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用三维时空数据建自然资源“一张图”

2020-09-08 14:04:22    来源: 中国自然资源报    作者:高崟 刘建军

近日,国家基础地理信息中心承担建立的三维立体时空数据库系统,按照自然资源“一张图”建设部署接入自然资源部信息中心网络,成为三维立体自然资源“一张图”建设的空间基底。该系统首次完成全国多年基础地理数据库、地理国情监测数据库、部分自然资源专题数据库等海量多元、多尺度、多时相数据的三维立体整合,实现了地理空间数据的三维真实表达、综合空间叠加和秒级在线应用。

三维立体时空数据库建设取得突破

建设三维立体“一张图”是新时期真实展现山水林田湖草海自然资源要素分布、服务自然资源管理决策的一项全新工作。2019年,自然资源部对三维立体时空数据库建设作出指示,要求加快系统建设、完成网络互联,服务自然资源管理应用。随后,自然资源部发布《自然资源调查监测体系构建总体方案》《自然资源部信息化建设总体方案》《2020年自然资源部网络安全与信息化工作要点》等方案,要求依托基础测绘成果和各类自然资源数据成果,构建三维立体时空数据库,形成三维立体自然资源“一张图”,推进自然资源三维立体+时间的多角度、全方位管理创新。

三维数据库系统已有多年发展。与二维数据库相比,三维数据库从平面升级到三维空间,数据库系统在存储调度、浏览显示、叠加分析方面的计算成本呈几何级上升。此外,原有三维系统大多以数字仿真为主,在多尺度三维数据协同服务以及基于三维的海量数据承载与应用等方面,均存在较大技术难度。如何推动二维系统向三维系统全面升级,构建多尺度三维立体综合性数据库系统,是整个领域面临的一个新命题。

国家基础地理信息中心作为多项全国重大测绘工程的牵头单位,长期负责国家基础地理信息数据库、地理国情监测数据库等全国性数据库的建设、维护、更新与应用,在大规模时空数据管理与服务上有长期积累。新时期,国家基础地理信息中心充分发挥数据资源和技术优势,紧密结合“三调”、空间规划、督察执法、耕地保护、违法监管、分析评价等重点需求先行先试,连续为自然资源管理决策提供了多个层次的应用保障,取得良好效果,并在多方位融合应用中,对自然资源三维管理价值有了深切体会。

为此,以综合性三维表达与应用一体化为目标,国家地理信息中心在多年工作基础上,重点围绕多尺度地形实景信息融合、PB级遥感影像实时调度、亿级复杂矢量三维表达与应用、高程坡度等栅格计算分析等影响三维调度与应用的瓶颈问题,由核心骨干牵头,组织优势力量,主动出击、大胆创新、全力推进。中心经过一年多的不懈努力和集中攻关,先后解决多项技术难题,成功建立了一套三维立体时空数据库系统。

支撑自然资源管理成效初显

当前,数据库系统在支撑自然资源数据管理方面成效初显,首次完成了所有国家级地理空间数据资源与部分自然资源专题数据资源的三维立体整合与统一在线管理。

三维数据方面,数据库已聚合管理全国10米、60%重点地区2米三维地形数据,部分试点区的倾斜摄影、城市精模、地下管线、地下空间及水下地形等地上地下数据,基本建立了一套覆盖全国、尺度融合、空间连续的三维立体一张底板。

影像数据方面,数据库已聚合管理全国连续5年地理国情监测、基础测绘、资源调查等超2PB影像成果,形成了三维立体的遥感影像动态一张图。

矢量数据方面,数据库已聚合管理全国连续多年的基础地理信息、地理国情监测以及部分自然资源专题数据成果,实现了矢量数据在三维立体上的一体化表达与应用。

栅格数据方面,数据库已实现全国多尺度高程、坡度、晕渲等栅格数据的三维在线服务,具备全国任意范围的查询分析等基础能力。

根据工作安排,该系统现已接入自然资源部信息中心网络,并在支撑自然资源业务应用上初步发挥作用。在三维信息支撑方面,按照自然资源“一张图”建设部署,数据库成为了三维立体自然资源“一张图”建设的空间基底,并进一步接入中国地质调查局相关网络,为地质灾害三维平台系统提供三维支撑。

在业务应用方面,该系统初步为自然资源部办公厅、自然资源调查监测司、国土空间规划局、耕地保护监督司、国土测绘司、国家自然资源总督察办公室、国务院第三次全国国土调查领导小组办公室等提供应用服务,先后开展了秦岭、缙云山、图牧吉等自然保护区违建分析、全国耕地坡度抽检与分析、基本农田坡度与地类分析、黄河滩区范围提取与情况分析、粤港澳大湾区规划数据分析、青海湖水面变化分析、鸭绿江河口变化分析等应用工作,取得良好反响。

发挥技术优势服务 “两统一”职责履行

现实世界的国土空间是一个三维空间,山水林田湖草是一个生命共同体,三维支撑是自然资源统一管理和综合治理的内在动力。因此,自然资源管理部门必须转变三维认知和技术理念,加快建立以三维为基础的自然资源信息支撑体系,真实再现国土空间自然地理状况和自然资源分布情况,为自然资源管理提供全方位、一体化应用支撑。

用地理数据说话,在三维空间研判,凭科学事实决策,是切实履行好自然资源“两统一”职责的必然选择。三维立体时空数据库将持续发挥三维信息技术优势,为三维立体自然资源“一张图”建设及自然资源管理应用提供持续支撑与服务,共同推进自然资源事业创新发展。

(作者单位:国家基础地理信息中心)

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