焦点专题-业界唯一!三维国土空间基础信息平台来了

发布时间:2020 年 08 月 22 日  文/应用产品研发中心 相容祯 周红红
导读:三维国土空间基础信息平台(3DNSIP)是履行自然资源管理“两统一”职责的统一对外服务平台,是自然资源部信息化顶层设计“一网一库一平台”的重要内容,是构建自然资源各类应用的基础平台,可对国土空间规划、用途管制、生态修复以及自然资源调查监测、确权登记、资产管理、开发利用等进行有效支撑。

  为推动新一代信息技术与自然资源管理的深度融合,提升自然资源治理能力和水平,2017年,原国土资源部会同原国家测绘地理信息局联合印发了《关于推进国土空间基础信息平台建设的通知》。2018年,陆昊部长在海南调研时提出“自然资源相关业务系统要由二维系统变成三维系统,解决自然资源调查、确权和国土空间用途管控等问题”。2019年,自然资源部关于《自然资源部信息化建设总体方案》明确指出以自然资源“一张图”大数据体系为支撑,建成部门联动、开放共享、安全高效的分布式国土空间基础信息平台。“山、水、林、田、湖、草”作为生命共同体综合管理是当前的迫切需求,原有的单要素的资源管理方式满足不了当前的管理需求,需要技术上实现从二维到三维的转变。

  在此背景下,基于“自然资源云”总体建设思路,超图研究院应用研发中心自主研发出三维国土空间基础信息平台(3Dnational spatial information platform,即3DNSIP,以下简称为“3DNSIP”)。3DNSIP是履行自然资源管理“两统一”职责的统一对外服务平台,是自然资源部信息化顶层设计“一网一库一平台”的重要内容,是构建自然资源各类应用的基础平台,可对国土空间规划、用途管制、生态修复以及自然资源调查监测、确权登记、资产管理、开发利用等进行有效支撑。3DNSIP采用微服务、云原生架构,以国土资源、测绘地理信息等各类数据为基础,聚合集成政府和社会各类国土空间相关数据,打造自然资源“一张图”的升级版,提供数据的互联互通、技术的全面支撑以及应用场景的快速搭建能力,实现对自然资源业务的全面覆盖。同时,3DNSIP以SuperMap二三维一体化技术为基础,进一步对三维空间上自然资源的监管分析决策提供支持。

  平台如何架构?

  3DNSIP由基础资源后台、技术中台、数据中台、业务中台和应用前台五层构成,并融入了三维、大数据、区块链等新技术特性,体现了自然资源部关于“一网、一图、一平台、三大应用体系”的总体布局。

  作为自然资源行业统一的数据和服务出入口,3DNSIP为自然资源行业用户提供了在线工作平台以及内容全面、更新及时、权威准确的统一数据资源体系、服务资源体系、应用资源体系、大数据资源体系等。除了整合或接入基础测绘、遥感、土地、地质、矿产资源、地质环境、不动产等信息资源实现“一张图”升维外,3DNSIP还对发改、环保、住建、交通、水利、农业、林业等部门国土空间相关信息进行了共享。

  注:SuperMap GAF(GIS Application Framework,简称GAF),即超图GIS应用框架平台,是面向GIS开发和运维人员提供的应用框架产品。该产品采用微服务、云原生、持续集成等IT技术,可提供以SuperMap最新产品线为核心的GIS应用组件,提供用户管理、权限管理、工作流管理、报表管理等应用支撑组件。该产品具有“松耦合”、“易扩展”的特点,通过标准化组件定义接口整合相关技术资源,可实现GIS应用系统的快速开发和自动化维护,让GIS应用系统融合开发更便捷、更轻量,使开发人员更关注业务实现,系统维护也变得更简单。

  

三维国土空间基础信息平台架构图

  3DNSIP可以支撑自然资源部工作要求的部、省、市、县四级架构,形成部门联动、开放共享、安全可靠的分布式国土空间基础信息服务平台,服务自然资源相关规划、审批、监管、决策的全过程应用。

  平台性能怎么样?

  •云原生护航,服务自然资源及智慧城市全领域

  3DNSIP采用云原生微服务技术,在保证平台健壮性、稳定性的同时,具有灵活的扩展能力。3DNSIP通过SuperMap GAF实现开发运维一体化,支持模板工程创建,一键式生成基础工程代码,支持服务持续交付,并能够对源代码质量进行管理;通过SuperMap iManager/iServer实现基于容器的多节点部署与弹性伸缩,支持GIS服务节点管理,并能够提供对存储、计算资源池、平台日志的实时监控告警,支持在不中断服务情况下的局部升级/回滚等一系列一体化智能运维与管理操作。

  •利用大数据技术,实现快速分析与可视化应用

  将IT大数据技术融入空间数据管理、空间分析、流数据处理与可视化等方面,基于分布式空间数据引擎,提供密度分析、聚合分析等空间大数据算子,叠加分析、缓冲区分析等经典空间分析算子,支持10亿级数据快速发布与实时渲染,可提供二三维、动静态兼具的可视化效果,为国土空间规划编制、实施监督等提供更快、更强的应用支撑。

