1.前言

世界上的所有生产活动，都是在地球的表面进行的，所以这些单位或者部门，在日常的工作中，或多或少会涉及到地理信息数据。每个单位的业务不同，决定了其关注的内容不同，甚至是同一个单位的不同部门，关注的内容也不同。而且各个部门收集到的数据存在于各个部门中，如何解决这些数据的共享和避免重复收集的工作，简化工作程序，提高服务效率，这就需要从更高层次来进行决策和牵头解决问题。

在自然资源部门中，他们提出了“一张图”的概念，通过构建一个综合信息化系统来解决自然资源在计划、批、供、用、补、执法等行政管理工作中的地图数据交互问题，达到消除数据获取壁垒，提高工作效率和业务服务能力的目的。

在数字经济热潮下，“一张图”成为数字政府、产业监管、企业运行中的热门概念。本文将从“一张图”的基本概念、组成要素和应用案例来对“一张图”进行相关的说明和解构。

2.什么是“一张图”

我所认为的“一张图”是个泛指，是基于GIS技术构建的，为了解决数据收集、存储、共享和更新的一个信息平台。它通过数据中心将各个科室需要的数据全部收集起来，通过统一的数据发布口径对外发布，访问的用户可以依据所处科室的权限调用和使用这些数据，来实现相关的功能和专题。

图1 “一张图”应用系统界面[1]

“一张图”在每个行业有不同的理解，对于自然资源部门而言，他是一个基于统一标准，根据各个业务处室的需要，制定相关的专题图来进行展示、查询、分析等业务的系统。对于农业板块，农业“一张图”也是以GIS为技术底座，建立的农业资源信息的采集、加工、分析、统计、监测、研究、决策的一套信息系统。对于其他行业，“一张图”可以是一个基于地理数据结合行业的特定业务的一个综合性的信息平台,它有利于不同业务部门对数据的一致性理解。

3.“一张图”的要素梳理

数据是GIS的血液，而农业产业的“一张图”是基于GIS技术构建的一套信息系统，也就涵盖了对数据的采集、加工、存储、更新的相关操作。“一张图”应该具备以下几个特征[3]：

1）时间维度：涵盖战场的历史情况、当前状态与形势以及未来趋势。

2）空间维度：覆盖陆、海、空、天、网和电等全维农业空间。

3）互作用对象：涵盖事件、人、环境等全部互作用对象。

4）服务对象：服务于不同层级和类型的对象，以达到对局部或全局农业产业的一致性理解。

5）平台支撑：屏蔽不同支撑平台对一张图理解上的差异。

6）数据支撑：在对多源异构数据融合处理过程中，数据可挖掘、可聚合、可发现和可溯源。

3.1.数据

数据获取

就农业而言，农业“一张图”数据的获取主要通过自然资源部门获取、土肥站数据、传感器获取几种方式。

数据分类

农业和自然资源系统数据有交集的部分有现状数据、土地权属数据、高标准农田数据、两区数据、影像数据。除此之外，农业部门土壤的肥力数据、土壤分布数据等。另外，各个委办通过传感器获取的影像数据、土壤墒情数据等，这些数据基本构成了“一张图”的数据支撑。

数据保密

农业和自然资源所使用的数据绝大部分是保密数据，不能够随意拿来使用。一般情况下，数据的流转和使用是在涉密设备上使用的；如果要在互联网上使用，需要经过国家测绘局加密后，具备互联网服务地图服务牌照的才能够发布互联网地图服务。

多源信息融合技术

多源融合技术主要包括多源属性融合技术、影像融合技术、异类信息关联融合技术等。移动物联网、云计算、大数据和人工智能等技术的快速发展和应用，为多源信息融合处理能力提升提供了技术基础。未来重点发展方向包括分布式态势协同分析、基于农业产业大数据的态势分析等。

3.2.业务支撑

“一张图”是个基础的信息平台，在农业行业可以通过数据来驱动业务。现代的智慧化农业可以基于“一张图”的数据进行自动化设计，如某区域内的作物长势监测，根据无人机航拍的数据，对管控区内的作物长势进行光谱分析，确认作物是否健康；若发现不健康，可以根据特定作物的长势趋势分析是缺少肥料还是发生了病虫害，然后自动的通过无人机进行飞播农药和肥料。“一张图”的作用就是为这些操作的具体实现提供了路径规划规划和位置展示的支撑。

3.3.展示

“一张图”最基本的能力就是数据展示。在“一张图”中使用者能够在其中找到所关心的内容。

图层控制：图层控制是其中最基本的能力，用户能够开关图层，查看特定数据。

符号化：按照不同行业的行业标准，对矢量数据进行符号化操作，给行业内认同的符号元素，方便识别。

比例尺控制：在比例尺比较小的情况下，需要对图层的显示比例尺进行控制，比较细节的内同在小比例尺下不显示；在比例尺比较大的时候，比较粗略的信息可以不显示，如行政区划。

