金健，任建福，黃景金，楊鄭貝

（1.廣西壯族自治區(qū)自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)院，廣西 南寧 530023；2.北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)自然資源監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)工程技術(shù)創(chuàng)新中心，廣西 南寧 530219）

自然資源自古以來便是一個(gè)國(guó)家得以發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，更是人們賴以生存的重要物質(zhì)保障，保護(hù)自然資源就是保護(hù)和發(fā)展生產(chǎn)力。如何對(duì)自然資源進(jìn)行高效、協(xié)同化的保護(hù)、開發(fā)和利用是新時(shí)代自然資源管理亟需解決的問題；而在數(shù)字化建設(shè)迅猛發(fā)展的當(dāng)代，對(duì)自然資源相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有序組織和高效管理更是自然資源管理最重要、最直接的抓手之一。自生態(tài)文明體制改革以來，隨著《深化黨和國(guó)家機(jī)構(gòu)改革方案》的出臺(tái)，廣西積極組建自然資源廳，將涉及海洋、森林、草地、濕地、水資源的調(diào)查監(jiān)測(cè)職責(zé)重新整合，進(jìn)而徹底解決相關(guān)部門的數(shù)據(jù)矛盾。同時(shí)，自然資源部在三維立體時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、信息化建設(shè)、自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建等工作中多次提出，要建成自然資源日常管理所需的三維立體“一張圖”[1]。這就為今后指明了方向，新時(shí)期的自然資源數(shù)據(jù)組織、管理將不再以單一的二維物理拼接模式延續(xù)。

本文圍繞廣西自然資源管理需求，以“成熟一個(gè)、集成一個(gè)、共享一個(gè)”的思路整合各類自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（庫(kù)）[1]為最終目標(biāo)，遵循生態(tài)系統(tǒng)的整體性、系統(tǒng)性及其內(nèi)在規(guī)律，提出了基于“地上地下、陸海相連”的分層分類三維立體時(shí)空數(shù)據(jù)統(tǒng)一組織結(jié)構(gòu)[2]。通過三維空間的立體分層體現(xiàn)各類自然資源數(shù)據(jù)之間的邏輯性，通過各層內(nèi)部的自然資源分類突出自然資源成果數(shù)據(jù)管理的重點(diǎn)[3]。

1 自然資源數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀

長(zhǎng)期以來，廣西各類自然資源管理均分散組織實(shí)施，成果數(shù)據(jù)海量、種類繁多，涵蓋了耕地、森林、濕地、海洋、礦產(chǎn)、草地等各類自然資源相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。同時(shí)，各部門、各行業(yè)、各層級(jí)基于職責(zé)分工形成了僅滿足自身管理需求的調(diào)查監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系和數(shù)據(jù)的組織管理模式[4]；久而久之，導(dǎo)致了數(shù)據(jù)成果分散、語(yǔ)義不統(tǒng)一、內(nèi)容相交叉、指標(biāo)相矛盾等突出問題，嚴(yán)重制約了廣西治理體系和治理能力的現(xiàn)代化建設(shè)。

1.1 數(shù)出多門

經(jīng)過多年的分頭組織管理，同種自然資源在不同管理部門所采用的調(diào)查監(jiān)測(cè)指標(biāo)也不盡相同，如海洋資源在自然資源部門的調(diào)查指標(biāo)為自然岸線保有率，而在海洋部門的調(diào)查指標(biāo)主要為海水質(zhì)量狀況、海水富營(yíng)養(yǎng)化等。存在于同一地理空間的自然資源可能在不同的管理部門被劃分為不同的資源類型，如河流濕地、湖泊濕地在國(guó)土三調(diào)中被定義為水系，而在濕地二調(diào)中被統(tǒng)一劃定為濕地；種植園地在國(guó)土三調(diào)中被定義為園地，而在森林資源清查中被劃定為林地。同時(shí)，同類自然資源的調(diào)查監(jiān)測(cè)工作在不同時(shí)期起調(diào)的尺度相差甚大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)銜接相當(dāng)困難，如濕地一調(diào)的最小調(diào)查面積為100 hm2，濕地二調(diào)的最小調(diào)查面積僅為8 hm2。上述種種問題，嚴(yán)重制約了“一張底板、一套數(shù)據(jù)和一個(gè)平臺(tái)”的建設(shè)[5]。