  •二三维一体可视化及可计算能力,助力平台升维

  面对海量多源异构数据及复杂管控规则等方面的挑战,平台亟需提升其承载力和计算力。超图在既有平台产品的技术积累、项目应用等工作基础上,构建了三维国土空间基础信息平台。立足自然资源各领域的应用需求,基于二三维一体化技术,3DNSIP依托《空间三维模型数据格式》(S3M)标准,融合倾斜摄影、BIM、激光点云、三维场等多源异构数据,全面提升三维GIS服务能力,夯实平台的数据承载能力,通过实现数据的高效利用、实时互联互通,为国土空间规划编制、行政审批、监测监管、决策分析提供了有力的数据支撑。3DNSIP内置丰富的二三维空间分析算子,支持地上地下、室内室外一体化空间分析。

 

 二三维一体可视化管理

  •区块链技术加持,确保数据不可篡改

  作为分布式共享资源,区块链是在网络成员之间共享、复制和同步的数据库,它记录着网络中发生的所有操作,比如资产或数据的交换,利用区块链的多种加密算法,全方位提升自然资源相关数据的安全。

  3DNSIP数据以多点拷贝、分布式存储在各网络节点中,避免某个节点单点失效。数据结构中的默克尔(Merkle)树、哈希算法、数字签名、不对称秘钥等技术,在使用时环环相扣,确保NSIP数据不被篡改,不被解密。

  •非侵入式数据挂载,助力数据快速集成

  3DNSIP支持业内主流数据库及云数据库,如Oracle、PG、阿里巴巴、华为全系列数据产品。3DNSIP采用非侵入式

  数据挂载方式(从不同结构的数据源中抽取数据,并对数据进行加工处理,最后将数据加载到各种存储结构中),自动化接入,无需繁琐配置,零代码开发执行数据任务,快速实现数据集成。3DNSIP采用B/S架构,可视化配置和结果显示,进行流程化服务发布,降低运维人员的技术门槛,简单易用。

  •应用服务灵活扩展,涵盖多种业务场景所需的要素

  基于多维立方的指标数字化、规则化、模块化、服务化管理,3DNSIP解决了动态扩展难、计算难和在线动态预警难等问题,对业务专题服务模块进行灵活扩展定制,涵盖国土空间规划实施监督、耕地保护、资源开发利用、国土空间修复、市场监测监管、海洋监测监管和自然资源督察等业务场景所需的要素。用户可利用平台提供的通用服务、业务专题服务以及二次开发能力,实现业务应用的快速构建,业务变化的快速响应。

  •更智能的多用户多端协作,业务处理更实时、更便捷

  随着移动互联网、云计算技术的快速发展,当前市场对GIS应用的要求,已从桌面端、Web客户端应用,扩展到PC端、Web端、移动端的多端应用。为满足在移动平台上运行二三维一体化GIS的需求,3DNSIP基于跨平台C++内核研发了三维移动端平台,可满足用户不同环境和应用的需要,实现自然资源数据空间展示、属性查询、监管分析,提供占地类型分析、用地报批等专题的实地数据采集,并支持在移动端中展示及分析等,赋能相关管理人员,实现自然资源相关业务处理的实时化、便捷化。

  •国产化自主研发,更安全、更高效

  3DNSIP基于SuperMap高性能、支持多种操作系统和CPU架构的云原生跨平台GIS技术体系,可全面地对如华为鲲鹏、飞腾、龙芯 、申威等国产CPU,如中标麒麟、银河麒麟、华为欧拉及中兴等国产操作系统及包括阿里POLARDB、华为GaussDB、瀚高、达梦、人大金仓等在内的国产数据库进行适配。

  平台可以应用到哪些场景?

  •调查评价类

  1、自然资源调查

  3DNSIP通过非侵入式数据挂载方式,集成自然资源调查相关成果数据,支持定制自然资源调查评价的指标体系和统计标准,完成自然资源调查评价成果的汇交、管理、维护、发布、共享和利用监督,满足生态文明建设、空间规划编制、供给侧结构性改革、宏观调控、自然资源管理体制改革和统一确权登记、国土空间用途管制、国土空间生态修复、空间治理能力现代化和国土空间规划体系建设等各项工作的需要。

国土调查-划定范围分析

  2、国土空间规划分析

  传统规划行业的规划依据,一般局限于用地、人口、经济等因素,往往会忽略立体空间规划的重要性,导致统一协同机制不能充分发挥,并衍生出大量由于“不合理”规划而造成的城市管理问题,如多规打架、地面沉降、城市景观不协调等。

  3DNSIP利用三维GIS对整个城市的三维立体空间进行统一描述,充分准确地集成表达地下的地质、管线、构筑物,地上的土地、交通、建筑、植被等,可形成与现实世界一致的三维立体空间框架。

  在单体建筑方面,通过三维城市规划系统,用户可在仿真的城市场景中实时互动地评估与分析规划方案,为规划管理者提供更加直观与科学的依据。在整体方面,结合历史及规划数据,用户可以看到整个城市演变的历程以及城市未来的面貌,为空间规划提供支撑。

