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摘要：自然资源是经济稳定增长、社会和谐发展和人民幸福生活不可或缺的要素。人与自然相互依存,和谐共处。而城市人口密度大、资源环境错综复杂、时空信息变化速度快,其综合管理难度更大。三维自然资源以其精细、真实、直观、高效、高现势性特点,通过与各类信息数据“虚实”融合,更有效地辅助职能部门直观掌握每块“山水林田湖草生命共同体”的资源现状,同时在平面和立体空间上统筹自然资源整体布局,满足自然资源空间信息管理与新型智慧城市的建设需求。
关键词：自然资源；综合管理；三维自然资源；智慧城市
Progress and Trend of 3D Natural Resources and Urban Information Model Construction
CHEN Lei,LU Xiangwei,LIU Bing
(Nanjing Guotu Information Industry Co.,Ltd.,Nanjing Jiangsu 210036)
【Abstract】：Natural resources are the material basis of economic construction,social development and human survival.There is an interdependent relationship between man and nature,and the two should coexist harmoniously.The urban population density is large,the resources and environment are complex,and the temporal and spatial information changes rapidly,so its comprehensive management is more difficult.With itsfine,real,intuitive,efficient and high current characteristics,3D natural resources and urban information model can more effectively assist functional departments to intuitively grasp the resource status of each"landscape,forest,field,lake and grass life community"through the"virtual and real"integration with all kinds of information and data,and coordinate the overall layout of natural resources in plane and vertical space,meet the needs of natural resources spatial information management and the construction of a new smart city.
【Key words】：natural resources;comprehensive management;3D natural resources and urban information model;smart city
1三维自然资源信息化建设发展现状
陆昊部长2018年在调研时期发表讲话时指出,要想办法将自然资源相关业务系统向着多元化的方向发展,即由原来的二维表达模式向三维表达发展[1],以处理自然资源统计、确权和国土空间用途管控等问题[2]。在陆昊部长发表讲话之后也出台了相应的政策支持三维技术在自然资源管理中发挥作用,合理地使用不同三维技术,能够更加准确地还原现实情况,大大提高了自然资源的应用效率[3]。服务于自然资源调查、管理利用、国土空间规划、空间用途管制、三维矿山管理、地上地下一体化分析的二三维一体化管理平台应运而生[4]。
“新型智慧城市”对于“推进国家治理体系、深入国家发展理念、发展数字中国建设”等方面具有重大意义。在城市资源、建设、规划、管理等空间用途管制方面,城市信息模型技术发挥着重大作用。
2三维自然资源内涵、目标及任务
2.1三维自然资源内涵
三维自然资源内涵是基于自然资源和城市特质的辨识,构建基于涵盖空间各类要素的立体空间资源认知,有效支撑三维形式的自然资源及城市资源利用管理。通过对人类可利用的地上、地下范围内的自然经济综合体管理,在国土空间承载能力允许范围内进行利用与建设,实现人与自然的和谐统一。
2.2三维自然资源目标
三维自然资源目标是整合自然资源管理信息和城市时空数据,进行信息资源有效整合,进行统一管理并实现共享,有力支撑提升自然资源空间管理水平和效率,为城镇、农业、生态空间规划、生态修复规划、交通体系建设、城市核心区域建设提供基础决策支持,实现城市的智慧化管理。
2.3三维自然资源任务
三维自然资源建设任务是以3D GIS与城市信息模型技术为基础,运用互联网、物联网、云计算、大数据、虚拟现实、增强现实、人工智能等先进技术完成从信息采集、分析、整合、挖掘、发现和展示全流程工作,是反映整个区域自然资源现状及城市建设、发展、运行的数字化信息载体,为自然资源及城市规划、管理、决策、服务等方面提供强大的技术支持。
3三维自然资源信息化总体设计与框架
3.1三维自然资源发展总体思路
三维自然资源发展总体思路将立足于三维空间数据的融合、研发与创新,突出三维GIS与行业业务结合,稳扎三维WebGIS多端应用,优化三维高性能展示技术途径,深化三维WebGIS创新布局。
