三维自然资源信息化建设思考与实践

导读

生态文明背景下，自然资源管理工作的模式逐渐从传统的二维向二三维一体转变，全方位、立体化、场景化的管理需求给自然资源的信息化建设带来了空前挑战。应对升维升级的自然资源管理新形势，亟需提升三维自然资源信息化的技术能力和应用深度，通过补充建设自然资源三维数据资源和强化三维可视化分析应用，实现三维信息技术对自然资源全域全空间管理的全效赋能，推动自然资源系统由二维向三维转变，从而全面提升自然资源精细化监督管理能力。

一、背景与难点1.建设背景

自2019年全国国土测绘工作座谈会提出启动实景三维中国建设项目以来，自然资源部随后印发了《自然资源部信息化建设总体方案》、《关于印发<自然资源调查监测体系构建总体方案>的通知》（自然资发〔2020〕15 号）、《关于印发<2020年自然资源部网络安全与信息化工作要点>的通知》（自然资办函〔2020〕962号）等多项政策文件，要求联合其他相关部门，建立完善三维立体时空数据库，构建自然资源三维立体“一张图”，实现对各类自然资源的空间分布及变化特征的综合管理，加强人工智能、区块链技术、大数据分析、三维可视化分析等技术在自然资源调查监测评价、监管决策等方面的应用研究，为自然资源管理提供更优质、全面的支持。

此外，2021年2月自然资源部发布了《关于印发<自然资源三维立体时空数据库建设总体方案>的通知》（自然资办发〔2021〕21号），明确了自然资源三维立体时空数据库结构、数据建设技术要求及建库与整合集成方式等内容，为自然资源三维数据模型集成建库提供了技术指导，进一步落实自然资源高质量促发展的工作要求。

建设背景

2.工作难点

传统自然资源数据展示方式以二维平面为主，主要展示其职责范围内的土地、矿产、森林、草原、湿地、水、海域海岛等各类自然资源的空间分布和位置信息，对矿坑、地质、地形、坡地、土壤质量、水体体量等信息缺乏精细的几何及属性表达，对自然资源耕地保护、用途管制、开发利用、生态修复、调查监测等相关业务工作开展的支撑力度不够。如开展矿产开采工作时，需要对矿产资源埋深、区域地质、潜在风险等方面进行可视化分析与模拟，而单一维度下的矿产资源分布范围难以满足矿产安全高效开采管理的需要。

工作难点

二、特征优势

面向自然资源三维信息化建设新要求和工作难点痛点，可以通过引入倾斜摄影、5G、人工智能、BIM等新型信息技术，补充建设自然资源三维数据底板，构建自然资源三维应用平台，满足自然资源立体可视的精细化管理需求。自然资源三维应用平台具有以下几大特征与优势：

1.刻画自然资源细节

三维应用平台可集成地上地下一体、二三维融合的自然资源时空数据模型，通过图形引擎实现多层次实时渲染呈现三维自然资源模型数据，既可以渲染宏大开阔的场景，也可以展示地理信息局部特征，实现自然资源全貌大场景到细节的多层次渲染和自然现象的效果渲染，将现实自然资源要素和环境虚拟映射，真实刻画自然资源细节，打造精准、动态、可视化的数字场景，满足不同业务和应用场景需求。

2.呈现自然资源体征

自然资源三维应用平台可通过自然资源动态感知体系，构建相应的三维数字自然资源空间的虚拟映射，通过对自然资源的多维度观测和全量数据分析，深度挖掘数据所蕴含的自然资源发展运行状态信息，实现对山水林田湖草有机生命体的信息提取和资源体征表达，把握自然资源现状态势。

3.推演自然资源趋势

引入人工智能、深度学习、仿真模拟等信息技术和分析模型，对三维数字化自然资源全域空间底板进行自然资源的空间类模拟仿真、流程类模拟仿真及空间-流程类模拟仿真，基于二三维一体化的数据进行自然资源趋势推演，揭示自然资源发展规律。如根据用水量和降雨量监测，推演水资源的立体存储空间，根据建设用地的空间扩张，推演自然生态环境的承载能力等。

三、 解决方案

国地科技结合自身多年在自然资源领域的项目经验及近些年在南京、武汉、荆州、廉江等地的三维信息化平台建设的应用实践，探索性提出三维自然资源信息化建设的思路、框架及应用设想。

