空间三维技术重现“山水林田湖草”管理沙盘
自然资源管理是自然资源部的重要工作职责之一。在具体管理工作中，各类自然资源表现为维度不同、侧重调查内容不同，若采用传统的二维GIS管理模式，则难以完全满足一体化管理应用的需求。哪些自然资源业务需要采用三维GIS技术管理？这是业务前沿亟待回答的问题。
带着这些问题，南京国图信息产业有限公司（超图集团旗下企业，以下简称“国图信息”）从自然资源业务出发，结合各项三维GIS应用的经验，挖掘和设计了国图信息自然资源二三维一体化管理及应用模式。
自然资源二三维一体化管理及应用模式融合二维GIS技术、三维GIS技术，实现多类型自然资源数据管理、分析的全新管理模式，集成二维GIS技术便于数据管理、存储和空间查询的优势，结合三维GIS技术立体可视化表达效果好、三维分析能力强的特点，立足于管理业务需求，对自然资源成果进行分类、整合、管理、分析。其数据成果如下图所示。
自然资源的二三维数据格式示意图
2016年12月，原国土资源部出台《自然资源统一确权登记办法（试行）》，开始对自然资源统一确权调查。《办法》确定了自然资源的确权登记对象，设立了统一的自然资源登记簿样式，规定了自然资源登记的一般程序，出台了自然资源统一确权登记方案。
自然资源包括水流、森林、山岭、草原、荒滩、矿产及混合资源等多种分散的调查单元，如下图所示。调查单元涉及范围不局限于地表，更涉及到地下的矿产等自然资源。因此，原有自然资源 “资源化”管理模式已经不能满足立体化、统一化管理的需要。
不同的自然资源业务类型示意图
2018年3月自然资源部的成立，更意味着自然资源的管理思路逐步向资源、资产、生态“三位一体”自然资源管理体系，迫切需要一种新的信息管理方式，来衔接自然资源管理方式的升维。自然资源部部长陆昊在海南调研期间指出“自然资源登记等系统，要由二维GIS系统变成三维GIS系统，解决自然资源调查、确权和国土空间用途管控等问题”，这为引入三维GIS技术增加了更大的必要性。
建立自然资源二三维一体化管理及应用模式，需要在确立数据标准的前提下，从业务出发，有所取舍地为自然资源管理工作献计献策。自然资源二三维一体化管理及应用模式定位的业务服务阶段是成果管理阶段，在调查、登记及分析工作中能发挥部分辅助作用。该模式可提供的应用场景包括：二三维一体化数据集成整合应用场景、平台高性能支撑应用场景、自然资源展示应用场景、二三维联动应用场景及自然资源分析决策应用场景。
二三维一体化数据集成整合应用场景
国图信息收集多类数据，设计了数据格式标准和整合流程标准，实现自然资源数据的二三维空间、属性整合，做到空间位置上的准确套合、属性信息上的有效关联，数据整合流程图如下图所示。
自然资源二三维空间、属性整合流程
平台高性能支撑应用场景
系统的GIS基础平台选用国内领先GIS技术水平的超图平台（包括：SuperMap GIS 9D 系列产品）。该平台以二三维一体化GIS技术为基础框架，进一步拓展二三维一体化数据模型，融合倾斜摄影、BIM、激光点云等多源异构数据，推动三维GIS实现室外室内一体化、宏观微观一体化与空天/地表/地下一体化，赋能全空间的三维GIS应用，平台技术架构如下图所示。国图信息基于SuperMap iClient 3D for WebGL开发包，以Java、JavaScript语言为基础，开发了自然资源二三维一体化管理平台（以下简称“平台”）。
超图平台三维技术架构体系
自然资源展示应用场景
平台选用某市国家森林公园所在区域作为试验区，通过建立试验区的三维地理模型，将二维自然资源图层信息精确整合到三维地理模型上，实现试验区各类自然资源属性信息与三维地理模型准确套合，并加载到平台中。整合后的部分三维自然资源数据、平台成果如下图所示。
自然资源二三维一体化展示场景图
二三维联动应用场景
平台实现了自然资源二三维联动展示，该功能能够实现对二维形态下的自然资源数据与三维形态下的自然资源数据的联动展示，这为自然资源的多维度、多视角展示提供了支撑，如下图所示。
自然资源二三维联动场景图
自然资源分析决策应用场景
采用三维技术对自然资源分析决策具有明显的优势，如：进行自然资源坡度坡向三维分析、可视域三维分析等，如下图所示。这些都为自然资源质量评估、估值，空间规划编制提供了坚实的技术能力支撑。
自然资源三维坡度统计分析
此外，平台兼顾重点建筑物可视化、地下空间可视化、全景浏览、地质体表达等功能模块。
立体空间全自然资源二三维可视化表达
采用三维GIS技术表达具有直观性和丰富性，如：表达地下空间中的矿产自然资源。三维GIS技术为综合类自然资源提供了展现平台，如：湿地公园、旅游景区等。
典型自然资源表面积快速计算
三维可视化直观表达了地形起伏变化大的自然资源，如：位于山地上的森林。此外，三维GIS技术为自然资源地表面积分析提供了三维地形数据支撑，这为统计出诸如森林等自然资源的地表面积提供了技术途径。
辅助成果监管与质检
三维GIS技术为自然资源辅助监管与质检提供了全新平台，针对无法人工直接进入的自然资源，例如滩涂深处、湿地、茂密的森林等地，可采用无人机航飞后构建三维模型，方便后期的资源监管。此外，对于各类自然资源划分坡度标准是否符合实际要求，可以通过三维地形坡度分析检验。
辅助三维空间规划
国土空间规划需要各类空间数据支撑，如：地质层数据、自然资源数据等。三维GIS技术为其提供了平台载体和分析能力库，如：大规模多源GIS数据渲染、景观天际线的分析、可视域分析、地质体压覆分析等。
作者 | 国图信息 陈磊
责编 | 王静静
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