来了！自然资源三维立体时空数据库设计方案解读-5657威尼斯

近日，自然资源部《自然资源三维立体时空数据库主数据库设计（方案2021版）》（以下简称《设计方案》）正式发布，对于三维立体时空数据库主数据库到底该怎么设计，在整个自然资源业务体系中相互关系如何，也大致尘埃落定。纵观《设计方案》，无论在系统结构设计还是在数据体系设计上，都给出了清晰、可持续发展的建设思路。可以说，《设计方案》的出台，极大促进了新时期自然资源调查监测工作的开展，为各层级业务部门数据融合、数据更新和数据应用提供了极大便利，同时为后续自然资源调查监测评价工作的开展提供了统一的数据基底。

《设计方案》作为自然资源三维立体时空数据库建设的牵引方案，为自然资源调查监测业务开展、调查监测数据管理、数据互通和数据应用明确了方向。武大吉奥作为业内领先的时空大数据治理领航者，积极参与了自然资源部三维立体时空数据库相关标准编制，承担了主库的部分设计、开发和维护等系列相关工作。下文将根据我们在建设过程中形成的理解和认识，对《设计方案》进行解读，希望对将要开展三维立体时空数据库相关建设的工作单位提供参考。

01什么是自然资源三维立体时空数据库？

《设计方案》提出了建设自然资源三维立体时空数据库，从字面意义来看，三维是指数据维度要从传统的二维数据转换升级为三维数据，立体是指数据管理和应用维度要从国土领域扩展为多层次的自然资源管理和应用，时空是指数据在其生命周期内的变化过程被有效记录、管理和呈现。

从自然资源数据管理的角度看，自然资源三维立体时空数据库是目前自然资源数据管理模式和应用模式的迭代升级，其在空间、时间和应用的角度重构了现有数据管理模式，是对数据管理、数据应用的一种全新探索。

所以，我们更加倾向于三维立体时空数据库是一种标准和技术模式，其构建的基础是实景三维中国的三维空间框架，反应在自然资源调查监测上，构成了自然资源调查监测的三维立体时空数据库。

02自然资源三维立体时空数据库在“一张图”中的位置

《设计方案》围绕“山水林田湖草是生命共同体”、“统筹山水林田湖草系统治理”的理念，从自然资源部承担“两统一”职责的角度出发，明确了三维立体时空数据库与“一张图”、国土空间基础信息平台、实景三维中国之间的关系，如下图所示：

从上图可以看到：

1 自然资源三维立体时空数据库由一个主数据库和九个分库组成；

2 主数据库通过在线调用实景三维中国建设成果，构建主数据库的三维空间框架；

3 主数据库作为自然资源“一张图”数据体系的构成部分，可以通过提供在线数据服务的方式，为自然资源三维立体“一张图”和国土空间基础信息平台提供数据支撑；

4主数据库通过自然资源“一张图”和国土空间基础信息平台，为国土空间规划、耕地保护、确权登记、资产清查、用途管制、生态修复、矿产管理、海域海岛、监督执法等业务化应用提供数据服务。相关司局和业务单位作为许可用户，通过国土空间基础信息平台使用主数据库与分数据库的数据资源。

03自然资源三维立体时空数据库的设计

《设计方案》从统一、权威的自然资源数据管理和应用角度出发，规定了主数据库内容是针对物理集成的需要，从土地资源、森林资源、草原资源、湿地资源、水资源、海洋资源、地表基质、地下资源和自然资源监测九个分数据库中，选取核心数据内容以及主要属性信息，基于统一的三维空间框架，按照地表覆盖层、地表基质层、地下资源层、管理层四层架构分层重组构成。明确三维立体时空数据库建立之后，各业务应用单位通过涉密内网对主数据库、自然资源“一张图”和国土空间基础信息平台的数据内容进行接入，实现自然资源调查监测成果与国土空间规划、耕地保护、确权登记、资产清查、用途管制、生态修复、矿产管理、海域海岛、监督执法等业务系统实时互联、无缝调用，支撑各级应用单位各项日常管理工作顺畅运行。

