自然资源一体化数据管理与服务平台关键技术研究与应用

建设实践国土资源信息fl;自然资源一体化数据管理与服务平台关键技术研究与应用陈泽鹏，钟远军（广东省国土资源技术中心，广东广州510075）摘要：本文针对自然资源机构调整后，亟待解决“山水林田湖草”数据资源融合与一体化应用服务的问题，重点开展一体化数据整合与联动更新、资源目录动态构建、并行地理计算等关键技术研究，以广东省为例，探讨构建自然资源一体化数据管理和服务平台，为广东省自然资源业务管理与决策支撑提供信息化支撑手段，提升行政服务和决策效能。

关键词：自然资源；一体化；数据管理；服务平台0背景在自然资源机构改革的大背景下，信息化建设在统筹“山水林田湖草”系统治理中起到了关键作用叫《“十三五”国家信息化规划》提出将大数据作为基础性战略资源，建立纵向联动、横向协同的自然资源信息共享服务平台，提升行政服务和决策效能，解决自然资源业务化应用中集成管理难、计算效率低、服务能力弱等问题，实现空间治理能力现代化X。

近年来，广东省信息化建设水平有了较大提高，但是“信息共享、业务协同、高效综合”的工作局面还没有完全实现巴行政服务和管理决策仍需进一步加强，亟需将分散的海量国土资源数据汇聚整合为统一集中管理的自然资源数据源，在制度标准和网络安全防护体系保障下，建设一体化数据资源中心、管理与服务平台、自然资源应用体系的三层架构叫为自然资源业务管理提供信息化支撑。

数据资源中心是以“一张图”数据为基础，通过数据整合将多源异构数据入库管理，实现面向业务办理、大数据应用的数据资源加工整合、存储维护、应用服务一体化的数据资源管理冏。

自然资源管理与服务平台主要是通过数据资源中心的数据交互和数据沉淀，推进统一数据资源在业务中的共享和协同，支撑跨业务、跨层级、跨部门的业务应用E。

自然资源应用体系是基于管理服务平台，构建面向自然资源管理的各类业务应用系统以及面向共享服务的协同应用系统，为业务管理提供多种类型的分析服务，提高行政服务、管理决策的科学性和合理性。

1架构设计1.1总体架构平台采用分层模式进行设计与规划，分为基础设施层、数据资源中心层、管理与服务平台层、应用层和用户层囘。

基础设施层由自然资源基础设施云和大数据计算框架构成，是支撑大数据运行和应用的基础；数据资源中心层以建立一体化数据库为核心，形成统一的数据资源目录、数据模型、一体化数据库以及数据联动更新机制；管理与服务平台层作为枢纽和收稿日期：2019-04-16作者简介：陈泽鹏（1970-）,男，广东潮州人，硕士研究生，教授级高工，长期从事遥感、地理信息系统和国土资源信息化技术工作。

3Land and Resources Informatization建设实践窗口，提供基于云服务的部署和应用能力；应用层主构，各级政府部门、相关职能部门以及社会公众，女H 要满足自然资源业务应用的需要以及为社会提供自然图1所示。

资源信息；用户层包括省、市、县级自然资源管理机管理与服务平台层大数据管理与服务平台一』理遵馥综合数据管理数据应用服务运维管理源中心一体化数据库图1平台总体架构图1.2平台设计平台基于底层的云基础设施和主流的数据存储技术实现对海量、多源、异构的空间数据和业务数据的统一编目和管理；采用面向服务的思路叫依托一体化数据库提供不同应用主题数据服务和数据共享分析服务，实现土地、矿产、地质环境与地质灾害等各类业务系统的协同应用与综合管理，提升行政服务水平和管理决策效能。

平台在统一的用户管理和运维服务支撑下，主体由数据综合管理系统、数据应用服务系统、管理决策支持系统构成。

数据综合管理系统具备数据整合建库、数据统一管理、数据关联分析和联动更新等数据管理能力，对内实现自然资源海量、多源、异构数据的综合治理和统一管理。

数据应用服务系统具备数据编目展现、大数据分析挖掘、数据服务管理等数据应用服务能力，对外实现数据资源统一展现、数据服务发布、数据分析统计等，为自然资源数据应用提供服务支撑。

管理决策支持系统采用面向服务的机制构建统一业务协同支撑框架，通过资源服务、功能服务、系统流程服务与业务规则服务的注册、组合与发布，以支撑土地资源、矿产资源、地质灾害等业务系统的协同应用，如图2所示。

4国土资源信息化自然资源一体第据管理展务平台图2大数据管理与服务平台功能架构2关键技术应用2.1基于一体化数据模型驱动整合建库技术平台按照统一的时空框架、统一的信息分类编码体系、统一的信息资源目录体系、统一的面向对象数据组织的基本原则进行数据一体化组织管理设计。

以数据结构、逻辑组织、物理存储与业务应用为导向，进行数据动态整合、逻辑统一组织、物理分离存储与应用服务管理，实现一体化数据模型驱动的数据整合建库。

基于结构模型的数据动态整合是根据源数据（矢量数据、原始影像数据、影像切片数据、统计报表数据、文档数据和元数据等）的不同结构特征，采用数据建模方法，通过核心元数据、扩展元数据的方式实现对各类数据的动态建模，依据数据模型对多元异构数据进行整合加工，通过定义数据字段组成、字段名称、字段类型、字段映射关系等，满足数据动态整合的需要。

