省市一体化国土空间基础信息平台建设研究与探索

童秋英，闫明阳*，有 炜，戴大鹏，罗长林

（1. 武汉市自然资源和规划信息中心，湖北 武汉430014；2. 襄阳市测绘研究院，湖北 襄阳441003；3. 速度时空信息科技股份有限公司，江苏 南京210042）

2019年，自然资源部印发了《信息化建设总体方案》（自然资发〔2019〕170 号），明确了十四五自然资源信息化建设规划，提出了“1+1+1+3+N”（一张网、一张图、一个国土空间基础信息平台、“互联网+”自然资源政务服务应用体系、自然资源调查监测评价应用体系及自然资源监管决策应用体系、N个专题应用系统）建设思路，其中国土空间基础信息平台是自然资源和规划信息化总体框架的重要组成部分[1-2]。当前各省、市相继开展了平台建设，湖北省于2018年启动了省级国土空间基础信息平台建设，为更好地发挥省级平台对市级平台建设的统筹引领作用，湖北省提出了省市一体化国土空间基础信息平台建设思路，并以襄阳市为试点进行探索。

1 现有建设模式及存在问题

省市国土空间基础信息平台建设模式主要有省级统建模式和省市独立建设模式[3-5]，省级统建模式是指平台由省级统一建设，市级作为应用终端，无需存储数据和部署开发平台，直接访问使用省级平台上提供的数据资源和应用服务。省市独立建设模式是指省、市分别建设平台，数据分别存储在省、市数据中心，通过接口实现省级平台与市级平台间的数据同步。

两种建设模式各有优缺点，省级统建模式解决了市级资金不足和技术保障力量不够的问题，但难以满足市级特色化应用需求，省市独立建设模式能够满足省市不同层级的应用需求，但是省市独立建设导致空间基准和数据标准难以统一，并没有充分考虑到与上下级国土空间基础信息平台之间深层次的地理空间数据交换和共享，数据缺乏有效整合，在网络上形成了一个个与行政区划紧密相关的新的“平台孤岛”，不利于今后建设和提供省、市统一的地理信息服务，不利于跨区域、多层次的应用[6]。

2 省市一体化建设思路

基于自然资源业务专网和分布式地理信息云架构技术，采用省市一体化建设模式，省级统筹全域国土空间数据资源标准体系建设，构建统一的数据中心和通用版国土空间基础信息平台，市级国土空间基础信息平台直接建立在省级国土空间基础信息平台基础上，采用共同的技术架构和运行支撑环境进行本地化部署，构建平台市级子节点，统一认证，数据按职责分工进行更新维护，集中整合和发布注册。建成后，市级可以充分共享省级平台建设成果，并在省级平台基础上拓展地方特色应用，地方特色需求也可以反馈至省级平台，不断拓展省级平台功能，省市两级不断进行数据回溯与能力反辅，二者相辅相成，增强省级平台支撑能力和普适性，全省共建共享共用，避免功能重复开发建设。省级和市级平台“逻辑统一、物理独立”，按权限拥有全省的地理信息资源，对外提供统一的数据服务，形成省市自然资源管理“一盘棋”格局。

省市一体化建设模式中省市分工明确，能进行优势补助。省级建设运维资金和人才队伍集中保障平台基础软件、服务接口的技术支持、数据中心的运维服务，平台建设的顶层设计和相关标准规范的制订。

3 建设目标与内容

3.1 建设目标

通过省市一体化建设，充分发挥省级国土空间基础信息平台统筹引领作用，解决省市独立建设模式存在的“省市数据不联通、上下应用不贯通、资金使用绩效不高”等问题，实现全省“统一建设标准，统一数据服务，统一技术架构，统一基础平台，统一应用服务”的“五统一”建设目标。

1）统一建设标准。构建统一的数据资源目录和数据标准，建设全省统一的数据中心，实现省市国土空间基础数据的集中管理、统一维护和分级使用，解决当前省市空间基准和数据标准不统一、服务难以聚合、一致性不同的问题。

2）统一数据服务。基于统一的数据中心进行服务的发布，并通过数据服务的聚合和拆分按行政区划单元进行分级授权，不同层级用户看到的数据范围不同，实现省、市两级一套地图服务、分层分级浏览和查询，满足一次发布、多级使用的数据服务应用需求，为省、市两级国土空间基础信息平台提供统一的数据服务接口，支撑省市“一个标准、一套数据、一张底图”。

3）统一技术架构。统一省、市两级平台建设技术架构，包括运行支撑环境（GIS、数据库等基础软件以及服务器、存储、网络、安全等设备）、平台框架、技术服务规范、数据共享交换机制以及运行维护机制等，为省、市两级平台互联互通提供保障。

