自然资源时空大数据建设内容研究

自然资源时空大数据建设内容研究

何红艳,1 ,塔娜2

内蒙古自治区测绘地理信息中心内蒙古自治区呼和浩特市010020

摘要：与自然资源相关的时空数据涉及七个方面：水流、森林、山岭、草原、荒地、滩涂和矿物，是一个全面的新数据集合，涵盖多个原行业或部门。因此，自然资源大数据必须是大量具有多源异构性、不同格式和不同标准的数据集。此外，为了监测自然资源的变化，要进行定期或不定期的调查或年度变更等，以管理数据现状，从而产生多时态的时空数据。

关键词：自然资源；时空；大数据建设

通过对自然资源时空大数据建设内容的研究，保证了自然资源数据的三维特征及时空信息的完整性，保证了自然资源数据在空间数学基准上的一致性，保证了全国自然资源编码的唯一性。一方面为自然资源调查内容和方法做了充分的准备，另一方面也为自然资源数据的各种应用提供了数据支持。

一、自然资源定义与基本属性

《辞海》中对自然资源的定义为：指天然存在并有利用价值的自然物，如土地、矿藏、水利、生物、气候、海洋等资源。

自然资源具有资源、资产和资本属性，其资源属性表现为经济社会发展提供物质基础和空间载体，资产属性表现为产权关系，资本属性派生于资产属性，表现为保值增值。针对自然资源的资源属性，需掌握自然资源的空间分布位置、数量及变化情况，因此需开展自然资源调查监测评价、合理开发利用及生态环保工作；针对自然资源的资产属性，需掌握自然资源的权属信息，因此需开展自然资源统一确权登记工作；针对自然资源的资本属性，需掌握自然资源资产价值信息，因此需开展自然资源资产有偿使用工作。

二、大数据概述

业界大数据归纳出4个特征称之为4V(量Volume，多样Variety，价值Value，速Velocity)：①海量的数据是最为突出的特征；②数据的类型多样，数据的来源也多种多样，不仅仅只有传统的数据种类和数据获取手段，还包括了网络、空间信息等；③商业价值高，大数据具有较高的商业价值潜力，对于大数据的数据挖掘和数据分析能有效发挥其商业价值。当然与之相对应的是其价值密度低，无有效的管理和分析就无法发挥大数据价值；④数据处理速度迅速，由于大数据本身具有一定的实效性，往往有些数据只有在一定的时间范围内可发挥作用，这就要求大数据需要较快的数据处理、分析速度。

三、自然资源大数据特征

1、数据体量大。现代地面自然资源监测信息、空间对地观测信息、物联网信息、气候变化、资源消费信息等，对土地资源、矿产资源、水资源等产生大量的自然资源数据，结合网络交互系统，还能产生大量自然资源的关联数据，包括反映自然资源状态的数据及反映自然资源变化的动态数据。

2、数据类型多样。自然资源大数据包括实物量多维信息数据、能量多维数据、国土空间多维数据；也包括非实物量的生态环境要素、气候变化状况等多维数据，还包括自然资源开发利用、生态修复的动态数据。

3、数据来源复杂。由于自然资源类型不同，其数据来源也不同。既有自然资源清查数据，包括自然资源类型、数量、质量、面积、空间分布与布局及其基本特性和变化状况；也有空间对地观测的卫星和遥感数据，经处理形成森林、草原、动植物、矿产等特性和状态数据；还有地面传感监测数据、台站网络数据，对地质、野生动物、水资源、气候等形成的监测数据。

四、自然资源大数据作用

1、是国家信息化建设的重要方向。自然资源信息化是国家信息化的重要组成部分，是“数字中国”建设的基础支撑；自然资源数据是国家基础性、战略性信息资源；通过将自然资源大数据与国家政务服务和监管平台联通，形成统一的国家信息化平台，推进国家治理体系和提升治理能力现代化。

2、满足自然资源部“两统一”职责需要。自然资源大数据建设需开展自然资源信息数字化、网络化，实现自然资源信息化管理目标；自然资源统一调查和确权登记信息数据是实现自然资源有偿使用制度的基础。山水林田湖草生命共同体建设、统一的国土空间规划体系并监督实施、统一行使国土空间用途管制和生态修复职责，都需全面、准确的自然资源统一数据底板为基础。

