三维数字底盘服务自然资源管理、生态文明建设
• 本文刊登于2021年5月第73期《超图通讯》
以行使“两统一”为主要职责的自然资源部成立，标志着自然资源管理从“国土时代”进入“大自然资源时代”，土地、矿藏、水流、森林、山岭、草原、荒地、滩涂等重要的自然资源分布在地下、地表和地上等不同空间维度上，自然资源的综合一体化管理迫切需要二维到三维的自然资源综合管理，自然资源相关的业务系统需要由二维空间管理升维到三维数字空间构建，实现地下、地表和地上多种空间的自然资源精细化管理。
从《自然资源部信息化建设总体方案》（自然资发〔2019〕170号）、《自然资源调查监测体系构建总体方案》（自然资发〔2020〕15号）、《自然资源三维立体时空数据库建设总体方案》（自然资办发〔2021〕21号）的相关要求，和自然资源部国土测绘司实景三维中国建设工作部署，基于三维数字底盘构建三维国土空间基础信息平台成为行业新趋势。
超图三维数字底盘充分运用新一代三维GIS、BIM、物联网等数字孪生技术手段，汇聚融合全域地形级、城市级、部件级多源立体信息模型，支撑城市、园区、楼宇等不同层次的立体空间治理应用搭建。
基于超图三维数字底盘构建三维国土空间基础信息平台，赋能全域、全空间、全要素、全过程三维立体+时间的四维自然资源数据管理，服务国土空间规划、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，将助力自然资源信息化迈进三维世界。
超图承建了自然资源部自然资源三维立体一张图、国家地理信息中心自然资源三维立体时空数据库、河南省、柳州市、咸宁市等数十个部省级重点项目，下面介绍超图在三维数字底盘赋能自然资源管理项目典型案例实践。
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案例一：
自然资源部三维立体一张图
建立自然资源部三维立体自然资源“一张图”和三维国土空间基础信息平台，是生态文明建设的迫切需要，是履行自然资源部“两统一”职责的必然要求，是促进国土空间治理能力现代化的重要举措。
自然资源部信息中心联合超图建设国家级自然资源三维立体一张图，以安全高效“一张网”、三维立体“一张图”、自主可控“一平台”为支撑，基于SuperMap新一代三维GIS 技术助力自然资源生命共同体升维，实现全域全要素、多源多尺度、多维度海量异构数据深度融合，面向自然资源部调查评价、监管决策和政务服务的信息化体系，全面增强自然资源三维动态监测与态势感知能力、综合监管与科学决策能力、政务“一网通办”与开放共享能力，提升了地上、地下自然资源管理的一体化、精细化和智能化水平。
自然资源部三维立体一张图建设成果、主要服务和应用成效如下：
• 建设成果
自然资源部三维立体一张图形成了全国统一“地上地下、陆海相连”的三维立体的自然数据资源体系。项目以数字地表模型为骨架、以高分辨率影像为覆盖背景、以自然资源调查监测成果为底板、以国土空间规划数据为管控底线、以自然资源管理数据为业务核心，构建自然资源“一张图”2.0版，升维三维立体国土空间基础信息平台，形成了三维立体自然资源“一张图”数据资源体系管理与应用服务支撑信息化机制，为国土空间规划体系建立、用途管制和生态修复、自然资源确权登记等新时代国土空间开发利用保护格局的建立提供数据和技术支撑。
目前建成覆盖全国三维立体“一张图”数据资源体系，包括地下资源层、地表基质层、基底层、地表覆盖层、规划管控层、管理层、社会经济层等5000余个图层110多亿个要素的三维自然“一张图”，三维自然资源一张图已提供数据服务700项，数据产品168项，应用服务169项，实现多源异构数据的一体化存储与管理、三维可视化表达与分析等功能。
• 主要服务
1、数据服务：目前数据服务包含现状、管控、管理、社会经济等4大类数据，平台对这些数据服务提供了服务浏览、申请、数据下载等能力，能满足用户对数据和服务的需求。
2、专题服务：功能服务包含通用应用服务和大数据服务，如空间分析服务、查询服务、共享服务、大数据综合分析服务等，能满足用户进行大数据分析或传统分析等应用需求。