1.建设思路

基于自然资源三维应用平台在数字化表达、数据融合、可视化呈现、三维空间分析、模拟仿真推演等的优势和能力，充分结合自然资源业务应用需求，构建自然资源管理应用的统一空间数字底板，实现实时化、网络化、智能化自然资源调查监测，形成自然资源健康体征、运行态势三维高仿真监管监控体系，以二三维场景实时展示和集成融合各阶段应用，打造全方位、多元化、动态化的自然资源辅助决策应用体系。

➢（1）基础支撑“一张网”提升自然资源态势感知水平

结合5G基站、传感器、监测设备等新型基础设施，引入物联网、互联网、大数据等技术，建设全面覆盖、集约共享、及时智能的基础设施“一张网”。一方面通过传感器、监测设备等感知体系实现各类自然资源监控数据动态接入与实时更新，另一方面通过自然资源动态感知网络链接提升自然资源态势感知水平，从而实现自然资源监测可感知、可判断、快速响应。

➢（2）三维立体“一张图”强化自然资源数字驱动能力

在自然资源二维空间数据底板的基础上，补充建设地形地貌、矿产地质、森林水体等三维立体自然资源模型和倾斜摄影、BIM、地下管线等城市空间三维模型，推动二三维数据集成整合，形成全域全要素自然资源三维立体“一张图”，构建自然资源三维时空数据库，实现对自然资源态势的精准呈现，提高数据服务供给能力和三维自然资源数字驱动能力。

➢（3）智能统筹“一平台”推进自然资源业务联动协同

面向自然资源调查监测、用途管制、开发利用、生态修复等业务需求，建立自然资源三维应用平台，作为三维自然资源信息化建设的信息底板，集成各业务管理数据和通用性服务资源，实现业务数据下沉汇聚，推动以三维应用平台为载体的跨业务数据资源共享共建，实现自然资源全链条业务全线贯通，推进自然资源相关业务事项一体化联动协同。

➢（4）闭环贯通“N应用”构建自然资源精细管理模式

以自然资源三维应用平台为载体，面向自然资源调查监测评价体系和自然资源监管决策体系管理需求，开发面向调查监测、确权登记、规划编制辅助、用途管制、生态修复等多业务领域的“N”项可拓展的业务应用体系，促进自然资源各项业务全过程规划科学、管理精细、监管精准。

2.建设框架

结合以上建设思路，建立“一网、一图、一平台、N应用”的三维自然资源信息化建设总体框架。其中一网是指借助大数据、云存储、5G、人工智能等新型基础设施及信息技术，建立全域动态感知一张网；一张图是指在自然资源二维数据资源的基础上，补充建设倾斜摄影、BIM、激光点云等三维数据资源，打造自然资源三维立体一张图。

同时，以一张图和一张网为基础，建立自然资源三维应用一平台，沉淀自然资源N应用的基础数据、结果数据、通用服务资源及运维管理模块，实现自然资源全链条的数据与服务共建共享，并以三维应用平台为底板，建设面向调查监测、确权登记、用途管制、生态修复等业务领域的三维应用体系。

3.应用体系

面向自然资源调查监测评价体系和监管决策体系业务需求，结合国地科技对自然资源业务事项及三维信息化建设实践经验，探索性提出调查监测、确权登记、辅助规划编制、辅助规划报建审查、用途管制和生态修复六大业务应用体系建设体系。如在辅助规划报建审查中，可实现针对报建方案的规划条件一键审查、建筑间距审查、建筑日照分析、配套设施审查等立体化审查，并高亮技术审查不合规区域，辅助业务人员审批报建方案。

自然资源确权登记

建筑密度审查

四、总结展望

在三维自然资源建设背景下，国地科技以自然资源三维应用平台为抓手，构建自然资源三维立体“一张图”，借助其能够刻画细节、呈现体征、推演趋势的特征优势，打造“一平台，N应用”自然资源应用体系，切实解决三维自然资源建设中的技术痛点，赋能调查监测、确权登记、规划辅助编制、用途管制及生态修复业务应用，实现自然资源的立体化、精细化、统一化管理。

可以预见，三维信息技术将在自然资源应用中发挥越来越重要的作用，以全态势感知、全要素汇聚、全应用贯通助力实现实景三维中国建设，将成为三维自然资源建设的重要方向。

部门简介：

大数据中心是国地科技信息化产品与智慧城市建设的技术支持部门，负责信息化产品功能研发、前沿技术与科技课题研究，可提供自然资源与城乡空间规划建设管理信息化一体化解决方案，并致力于推动大数据、人工智能、城市信息模型等新型信息化技术从智慧规划到智慧城市的实践应用。以专业和创新提供一流的行业信息化和智慧城市建设全流程服务。

责任编辑：林冬娜、邓小云  

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