1.2 數(shù)據(jù)孤島

廣西跨部門、跨行業(yè)、跨層級(jí)間的自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)成果數(shù)據(jù)始終采用相互獨(dú)立的組織管理方式，各類數(shù)據(jù)獨(dú)立存儲(chǔ)、各自維護(hù)、自行更新，形成物理上的數(shù)據(jù)孤島；同時(shí)，由于各部門、各行業(yè)、各層級(jí)對(duì)自然資源管理需求的不同，導(dǎo)致定義、標(biāo)準(zhǔn)、范圍不一致，形成了邏輯上的數(shù)據(jù)孤島。因此，采集的數(shù)據(jù)間無(wú)法互通，調(diào)查監(jiān)測(cè)成果不能共享，各類數(shù)據(jù)庫(kù)間也無(wú)法兼容并用，大大增加了數(shù)據(jù)合作的溝通成本，嚴(yán)重影響了廣西自然資源數(shù)據(jù)一體化管理建設(shè)。

1.3 數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)

經(jīng)過多年的信息化建設(shè)，2012年廣西建成了以國(guó)土資源“一張圖”數(shù)據(jù)庫(kù)綜合審批、監(jiān)管與統(tǒng)計(jì)分析為主的信息數(shù)據(jù)平臺(tái)，相繼建設(shè)了28個(gè)耕地、礦產(chǎn)、海洋、測(cè)繪等國(guó)土資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)量超過40 TB。近年來，隨著相關(guān)數(shù)據(jù)成果的匯集、整理和不斷充實(shí)，實(shí)現(xiàn)了用地、用礦、用海等自然資源日常管理的信息化審批和動(dòng)態(tài)監(jiān)管。

隨著生態(tài)文明體制改革、機(jī)構(gòu)改革以及對(duì)各類自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)要求的不斷提高，為了更好地適應(yīng)生態(tài)文明建設(shè)和自然資源管理的需要，應(yīng)按照更加科學(xué)、簡(jiǎn)明、可操作的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)組織模式的重構(gòu)，需在現(xiàn)有國(guó)土資源“一張圖”的基礎(chǔ)上，匯集各類差異甚大的自然資源數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、三維可視化等先進(jìn)技術(shù)，建立各類自然資源三維空間上的相互聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)高效的信息化數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)一組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)廣西自然資源數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀，重點(diǎn)解決數(shù)出多門、數(shù)據(jù)孤島等現(xiàn)實(shí)問題，建立多源海量數(shù)據(jù)在物理邏輯上的統(tǒng)一，在三維空間上可關(guān)聯(lián)的組織結(jié)構(gòu)，為自然資源管理提供便利?；诂F(xiàn)有的基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)搭建三維空間框架，以三維空間位置作為組織和聯(lián)系所有自然資源的基本紐帶；縱向上，實(shí)現(xiàn)空間關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的多層疊加和套合；橫向上，將同一層分為歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，可展示各類資源隨時(shí)間進(jìn)程的變化情況，且各類資源數(shù)據(jù)之間相互融合、相互銜接；最終形成“縱向有關(guān)聯(lián)、橫向可銜接”的廣西自然資源分層分類時(shí)空數(shù)據(jù)統(tǒng)一組織結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)跨部門、跨行業(yè)、跨層級(jí)的不同數(shù)據(jù)的有序匯集。

2.1 數(shù)據(jù)分層設(shè)計(jì)

