自然資源和空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)更新機制構(gòu)建研究

白易 袁欣欣 龍澤萍

摘 要：針對大數(shù)據(jù)建設(shè)中的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題和現(xiàn)勢性需求，分析了自然資源大數(shù)據(jù)、空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，構(gòu)建了自然資源和空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)更新架構(gòu)。從“人本-邏輯-物理”的視角，以建立良性運行機制和發(fā)揮最佳效益為目標(biāo)，研究了數(shù)據(jù)更新的責(zé)任機構(gòu)，規(guī)定了數(shù)據(jù)更新的精度和周期，探討了自然資源和空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)更新的流程。

關(guān)鍵詞：自然資源 空間地理基礎(chǔ)信息 大數(shù) 數(shù)據(jù)更新

中圖分類號：P968文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1003-9082（2019）05-000-02

引言

“大數(shù)據(jù)”最早在上世紀(jì)80年代由Toffler，A在《第三次浪潮》一書中提出[1]。2012年奧巴馬宣布啟動“大數(shù)據(jù)發(fā)展和研究計劃”（Big Data Research and Development Initiative），讓全世界認(rèn)識了大數(shù)據(jù)。2012年起，我國大數(shù)據(jù)研究進入了發(fā)軔期[2]。近年來我國正大力推動大數(shù)據(jù)的發(fā)展和應(yīng)用。各類大數(shù)據(jù)的基本內(nèi)涵和基礎(chǔ)建設(shè)，都離不開自然資源和空間地理基礎(chǔ)信息。國發(fā)（2015）50號《關(guān)于印發(fā)促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要的通知》明確提出，發(fā)展大數(shù)據(jù)的主要任務(wù)之一是“統(tǒng)籌規(guī)劃大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”，即加快完善自然資源和空間地理基礎(chǔ)信息庫等三類基礎(chǔ)信息資源[3]。然而，大數(shù)據(jù)建設(shè)中的問題也不容忽視：如何提高數(shù)據(jù)開放程度？怎樣解決整體量龐大而有效數(shù)據(jù)量較少的矛盾？數(shù)據(jù)質(zhì)量問題如何保障？從自然資源和空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)應(yīng)用共享的實際需要出發(fā)，探討數(shù)據(jù)更新問題，研究和建立行之有效的自然資源和空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)更新機制，具有較為重要的實際意義。

一、自然資源和空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)更新內(nèi)涵的界定

自然資源和空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)屬于我國三類基礎(chǔ)信息資源之一。具備大數(shù)據(jù)Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多樣）的基本特征[4]，其內(nèi)容龐雜，因此首先需要根據(jù)我國自然資源和空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)的特點建立數(shù)據(jù)更新內(nèi)涵，即確定需更新的自然資源和空間地理基礎(chǔ)信息要素。

1.自然資源大數(shù)據(jù)

自然資源指在特定的區(qū)域地質(zhì)、地理和人類活動綜合環(huán)境條件下，自然形成的人類可以利用的物質(zhì)及能量[5]，通常分為土地、水、礦、氣候和生物。這些數(shù)據(jù)具備人文特征，也具備空間地理性質(zhì)。

在實際大數(shù)據(jù)開放共享與更新的需求中，自然資源大數(shù)據(jù)以與空間地理相關(guān)的數(shù)據(jù)為主，覆蓋我國陸地部分、所屬海域，部分?jǐn)?shù)據(jù)覆蓋范圍為全球。數(shù)據(jù)格式：包括矢量數(shù)據(jù)格式、柵格格式、遙感影像、表格式屬性數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)等，以適應(yīng)不同需求環(huán)境下對數(shù)據(jù)格式的要求。

2.空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)

國家戰(zhàn)略層面所稱的空間地理基礎(chǔ)信息，在行業(yè)通常地理空間基礎(chǔ)信息或基礎(chǔ)性地理空間信息。從應(yīng)用共享的角度來看，基礎(chǔ)性地理空間信息即各行業(yè)均需要的與地理空間息息相關(guān)的控制性、框架性數(shù)據(jù)。包括數(shù)字高程模型DEM、數(shù)字地形圖DLG、數(shù)字正射影像DOM，基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫核心要素，不同時空分辨率、光譜分辨率的航天、航空對地觀測信息和定位信息等數(shù)據(jù)格式：包括矢量數(shù)據(jù)格式、柵格格式、遙感影像等，以適應(yīng)不同需求環(huán)境下對數(shù)據(jù)格式的要求。