在自然资源方面创新山、水、林、田、湖、草的三维空间展示,建立了传统不动产数据的三维可视化平台,并且探索了三维矿产资源的空间模型构建。在城市信息模型方面将集合GIS的海量空间数据,融合BIM建筑物的精细数据以及物联网采集的城市大数据进行相关探索。在三维GIS与行业业务方面建立自然资源二三位一体化全要素信息数字沙盘,实现地上地下空间资源透视管理,有效地对城市大型节日活动进行安全保护,并创建城市时空信息云平台。
3.2三维自然资源发展整体框架
三维自然资源发展的整体框架是在各类数据、平台和技术路径的基础上发散到多方面的应用场景的一种框架。如图1所示,应用框架的核心在于利用超图二三维一体化GIS平台,按照对应的相关技术路线应用于三维自然资源、三维不动产、三维智慧城市、城市信息模拟生产等领域。整个总体框架覆盖了国土、规划、交通、水利、安防、人防、环保、自然资源众多领域,能在平面和立体空间上统筹自然资源整体布局,达到自然资源空间信息管理与新型智慧城市的建设要求。
4三维自然资源信息化专题应用
4.1三维自然资源专题应用
三维自然资源专题应用包含自然资源的场景搭建、
自然资源的三维应用场景设计等成果,通过对三维自然资源专题应用的研究,明确了三维技术在自然资源管理、自然资源调查登记和自然资源分析应用的可靠途径,解决了实质性的问题,未来发展潜力巨大。
4.1.1自然资源三维场景搭建
自然资源三维场景利用各种自然资源模块的矢量数据,结合倾斜摄影测量的成果数据[4],与不规则三角网生成的地形数据叠加,形成模拟真实环境的自然资源的三维场景。
4.1.2自然资源三维应用场景设计
自然资源三维应用的场景设计围绕各种自然资源管理、自然资源调查统计和自然资源分析等方面进行了三维自然资源的应用探索。形成功能包括局部三维自然资源综合分析、自然资源变化监测、土地利用类型剖面分析、辅助空间矛盾区域核实以及自然资源确权登记功能。
4.2三维不动产专题应用
三维技术可用于解决在传统的二维不动产登记模式下,建筑与权属一对一的问题。采用分层入户技术可以避免当在同一栋建筑中记录多个权属信息时,所造成的数据混乱和拓扑关系混乱的问题。在分层分户技术中,通过匹配对分层分户进行分割,然后将信息记录在对应的三维模型中,该方法可以保证高准确性,完全可以满足不动产登记的需要,对不动产统一登记工作有着积极的意义。
4.2.1不动产权籍管理系统集成三维楼盘表
三维楼盘表是基于房产分层分户图进行建模的不动产三维空间展示模型,结合具体的不动产权利属性数据,表达不同的权利状态。
4.2.2三维楼盘表图件成果服务不动产电子证照
三维楼盘表形成的三维图件成果可以立体展示权利界限,通过生成不同的楼栋、楼层和户室三维模型,以及不同角度的展示成图,快速准确的生成不动产的电子证照,有利于不动产权的管理。
4.2.3城市三维不动产登记体征表现
通过城市三维不动产的购房年龄、购房热度和商办热度等因子,利用城市批量构建的不动产白模,进行不同状态的展示和统计,可以掌握城市不动产的全局属性变化,进行不动产相关数据的监控、预警,以便做出准确判断和决策。
4.3三维智慧城市专题应用
在智慧城市的发展建设中采用了大量的先进科学技术,例如使用虚拟现实技术进行线上展示、使用三维可视化结合3D建模技术等,可以用来线上可视智慧管理城市,大大地降低了资源的消耗,并且还缓解了环境污染,有效地处理了交通拥堵和安全隐患等问题,实现了三维智慧城市的可持续发展。智慧城市中的三维数据可视化管理系统能够把城区街道、房屋、公共设施和附近环境的基本数据详尽地展现出来,结合3D建模和三维数据可视的结合全面展现城市综合态势。
4.3.1三维智慧城市关键技术
数字城市逐步向智慧城市发展,是人类对城市信息化认知和科技发展的必然体验。涉及的重要技术主要包括多元数据融合、空间三维模型、全空间三维表达、时空大数据模型、全周期时空表达、全空间三维计算、大数据时空计算。作为智慧城市建设与发展的基础技术,也面临许多挑战。
4.3.2城市三维场景构建
城市三维场景的构建能够对城市建筑空间数据进行数字化模拟和可视化分析,实现城市内各要素的动态表达效果。提供解决方案的交互,创新了视觉表达方式,城市三维场景构建通过对城市内部各要素的准确建模,实现了对现实环境的全方位模拟。
4.3.3城市数据时空分析
城市数据时空分析主要是采用数据深度分析等相关技术,从大量的城市时空数据中进行筛选分析提取出相对有用的信息,其次在数据的存储方式、查询、实时计算、挖掘等众多领域开展大量工作提供广泛的社会服务。
4.3.4城市三维应用场景设计
城市三维应用场景设计充分利用了二三维的城市数据以及相关部门的管理数据,实现了所需数据的共享；并且使用BIM+GIS先进技术手段,在微观与宏观的层次上进行了统一,能够为管理更加准确、形象、清晰的决策参考依据；以平台为基础,使各种资源数据相互汇聚,大大促进新型智慧城市的发展速度。
5总结与展望
目前,三维地理信息数据的生产、管理和应用开发技术已经越来越成熟,各种应用技术正处于快速发展阶段。三维GIS技术可以有效承载各行业物联网网络和传感系统,动态呈现、处理和共享真实、准确的物体。实现自然资源、生态环境、城市设施与数字之间的有效联系,是传统管理图件和数字盘沙技术所无法实现的。三维GIS应用是地理信息技术发展的必然趋势。三维自然资源涵括了当前最主流的三维GIS应用技术,支持多个主流GIS基础地理信息平台上的应用开发,同时具备GIS云分布式部署与海量空间数据大数据存储能力。三维自然资源可有效地支撑自然资源管理、国土空间规划、社会公共安全和智慧城市等行业三维应用,解决各行业的应用痛点。
参考文献
[1]朱周华,吕志慧,于建强.倾斜摄影三维模型实体提取和动态表达的技术研究[J].江苏科技信息,2020,37(27):58-62.
[2]宋关福,李少华,闫玉娜,等.新一代三维GIS在自然资源与不动产信息管理中的应用[J].测绘通报,2020(3):101-104+117.
[3]赵双庆,金仙宝,王丹,等.实景三维在自然资源管理中的应用浅析[J].内蒙古科技与经济,2020(18):62-63.
[4]金程,沙默泉,郭中梅,等.基于CIM的智慧园区建设探析[J].信息通信技术与政策,2020(11):34-38.
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