从需求的角度看，这样做使得三维立体时空数据库的建立聚焦于应用需求，满足了不同应用对于标准化、统一化的自然资源数据应用需求；从数据角度看，三维立体时空数据库强调于核心数据汇集，主数据库采用统一设计的三维立体时空数据模型，对各分数据库共享数据进行结构重组和与“三调”统一底版的关联融合，形成直接面向自然资源综合管理业务需要的数据库成果，而对于专业数据，则交由各个业务数据库进行管理；从成果应用的角度看，各分库的主管业务单位可通过统一的服务接口，实现对主数据库中数据资源的在线调用，实现了不同数据成果之间双向共享，这一举措更加有利于数据资源的规范化、成果化管理和统一化应用。

武大吉奥作为时空大数据建设、治理的先行者，很早就推出以时空大数据为核心，提供海量多源异构时空数据融合、处理、分析、预警、指标综合展示、共享及运营能力的geosmarter平台软件产品。借助geosmarter提供的数据清洗、整合、管理、分析能力，可以实现自然资源三维立体时空数据库九分库的数据，在逻辑和物理上与主数据库数据的自动化更新、融合，并通过geosmarter强大的数据分析挖掘能力，发现数据价值，助力实现对数据资源的统一、高效管理。

04自然资源三维立体时空数据库的数据集成问题

《设计方案》回归到自然资源调查监测数据的本质，从数据库建设的角度对数据选取、治理、整合和管理进行了规范和说明，给出了指导性的主数据库设计方案和建库方案。

根据《设计方案》对主数据库的设计，主数据库被划分为地表覆盖层、地表基质层、地下资源层和管理层四层，其数据资源来自于九个分数据库中选取的核心数据内容以及主要的属性信息；在数据集成和建库过程中，这些数据基于统一的三维立体时空数据模型进行模型重构和结构重组，最终融合形成时态、位置、数量、质量、生态一体化表达的三维立体时空数据，并通过主数据库进行管理，服务于自然资源综合管理业务需要。

在操作层面，主数据库面向自然资源各类调查监测数据立体化、统一管理的需要，统筹开展自然资源调查监测数据库设计，统一数据库内容、模型、接口等标准规范，根据各分数据库建设进度，成熟一个、集成一个、共享一个，稳步推进自然资源三维立体时空数据库建设工作。

为更好地满足数据建库工作需要，武大吉奥在自主跨平台空间数据管理桌面产品geoglobe desktop pro的基础上，研发了适用于调查监测数据建库的专用软件——geoglobe dbms，从自然资源调查监测数据建库的标准方案出发，提供对海量、多源、异构空间数据进行编目组织、入库更新、查询检索、制图输出、统计分析、权限控制等能力，同时还提供对产品定制化二次开发的能力。

05自然资源三维立体时空数据库的更新问题

为解决好自然资源三维立体时空数据库主库和各分库数据之间的互通，解决数据更新难的问题，《设计方案》中对主数据库和各分数据库之间的数据更新模式、数据共享方式和数据使用方法提出了指导性意见。

首先，主数据库更新采用“分数据库提出，主数据库响应”的联动更新机制，进行数据动态更新。采用这种更新机制，就要求各分库的业务主管部门在完成数据更新后，及时通知主数据库，和主数据库之间建立更新协调机制，确定更新计划，并通过数据交换共享，定期定时将更新后的内容共享给主数据库，主数据库收到更新内容后进行更新。基于目前自然资源调查监测工作现状，《设计方案》同时提出，现阶段主数据库主要采用全量更新的工作模式，着眼于后续发展，提出了增量更新的工作思路。

其次，关于数据共享交换，《设计方案》提出在主数据库和分数据库网络连通的情况下，通过在线共享交换与离线共享交换的方式开展：对于在线共享交换，分数据库通过服务接口的方式进行数据的传输和共享，将更新数据内容汇聚到主数据库中，主数据库根据数据集成方式，更新对应的分数据库服务接口地址，或对接收到的核心数据内容进行重新建库，并发布相应的数据服务；对于无法通过在线方式进行数据共享交换的，如网络未连通的情况，分数据库可通过实体介质进行数据传输和共享，将更新数据依据主数据库的建库标准汇聚到主数据库，主数据在更新完成之后发布对应的数据服务。

随着《设计方案》的落地，业内关于自然资源调查监测三维立体时空数据库应该如何建设的讨论尘埃落定，随之而来的将是全国各地各个层级的数据库建设和基于数据库、数据服务的应用建设浪潮，我们相信在这场浪潮中，每个参与者都是弄潮儿，助力自然资源调查监测数据成果在自然资源三维立体“一张图”中的管理和应用。

未来不远，远景可期，让我们拭目以待。