4）统一基础平台。省级建立统一的国土空间基础信息平台，市级充分利用和共享省级平台建设成果，直接在省级平台基础上进行本地化部署，通过数据服务和功能定制，快速实现本地化应用，减少重复建设，节约财政资金，缩短建设周期。

5）统一应用服务。省、市基于统一的国土空间基础信息平台及数据服务开展地政、矿政、测绘、规划等业务审批，保证了审批结果的上下一致，减少业务审批退件率，有效支撑省市两级政务平台的一体化协同审批服务。

3.2 建设内容

1）国土空间数据资源目录梳理。结合国土空间管理业务体系，从基础地理、调查评价、规划编制、行政审批、执法管理和社会经济等方面对国土空间数据资源目录进行全面梳理，分析各类数据间的层次、类别和关系，对国土空间信息的数据资源进行整体规划设计，建成全省统一健全的数据资源编码与分类体系。

2）国土空间数据标准体系制定。以国土空间数据目录为基础，以国家及行业标准为依托，对相关数据的核心要素信息进行完善，构建一套全省统一的国土空间数据库标准，全面规范空间数据的必要属性、投影方式、坐标系、数据分层、属性结构等基础信息，统一数据标准是省市一体化国土空间信息信息平台建设的关键。

3）国土空间数据治理建库。以数据资源目录和数据标准体系为依据，从各数据生产部门收集相关数据，开展国土空间数据清洗与建库，建立全省国土空间大数据中心，实现全口径国土空间数据的统一集成管理和数据共享交换。

4）平台总体框架搭建。按照分布式应用与微服务架构，搭建省级国土空间基础信息平台底层架构，保证高并发访问的安全、高效、稳定和可扩展性。

5）平台功能研发。结合实际管理应用需要，开发省级国土空间基础信息平台适配版，集成国土空间相关数据，并按照组件化的开发模式提供通用的基础信息服务、专题应用分析和辅助决策管理等功能，并以襄阳市为试点，开展省市一体化示范应用建设和推广工作。

6）平台运行机制建立。一是建立数据更新维护机制，根据数据来源、主管部门、更新频次，制定数据更新策略，充分调动数据主管部门的积极性，保障国土空间数据资源的鲜活性和现势性；二是建立数据共享交换和安全保障机制。

4 总体设计

4.1 总体架构

基于“大平台、微服务、轻应用”的理念，按照“共建、共用、互联、共享”的原则，采用省市一体化建设模式，构建全省统一的国土空间基础信息平台，形成对自然资源“一张图”的分布式管理、应用和共享服务机制。平台架构主要由基础设施层、数据资源层、数据服务层、能力支撑层、应用层、政策标准与规范体系、运行机制与安全保障体系7部分组成。

4.1.1 基础设施层

4.1.2 数据资源层

数据资源层管理包括基础地理、调查评价、规划编制、行政审批、执法管理、社会经济和其他相关数据，是支撑国土空间基础信息平台运行的核心资产。遵循统一的数据汇交标准与机制，打通省市各层级数据中心数据交换渠道，消除省市数据之间的冲突矛盾，切实保障数据的上下一致与准确权威。

4.1.3 数据服务层

数据服务层作为数据资源对外提供数据服务的应用层，实现数据服务资源的发布、注册、调度、运行监控以及对服务资源的检索与调度等功能。数据服务层以标准OGC 服务（CSW、WMTS、WMS、WFS、WCS、WPS等）和Web Service服务的方式将数据以服务的形式共享给空间基础信息平台调用。省市基于统一的数据服务，并通过地图服务分层分级管理技术控制地图服务区域可见性，确保省市基于一张底图进行业务审批和管理，并保证数据的安全性。

4.1.4 能力支撑层

能力支撑层以微服务和组件化的方式为国土空间基础信息平台提供基础信息能力、专题分析能力和辅助决策能力等通用分析功能，有力提升平台“底图”“底板”与“底线”的支撑作用。系统所有的应用服务均支持在线使用、服务协议、API 以及SDK（Java/iOS/Android）。省级为市级平台建设提供基础能力，市级在省级平台基础上进行定制和拓展。

4.1.5 应用层

国土空间基础信息平台是一个开放的服务型平台，为国土空间开发提供信息服务，为国土空间规划编制提供辅助服务，为行政审批提供项目落地的合规性审查，对国土空间进行全方位动态监测，为空间管理决策提供技术支撑。

数据在计算机用SPSS17.0软件分析处理，计量资料用（均数±标准差）表示，并采用t检验，率的比较用Fisher精确检验，以P＜0.05差异有统计学意义。

4.1.6 政策标准与规范体系

省市一体化建设模式涉及层级和节点多，需要建立贯穿国土空间管理全过程的信息化制度标准体系，包括数据建库标准、数据质量控制标准、数据共享与服务标准、应用系统与网络建设标准等，指导平台开发建设和运行管理，才能保障省市衔接上下畅通。