分層分類時(shí)空數(shù)據(jù)統(tǒng)一組織結(jié)構(gòu)以廣西現(xiàn)有的基礎(chǔ)測(cè)繪成果為框架，以數(shù)字高程模型為基底，以高分辨率遙感影像為背景[5]，按照三維空間位置，統(tǒng)籌考慮地下、地表、地上三維立體空間的對(duì)應(yīng)方位；縱向上，由下至上依次分為地下資源層、地表基質(zhì)與地形地貌層、地表覆蓋層和管理層；橫向上，通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)融合等技術(shù)手段形成各時(shí)期的自然資源數(shù)據(jù)成果。通過將廣西自然資源數(shù)據(jù)從多源二維向有組織、有分類、有時(shí)間變化的統(tǒng)一三維時(shí)空擴(kuò)展方式轉(zhuǎn)化[6]，形成統(tǒng)一協(xié)調(diào)的支撐自然資源和國(guó)土空間開發(fā)利用與保護(hù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。具體分層設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 廣西自然資源分層設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖

1）地下資源層，包括地表以下的各類自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)成果。廣西礦產(chǎn)、地下水資源豐富，目前已擁有多年的地下水、礦產(chǎn)資源等調(diào)查監(jiān)測(cè)成果數(shù)據(jù)，還可逐步增加地質(zhì)等調(diào)查成果數(shù)據(jù)。

2）地表基質(zhì)與地形地貌層，根據(jù)目前廣西的調(diào)查監(jiān)測(cè)技術(shù)手段，主要包括地質(zhì)調(diào)查、海洋（海底基質(zhì)）調(diào)查、土壤調(diào)查等專項(xiàng)調(diào)查成果，但還需統(tǒng)一空間坐標(biāo)、數(shù)據(jù)格式等形成基質(zhì)層數(shù)據(jù)；可采用廣西統(tǒng)一的數(shù)字高程模型來表征地形起伏特征。

3）地表覆蓋層，需以國(guó)土三調(diào)、地理國(guó)情普查成果數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，融合各類自然資源多年的專項(xiàng)調(diào)查、專題監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，主要包括耕地資源、森林資源、濕地資源、草地資源、水資源、海洋資源等。

4）管理層，需根據(jù)廣西自然資源管理現(xiàn)狀和需求具體設(shè)計(jì)，包括廣西各級(jí)行政區(qū)劃、地名地址、自然資源權(quán)屬界線、生態(tài)保護(hù)紅線、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界、自然保護(hù)地界線、開發(fā)區(qū)界線等數(shù)據(jù)成果。

2.2 數(shù)據(jù)分類設(shè)計(jì)

自然資源數(shù)據(jù)分類將在數(shù)據(jù)分層的框架下，綜合考慮數(shù)據(jù)所屬類型、地表覆蓋分類、數(shù)據(jù)時(shí)效性等現(xiàn)實(shí)應(yīng)用需求，對(duì)各類自然資源數(shù)據(jù)進(jìn)行分類設(shè)計(jì)。最終，按照統(tǒng)一的空間參考和分類標(biāo)準(zhǔn)，采用多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)將基礎(chǔ)調(diào)查獲得的共性信息層與專項(xiàng)調(diào)查的特性信息層進(jìn)行空間疊加，建立內(nèi)容完整、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、動(dòng)態(tài)更新的自然資源數(shù)據(jù)體系[7]。本文重點(diǎn)探討數(shù)據(jù)所屬類型分類。

2.2.1 所屬類型分類

根據(jù)廣西正在進(jìn)行的各類自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)工作和已有數(shù)據(jù)成果，將各類自然資源數(shù)據(jù)分為基底數(shù)據(jù)類、調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)類、管理數(shù)據(jù)類、其他數(shù)據(jù)等4個(gè)一級(jí)類、23個(gè)二級(jí)類和111個(gè)三級(jí)類。一級(jí)類依據(jù)數(shù)據(jù)資源的用途進(jìn)行劃分，二級(jí)類依據(jù)數(shù)據(jù)資源所屬的資源類型、管理內(nèi)容進(jìn)行劃分，三級(jí)類依據(jù)所開展的各項(xiàng)具體項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行劃分[8]。數(shù)據(jù)所屬類型分類組織結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 廣西自然資源數(shù)據(jù)所屬類型分類組織結(jié)構(gòu)示意圖

