧城市建设奠定坚实基础。