基于三维网络模型的城市管廊(地下)

  3、“互联网+”不动产登记

  随着不动产统一登记改革的不断推进,不动产登记内容逐渐扩展,对不动产登记信息的采集、传输和共享提出了更高的要求。区块链的引入,为“互联网+”不动产登记提供技术保障。

  基于区块链技术的安全机制、技术特点、以及与自然资源(不动产登记)领域的深度探索与创新研究,3DNSIP探索出了一种更安全、更透明、更快速的不动产登记交易管理模式,有效解决了目前碰到的各类痛点和难点,营造去中心化集体维护、跨地域、信用化、数字化的不动产新生态,进一步推动不动产登记交易升级转型,真正解决了用户的实际难题。

不动产实时监测评估预警监管大屏

  4、坡度坡向分析实现宜农资源分级

  我国地形复杂、山高谷深、沟壑纵横,地质条件复杂,3DNSIP可根据高程数据三维地形建模成果,利用坡度分析功能对当前自然资源中宜农地资源进行分析,判断现有和新调入的基本农田是否符合国家对基本农田用地地形坡度≤25度或土面坡度≤15度的要求。

  3DNSIP可以对退耕还林的土地进行监管,避免部分地区以退耕还林为名,违反土地利用总体规划,将基本农田纳入退耕范围。

  3DNSIP还可以利用坡度坡向分析功能为山岭的水土保持规划提供参考,促进水土资源的永续利用,支持对山岭本体进行监管,避免部分地区非法开荒,减少对水文、环境的不利影响,进而维护自然生态环境。此外,3DNSIP还支持快速、全面、准确的找到地质灾害风险点,为水土保持提供决策和监管参考。

  •监管决策类

  1、建设用地分析

  3DNSIP可实现在一定时序范围内,对建设用地数据进行对比分析。立足建设用地的高效集约与可持续利用,3DNSIP可形成包含总体规模、平均使用量、实施指标等在内的建设用地总体规模指标执行情况分析、建设用地规模分析,为形成更加合理、高效、集约的土地利用结构,提高现有建设用地的使用率和单位产出效率提供决策支持。

  2、规划道路占用地类分析

  在计划修建道路时,3DNSIP通过将道路数据与土地利用现状进行叠加分析、数据汇总分析,可计算修建该条铁路需要占用的土地面积,以及各种地类所占的比例。通过计算,3DNSIP可以了解建设该条道路需要占用的土地,为编制征用土地方案和征地赔付以及环境影响评价提供参考。

  3、监管决策大屏直观展示

  按照“把责任和权利放下去,把监管和服务切实抓起来”,以及发挥市场在资源配置中的基础作用和实现自然资源全面监管要求,3DNSIP构建自然资源山水林田湖草全覆盖的监测监管,提供高定制化的可视化建模平台,将数据服务及统计分析结果进行直观展示,实现自定义监管决策的各项指标,搭建分布式、分层级的国土空间监测监管应用体系,对耕地、矿产、房地产等资源的动态监控进行管理,实现自然资源全方位、智慧化监管,为领导决策提供数据支持。

国土空间规划监测评估预警监管大屏

  4、二三维一体化浏览

  3DNSIP支持多源异构数据的无缝融合,如地形、影像、S3M、KML、动态图层、场图层、矢量瓦片、体元栅格、实例化图层等多种数据图层,其中,通过S3M图层,3DNSIP可加载倾斜摄影模型、BIM、精模、点云、矢量、地下管线、地形、动态水面、场模型等多源数据,可为国土空间地下、地表、地上以及三维场景的全空间表达与分析,以及城市脉络、山水格局、视廊分析等提供支撑。

  •互联网+政务服务类

  1、公众服务应用

  面向社会公众需求,3DNSIP对国土空间相关数据进行抽取、脱密,在互联网上为企事业单位、科研机构、社会公众提供自然资源现状与规划、地质灾害和地质环境、项目用地、矿权分布等内容丰富、准确权威、动态鲜活的数据服务,支持互联网+的登记审批、信息发布、资源申请浏览等。

  2、移动应用

  3DNSIP支持移动端应用,通过移动设备解决数据查询、分析和业务应用的问题,可支持移动调查、监测,移动信息查询,移动端的业务办理等。

  3DNSIP提供规划审批、项目实施、日常监管、分析决策等不同层次的分析应用服务,除了以上列出的部分应用场景外,还可根据用户需求进行应用场景的定制。

  中共中央、国务院和自然资源部明确要求各地国土空间基础信息平台建设要与国土空间规划编制工作统筹推进。建设国土空间基础信息平台,整合国土空间规划编制所需的各类空间关联数据,形成坐标一致、边界吻合、上下贯通的一张底图,是支撑国土空间规划编制的重要基础性工作,同时也是自然资源整体数据管理工作的重要支撑。

  三维国土空间基础信息平台,为构建国土空间规划“一张图”实施监督信息系统、形成国土空间规划“一张图”保驾护航;为二三维一体化信息技术应用创新提供技术保障;为实现可感知、能学习、善治理和自适应的智慧型规划提供坚实的“数字生态”平台支撑。

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