1）基底數(shù)據(jù)。該類數(shù)據(jù)作為統(tǒng)一空間定位的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，涵蓋了各類基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)，具體目錄如圖3所示。

圖3 廣西自然資源分層分類組織結(jié)構(gòu)基底數(shù)據(jù)類

2）調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。該類數(shù)據(jù)根據(jù)對(duì)應(yīng)的三維空間位置分別放入地下層、地表基質(zhì)與地形地貌層、地表覆蓋層，包括廣西已開展的地下、地表、地上各類資源的調(diào)查監(jiān)測(cè)歷史、現(xiàn)狀成果數(shù)據(jù)。具體數(shù)據(jù)目錄如圖4所示。

圖4 廣西自然資源分層分類組織結(jié)構(gòu)調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)類

3）管理數(shù)據(jù)。該類數(shù)據(jù)將放入管理層，涵蓋全區(qū)各級(jí)行政區(qū)劃管理數(shù)據(jù)、測(cè)繪地理信息管理數(shù)據(jù)以及滿足廣西自然資源日常管理所需的數(shù)據(jù)[9]。具體數(shù)據(jù)目錄如圖5所示。

圖5 廣西自然資源分層分類組織結(jié)構(gòu)管理數(shù)據(jù)類

4）其他數(shù)據(jù)。該類數(shù)據(jù)為管理數(shù)據(jù)的拓展補(bǔ)充，基于歷史數(shù)據(jù)、現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)的分析與思考，為未來構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一且?guī)в猩鐣?huì)經(jīng)濟(jì)和人類活動(dòng)的自然資源分類要素體系，需進(jìn)一步有機(jī)整合社會(huì)數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)和人類活動(dòng)數(shù)據(jù)[10]。信息化社會(huì)帶來的大數(shù)據(jù)也為數(shù)據(jù)分類體系提供了城市運(yùn)行方面數(shù)據(jù)，以用促管，確保數(shù)據(jù)資源管理持續(xù)提效。具體數(shù)據(jù)目錄如圖6所示。

圖6 廣西自然資源分層分類組織結(jié)構(gòu)其他數(shù)據(jù)類

2.2.2 所屬資源分類

在數(shù)據(jù)分層組織設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合廣西自然資源特性，本文根據(jù)國(guó)土三調(diào)和地理國(guó)情普查等分類標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行廣西地表基質(zhì)分類、廣西地表覆蓋分類、廣西土地利用現(xiàn)狀分類和廣西自然地理單元?jiǎng)澏ā?/p>

2.2.3 數(shù)據(jù)時(shí)效分類

為滿足廣西各類自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)監(jiān)管的需求，按照時(shí)間順序?qū)⒏黝愖匀毁Y源分為歷史數(shù)據(jù)類、現(xiàn)狀數(shù)據(jù)類和規(guī)劃數(shù)據(jù)類。

2.3 基本功能設(shè)計(jì)

在自然資源數(shù)據(jù)分層分類組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，針對(duì)各類自然資源數(shù)據(jù)海量、內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，為組織模型設(shè)計(jì)了高效瀏覽、查詢、分析等功能。具體功能如圖7所示。

圖7 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)

2.3.1 海量數(shù)據(jù)加載

本文通過分析廣西自然資源分層分類組織模型每一層的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了各層的數(shù)據(jù)接口，以保證本層內(nèi)的各類數(shù)據(jù)能快速入庫(kù)并與統(tǒng)一的空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)定位，且各層級(jí)間數(shù)據(jù)互不干擾，實(shí)現(xiàn)海量時(shí)空數(shù)據(jù)的快速加載。

2.3.2 三維數(shù)據(jù)展示

分層分類時(shí)空數(shù)據(jù)統(tǒng)一組織結(jié)構(gòu)是由簡(jiǎn)單的二維物理拼接方式向三維立體多尺度多時(shí)空模式的轉(zhuǎn)變，將結(jié)合大數(shù)據(jù)處理、UE和CG等平臺(tái)開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用場(chǎng)景的三維數(shù)據(jù)快速展示。