3、数据产品：平台具备自主加工生成数据产品的能力，可通过在线分析、在线智图、动态增加服务、在各类基础功能上自由组合，最终生成数据产品。数据产品可浏览和分享。
• 应用成效
目前，项目正在全空间三维自然资源智能感知管理、全三维支撑智能审批和三维辅助决策的政务管理、三维辅助地质灾害管理应用、三维矿产资源管理应用等方面，进行实践和探索。
结合自然资源管理业务定制专题三维分析，提供大数据综合分析能力，包括基本农田坡度分析、三调土地利用压占分析、自然保护区压占分析、规划选址以及建设用地审批分析等。例如，基于三维坡度坡向分析宜农资源分级，我们可以利用项目的坡度分析功，对当前自然资源中宜农地资源进行分析，从而分析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不大于25度或土面坡度不大于15度的要求；还可以利用项目对待退耕还林、退耕还草和全域国土综合整治的土地进行监管，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。
▲图 1 自然资源部三维立体一张图-三维坡度坡向分析宜农资源分级
此外，还可以基于项目的三维全景服务矿山治理和矿山监管功能，针对矿山进行按季度对比分析，监测越界/超出审批规划范围，以及是否超量开采等。
▲图 2 自然资源部三维立体一张图-三维全景服务矿山治理和矿山监管
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案例二：
咸宁市三维国土空间基础信息平台
自然资源部门组建后，“山水林田湖草”系统治理迎来了新时代，信息化也由局部业务支撑向深度融合、整体系统推进转变。
咸宁市坚持问题导向，以“新型基础测绘是基础、国土空间规划是核心纽带、用途管制是手段、开发利用和生态保护是目的、监测监管是保障”为思路，以三维数字底盘统筹数据治理、业务系统整合、政务应用提升、监管决策强化等工作目标，联合超图，基于SuperMap GIS基础软件，打造了咸宁市三维国土空间基础信息平台。
咸宁市三维国土空间基础信息平台，基于全空间城市三维建模和应用技术，构建数字孪生空间，实现数据治理更全面、应用推广更广泛、共享服务更顺畅。开展“大数据、大平台、大应用、大监管”建设，在“业务协同、数据共享、纵横衔接、上下贯通”上取得了实实在在的成效，在信息化标本兼治上取得较大进展。
下文介绍基于咸宁市三维国土空间基础信息平台构建三维服务决策和自然资源综合监测监管应用。
▲图 3 咸宁市三维国土空间基础信息平台
• 三维辅助决策
三维辅助决策依托咸宁市三维国土空间基础信息平台提供的三维立体资源服务，围绕项目选址、用地评选、用地会商、方案设计、方案评选会商、上会管理、上会评审、项目管理、移动三维应用等需求，建立项目从用地选址到方案评审全过程的服务能力。
其中，项目选址会商提供了项目智能选址、环境在线勘察、用地方案评选、项目用地评审会商等功能，服务于自然资源要素保障、精准供地和快速供地需求；方案评选会商包括项目方案管理、项目方案分析、项目方案评审等功能，服务于项目建设方案需求；移动三维应用包括提供移动三维一张图、项目用地查询、项目方案查询等功能，服务于领导现场勘查等需求。
例如在项目生成和选址阶段，对于特定项目范围和预选地块，基于全空间全要素三维地形地貌，就可以进行基于三维现状地类要素分析，查看地块的区位和现状情况，是否净地出让，以及周边的配套设施和地价情况；查看地块周边的规划情况，如土规、总规、控规、规划路网、基本农田、生态保护红线及各类控制线、功能区规划和专项规划；查看地块周边的批地、供地和规划审批情况，符合重要控制线的判定，再查看预选地块要符合城市蓝线，紫线，黄线，红线等，并对范围内的高度、坡度、拆迁量以及交通关系进行验证，形成结论，确定项目范围是否符合建设要求，辅助重大项目策划和立项。
▲图 4 三咸宁维辅助决策会商系统
• 自然资源综合监测监管