4.1.7 运行机制与安全保障体系

一方面建立国土空间数据更新维护、共享交换和平台运行保障机制，保障国土空间数据资源的现势性和准确性；另一方面建立健全信息安全管理运维体系，严格执行信息网络等级保护、分级保护制度和网络安全法，提升平台信息安全防护能力，保障数据传输、存储、应用和信息系统的安全。

4.2 数据架构

省市一体化建设模式下国土空间基础信息平台数据中心采用“省市一体、同构部署、分级应用”的数据架构（如图1），按照“物理分散、逻辑集中”建设思想，数据中心分为省级主节点和市级分节点，省市采用共同的运行支撑环境、数据管理标准和服务发布标准，统一规划和设计，按相同的架构进行部署，分级开展应用。省级主节点提供全省统一的基础地理类、调查评价类和规划编制类等数据源，并分发到市级分节点。市级是省级的分节点，可以根据自身业务需求在一体化数据库框架基础上扩充完善本级数据源。基于统一的数据库结构、数据分发同步和一致性验证等标准开发ETL数据共享交换工具，支撑省市节点间数据联动更新，确保上下的一致性和现势性。通过国土空间大数据中心的分级部署应用，空间信息在日常业务管理中不断累积、更新、派生、扩展，最终又汇聚到省市一体化数据库中，确保一体化数据库不断丰富完善。

图1 省市一体化国土空间基础信息平台数据架构

通过省市一体化的数据架构，省市级数据都来自省级节点的一体化数据库，用以支撑省市两级政务平台的一体化协同审批服务，保证了审批结果的上下一致，减少业务审批退件率。如建设用地报批管理业务纵向涉及省、市、县三级联动审批，省市一体化的数据架构保证了各级基于同一工作底图进行业务审批，避免省市独立建设模式可能造成的工作底图不相同、审批结果不一致等问题。

4.3 技术架构

省市一体化模式下国土空间基础信息平台建设是以“自然资源云”和“自然资源主干网”为依托，纵向上贯穿国家、省、市、县四级自然资源部门，按照“共建、共用”的原则实现相互之间的互通、共享，为国土空间规划编制、行政审批管理、空间分析决策等提供空间数据和信息技术保障；横向上联通各级发改、水利、环保、住建、农业和交通等部门，实现跨部门业务协同，并面向科研院所、公众等提供数据共享服务，形成“内部联动、外部协同、上下互通”的数字化应用技术架构。

4.4 软硬件部署架构

省市一体化模式下国土空间基础信息平台建设采用分布式软硬件部署架构（如图2），市级基于省级建立的统一的国土空间大数据中心和国土空间基础信息平台，采用统一的技术框架、数据标准和软硬件运行环境开展本地化数据中心建设和平台部署应用，省、市国土空间大数据中心通过自然资源主干网进行数据交换，省级国土空间大数据中心和市级国土空间大数据中心共同构成物理上分散、逻辑上集中的云数据中心，同时省级对市级分布式节点的服务器、存储设备和网络设施资源进行统一管理，对各节点的设施资源进行统一调度和监控，形成系统容灾和数据互备份机制。

图2 省市一体化国土空间基础信息平台软硬件部署架构

5 功能设计

省市一体化国土空间基础信息平台主要包括大数据中心、基础功能模块、通用分析模块、智能审批模块、辅助决策模块和地方拓展延伸等。除地方拓展延伸功能外，其他功能均由省级国土空间基础信息平台统一建设，市级复用。整体功能设计如图3所示。

图3 省市一体化国土空间基础信息平台功能设计

1）大数据中心。大数据中心提供数据治理、数据入库、数据管理、数据服务发布、数据服务注册、访问权限分配、数据服务监控、硬件资源监控、数据共享交换等功能，实现自然资源和规划相关核心数据的统一集中管理，为空间基础信息平台提供统一的数据服务。

2）基础功能。提供地图操作、空间查询、智能搜索、分屏展示、专题图制作等地图操作相关的基础功能。

3）通用分析模块。提供汇总统计分析以及常用空间分析工具等功能，如对比分析、差异分析、缓冲区分析等工具。

4）智能审批模块。提供智能审批功能，实现项目合规性分析、现状地类占用分析、权属分析、耕地质量分析、基本农田占用分析、重复批地分析、重复供地审查、矿产资源压盖审查、项目地质灾害危险性评估等，并支持标准化分析报告的导出，辅助行政审批管理。