2.3.3 數(shù)據(jù)基本操作

結(jié)合自然資源管理的現(xiàn)實(shí)需求，對(duì)各層各類數(shù)據(jù)均可實(shí)現(xiàn)快速瀏覽、屬性查詢、空間定位、統(tǒng)計(jì)分析、專題圖制作和動(dòng)態(tài)更新等操作。

3 技術(shù)難點(diǎn)

本文提出的基于分層分類的三維立體時(shí)空自然資源數(shù)據(jù)統(tǒng)一組織結(jié)構(gòu)，是通過建立“地上地下、陸海相連”且相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)底板的數(shù)據(jù)組織形式，形成統(tǒng)一協(xié)調(diào)的支撐自然資源和國(guó)土空間開發(fā)利用與保護(hù)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。因此，需要采用“專業(yè)化處理、專題化匯集、集成式共享”的方式，從數(shù)據(jù)的獲取方式、組織形式、語(yǔ)義內(nèi)涵等各方面統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)按照數(shù)據(jù)整合規(guī)范要求，在各數(shù)據(jù)層內(nèi)組織對(duì)各類自然資源數(shù)據(jù)進(jìn)行整合銜接，逐步消除由數(shù)出多門而引起的數(shù)據(jù)冗余、數(shù)據(jù)打架，逐步打破數(shù)據(jù)孤島的壁壘。

3.1 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

本文遵循山水林田湖草是一個(gè)生命共同體的理念，深入梳理各類自然資源信息化建設(shè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系，協(xié)調(diào)各類標(biāo)準(zhǔn)之間的矛盾，從邏輯關(guān)系、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、分類體系、分類編碼、術(shù)語(yǔ)定義等方面研究完善了現(xiàn)有的自然資源分類標(biāo)準(zhǔn)、地表覆蓋分類標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)、系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程規(guī)范等[11]；最終建立了包括網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)生產(chǎn)、數(shù)據(jù)成果、系統(tǒng)開發(fā)、應(yīng)用服務(wù)、安全保密等統(tǒng)一的自然資源信息化標(biāo)準(zhǔn)框架體系，重點(diǎn)解決概念不統(tǒng)一、內(nèi)容有交叉、指標(biāo)相矛盾等問題。

3.2 數(shù)據(jù)銜接

以《自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建總體方案》和《自然資源部信息化建設(shè)總體方案》為指導(dǎo)，在國(guó)土三調(diào)成果的基礎(chǔ)上，研究了國(guó)土三調(diào)與各類自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)成果數(shù)據(jù)的相互銜接以及各類自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)聯(lián)銜接，主要解決層內(nèi)數(shù)據(jù)歸類模糊、層間數(shù)據(jù)內(nèi)容交叉等問題，最終集成建庫(kù)，形成具有統(tǒng)一空間基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)格式的各類自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)[12]。

4 結(jié)語(yǔ)

基于分層分類的三維立體時(shí)空海量數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理模式是新時(shí)期生態(tài)文明體制改革、機(jī)構(gòu)改革背景下自然資源管理的必然需求，也是推動(dòng)國(guó)土調(diào)查向自然資源調(diào)查升級(jí)的必然要求[1]。為進(jìn)一步研制自然資源分層分類模型，實(shí)現(xiàn)廣西自然資源“一張底板、一套數(shù)據(jù)”的綜合應(yīng)用，本文探討設(shè)計(jì)了廣西自然資源分層分類時(shí)空數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理模式，以廣西自然資源信息化現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，充分集成并應(yīng)用已有的信息化數(shù)據(jù)成果，重點(diǎn)解決了各類自然資源數(shù)據(jù)融合以及廣西自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)等技術(shù)難點(diǎn)，為切實(shí)加快建立自然資源統(tǒng)一調(diào)查、評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)制度，健全自然資源監(jiān)管體制，打牢數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。