自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)建設(shè)與應(yīng)用

張瀟愷

長沙市規(guī)劃信息服務(wù)中心

前言：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)都在積極探索新的業(yè)務(wù)模式、管理方式以及組織架構(gòu)等。我國政府也提出了“數(shù)字中國”戰(zhàn)略目標(biāo)，旨在加快推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提升國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化水平。自然資源部門作為重要的公共服務(wù)部門之一，承擔(dān)著重要的職責(zé)使命，需要順應(yīng)時代潮流，加強(qiáng)自身建設(shè)，提高履職效能。

一、自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)概述

（一）概念

自然資源是指人類在生產(chǎn)、生活以及其他活動中所需要的物質(zhì)財富或生態(tài)環(huán)境。廣義上包括土地、水、礦藏、森林、草原、濕地、野生動植物等，狹義上則僅指其中之一。而國土空間則是一個國家主權(quán)管轄下的領(lǐng)土及其所轄區(qū)域，包括陸域和海域兩個部分。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)的快速增長，人們對于自然資源和國土空間的需求也越來越多，因此如何更好地管理和利用這些資源成為了當(dāng)前亟待解決的問題。 為了滿足這一需求，近年來出現(xiàn)了一種新的信息管理模式——“大數(shù)據(jù)”。所謂大數(shù)據(jù)，就是以海量數(shù)據(jù)為主要特征，具有多樣性、高速性、價值性和真實性等特點的信息資產(chǎn)。這種新型的信息管理方式不僅可以幫助我們更加全面深入地理解自然資源和國土空間，還能夠?qū)崿F(xiàn)對其進(jìn)行高效準(zhǔn)確的分析和預(yù)測，從而提高決策水平和效率。 基于以上背景，本文將重點探討自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)的相關(guān)理論和實踐問題，旨在推動我國自然資源和國土空間領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級。

（二）特點

自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)具有以下幾個方面的顯著特征。 一是多源性、海量性。自然資源種類繁多，包括土地、森林、草原、水、礦產(chǎn)等多種類型；同時，隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展以及人類活動不斷擴(kuò)大，各類資源數(shù)量也在快速增長，呈現(xiàn)出明顯的多源性、海量性。 二是動態(tài)性、復(fù)雜性。自然資源是一個處于不斷演化過程中的系統(tǒng)，其變化受到各種因素影響，如氣候條件、地理環(huán)境、政策法規(guī)等。此外，由于涉及到不同部門、行業(yè)之間的協(xié)同合作，自然資源問題往往表現(xiàn)為相互交織、錯綜復(fù)雜的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，因此自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的動態(tài)性和復(fù)雜性。 三是高價值、多樣化。自然資源不僅對國家經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，而且還具有極高的生態(tài)價值、文化價值、科學(xué)價值等多元價值。同時，由于自然資源分布范圍廣泛，形態(tài)多樣，因而所蘊含的信息也豐富多彩，可以提供多方面、多層次的服務(wù)需求[1]。四是時空性、差異性。自然資源和國土空間都是特定時間和空間下的產(chǎn)物，兩者存在明顯的時空耦合關(guān)系。同時，由于所處位置、地形地貌、氣候變化等原因，各地區(qū)擁有的自然資源和國土空間稟賦各不相同，這就導(dǎo)致了自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)在內(nèi)容、形式上存在較大的差異性。

二、自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)建設(shè)分析

（一）自然資源大數(shù)據(jù)建設(shè)