在信息数据库中元数据库是各类信息数据注册管理的核心，同时数据库管理平台对各类信息数据建立统一的目录，实现数据的统一管理。

根据不同数据的类型特征，将数据资源信息按矢量数据库、影像数据库、报表数据库、文件数据库与元数据库，通过资源目录实现数据逻辑统一组织。

2.2跨业务、跨层级的数据联动更新技术基于构建的统一数据模型，通过业务系统的有效衔接，将以往“数据割裂、管理脱节”的审批流程，升级为“数据统一管理、审批无缝衔接、更新一体联动”的新模式，建立“一横一纵”的自然资源数据联动更新机制，提升自然资源业务管理效能。

“一横”是跨业务部门的联动更新：自然资源数据流动循环一般涉及多个业务部门，一项业务的处理决策往往需要多个业务部门协同办理、多个类型数据综合支撑。

“一纵”为省-市-县的三级数据联动更新：根据业务权限、管理职能的差异分为自上而下、自下而上以及二者相结合的方式。

联动更新中，依托缓冲资源池中的临时存储池来实现，包括纵向省市县、横向跨业务的各类中间成果，这些中间成果数据最终抽取到一体化数据库中，作为管理信息“沉淀”成果，完成数据联动更新。

依据建立的联动更新机制，通过关系模型设计，建立了测绘、土地、矿产、地质环境和地质灾害等不同业务之间的数据联系，业务管理中产生最新数据自动沉淀到数据操作区，经过相关业务主管部门的确认后，更新的业务数据进入到数据仓库，数据仓库中的对应类别、内容进行实时更新。

2.3基于主题数据资源目录动态构建技术平台建设的核心内容包括信息资源的有序管理，建立新模式下政府、企业和社会公众信息资源的“按需服务”模式。

通过基于主题的数据资源目录动态构建技术实现数据资源的联动更新、动态组织、按需发布，满足不同用户的查询、检索需求，提高数据的共享、发布及应用能力，为管理决策提供信息化支撑。

数据资源目录动态构建，根据用户的选择调用预设的相应编目模板，实现灵活配置的资源编目动态组织方案及面向不同的角色用户展示不同的资源编目。

其技术核心是基于目录技术和元数据技术提供的分布式异构信息资源管理、发现和交换服务。

其中目5Land and Resources Informalization建设实践录技术包括资源的分类、目录的构成、目录的结构、目录存储和目录的查询等技术。

元数据技术是对多样化的、多技术特性的信息进行结构化描述。

考虑到多维信息资源在存储和查询效率以及系统扩展性等方面的因素，将信息分为资源注册库和资源发布库进行存储。

资源注册库负责公共基础数据、专业基础数据、业务管理数据等不同数据源中元数据的入库管理；资源发布库将资源注册库中的元数据抽取为目录后保存，并通过规则化的编目动态生成技术为不同用户提供数据编目并形成编目发布方案。

2.4基于流程的并行计算技术平台建设中引入Spark框架实现大数据并行计算，补充Kettle在分布式并行计算方面的不足，极大提高了算法的运行速度和执行效率。

平台基于Kettle 框架封装各种Spark的算法插件，在补充Kettle并行计算能力的同时，也利用了Kettle基于流程化的建模能力。

概念映射及层次关系如图3所示。

-模型-算子Spark API图3逻辑关系图2.5基于负载均衡的任务调度系统任务调度系统建立在现有的网络结构之上，通过负载均衡技术，将外部发送来的任务均匀分配到节点上执行，提高系统的生命力和灵活性。

任务调度系统建立任务队列，节点按照节点组属性存放在不同的节点组队列中。

负载均衡能够按照节点的配置信息将任务均匀分配给节点队列。

建立节点时，会配置节点的信息，以此判断节点的状态，根据心跳机制，按照一定的时间间隔将符合要求的节点发送给任务调度系统；任务调度系统接收节点时，如果节点队列中不包含此节点，就将节点放进队列中；反之，则不放。

通过模型及对应的参数信息建立的任务，按照定时调度quartz框架，将任务发送到任务队列中。

最终，启用线程，根据节点组关系，将任务和节点匹配好从而执行任务。

任务调度的流程如图4所示。

NodelNode2-------------------------------------------------------＞节点队列匚〉计算¢1任务队列任务调度Nodel」Node2图4任务调度流程图3应用成效与展望为了推进广东省自然资源数据的整合、集成、共享以及服务，本文对海量多源异构数据的整合入库、联动更新等技术进行研究和探讨，采用“数据与应用分离”的模式，构建自然资源一体化数据管理与服务平台。

平台成果在建设用地审批系统中得到了充分应用，为该项业务的管理决策提供信息化支撑，主要体现在以下方面：一体化数据库可以有效实现子集数据的动态整合、统一管理、联动更新，提高数据更新效率和速度，保障数据的实时权威；统一的审核规则库可以有效实现业务审批风险识别和审核要点管控，所有案卷均能回溯追责，在行政体制改革不断创新的同时，降低行政风险和廉政风险；国土资源数据应用服务系统可以有效实现按需定制的行业内共享应用，支撑行业内跨部门、跨业务、跨层级的互联互通，降低行政成本、提高行政效率；利用云技术，通过服务系统进行建设用地审批子集数据服务发布，可以为建设用地审批等业务决策管理提供信息化支撑手段，提升行政服务效率，管理决策水平的科学性、合理性。

下一步，针对自然资源管理业务工作的需要，进一步完善数据资源管理体系，将国土空间规划、国土用途管制、地质勘查、地质灾害、矿政管理等业务6國土资源信息化数据纳入其中，同时提高并行处理的可定制化、实用 化、可视化水平㈣，以期全面支撑广东省自然资源管理的综合应用。

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