标注控制：按照比例尺显示不同要素的标注。

3.4.查询

“一张图”通过GIS提供的空间数据查询与分析功能，用户可以从已知的地理数据中得出隐含的重要结论，这对于许多应用领域（例如商业选址、抢险救灾等）是至关重要的。

查询是地理信息系统以及许多其他自动化地理数据处理系统应具备的最基本的分析功能，即可把满足一定条件的空间对象查出，并将其按空间位置绘出，同时列出它们的相关属性等。空间查询是支持综合图形与文字的多种查询的主要方法，它支持由图查图、由图查文和由文查图，并给出新图和有关数据。

3.5.分析预测

数据是分析预测的基础，简单的分析预测可以使用一张图的GIS分析功能实现，它以空间数据和属性数据为基础，回答真实地理客观世界的有关问题。

农业产业“一张图”需要包含农业生产的各个周期和方面。使用“一张图”可以对农业产业的土壤进行土壤墒情监测、农作物长势监测、病虫害监测、自然灾害预警、自然灾害评估、粮食产量预测等分析预测功能。

4.“一张图”的层次解构

4.1.客观主体

“一张图”的实际是对各种地理数据的整合、应用和分析。其客观的主体是地理数据和业务数据。

统一的数据的标准

对于地理数据，首先是统一的数据的标准。自然资源部门中，对于地理信息数据有着自己的数据标准，这个标准规定了数据的空间坐标系统、地理数据的字段、附件文档、数据目录等内容。这些标准贯穿于数据处理的整个生命周期。区别于其他信息系统的数据在数据入库时，会做数据质检操作。这个操作保证了数据的统一性和准确性。

对于三维数据，在自然资源系统也制定了相关的数据标准，2021年自然资源局印发了《自然资源三维立体时空数据库主数据库设计方案（2021版）》通知，也对应的有了一个国家级的数据标准。在省级层面，每个省级也建立的自己的三维数据标准。

统一的符号系统

其次是统一的符号系统。对于我们周边的地理要素，自然资源部关于地理数据的分类有很详细的规定，最新的“三调”数据将所有的地类分成了12个大类和55个二级类，并对这些分类的数据规定了具体的符号（包含了颜色、线型、线宽等都给出了具体的数值规定）。按照自然资源部的规定，以后的审批业务都需基于“三调”数据来进行。

统一的数据更新机制

最后是统一的数据更新机制。在自然资源部门，数据的更新有两种方式，大范围的数据更新是从上到下的；小的更新是从下到上的。自然资源部每年的12月份，会下发变更调查数据，这些数据是全国各地的数据，这些数据从自然资源部下发到各个省级自然资源厅，特别是遥感影像数据，省级自然资源厅会进行数据的更新；然后各个地州通过接收到的数据开始进行变更调查，调查后的数据由下到上的进行数据更新。另外，州市级的自然资源部门也会使用无人机等手段获取精度更高的数据，这部分数据会也是从上到下更新的；县乡级的自然资源局在日常工作中，产生的数据则是从下到上的更新。

4.2.逻辑主体

“一张图”的逻辑主体是对数据的访问控制和展示。在空间数据的访问逻辑上，可以做到字段级别的数据访问控制。

数据访问控制

空间数据的角色管理和一般的信息系统一致，都是建立数据访问的角色，对这些角色进行数据访问的控制。图层和字段控制的主要做法是通过建立角色和图层、字段的权限表来实现数据访问控制。

专题图展示

不同的用户关注的内容是不一样的，按照用户关注内容，突出展示某一类或者某几类的数据专题的我们称之为专题图，在实现图层控制和字段控制后，相关的专题图也可以根据用户的角色进行展示。

专题图展示的重点在于专题数据的符号化呈现。每个行业会制定自己的行业符号库，数据获取以后，系统会按照行业的符号系统进行符号化，即把数据以行业符号在地图上表示。

业务逻辑的实现

在数据的使用上，按照不同部门的业务逻辑，“一张图”对具体处室的业务会提供相应的业务辅助，但需要根据业务处室业务要求，对相关的业务逻辑进行实现，以可视化的形式给出在相关业务中涉及的图件现状、规划、占地等相关信息。

4.3.现状描述

自然资源部门的“一张图”概念已经提出了很多年，在自然资源部系统中，存在各种类型的“一张图”系统，如国土空间规划“一张图”、执法“一张图”等。目前的“一张图”在国土资源的应用已经很普遍，主要用于2D的数据展示使用和分析。目前，在自然资源部门中，各个州市级自然资源部门都建立了自己内部使用的“一张图”系统。

随着无人机技术、测绘技术、信息化的发展，“一张图”中也融入了部分的3D数据，自然资源部2019年的国土空间规划文件中要求使用实景三位数据进行规划，无人机测绘技术和激光扫描技术的应用和普及，可与预测后期的“一张图”会包含越来越多的三维数据。

4.4.态势预测

态势预测是指根据历史数据，结合当前的事件的发展参数，使用预测模型进行后续事件发展趋势的预测。

为了解决态势信息一致性，应实现对农业产业中任一目标、任一区域、任一要素和任一侧面描述的唯一性，故需建立完整描述农业产业空间的数据体系，所有的要素和内涵均通过该数据体系来表征。解决思路主要包括：