5）辅助决策模块。提供二三维联动、重点功能区监测、智能选址分析、时空演变分析等辅助决策服务功能。

6）地方拓展功能。支持地市在省级平台架构基础上进行灵活扩展，开发自己的特色应用，丰富平台功能，为市级自然资源调查监测、执法监管、土地利用和国土空间规划“一张图”实施监督信息系统等专题业务系统建设提供基础支撑，满足市级更细粒度的管理需求。如襄阳市国土空间基础信息平台在省级平台基础上增加了项目生成策划业务协同功能，推动了平台在市发改、招商、建委、教育等部门的应用，通过建立多部门协同的工作机制，形成以国土空间资源统筹为基础、空间管控为重点、科学决策为目标，落实项目建设条件，促使策划生成的项目落地。

6 关键技术研究

1）基于消息中间件的数据交换技术。为解决省市一体化数据交换问题，平台应用消息中间件技术，建设一个基于可靠消息传输的数据传输虚拟网，该消息传输为每一个使用数据交换服务的系统设立一个节点，省市国土空间基础信息平台通过该消息传输网络进行数据交换。基于消息中间件的数据交换平台，总体架构呈星型结构，以国土空间大数据中心为核心，提供数据交换标准空间信息服务，保障省市数据的一致性。

2）地图服务分层分级管理技术。省市一体化建设需要对自然资源数据进行权限的分层分级控制，不同层级用户看到的地图服务区域不同，省级用户可看到省域范围内的数据，市级用户只能看到所属市域范围的数据。传统的做法是按照行政区划范围，对原始数据进行切图后再发布一次地图服务，低效且繁琐，且数据分散存储会带来数据同步更新难的问题。通过地图服务分层分级管理技术（如图4），实现对地图服务和图层的细粒度控制以及地图服务区域可见性的灵活管理，满足地图服务一次发布、分层分级使用，确保不同层级用户使用的是同一个底版的数据，上下一致且不因数据共享而产生安全性问题。

图4 地图分层分级示意图

3）微服务架构技术。微服务架构通过把一个大型的应用和服务程序拆分为数个相互松耦合的微服务（如图5），这些微服务独立地进行开发、管理和迭代，从而降低平台的复杂度和耦合度，提升组件的内聚性、敏捷性，极大地提升平台服务的响应效率和能力。国土空间基础信息平台应用微服务架构和Docker容器技术理念，实现将现状地类分析服务、规划符合性分析服务、重叠分析服务、统计报表等业务系统重复、独立的业务进行封装，形成一套标准化、可复用的自然资源和规划微服务功能库。市级在开展本地化部署时根据自身需要对国土空间基础信息平台功能灵活定制，同时地方特色功能也可以注册到微服务功能库，增强省级国土空间基础信息平台能力，全省共建共享共用，避免功能重复开发建设，更好地发挥平台能力支撑作用。

图5 微服务架构示意图

7 应用实践

省市一体化建设模式在襄阳市市级国土空间基础信息平台得到了应用，通过试点，省、市数据资源和数据标准得到了统一，市级平台框架、地图基本操作功能和通用分析功能等都充分利用和共享省级平台建设成果，减少了重复建设，节约了平台建设资金投入，缩短了平台开发周期，市级在省级平台基础上结合地方特色对数据资源和平台功能进行灵活扩展，充分满足地方个性化需求。市级将有限的建设资金和技术力量主要放在数据治理、更新维护与平台推广，省市优势互补，形成合力，提高了平台建设质量和效率，达到了预期的效果。

国土空间基础信息平台作为市级自然资源和规划信息化建设的“资源中心+能力中心”，为市级构建面向自然资源调查监测评价、“互联网+”自然资源政务服务、自然资源监管决策的全业务信息化专题业务系统建设提供基础支撑[7-8]。通过“资源中心”为专题业务系统提供统一的数据与分析服务，通过“能力中心”为专题业务系统建设提供支持前台自然资源管理业务且具备业务属性的共性能力组织，强化业务能力的复用，专题业务系统建设只需要专注业务模型建立、需求转化和前端应用，为业务系统建设“减负”，推动业务系统快速构建、灵活扩展。将国土空间基础信息平台建设为市级自然资源和规划信息化建设的基础支撑平台，有助于打破传统的烟囱式业务应用系统开发框架，使市级自然资源信息化建设从系统孤岛走向一体化管控。

8 结 论

省市一体化建设模式能够快速高效地推进国土空间基础信息平台建设，市级平台基于省级平台快速本地化部署和定制，降低了市级资金投入和技术门槛，减少了重复性工作，市级只需要重点关注本地区数据更新维护及平台推广应用，省市则职责清晰、分工明确、优势互补。以襄阳为试点构建的“省市联动、上下贯通、数据共享、功能复用”的省市一体化国土空间基础信息平台建设与运行模式可复制推广应用到其他省市国土空间基础信息平台或其他类似系统的建设应用中。