自然资源管理，三维GIS能做什么？

由于自然资源部的组建，“山、水、林、田、湖、草”作为生命共同体综合管理是当前的迫切需求，原有的单要素的资源管理方式满足不了当前的管理需求，需要技术上实现从二维到三维的转变。






随着GIS的深入应用，人们越来越多地要求在三维的场景下还原现实。在技术方面，三维GIS先要将地理数据变为可见的地理信息，因此人们一方面从三维可视化领域向三维GIS系统扩展，这一点同早期的二维GIS来源于计算机制图管理一样，是从可视化角度出发的。在需求方面，由于自然资源部的组建，“山、水、林、田、湖、草”作为生命共同体综合管理是当前的迫切需求，原有的单要素的资源管理方式满足不了当前的管理需求，需要技术上实现从二维到三维的转变。


1.机构转变带来的管理提升
2018年自然资源部部长陆昊在海南调研期间提出，自然资源相关业务系统要由二维系统变成三维系统，解决自然资源调查、确权和国土空间用途管控等问题。城市空间作为国土空间的重要组成部分，城市发展逐渐从平面转向了空间，三维思维的城市发展理念及实践的不断涌现，既是城市空间形态的自然演进，又是城市发展过程中解决交通拥堵、环境恶化、资源匮乏等系列问题的路径探索。从发展的角度来看，三维技术将是承载自然资源管理的重要技术，需要建立实现数据管理、空间展示、空间分析、业务应用、辅助决策等功能于一体的三维管理平台。


2.三维技术突破带来全新功能
随着三维空间信息获取技术的发展，大规模、高精度、低成本数据的获取成为现实，三维应用建设成本大幅降低。除了成本之外，三维技术在以下几点也实现了创新：利用BIM、三维实体数据模型，实现从物体表面与形状的表达到内部结构的表达；新型三维数据（倾斜摄影、BIM、激光点云）与传统数据（影像、矢量、地形数据、精细模型、地下管线）融合，实现提高了三维场景的建模成本和精度；基于WebGL技术的Web三维，为构建B/S架构的三维GIS应用提供了可行性，同时在跨平台GIS技术的基础上，发展出了Web端的三维空间分析能力；三维GIS标准化与数据共享降低三维Web应用的建设难度和建设成本。


3.技术与业务融合日趋深入
在自然资源的管理中需要体现个体及整体的特性，而自然资源中的个体又极为复杂，这给三维技术的应用提出了挑战。众所周知，每一种三维技术都各有特长，怎么样“集百家之长，成自然资源解决之道”呢？三维技术的融合，为三维技术在自然资源管理中的应用提供了无限可能。在自然资源应用层面，利用不同三维技术的特性，能更好地还原现实。比如倾斜摄影动态单体化技术，借用矢量面数据模型，不仅可以做到单体化选择、查询，还可以实现缓冲区分析、空间查询等功能；利用点云的精度、精细模型的美观、楼盘表的内部信息，还原真实不动产客体信息。






自然资源在空间分布上位置不一、形态各异，自然资源的管理的不仅是各项指标，更需要模拟自然资源的真实分布情况，从实际出发、从需求出发，还原自然资源的利用情况、管制情况，更好地去规划、保护、修复自然资源。



1.自然资源管理
摸清家底是实现自然资源资产化管理的重要一步，只有把握现在的数据与趋势，才能决策未来的目标与方向。通过系统门户能看到资源的概括情况，包括各类自然资源的数量情况、自然资源类别的分布情况、自然资源与不动产的关联情自然资源与空间管制的情况。





2.自然资源利用
坝子是山区或者丘陵地带局部平原的地方名称，主要分布于山间盆地、河谷沿岸和山麓地带。云南省约有1100多个坝子，坝子的耕地占全省耕地面积的三分之一以上。贵州的坝子约占耕地的四分之一。在二维中，看不到补充坝子耕地的情况，又不能很好对坝子耕地及周边进行很好的量算。用三维的方式展示和管理“山水林田湖草”组成的城市、农业、生态空间，为严守耕地红线、实施土地整治提供支撑。


3.空间用途管制
自然资源与用途管制、生态保护红线、公共管制及特殊保护要求等有着密切的关系，在自然资源登记簿中需要载明上述几者的关系。在自然资源三维平台中，可以对自然资源、用途管制、生态保护红线、公共管制等进行对比分析，为自然资源的管理提供依据和支撑。


4.三维矿体管理
自然资源是生态环境的命脉，可以用三维的方式为自然资源“把脉”。没有了高度，山会变成平原；没有了树木，山也不会是金山银山；没有地下空间，也不会看到金矿银矿。自然资源在空间分布上不仅仅是有广度，还具备一定的深度。通过自然资源三维的建设，实现从地面到地下，从整体到个体，直观的展示一层一层的自然资源在空间上的分布情况。




5.自然资源与不动产
不动产登记客体信息具备空间性质，第三维信息仅用楼层、高度、朝向等属性内容来表述，未准确反映各地籍实体的空间位置及范围，难以确定产权体的空间位置“唯一性”。利用建筑物三维，表达客体的真实空间位置情况，用三维楼盘表表达不动产单元的抵押、查封等信息，楼盘表、分户图、属性数据三者结合，全方位还原不动产登记信息。





6.地上地下一体化分析
了解一座城市，只是到现场看看还不够，因为既需要看到城市光鲜亮丽的表面，又需要看到城市的“生命线”地下管线。利用三维GIS对整个城市的三维立体空间进行统一描述，并充分准确地集成表达地下的地质、管线、构筑物，地上的土地、交通、建筑、植被等，形成与现实世界一致的三维立体空间框架。在单体建筑方面，可以利用三维城市规划系统，可以在仿真的城市场景中实时互动地评估与分析规划方案，为规划管理者提供更加直观与科学的依据。在整体方面，结合历史及规划数据，可以看到整个城市演变的历程以及城市未来的面貌，为空间规划提供支撑。


7.天际线分析
天际线是我国城市规划中重要的控制指标之一，天际线的优美程度主要依靠专家的经验来确定，缺乏科学的、先进的辅助手段，具有主观随意性。同时天际线是具有三维空间特征的指标，将其放入三维场景下进行定量分析，实现天际线的提取，在城市规划中具有较大的理论意义和实用价值。


8.隧道挖掘分析
交通是连接城市的重要纽带，也是为城市发展运送人流、物流的重要通道。一条山路，贯通的是山，缩短的是城市之间的距离。但对于隧道挖掘占用的自然资源面积该怎么样计算呢？由于隧道和自然资源在二维的投影上是相交的，实际上占用的面积并非等于相交的面积。以三维的方式，建立穿山隧道模型，实现二三维的对比分析，为自然资源的占用情况提供准确分析结果。
9.滑坡灾害分析
我国地形复杂、山高谷深、沟壑纵横，地质条件复杂，地质灾害容易发生。可根据高程数据三维地形建模成果，利用坡度分析功功能，快速、全面、准确的找到地质灾害风险点，为水土保持提供决策和监管参考。