常州自然资源和规划服务应用系统建设与应用.pdf

常州自然资源和规划服务应用系统建设与应用赵尘衍1,2,张春敏1,2,冉慧敏1,2(1.常州市测绘院,江苏 常州2 1 3 0 0 3;2.常州市地理信息智能技术中心,江苏 常州2 1 3 0 0 3)摘 要 以满足常州市自然资源和规划管理部门应用需求,提高管理效能为根本出发点,参照国家、省、市相关政策文件中对于数字孪生城市建设的要求,设计并建设“基于数字孪生城市的自然资源和规划服务应用系统”,在实现基础的二三维数据“一张图”浏览、业务数据可视化、空间分析等系统功能的基础上,重点建设自然资源节约集约利用、自然资源生态修复、不动产立体化管理、城市规划设计、历史文化资源保护等一系列自然资源和规划业务相关应用,以有效提升自然资源和规划信息化管理水平。关键词 自然资源和规划;应用系统;数字孪生城市;信息化0 引 言2 0 2 1年3月,中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2 0 3 5年远景目标纲要中提出构建城市数据资源体系,推荐进行城市数据大脑建设,探索建设数字孪生城市。2 0 2 1年5月,江苏省自然资源厅印发 江苏省自然资源信息化建设总体方案,提出建立二三维一体化的自然资源和国土空间三维实景数据库,梳理和建立“空间全覆盖、业务全包含”的自然资源和规划数据体系,全面提升自然资源治理体系和治理能力现代化水平。常州市“十四五”新型基础设施建设规划 中提出利用城市信息模型和新一代技术,构建城市三维空间信息模型,探索建立可视可控可管的数字孪生城市。数字孪生城市建设及其应用已经成为国家、省、市层面的共同要求,也是自然资源和规划部门履行好自然资源管理“两统一”职责,提升相关空间地理信息服务能力的重要抓手。数字孪生城市建设可理解为利用数字孪生技术,将现实世界的物理对象、系统流程等进行数字化复制,并应用到智慧城市建设中1。数字孪生城市从真实场景中收集数据以模拟并验证孪生场景的现状与未来推演情况,设计并不断优化城市结构2。业内普遍认为城市信息模型(C I M)是数字孪生城市的核心,不仅要能够还原并精准映射城市运行状态,更要能模拟仿真城市未来发展趋势3。本文从常州市自然资源和规划管理部门的实际管理与应用需求着手,建设“基于数字孪生城市的自然资源和规划服务应用系统”,实现自然资源和规划部门专业二三维数据汇聚,成为在数字空间刻画城市细节、呈现城市体征、推演未来趋势的综合信息载体,成为推进城市精细化治理、科学化管理、智慧化规划的有力技术支撑4。1 系统设计与建设在前期建设完成的常州市国土空间基础信息平台的技术积累与项目应用等工作基础上,面向数字孪生、C I M时代对三维空间基础信息平台建设及自然资源和规划应用的总要求,将系统总体架构设计为4个结构层级,分别为基础设施资源层、数据资源层、支撑资源层、系统应用层,如图1所示5。系统基础设施资源包括客户端、数据存储资源、网络资源、计算资源等,根据系统使用需求分别在业务内网、政务外网以及互联网进行基础设施资源部署。数据资源建设遵循统一的标准规范与数据基准,以现状数据、规划数据、管理数据、社会经济数据等自然资源和规划底板数据为基础,对影像图、实景三维模型、B I M模型、业务数据等丰富数据资源进行建设与集成。系统对C e s i u m与U n i t y两种可视化渲染引擎进行集成,目的在于利用两种引擎各自的优势分别对大范围的海量数据城市场景与小范围的精细化场景进行渲染,以满足不同功能场景的应用需求。