“以图驱动”思路下的自然资源数据治理与应用

刘雪俊，蒋凤钗*，胡晓彤

（1. 广东省国土资源技术中心，广东 广州 510075）

十三五以来，尤其是机构改革以来，自然资源的管理面临着由土地资源、矿产资源、林草资源和海洋资源等分头管理向“山水林田湖草”系统治理的转变，但自然资源数据管理和应用各自为政的现象在短期内仍然比较突出，数据共享和服务应用水平还难以全面满足业务应用和社会服务的需求。特别是对照国家“放管服”改革、“数字政府”建设的相关要求，还存在数据不全不新，图属关联弱，共享应用难等问题，亟需开展“以图驱动、带图审批”的数据应用，发挥自然资源长期以来积累的空间数据优势，满足自然资源管理精细化、智能化的需求。在此背景下，广东省自2016年起，持续开展一体化数据库的建设，目前已基本完成了国土资源大数据向自然资源大数据的转变，为省市县三级的自然资源管理提供统一的数据驱动、应用支撑和决策支持[1-3]。

1 技术路线

广东省自2016 年起开展国土资源大数据的建设，采用“以图驱动”的建设思路，充分利用已有的建设成果，统一规划、统筹设计、分步实施。按照数据资源体系建设思路、方法、技术以及相关规范要求，结合信息化建设总体框架[4]，以业务应用为导向，采用分层模式进行设计与规划，以统一的标准规范为依据，以组织协调机制为保障，通过梳理分析数据资源现状，开展专题数据分析，并按照标准规范对数据进行整合。基于数据体系和业务需求，对业务管理对象进行抽象和空间化表达。建立统一数据模型，从数据的汇聚、治理到应用的技术路线，构建一体化数据库，支撑一体化数据的应用与更新维护。机构改革后，逐步在原有土地、矿产等国土资源数据的基础上，进一步汇聚海洋、林业等数据资源，形成了省级自然资源“一张图”数据资源目录。数据治理与应用的技术路线如图1所示。

图1 技术路线图

1）数据汇集：按统一的标准规范，通过建设专项数据库、业务系统数据库，汇聚基本覆盖“山水林田湖草”全要素自然资源数据资源。

2）数据治理：对汇集的自然资源数据进行质量分析、清洗、整合和标准化处理。以图属关联、空间关联、时态关联和业务关联为手段，构建包含公共基础类、专业基础类、业务管理类和公共政务类的自然资源一体化数据库。

3）数据应用：在统一汇聚、集中建模的一体化数据库基础上，将自然资源管理的业务审核要点下沉到数据层，以数据分析模型的形式实现统一权威的数据支撑，保障省市县三级自然资源业务统一数据、统一标准、统一规则，实现“以图驱动”。并在数字政府的应用体系下，推进自然资源数据在政府部门和社会公众的开放共享。

2 关键技术

2.1 基于一体化数据模型驱动的整合建库技术

针对数据类别多、格式不一、来源分散等特性[5]，按照统一的时空框架、统一的信息分类编码、统一的资源目录、统一的面向对象的数据组织基本原则进行数据一体化的组织管理设计。以数据结构、逻辑组织、物理存储与业务应用为导向，进行数据动态整合、逻辑统一组织、物理混合存储与应用服务管理，实现一体化数据模型驱动的数据整合建库。

基于结构模型的数据动态整合是根据源数据的不同结构特征，采用数据建模方法，通过核心元数据、扩展元数据的方式实现对各类数据的动态建模，依据数据模型对多元异构数据进行整合加工，通过定义数据字段组成、字段名称、字段类型、字段映射关系等，满足数据动态整合的需要。

2.2 跨业务、跨层级的数据联动更新技术

数据有效更新是共享应用的前提，不少学者对遥感影像、地理信息、业务信息的更新进行了研究，获得了不同程度的成果[6-8]。然而基于统一数据模型，通过业务系统的有效衔接，将数据更新后的成果进行统一管理和应用，支撑自然资源业务却鲜有研究。亟需通过联动更新的技术手段，将以往数据割裂、管理脱节的审批流程，升级为数据统一管理、审批无缝衔接、更新一体联动的新模式，提升自然资源业务管理效能。

“一横”是跨业务部门的联动更新，自然资源数据流动循环一般涉及多个业务部门，一项业务的处理决策往往需要多个业务部门协同办理、多个类型数据综合支撑。“一纵”为省市县三级数据联动更新，即根据业务权限、管理职能的差异分为自上而下、自下而上以及二者相结合的方式。