3.更新架構(gòu)的建立

根據(jù)以上界定的大數(shù)據(jù)內(nèi)涵以及應(yīng)用共享的角度，建立自然資源與空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)更新架構(gòu)如下：

3.1大數(shù)據(jù)模塊

3.1.1空間地理基礎(chǔ)信息，能在同類產(chǎn)品中派生使用，有DEM、DLG、DOM，基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫核心要素，遙感影像等。

3.1.2自然資源。在本研究的基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)庫中主要指自然資源中與空間數(shù)據(jù)息息相關(guān)的內(nèi)容。包括土地利用基礎(chǔ)信息，礦產(chǎn)資源基礎(chǔ)信息，水資源基礎(chǔ)信息，森林資源基礎(chǔ)信息。

3.2輔助模塊。主要用于連接基本模塊，對基本模塊起輔助作用，包括大數(shù)據(jù)更新應(yīng)用需求的服務(wù)接口內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，如網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)WMS、網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)WFS、網(wǎng)絡(luò)覆蓋服務(wù)WCS、定位服務(wù)LS、網(wǎng)絡(luò)處理服務(wù)WPS、面向過程的客戶端接口、面向?qū)ο蟮目蛻舳私涌诘取?/p>

3.3附加模塊。包括資源目錄、元數(shù)據(jù)等附加于以上數(shù)據(jù)的模塊。

二、更新機制的構(gòu)建

1.研究視角

在機制建設(shè)過程中，層次結(jié)構(gòu)和過程式結(jié)構(gòu)是兩種最常用的結(jié)構(gòu)形式。針對自然資源和空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)更新這一特定研究對象，結(jié)合層次和過程式兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，分別從“人本-邏輯-物理”的角度，對應(yīng)著數(shù)據(jù)、技術(shù)和管理三個維度，三個維度彼此緊密聯(lián)系，共同形成支撐自然資源和空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)更新的軟環(huán)境。研究視角圖示如下：

從研究對象的具體內(nèi)涵著手，包含土地、水利、礦產(chǎn)等在內(nèi)的自然資源數(shù)據(jù)，以及包含DLG、DOM、DEM等在內(nèi)的空間地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，考慮其數(shù)據(jù)更新建設(shè)的邏輯一致性。由于各類大數(shù)據(jù)的管理獨立性，如空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)、土地利用基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)，礦產(chǎn)資源基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)，水資源利用基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)更新的責(zé)任機構(gòu)不盡相同，應(yīng)由各類數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)部門進行更新。

2.更新精度與周期

空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)根據(jù)區(qū)域數(shù)據(jù)范圍，包括1：100萬、1：50萬、1：10萬1：50萬、1：25萬、1：10萬、1：5萬、1：5000、1：2000、1：500等不同比例尺。遙感影像包括低分辨率1千米-100米;中分辨率30米-10米;高分辨率≤10米。按照國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定定期更新。數(shù)據(jù)更新頻率為最慢1年，并根據(jù)實際需求如執(zhí)法、救災(zāi)等可實時進行更新。

土地利用基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)包括土地利用、地籍管理等。礦產(chǎn)資源基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)包括礦產(chǎn)資源儲量、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測、重要礦產(chǎn)地開發(fā)和分布等。水資源基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)包括全國水資源、灌溉面積、水質(zhì)、水文、暴雨洪水觀測、動態(tài)監(jiān)測和重大水利設(shè)施、重大工程等。森林資源基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)包括森林資源綜合統(tǒng)計、營林和生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境整合工程、森林資源連續(xù)清查、衛(wèi)星林火監(jiān)測、林業(yè)生態(tài)區(qū)域遙感監(jiān)測基礎(chǔ)和動態(tài)信息。這類數(shù)據(jù)既有空間屬性信息，也有區(qū)域單元統(tǒng)計數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)更新在空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，重要地區(qū)的數(shù)據(jù)精度更高，信息的更新周期為1年到每月，或根據(jù)實際情況確定。