利用B I M与G I S能力服务引擎实现多源数据的接入与融合,并提供空间计算分析能力。按照数据规范,对不同种类数据进行归集管理,通过标准化处理、数据清洗等一系列工作后,对成果数据进行入库及定期更新。对各类非空间专题数据进行空间语义化处理,采用统一编码、语义融合等手段完成数据的融合治理。系统可对外来的数据服务进行注册集成,也可将自身的数据服务对外共享。7常州自然资源和规划服务应用系统建设与应用图1 系统总体架构 在系统应用层面,实现二三维数据“一张图”浏览、多类型业务数据可视化、空间分析、系统管理等基础功能,如图2所示。在此基础上,开发自然资源节约集约利用、自然资源生态修复、不动产立体化管理、城市规划设计、历史文化资源保护等一系列自然资源和规划业务相关应用功能模块,并向政府部门、企事业单位以及社会公众等用户分权限提供系统功能应用。图2 基于数字孪生城市的自然资源和规划服务应用系统2 系统专题应用2.1 自然资源节约集约利用应用为进一步资源优配、高效利用,切实推进自然资源保护和节约集约高效利用,常州市要求创新自然资源和国土空间优化配置新机制,促进土地资源更加集约、高效、可持续利用。常州市自然资源和规划局进行了各项“危污乱散低”整治工作,通过生态整治进行提质增效。如图3所示,在自然资源节约集约利用应用中,通过接入低效利用、批而未供等地块全要素信息数据库,构建自然资源专题二三维集成应用“一张图”。图3 自然资源专题二三维集成应用“一张图”8江苏省测绘地理信息学会2 0 2 3年学术年会图4所示为具体的功能应用模块。针对重大工程,通过梳理项目选址影响因子,建立项目选址模型,并依据国土空间规划成果的管控要求对模型进行计算,提供多方案合理性的分析与评估,辅助选择符合要求的规划地块。图4 自然资源节约集约利用应用 针对常州全市土地供应地块进行精细化管理,实现对建设用地的总量统计、地块的详情查询和定位。结合审批业务数据,实现地块的全生命周期信息管理,包括建设用地各阶段业务审批、空间规划及指标等信息。以常州市工业用地调查数据为基础,对全市企业、产业进行综合分析与评价。从工业用地开发强度、用地效益、设施服务质量、环境质量等方面构建企业评价体系,结合常州市工业用地实际情况,采用层次分析法确定各因素因子的权重值,建立模型对全市工业用地效益进行综合评价。2.2 自然资源生态修复应用为助力乡村振兴和共同富裕,常州市钟楼区在“殷杏泰”示范区内实施了国土空间全域综合整治工作。通过构建“殷杏泰”时间域上的三维可视化场景,接入土地利用与三调相关成果,采用三维形式展示土地相关变化情况,并提供分析统计功能,对农用地整治、建设用地整治、生态修复、公共空间治理4类工程实现现状分析、整治成效展示等功能,支撑自然资源生态修复与土地利用开发工作。如图5所示,基于多年份遥感影像与实景三维模型等二三维基础数据与相关业务数据,对“殷杏泰”示范区历史变迁与现状情况以及规划与建设成果进行呈现。综合“殷杏泰”农用地整治、建设用地增减挂钩项目成效、生态廊道畅通工程、生态环境修复工程以及人居环境整治、道路空间治理等公共空间治理相关工程成果数据,对国土空间全域综合整治成果进行可视化表达。图5 自然资源生态修复应用2.3 不动产立体化管理应用在不动产管理工作中,分层分户图作为房屋权属的重要依据,记录了房屋的位置、结构、层次等房屋内部的权属关系及空间范围信息。在利用宗地图、施工图、竣工图等数据构建房屋三维单体模型的同时利用分层分户图构建房屋内部三维结构,从而承载更加丰富且精准的房屋权属信息6。