自然資源管理是自然資源部的重要工作職責(zé)之一。在具體管理工作中，各類自然資源表現(xiàn)為維度不同、側(cè)重調(diào)查內(nèi)容不同，若采用傳統(tǒng)的二維GIS管理模式，則難以完全滿足一體化管理應(yīng)用的需求。哪些自然資源業(yè)務(wù)需要采用三維GIS技術(shù)管理？這是業(yè)務(wù)前沿亟待回答的問題。
帶著這些問題，南京國(guó)圖信息產(chǎn)業(yè)有限公司（超圖集團(tuán)旗下企業(yè)，以下簡(jiǎn)稱“國(guó)圖信息”）從自然資源業(yè)務(wù)出發(fā)，結(jié)合各項(xiàng)三維GIS應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，挖掘和設(shè)計(jì)了國(guó)圖信息自然資源二三維一體化管理及應(yīng)用模式。
自然資源二三維一體化管理及應(yīng)用模式融合二維GIS技術(shù)、三維GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多類型自然資源數(shù)據(jù)管理、分析的全新管理模式，集成二維GIS技術(shù)便于數(shù)據(jù)管理、存儲(chǔ)和空間查詢的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合三維GIS技術(shù)立體可視化表達(dá)效果好、三維分析能力強(qiáng)的特點(diǎn)，立足于管理業(yè)務(wù)需求，對(duì)自然資源成果進(jìn)行分類、整合、管理、分析。其數(shù)據(jù)成果如下圖所示。
自然資源的二三維數(shù)據(jù)格式示意圖
應(yīng)用場(chǎng)景
2016年12月，原國(guó)土資源部出臺(tái)《自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記辦法（實(shí)行）》，開始對(duì)自然資源統(tǒng)一確權(quán)調(diào)查?！掇k法》確定了自然資源的確權(quán)登記對(duì)象，設(shè)立了統(tǒng)一的自然資源登記簿樣式，規(guī)定了自然資源登記的一般程序，出臺(tái)了自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記方案。
自然資源包括水流、森林、山嶺、草原、荒灘、礦產(chǎn)及混合資源等多種分散的調(diào)查單元，如下圖所示。調(diào)查單元涉及范圍不局限于地表，更涉及到地下的礦產(chǎn)等自然資源。因此，原有自然資源 “資源化”管理模式已經(jīng)不能滿足立體化、統(tǒng)一化管理的需要。
不同的自然資源業(yè)務(wù)類型示意圖
2018年3月自然資源部的成立，更意味著自然資源的管理思路逐步向資源、資產(chǎn)、生態(tài)“三位一體”自然資源管理體系，迫切需要一種新的信息管理方式，來銜接自然資源管理方式的升維。自然資源部部長(zhǎng)陸昊在海南調(diào)研期間指出“自然資源登記等系統(tǒng)，要由二維GIS系統(tǒng)變成三維GIS系統(tǒng)，解決自然資源調(diào)查、確權(quán)和國(guó)土空間用途管控等問題”，這為引入三維GIS技術(shù)增加了更大的必要性。
建立自然資源二三維一體化管理及應(yīng)用模式，需要在確立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，從業(yè)務(wù)出發(fā)，有所取舍地為自然資源管理工作獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。自然資源二三維一體化管理及應(yīng)用模式定位的業(yè)務(wù)服務(wù)階段是成果管理階段，在調(diào)查、登記及分析工作中能發(fā)揮部分輔助作用。該模式可提供的應(yīng)用場(chǎng)景包括：二三維一體化數(shù)據(jù)集成整合應(yīng)用場(chǎng)景、平臺(tái)高性能支撐應(yīng)用場(chǎng)景、自然資源展示應(yīng)用場(chǎng)景、二三維聯(lián)動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景及自然資源分析決策應(yīng)用場(chǎng)景。
- 二三維一體化數(shù)據(jù)集成整合應(yīng)用場(chǎng)景
國(guó)圖信息收集多類數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)和整合流程標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)自然資源數(shù)據(jù)的二三維空間、屬性整合，做到空間位置上的準(zhǔn)確套合、屬性信息上的有效關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)整合流程圖如下圖所示。