3.更新流程

在界定了數(shù)據(jù)更新內(nèi)涵、更新責(zé)任機構(gòu)、更新周期和精度的基礎(chǔ)上，建立數(shù)據(jù)更新流程，包括采集獲取變化信息、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)更新入庫、數(shù)據(jù)發(fā)布幾個方面，具體如下：

3.1采集獲取變化信息

通過多種數(shù)據(jù)來源，如影像、基礎(chǔ)地形圖、各自然資源業(yè)務(wù)歸口部門統(tǒng)計數(shù)據(jù)等，將最新的空間地理基礎(chǔ)信息，土地利用基礎(chǔ)信息，礦產(chǎn)資源基礎(chǔ)信息，水資源基礎(chǔ)信息，森林資源基礎(chǔ)信息導(dǎo)入數(shù)據(jù)更新維護系統(tǒng);使用便攜式PDA進行外業(yè)數(shù)據(jù)采集，將最新的各類數(shù)據(jù)采集后導(dǎo)入數(shù)據(jù)更新維護系統(tǒng)。通過勾繪、拾取等獲得這些數(shù)據(jù)的變化信息，對其進行提取，并與現(xiàn)勢庫中的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進行疊加分析。

3.2數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查

對提取出的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和變化信息進行拓?fù)錂z查、幾何檢查、屬性檢查。包括檢查數(shù)據(jù)中要素的坐標(biāo)是否正確等;檢查數(shù)據(jù)必填屬性字段是否完整、正確等;根據(jù)數(shù)據(jù)幾何信息、屬性信息之間的邏輯關(guān)系，對數(shù)據(jù)的幾何信息與屬性信息進行檢查，包括幾何信息與屬性信息是否對應(yīng)、有幾何信息無屬性信息、有屬性信息無幾何信息等;檢查數(shù)據(jù)結(jié)點是否匹配、多邊形是否閉合等。

3.3數(shù)據(jù)更新入庫

將檢查合格后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入生產(chǎn)庫，使用版本發(fā)布工具進行版本控制、備份。

3.4數(shù)據(jù)發(fā)布

通過數(shù)據(jù)發(fā)布工具，生成*.mxd、*.shp、*.txt、*.dmp、*.mdb等格式的版本數(shù)據(jù)。分別根據(jù)密級規(guī)定進行保存，或者提供給專業(yè)用戶和社會公眾。

三、結(jié)論與展望

自然資源和空間地理基礎(chǔ)信息大數(shù)據(jù)是我國重點建設(shè)的基礎(chǔ)信息資源，該類數(shù)據(jù)空間屬性顯著。數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性和長效更新能力代表了數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)的“生命”，本研究從研究對象的具體內(nèi)涵著手，包含土地、水利、礦產(chǎn)等在內(nèi)的自然資源數(shù)據(jù)，以及包含DLG、DOM、DEM等在內(nèi)的空間地理基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)，考慮其開放共享建設(shè)的邏輯一致性、更新現(xiàn)勢性等問題;從物理架構(gòu)的視角，研究數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)及其接口標(biāo)準(zhǔn);以建立良性運行機制和發(fā)揮最佳效益為目標(biāo)，提出更新內(nèi)涵架構(gòu)與更新流程，對更新工作具有一定指導(dǎo)意義。為實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的良好開放與共享，接下來可在數(shù)據(jù)跨部門合作、高效運轉(zhuǎn)的運行維護機制以及大數(shù)據(jù)安全與隱私保護中做進一步研究。

參考文獻

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[2]黨明輝，杜駿飛.中國大數(shù)據(jù)研究學(xué)術(shù)進展分析[J].中國網(wǎng)絡(luò)傳播研究，2013，7：248-264.

[3]國務(wù)院關(guān)于印發(fā)促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要的通知[EB/OL].[2015-09-05].ttp：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-09/05/content_10137.htm

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[5]國家地理空間信息協(xié)調(diào)委員會辦公室.自然資源和地理空間信息整合與共享研究[M].北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

作者簡介：白易（1986.09-），女，漢族，貴州開陽人，貴州師范學(xué)院，副教授，管理學(xué)博士，研究方向：地理信息標(biāo)準(zhǔn)化，大數(shù)據(jù)。