通过数据接口从外部系统将人口、教育、经济等指标进行接入并与多源多尺度城市实景三维模型、不动产单体模型进行关联,实现数据的实时查询与统计分析,高效服务于不动产立体化综合管理与应用,如图6所示。2.4 城市规划设计应用“两湖”创新区是常州市当前战略布局的发展方向与发展重点。将“两湖”创新区作为城市规划设计应用示范区,采用数字孪生的方式,基于城市设计模型,接入现状、规划等多类型数据,对“两湖”创新区区域规划、空间结构、产业配套以及规划管控情况提供二三维可视化分析与管理功能。如图7所示,从总体规划与主题定位角度对“两湖”创新区整体规划与空间结构进行呈现,并提供自动巡览功能。9常州自然资源和规划服务应用系统建设与应用图6 不动产立体化管理应用图7“两湖”创新区整体规划与空间结构呈现、自动巡览 如图8所示,从创新驱动、品质提升、功能提级、存量更新角度分析区域内产业配套规划与分布情况。通过接入常州市控制性详细规划及生态保护红线数据,提供“两湖”创新区开发管控与生态管控分析功能。图8 产业配套规划分析、开发管控与生态管控2.5 历史文化资源保护应用在历史文化资源保护方面,以盛宣怀故居作为试点,综合利用多年份地形图、影像图、B I M模型、实景三维模型、激光点云数据等从多维度对盛宣怀故居进行全方位还原与展示。如图9所示,采用时间轴的形式,基于历史及最新地形图、影像图资料对盛宣怀故居及周边从1 9 7 8年至2 0 2 2年历史变迁情况进行呈现。图9 盛宣怀故居历史变迁情况呈现 结合最新控制性详细规划、文物保护紫线等规划数据,对城乡规划管控在盛宣怀故居历史文化资源方面的相关成果进行展示与分析,如图1 0所示。01江苏省测绘地理信息学会2 0 2 3年学术年会图1 0 历史文化资源规划管控成果展示与分析 如图1 1所示,采用B I M建模技术对盛宣怀故居单体建筑进行精细化构件级建模,结合激光点云、倾斜摄影、拟真场景等测绘信息以及相关文保信息,对盛宣怀故居进行孪生古建精准还原。同时从历史重大事件、人物成长历程等不同角度切入,对社会公众提供盛宣怀故居沉浸式漫游功能。图1 1 古建精准还原与沉浸式漫游3 结 语“基于数字孪生城市的自然资源和规划服务应用系统”的建设初步构建了常州市自然资源和规划数字孪生城市底座基础,提供了三维空间立体化的多源异构数据融合、可视化、综合分析等基础能力,并根据业务应用需求建设了一系列专题应用场景,积极推进二三维一体化的信息化管理模式,有效提升了自然资源和规划管理与公共服务效能。参考文献1 张新长,李少英,周启鸣,等.建设数字孪生城市的逻辑与创 新 思 考 J.测 绘 科 学,2 0 2 1,4 6(3):1 4 7-1 5 2,1 6 8.2 仇保兴,陈蒙.数字孪生城市及其应用J.城市发展研究,2 0 2 2,2 9(1 1):1-9.3 李鹏祖,常海,邓新星.前海数字孪生城市C I M平台建设及应用探索C/中国图学学会建筑信息模型(B I M)专业委员会.第八届全国B I M学术会议论文集.中国建筑工业出版社,2 0 2 2:3 9 2-3 9 7.4 顾建祥,杨必胜,董震,等.面向数字孪生城市的智能化全息测绘J.测绘通报,2 0 2 0(6):1 3 4-1 4 0.5 孙振喜,吴宗钒,生海迪,等.省级国土空间生态修复监管系统建设研究J.信息技术与信息化,2 0 2 3(7):1 3 4-1 3 7.6 熊成利,龚旭峥,沈正中,等.不动产登记数据的建筑分层分户三维建模关键技术J.测绘通报,2 0 2 2(4):1 4 9-1 5 3.11常州自然资源和规划服务应用系统建设与应用