再进化,国土空间基础信息平台升级方向探索

  日期: 2022-10-10   访问:848次   作者:世纪安图

一、背景介绍

2019年5月,中共中央、国务院印发《关于建立空间规划体系并监督实施的若干意见》(中发〔2019〕18号),明确提出:以自然资源调查监测数据为基础,采用国家统一的测绘基准和测绘系统,整合各类空间关联数据,建立全国统一的国土空间基础信息平台;以国土空间基础信息平台为底板,推进政府部门之间的数据共享以及政府与社会之间的信息交互;依托国土空间基础信息平台,建立健全国土空间规划动态监测评估预警和实施监管机制。国土空间基础信息平台,在上一轮的自然资源信息化建设中,作为基础设施、资源中心和能力中心,基于分布式、云计算、大数据、微服务等技术,为自然资源和规划业务提供基础平台支撑和数据共享服务。

2021年12月,中央网络安全和信息化委员会印发《“十四五”国家信息化规划》。规划中明确提出加强自然资源和国土空间的实时感知、智慧规划和智能监管,优化完善自然资源、国土空间和自然地理格局等基础信息,推动涵盖自然资源开发利用和资产管理、国土空间规划实施、耕地保护、生态修复、海洋资源监管、气象灾害、地质灾害与海洋灾害监测等的动态感知技术能力提升,按照“统一底图、统一标准、统一规划、统一平台”的要求,推进自然资源三维立体“一张图”和国土空间基础信息平台建设。因此,国土空间基础信息平台需要更加丰富的能力,满足自然资源管理从数字化向智能化的升级。总结归纳,可从数据治理、三维引擎、动态感知、智能运维4个方向提升平台能力。

二、数据治理能力

国土空间基础信息平台已经通过建立数据标准、录入元数据信息,按照规划、现状、管理、社会经济及其它分类,整理入库了相关数据。基本解决坐标系统不统一、数据格式不统一、数据版本不统一等问题。并且通过数据接口、数据交换等形式,实现了数据的动态更新。但是数据间的关联关系并没有很好的建立,所以空间平台升级的第一个方向,就是要建立数据间的关系并且提供快捷的数据治理工具。在建立关系方面,通过 “一码”(不动产单元代码)为引线,以“一码”贯穿土地开发利用全过程,有效串联自然资源管理国土空间规划、规划条件、建设用地规划许可、用地预审、土地勘测定界、土地供应、不动产登记等各个环节,构建“一码生成、一码协作、一码溯源”的自然资源管理信息共享、数据融合与业务联动模式;以推动自然资源部门和有关横向部门信息高效共享、业务协同联动。治理工具方面,应当提供一个可视化、零开发的环境,让用户根据数据的变化和业务规程的变化,构建出数据处理的模型和方案,然后由空间平台进行统一的运行和管理,提供一种动态的、用户可自扩展的数据治理体系,以解决传统数据管理系统不能应对数据变化不断重复建设带来的困扰。

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图1 零代码数据治理工具


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图2 一码业务串联


三、双模式三维引擎能力

实景三维中国的建设为国土空间基础信息平台等实景三维数据支撑,并为数字孪生、城市信息模型(CIM)等应用提供统一的数字空间底座。国土空间基础信息平台需要在各个场景维度提供三维引擎支持,主流的选择上有WebGL和游戏引擎2种,WebGL和游戏引擎则各有优缺点:优点是,基于WebGL技术实现的三维客户端开发平台,可用于构建无插件、跨操作系统、跨浏览器的三维GIS应用程序,可访问已经发布的多种二维服务、三维服务,实现二三维场景可视化浏览、交互操作和地理信息管理等功能,并充分利用客户端能力,实现多人同时在线的浏览访问、计算分析。缺点是在模型精度、材质、特效方面展现形式一般;基于游戏引擎的三维GIS在可视化表现和三维渲染方面有超强能力,可以改善用户视觉体验,带来身临其境、更具交互性、游戏级的三维体验。但是建模成本比较高,要想在web端浏览,通常使用像素流送的方式,这需要搭载高性能的GPU服务器端,操作时独占服务端,不利于多人同时操作。而空间平台需要结合各自的优缺点,在大场景上,提供WebGL的引擎,供多人使用;在需要局部展示的精细场景上,提供高保真渲染引擎。同时,双引擎均可加载相同的地形、影像、倾斜摄影模型、激光点云、手工建模数据、BIM 模型等具有真实坐标系的地理空间数据服务,提供无缝切换的能力,供应用端系统调用。

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图3  WebGL引擎和高保真渲染引擎无缝切换


四、动态感知能力

2021年8月,自然资源部发布了《自然资源部卫星遥感应用报告(2020年)》,从报告中可以看到,自然资源遥感卫星在轨量保持增长,返回的数据也急剧增加。在自然资源管理、国土三调等全国性项目,以及农业、林业、城市监管、防灾减灾等行业都发挥了关键作用。长时间、高频率的卫星数据让自然资源管理部门可以获取更高频度的遥感影像数据,如此体量的遥感大数据,传统的“先切片,再发布”的模式,阻碍了遥感数据应用端的便捷使用。在应用层面,通常用于底图展示或者对比展示,应用局限,效率低下,所以国土空间基础信息平台应当提供非切片实时展示发布影像数据的能力。另一方面有了高频度的遥感影像数据,人工读图的形式不再适应动态监测监管的需求。空间基础信息平台应当提供AI要素识别能力,通过建立违法图斑、建筑覆盖区域等训练样本,对遥感影像进行要素识别和提取,实现图斑的分类提取和变化检测,满足管理工作中对违法监测、耕地保护等方面的监测需求。 

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图4 建筑变化识别


五、智能化运维能力

从自然资源部发布的“自然资源部信息化建设总体方案”来看,最终要建成包括涉密内网、业务网、互联网(政务外网)和自然资源应急通信网在内的自然资源“一张网”。待电子政务内网或部内网联通之后,对应业务网逐渐取消,业务网上相关应用向内网或电子政务外网迁移,空间平台必须要适应逐步过渡的网络架构。空间平台承担了自然资源内部纵向互联互通与横向部门间共享交换的功能,且通常采用微服务和云原生的技术,使得问题的发现和定位更为困难。作为整个自然资源信息化的中台,上层的应用系统通常由不同的团队来负责运维管理,随着IT设备、中间件、应用的不断增加,故障点、告警种类与告警数量也随之急剧增加。告警的多面性、冗余性、耦合性,会增加排查问题的难度以及增加不同运维小组间沟通成本。空间平台作为软件基础设施,直接影响系统服务稳定性,类似于不动产应用,一次服务中断事件便会对用户造成极大的损失。所以空间平台应当融合硬件、网络、中间件、应用的运行信息,提供统一标准的日志收集、性能监测功能,便于快速的定位发现问题。

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图5 运行监控中心


总结

基于自然资源三维立体“一张图”,国土空间基础信息平台应持续强化技术支撑能力,通过人工智能、多引擎三维GIS等技术,提升作为基础软件设施的能力,实现数据治理、业务融合,支撑自然资源决策监管。


供稿:研发中心 黄一睿

编辑:谭琳

审核:陈东

审签:祝欣欣

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