自然资源综合监测监管是面向领导监管决策和业务专项监管应用场景，基于三维立体一张图，围绕自然资源综合管理的全要素和指标体系，从保护、发展、安全、民生四个维度，构建“1+11+3+1”自然资源综合监测监管体系，即1个自然资源综合驾驶舱、11个专项监管、3个专题监管、1个移动监管决策APP；全面提升自然资源的态势感知能力、综合监管能力、形势预判能力。
一是监管要素从单一到综合、自然资源到自然资源资产：（1）山水林田湖草等自然资源本底要素监管，包括自然资源的总量、结构、布局、发展态势等，以及自然资源资产和自然资源环境，摸清资源家底，掌握其动态变化；（2）自然资源开发保护活动监管，包括国土空间规划实施及国土空间用途管制、自然资源开发利用保护、自然资源行业、行政行为及效能等。
二是监管维度从事前审批到事中事后监管、专项监管到协同监管：针对自然资源本底要素，历史变化、现状评估、风险预警、趋势预测、仿真模拟；自然资源开发保护活动，前后业务对比分析、相关业务协调分析、业务规则合规分析、监控阀值风险分析、管理要求差距分析。认知国土空间用途管制与自然资源利用保护的现实问题、发展态势、探索数据赋能的全域科学管控。
三是监管时效从静态到动态、手段从人工监管到智能监管：天上看、地上查、物联测、网上管、群众报多种监管方式相结合，例如自然资源监测：基础调查+变更调查 +动态监测；自然资源执法：从年度卫片到季度卫片+重点区域月度监测+个别区域即时监测，探索“云巡查、云执法”。
▲图 5 自然资源综合监测监管
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案例三：
柳州国土空间规划一张图实施监督系统
柳州市作为全国唯一的集全域空间规划、城市总体规划、土地利用总体规划“三规试点”于一身的城市，基于国土空间规划改革的时代要求和地方需求，机构改革后，柳州市随即开展自然资源信息化总体规划研究，并同时进行数据和系统融合的工作，联合超图，在广西全区率先开展三维国土空间规划平台和“一张图”实施监督信息系统的建设探索，为后续信息化工作奠定良好的基础。
平台依托SuperMap GIS基础软件和超图新一代三维GIS技术，构建了柳州全域三维立体时空数据模型实现全空间表达，确定“摸现状、理业务、建数据、搭应用、出规范”分阶段实施的步骤，优先开展自然资源数据治理工作。依托时空信息云平台+国土空间基础信息平台一体化建设，聚集、整合全市20多个业务部门，按照现状、规划、管理、社会经济等分类，形成以三调数据为基础的1000多个图层，覆盖城乡一体、陆水统筹、地上地下、自然资源要素和社会要素、二维和三维一体化，为国土空间规划编制、实施、监管的开展提供“三维立体一张图”。
三维国土空间平台围绕国土空间规划管理诉求，坚守以需求和问题为导向，结合柳州市本地实际，以统一的数据服务和应用服务，探索利用大数据、智能化等手段辅助规划编制、规划实施、监督的新方法。
一是根据规划编制的需求，相继研发人口分析和预测、“三线”划定分析、公共服务设施承载力和布局分析、规划意见征询、成果审查等实用性工具，结合三维数据辅助开展三线划定、双评价、双评估、空间布局、要素配置、规划审查等编制工作。
二是支撑国土空间规划实施，以智能选址、冲突检测、合规性审查等分析服务，落实国土空间规划的用途管制。
三是深度运用大数据挖掘、分析和可视化等技术，实现数据、指标、模型的有机结合，以“机”治辅助人治，开展国土空间规划指标传导、现状评估、动态监测和规划管控等工作。
例如三维立体一张图辅助生态保护红线评估调整工作，评估成果在满足调整规则的条件下，全市生态保护红线图斑个数由8000余个降低至1700余个，生态保护红线图斑的破碎度大幅下降，生态系统完整性和生态廊道连通性得到显著提高，达到了格局更优、边界更准、矛盾更少的目标。既体现了地方特色，实事求是地将矛盾冲突降到了最低，又确保了各类自然保护地、生态功能极重要和极敏感脆弱区绝大部分区域纳入生态保护红线，进一步优化了国土空间开发保护新格局，为全市高质量发展预留出合理的建设空间。
▲图 6 柳州市国土空间规划一张图实施监督系统
文/智慧城市工程中心 房文杰