通过关系模型设计，建立测绘、土地、矿产、地质环境和地质灾害等不同业务之间的数据联系，业务管理中产生的最新数据自动沉淀到数据操作区，通过相关业务主管部门确认后，更新的业务数据进入到正式数据库中，将对应类别、内容进行实时更新。

2.3 基于多态存储架构的一体化管理技术

针对传统数据存储无法全面满足浏览展示、计算分析、服务应用等多样化的应用场景对自然资源数据的高效管理和灵活应用的难点[9-10]，基于现有空间数据存储与管理机制，制定多态融合架构的一体化数据存储模型，实现自然资源数据的统一存储、统一组织、统一管理、统一访问，支撑自然资源数据的精确查询统计、高效应用分析、灵活数据分发以及快速二三维服务。

自然资源数据对象可以分为地类图斑、遥感监测图斑等，每一类数据对应一个一体化数据模型。一体化数据模型以数据应用为牵引在要素数据集、镶嵌数据集、瓦片数据集等基础空间数据模型耦合的基础上，扩展了时态属性。一体化数据模型由自然资源数据对象的文件形态数据、空间形态数据、服务形态数据、元数据和关联信息五部分，各部分之间互相依存与关联。关联信息定义了一体化数据模型各部分之间的耦合关系，详细描述了各形态数据的存储位置以及数据之间的关联、时序关系等。

一体化数据模型的多态特征导致单一的物理存储形式无法满足其存储需求，需要采用混合存储策略，综合运用空间数据库（涵盖关系数据库能力）、NoSQL 数据库和分布式文件系统的优势特征实现矢量、影像、地形、表格、瓦片、文件等结构化、半结构化和非结构化数据的一体化管理，每一类数据适配最优的物理存储形式。

2.4 “以图驱动”的自然资源数据应用模式

针对省市县三级衔接不畅、数据共享不彻底、业务协同困难的问题，率先建立了业务应用驱动的省市县三级自然资源大数据应用共享与动态更新机制，在统一的技术框架下，统一数据来源、统一规则审查，提供丰富多样的浏览查询服务、空间分析服务和决策专题服务，实现全省共用“一张图、一套服务”，智能化辅助业务审批和行政管理。

制定满足自然资源集中管理需求的自然资源数据标准规范，以空间数据为驱动，按照标准规范全面汇聚土地、矿产、地质、基础地理、规划等业务数据，整合形成集多源数据于一体的统一标准、动态更新的自然资源数据中心，实现数据来源的统一。

结合实际业务需求，通过可视化界面构建具备实际业务逻辑关系的空间模型实体对象，并将该实体模型对象以服务接口的形式提供给各应用系统进行调用。用户通过可视化的界面对其相关的变量参数进行设置或者修改并执行对应的实体模型对象，从而完成模型的定量分析与协调。

以图数结合的方式支撑建设用地审批、三旧改造、设施农业用地备案等省市县三级联动的业务，基于测绘数据产生的准确图形，由图生成数据，建立准确、客观的业务分析结果，围绕业务审批将空间数据和属性数据深入结合，图数共同辅助业务审批，改变了以往审批过程中二者相分离的审批模式，形成了“以图驱动”的数据应用新模式。

3 应用情况

通过5 a 的建设，基本在广东省范围内形成了“以图驱动”的自然资源数据应用模式，通过地图服务、三维场景服务、要素查询服务、空间分析服务等多种应用模式为土地、矿产、海域等12个业务系统在线办理提供数据支撑。截至目前，服务省-市-县三级自然资源行业内用户数达8 000 余个，已在用地审批、耕地保护、执法监督等领域实现规模化应用，支撑了3 788件建设用地审批，服务24.55万亩用地指标分配使用和11.87万亩耕地占补的管理。

4 结语与展望

广东省自然资源一体化数据库的建设，始终坚持“以图驱动”的数据应用理念，实现了自然资源数据的统一管理，全省共用一张图、一套服务，做到了同数同源、以图管地。相关经验已推广至山东、湖南、青海、宁夏、新疆、海南、吉林等省份，对当地的自然资源信息化建设提供了良好的借鉴和参考。面对“全要素、全周期、全方位”的自然资源管理需求，还面临数据动态关联弱、协同治理技术尚未有效破解等难题。如何构建自然资源数据的关联，打通规划、管制、保护等业务环节，以数据驱动业务协同衔接，推动业务管理流程优化，实现自然资源资产全生命周期管理，开展态势分析、趋势预测是未来的发展方向。