浅析自然资源空间数据管理及服务应用

刘峰

【摘要】本文以省本级自然资源空间数据成果为基础，研究分析了自然资源空间数据管理方式，阐述了基于ArcGIS平台基础上构建的空间数据服务的模式，介绍了应用现状，展望了空间技术在自然资源管理过程中的发展方向。

【关键词】自然资源;信息化;空间数据;GIS

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.24.

1、自然资源空间数据成果的类别及内容

自然资源空间数据有很多分类模式，按照数据业务类型来说，包含土地资源、矿产资源、地质环境、不动产、海洋等空间数据成果;按照数据类型来说，包含文本坐标空间数据、栅格图形数据、矢量图形数据、图纸扫描件档案;按照更新频度分类来说，包含年度更新空间数据、定期更新空间数据、实时更新空间数据。自然资源空间数据成果基本覆盖到资源调查、确权登记、规划保护、地灾防治、监督监管各个业务及管理环节。

2、空间数据管理和应用的主要方式

总体来说，国土资源空间数据管理和应用包含以下几种方式。

2.1传统文件管理

空间数据的文件型管理方式是所有空间数据存储的基本形式。对于空间数据来说，其加工采集直接形成的成果就是文件型的数据成果。适用的空间数据主要包括：遥感影像、扫描图纸、照片、图形文件（coverages、shapefile、坐标对）等。

2.2数据库管理

空间数据的数据库管理方式是将数据成果经过转换，统一存放到通用的关系型数据库当中，以达到多用户可控访问、支撑系统开发建设为主要目的。

2.3基于空间数据引擎中间件管理

空间数据引擎是介于第三方GIS平台厂商与数据库厂商间，提供空间数据存放至关系数据库中的逻辑约束及组件的集合，目的是为了解决空间数据采集与数据库管理、版本控制、各类应用的一体化操作要求。适用的空间数据主要包括：各类自然资源行政审批图形成果、基础调查空间成果、规划空间成果、生态保护红线空间成果、基本农田空间成果、综合执法空间成果等。

尤其是作为空间数据引擎中间件的代表ArcSDE，在GIS行业应用中得到了广泛的应用。在空间数据管理过程中，ArcSDE数据库通常是最关键的要素，尤其是当企业应用从集中式的基于coverages和shapefiles文件到分布式的数据库转型的时候。

3、空间数据服务和应用

空间数据体系形成后，支撑相关信息系统的建设成为重要的目标。按照当前主流的信息开发技术，系统建设时一般采用层次化的模式，在硬件、网络及信息安全的保障下，通过对数据的管理、服务接口的定制，充分将数据作用发挥出来，实现对业务及应用的支持，具体包含以下分层结构。

3.1支撑层

支撑层主要完成对相关的系统、数据库所需的服务器、存储、网络及安全设备进行管理。针对空间数据，采用GIS服务器集群及分布式的方式完成对各节点的统一调度和监控，并进行容灾和数据备份，保障业务的连续性及数据的安全性。

3.2数据层

数据层主要基于支撑层提供的资源，完成对数据的统一组织和管理。在ArcGIS体系中，主要通过桌面版及移动版相关产品实现数据的原始采集和加工，通过数据库及空间引擎中间件完成数据库的管理，同时开展数据目录编制、模型建设、符号化设置，围绕数据应用定制有关空间信息的产品。

3.3服务层

服务层是数据和应用间的桥梁，既保证数据安全、高效实用，又保障应用开发的开放、便捷及通用。空间数据服务层中，既有原生的AGS地图图形服务，又包含符合Web服务标准的通用应用服务，同时还可以结合应用开发的特征，提供类似于大组件或富客户端粒度级别的组件或子应用。

在ArcGIS体系中，主要通过ArcGIS Server将空间数据组织到功能性 GIS 资源中，以使得空间数据在 Web 服务器上运行成为可能。通过平台建立的空间服务允许多个用户同时访问和浏览。Web 服务在 ArcGIS Server 站点上运行，ArcGIS Server 中的服务从客户端接收查询，并基于其数据和配置返回响应。

3.4应用层

应用层上承载的是各类应用系统，依据数据及服务权限，使用和展示图形数据资源。同时，应用层开发的具有通用性的功能，可以整合归并成为新的服务层内容，为其他应用继续提供服务，能够有效的降低系统开发的成本，减少功能的重复开发和资源浪费。

4、省本级空间数据服务的相关信息化建设情况

4.1国土资源“一张图”数据管理体系的构建

根据自然资源部在2019年发布的《自然资源信息化顶层设计》，各省按照统一的标准规范，以国土资源“一张图”为基础，共享交换其他相关部门数据，形成可持续更新的自然资源“一张图”数据体系。 通过制定相应标准，集成各类数据形成自然资源数据资源体系，建立地上地下、陆海相连、三维立体的自然资源数据资源体系。

4.2国土空间基础信息平台的建设

国土空间基础信息平台建设完成了基础测绘、遥感、土地、不动产等信息资源的整合及接入，通过共享及交换，为发改等部门提供了国土空间相关信息，形成了贯穿省、市、县三级部门联动、开放共享、安全可靠的分布式平台。

5、空间数据应用的展望

5.1自然资源空间大数据

时空特性是资源数据的关键特征，且数据也随着这两个要素不断衍变，形成信息量及数据量庞大的数据成果，这些数据成果具有明显的大数据特征。王家耀院士曾说从某种意思上来讲：“大数据本身就是在一定的时间和空间内发生的，从本质上来讲就是时空大数据”。

5.2 BIM、三维及虚拟现实技术

BIM（Building Information Modeling）技术其核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。GIS以及三维信息系统是对地表及地表要素的图形化展示，与BIM进行结合，开展虚拟现实与三维地理信息进行场景的深度应用，未来的自然资源管理将更加透明和可视化。

结语：

随着政府行政管理及业务审批信息化程度的不断提高，空间信息在决策支持和信息展示层面上的需求越发迫切。空间信息可视化这种独特的优势需要在政府及社会各行各业发挥了重要作用，但信息量大、多源异构等特性也对其管理提出了更高的要求，随着三维或多维信息的不断丰富，对数据的管理提出了更高的要求，利用先进的GIS平台，建设一系列自成体系的平台成为今后一段时期的自然资源空间数据管理和使用的重要工作方向。

参考文献：

[1]陈小卉，何常清.制度变迁背景下的省级空间治理思考--以江苏省为例[J].城乡规划，2018，0（5）：27-34.

[2]万宝林.ArcSDE空间数据库的用户权限管理[J].测绘与空间地理信息，2011，34（6）：129-131.

[3]王家耀，武芳，郭建忠，等.时空大数据面临的挑战与机遇[J].測绘科学，2017，42（7）：1-7.