自然資源二三維空間、屬性整合流程
- 平臺(tái)高性能支撐應(yīng)用場(chǎng)景
系統(tǒng)的GIS基礎(chǔ)平臺(tái)選用國(guó)內(nèi)較為領(lǐng)先GIS技術(shù)水平的超圖平臺(tái)（包括：SuperMap GIS 9D 系列產(chǎn)品）。該平臺(tái)以二三維一體化GIS技術(shù)為基礎(chǔ)框架，進(jìn)一步拓展二三維一體化數(shù)據(jù)模型，融合傾斜攝影、BIM、激光點(diǎn)云等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，推動(dòng)三維GIS實(shí)現(xiàn)室外室內(nèi)一體化、宏觀微觀一體化與空天/地表/地下一體化，賦能全空間的三維GIS應(yīng)用，平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)如下圖所示。國(guó)圖信息基于SuperMap iClient 3D for WebGL開發(fā)包，以Java、JavaScript語言為基礎(chǔ)，開發(fā)了自然資源二三維一體化管理平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“平臺(tái)”）。
超圖平臺(tái)三維技術(shù)架構(gòu)體系
平臺(tái)選用某市國(guó)家森林公園所在區(qū)域作為試驗(yàn)區(qū)，通過建立試驗(yàn)區(qū)的三維地理模型，將二維自然資源圖層信息精確整合到三維地理模型上，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)區(qū)各類自然資源屬性信息與三維地理模型準(zhǔn)確套合，并加載到平臺(tái)中。整合后的部分三維自然資源數(shù)據(jù)、平臺(tái)成果如下圖所示。
自然資源二三維一體化展示場(chǎng)景圖
- 二三維聯(lián)動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景
平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了自然資源二三維聯(lián)動(dòng)展示，該功能能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)二維形態(tài)下的自然資源數(shù)據(jù)與三維形態(tài)下的自然資源數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)展示，這為自然資源的多維度、多視角展示提供了支撐，如下圖所示。
自然資源二三維聯(lián)動(dòng)場(chǎng)景圖
- 自然資源分析決策應(yīng)用場(chǎng)景
采用三維技術(shù)對(duì)自然資源分析決策具有明顯的優(yōu)勢(shì)，如：進(jìn)行自然資源坡度坡向三維分析、可視域三維分析等，如下圖所示。這些都為自然資源質(zhì)量評(píng)估、估值，空間規(guī)劃編制提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)能力支撐。
自然資源三維坡度統(tǒng)計(jì)分析
此外，平臺(tái)兼顧重點(diǎn)建筑物可視化、地下空間可視化、全景瀏覽、地質(zhì)體表達(dá)等功能模塊。
特色與亮點(diǎn)
采用三維GIS技術(shù)表達(dá)具有直觀性和豐富性，如：表達(dá)地下空間中的礦產(chǎn)自然資源。三維GIS技術(shù)為綜合類自然資源提供了展現(xiàn)平臺(tái)，如：濕地公園、旅游景區(qū)等。
三維可視化直觀表達(dá)了地形起伏變化大的自然資源，如：位于山地上的森林。此外，三維GIS技術(shù)為自然資源地表面積分析提供了三維地形數(shù)據(jù)支撐，這為統(tǒng)計(jì)出諸如森林等自然資源的地表面積提供了技術(shù)途徑。
三維GIS技術(shù)為自然資源輔助監(jiān)管與質(zhì)檢提供了全新平臺(tái)，針對(duì)無法人工直接進(jìn)入的自然資源，例如灘涂深處、濕地、茂密的森林等地，可采用無人機(jī)航飛后構(gòu)建三維模型，方便后期的資源監(jiān)管。此外，對(duì)于各類自然資源劃分坡度標(biāo)準(zhǔn)是否符合實(shí)際要求，可以通過三維地形坡度分析檢驗(yàn)。
國(guó)土空間規(guī)劃需要各類空間數(shù)據(jù)支撐，如：地質(zhì)層數(shù)據(jù)、自然資源數(shù)據(jù)等。三維GIS技術(shù)為其提供了平臺(tái)載體和分析能力庫(kù)，如：大規(guī)模多源GIS數(shù)據(jù)渲染、景觀天際線的分析、可視域分析、地質(zhì)體壓覆分析等。