3、是提升自然资源服务能力的需要。有了自然资源大数据信息平台，能实现相关电子政务活动的决策与管理支持，实现土地审批、矿业权审批、资源行业业务申报等网上政务，实现一网申报、智能核验、协同审批，提升自然资源管理水平和效率。大数据优势在于能显著提升政府部门、企业与公众在数据信息方面的开放度、关联度、共享度。通过整合多源、海量自然资源数据及其相互关联的数据，推动自然资源管理从经验决策向数据决策转变，从权力治理向数据治理转变，从公共事务服务向公共数据服务转变。

4、为进一步认识自然资源规律提供科学研究的新方法、新思路。自然资源大数据是通过大数据对自然资源的静态结构与动态过程进行刻画的数字化表达，既包括精准的自然资源时空量序表达，也包括对自然资源的结构层次和系统整体状态的表达，能为自然资源管理、科学研究提供多尺度、多视角、多维度的大数据刻画，也有助于发掘地球信息科学、资源科学的新理论与新方法。

五、研究内容

1、单元划分及代码。自然资源登记单元科学划分是确权登记工作的前置条件和工作基础。登记单元的划分和代码编制是以《不动产单元设定与代码编制规则》、《不动产登记暂行条例》、《信息分类和编码的基本原则与方法》(GB/T 7027)作为参考依据，探索自然资源的登记单元及代码。

自然资源的划分单元按水流、森林、山岭、草原、荒地、滩涂、矿产划分自然资源类型，紧邻相同地类划分为一个单元，代码采用七层28位层次码结构，由自然资源代码与定着物单元代码构成。

2、关键属性信息。根据自然资源特点，关键属性信息包括自然资源单元面积、自然资源单元类型、自然资源单元类别、自然资源单元类别数量、自然资源单元类别质量、自然资源单元位置(包括空间坐标与四至描述)、用途管制要求、生态红线要求、特殊保护要求、变化原因与内容等。

六、实现方法

1、模型选择。根据自然资源数据特点，基态修正模型是非常适合建立自然资源时空数据库的模型。基态修正模型是记录时空对象的初始状态，在后继的时间序列中只记录相对于前一时刻变化的部分，通过两者叠加获得后继时态版本。

2、建模方法。由于各类自然资源之间存在很多空间上的重叠，加上矿产资源、水资源等资源管理的特殊性，采用传统二维数据表达方式进行自然资源数据展示及管理已难以满足业务管理需要。因此，自然资源调查数据的成果需采用三维建模技术，实现全领域三维真实模拟数据。

3、存储策略。由于关系型数据库由多张能相互关联的数据表构成，因此其在数据分析、统计挖掘中具有比对象型数据库更加方便和灵活的特性，与各自然资源相互关联的特性相一致。因此，选择关系型数据库更为合理。

七、数据库建设

1、数据关系建立。按水流、森林、山岭、草原、荒地、滩涂、矿产等划分自然资源分类，此为第一层级。并设定特征码：水流为l，森林为2，山岭为3，草原为4，荒地为5，滩涂为6，矿产为7，其他为0；分别按水流、森林、山岭、草原、荒地、滩涂、矿产各自的子类进行标示定着物并以0l开始，其他类为00；按行政区划，各自然资源特征码和定着物特征码可进行统计分析、汇总、数据挖掘等各类应用。

2、表结构设计。①自然资源时空大数据数据库的表结构主要包括行政区划代码、自然资源单元代码、坐标、四至描述、时态记录、与时态记录相对应的变化原因及内容等。②自然资源单元代码表结构主要包括自然资源区代码、自然资源子区代码、自然资源特征码、自然资源顺序号、定着物特征码、定着物单元号等。③自然资源特征码表结构主要包括自然资源特征码标示及其说明等。④定着物特征码表结构主要包括定着物特征码及其说明等。

参考文献：

[1]徐佑军.时空数据的组织与应用研究[J].测绘通报，2017(02)．