1）数据统一标识：多源数据和生成的半成品/成品统一标识，解决态势信息描述一致性问题。

2）数据关联：建立以目标/区域/要素为中心的数据关联关系，控制存储精度误差，解决态势信息存储一致性问题

3）统一处理职能：农业产业空间描述数据体系中的任一数据要素仅有一个出口，解决态势信息更新一致性问题。

4）相互确认与协商机制：建立信息共享环境，通过相互确认和协商机制确保数据唯一性，解决态势信息查询一致性问题。

5）层次化展现规范：对农业产业空间进行描述的数据只有一套，但需要根据不同层级、不同用户的要求进行展现。通过对农业产业信息的合理组织，聚焦各自需求，使不同用户看到的态势信息不同，解决态势信息分发一致性问题。

4.5.决策模拟

决策模拟通过建立一个与所研究对象的结构、功能相似的微型模型，即同态模型，然后运行该模型，并对各种不同条件下的模拟运行结果进行评价、分析和优选，从而为领导决策提供依据的方法。在“一张图”中，通过对历史数据的分析，决策者可以根据模拟试验过程中的反馈信息，对决策方案作初步的验证或修正；可以在图上展示出要素在随时间变化的动态趋势，可以从中进一步认识到决策方案实施中将会出现的各种可能情况，从而对决策方案的实施做出客观的可靠性分析。

5.农业产业“一张图”的应用场景分析

5.1.农业产业“一张图”

在农业产业中，“一张图”会从农业资源分析、农业作物种植动态监测、区域农业发展规划、现代特色农业、信息采集等几方面来体现。

图2 农业一张图的总体架构设计

信息采集，主要通过上级下发数据导入、本级数据采集、下级数据上报集中方式进行数据的采集。在对采集来的数据进行数据质检后，按照标准对数据入库，然后将改上报的数据上报，在内部涉密网络提供基础的地理服务。对于采集的数据可以进行展示和信息的查询。

农业资源分析从土地、气候、水这些对农业行业影响比较大的因素入手，对这些资源进行分析，对掌握区域内的农业资源提供了关键的数据和技术支撑。对耕地资源、气候资源和水资源这些要素综合分析，可以提取种植作物的适宜区域。

农作物种植动态监测，其主要的监测手段是使用遥感影像进行农作物长势分析和监测。它使用同时期的不同时相的影像数据进行对比，结合农作物特征库数据，外业采集数据进行信息的提取，达到对农作物的动态监测。

区域农业发展规划中，可以按照植物的生长周期和土地、气候、水资源对农业资源的可持续高效利用做相关规划；另外，按照美丽乡村建设要求，提供美丽乡村规划相关的功能和数据支持。

现代特色农业的展现，包含对现代农业示范区、休闲农业资源、特色农业资源、富硒资源等现代特色农业的专题。在一张图上，这些专题信息的展示以2维信息展示为主，比较有价值的重点特色资源可以考虑采用3D形式展示。

5.2.上海率先实现农业农村空间资源“一张图”管理

2020年，上海率先实现农业农村空间资源“一张图”管理。上海市农业农村委员会信息中心通过资源整合先后制定了《上海农业用地分类体系》《上海农业生产现状用地数据采集技术规程》《上海农业生产现状用地空间数据采集标准》及《上海市农业生产现状用地编码标准》4个标准，在标准引领下，完成了农用地空间数据和管理数据采集，最后形成了一张底图。同时，完善了上海农业地理信息公共服务系统，并开展业务应用场景探索，即通过地块的唯一编码实现“一张图”与种植业生产管理系统、绿色认证管理系统、涉农补贴系统、监管系统对接，将跨系统的数据整合在“一张图”上。海在率先实现农业生产现状用地上图后制定了“一图观‘三农’、一网管全程、一库汇所有”的农业信息化目标。为了尽早实现该目标，上海将采取以下措施：一是针对相关数据之间还存在的一些逻辑性问题，对整体数据进行质量校核和数据质量优化；二是采用以应用促更新的模式解决农用地现状数据更新难问题[2]。

5.3.云南农业资源“一张图”

2022年2月16日,云南数字农业服务平台正式上线。平台V1.0建设包含云南农业概况、农产品优势区域布局、高原特色农产品、优质农产品溯源、农业生产服务、农业科技服务、农产品市场分析、企业全产业链服务8个板块。具体来看,在大数据方面,平台采用地理信息系统(GIS)技术,以地理生态和气候生态为基础,建设农业资源“一张图”。结合云南省农业发展实际情况,将信息化运用到农业生产各领域、各环节,汇集、分析并集中展示农业资源及其开发利用状况,从宏观层面汇总掌握云南省农业种植及生产情况,提升科技指导和服务能力。同时,接入设置在种植基地的物联网信息和摄像头信息,直观可视化呈现实景,为农业生产提供精确布局服务[3]。

参考资料：

[1] http://www.3snews.net/uploadfile/2020/0528/20200528094745536.png

[2] https://baijiahao.baidu.com/s?id=1655600224857212327&wfr=spider&for=pc

[3] https://baijiahao.baidu.com/s?id=1724968637427278522&wfr=spider&for=pc

[4] https://www.sohu.com/a/401226874_358040