自然資源是人類生存發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，對于推進(jìn)生態(tài)文明、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。隨著我國經(jīng)濟(jì)快速增長以及工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，各類開發(fā)活動導(dǎo)致了大量的土地、森林、草原、水資源等自然資源消耗和破壞，給國家的環(huán)境安全、糧食安全乃至人民生命財產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅。因此，加強(qiáng)自然資源管理，提高其利用效率已成為當(dāng)前亟待解決的問題。 在自然資源大數(shù)據(jù)建設(shè)方面，主要包括以下幾個方面：一是建立完善的自然資源調(diào)查監(jiān)測體系，實現(xiàn)全國范圍內(nèi)山水林田湖草海冰等各種自然資源要素全覆蓋；二是構(gòu)建自然資源信息化管理系統(tǒng)，通過統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和技術(shù)手段，實現(xiàn)對各類自然資源變化情況進(jìn)行實時監(jiān)控和分析評價；三是開展自然資源綜合觀測研究，探索自然資源變化規(guī)律及其影響機(jī)制，為制定科學(xué)合理的政策提供支撐。 針對上述目標(biāo)，我們以“整體規(guī)劃、分級實施”為原則，采用先進(jìn)的云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)，統(tǒng)籌布局各級自然資源數(shù)據(jù)庫及相關(guān)業(yè)務(wù)平臺，初步建成了集數(shù)據(jù)采集、存儲、處理、共享等于一體的自然資源大數(shù)據(jù)中心，并取得了一系列階段性成果。具體來說，自然資源大數(shù)據(jù)建設(shè)主要包括兩個方面：一是建立完善的自然資源信息化體系；二是利用先進(jìn)技術(shù)手段開展自然資源調(diào)查監(jiān)測工作。其中，信息化體系建設(shè)是實現(xiàn)自然資源高效管理的前提條件，而自然資源調(diào)查監(jiān)測則是掌握自然資源現(xiàn)狀及其變化趨勢的必要手段。 針對第一個方面，目前國內(nèi)外已經(jīng)有許多成熟的理論方法和實踐經(jīng)驗可以借鑒。例如，美國地質(zhì)勘探局（USGS）提出了“數(shù)字地球”概念并逐步推廣實施，通過構(gòu)建三維可視化模型等方式將地表形態(tài)、地理位置、地形地貌以及各種屬性特征進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，為自然資源管理提供了強(qiáng)有力的支撐。此外，在我國，國家地理信息中心也推出了多種自然資源信息管理系統(tǒng)，如土地督察遙感監(jiān)管平臺、海洋督察遙感監(jiān)測系統(tǒng)等等，這些系統(tǒng)都能夠有效地支持自然資源調(diào)查監(jiān)測工作的開展。 針對第二個方面，需要充分發(fā)揮科技創(chuàng)新的作用，采用先進(jìn)的技術(shù)手段來提高自然資源調(diào)查監(jiān)測效率和精度。例如，無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于土地利用動態(tài)監(jiān)測、礦產(chǎn)資源巡查等領(lǐng)域，取得了良好的效果。同時，衛(wèi)星遙感技術(shù)也逐漸成為自然資源調(diào)查監(jiān)測中不可或缺的一部分，其高分辨率、多光譜、多維度的特點使得其在宏觀尺度上的觀測能力得到極大提升。另外，人工智能、云計算、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)的出現(xiàn)也為自然資源管理注入了新的活力，有助于推動自然資源治理模式向精細(xì)化、智能化方向轉(zhuǎn)變[2]。

（二）國土空間大數(shù)據(jù)建設(shè)

國土空間是一個國家主權(quán)管轄下的地域系統(tǒng)，包括陸域、海域以及空域。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，各類開發(fā)活動對生態(tài)環(huán)境造成了不同程度的影響，人地矛盾日益突出。因此，開展國土空間大數(shù)據(jù)建設(shè)具有重要意義。 國土空間大數(shù)據(jù)主要來源于地理國情監(jiān)測云平臺、土地利用現(xiàn)狀調(diào)查云平臺等多個部門業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。在這些數(shù)據(jù)庫中存儲有大量的地表覆蓋、地形地貌、地名地址、行政區(qū)劃、遙感影像等信息。通過將這些分散的基礎(chǔ)地理信息進(jìn)行整合匯聚，形成全國統(tǒng)一、權(quán)威、高效的“一張圖”，為各級政府及相關(guān)部門提供科學(xué)決策依據(jù)。同時，也可為企業(yè)和公眾提供更加精準(zhǔn)化的地圖服務(wù)和位置搜索功能。 國土空間大數(shù)據(jù)建設(shè)需要充分發(fā)揮先進(jìn)技術(shù)手段的作用。其中，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)被廣泛運用于土地、礦產(chǎn)、森林、水資源等領(lǐng)域，實現(xiàn)了從傳統(tǒng)管理模式到智能化治理模式的轉(zhuǎn)變。例如，基于高分辨率衛(wèi)星影像制作的實景三維模型可以真實還原地形地貌特征；無人機(jī)航拍技術(shù)則可以獲取高精度的航空影像，用于地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急救援等工作。此外，還有多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理技術(shù)、時空大數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等多種前沿科技手段，共同推動國土空間大數(shù)據(jù)建設(shè)向更高層次邁進(jìn)。因此，國土空間大數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)圍繞著這個核心展開，實現(xiàn)從單一部門業(yè)務(wù)管理向綜合決策分析轉(zhuǎn)變，促進(jìn)政府治理能力提升。 國土空間大數(shù)據(jù)主要來源于各類遙感影像、調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)以及社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。其中，遙感影像具有覆蓋范圍廣、更新速度快、信息量豐富等特點，可以為國土空間規(guī)劃提供重要支撐；調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)則能夠獲取到更加詳細(xì)準(zhǔn)確的現(xiàn)狀情況，有助于發(fā)現(xiàn)問題并及時調(diào)整規(guī)劃方案；而社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)則可作為參考依據(jù)，輔助判斷發(fā)展趨勢及可能出現(xiàn)的風(fēng)險挑戰(zhàn)。 針對上述不同類型的數(shù)據(jù)源，我們需要采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)來完成國土空間大數(shù)據(jù)的建設(shè)工作。具體而言，首先應(yīng)對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如去噪、校正、融合等操作，以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和可用性。隨后，通過建立分類體系、提取特征值等方式將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為國土空間概念模型，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析奠定基礎(chǔ)。最后，基于國土空間概念模型，結(jié)合相關(guān)算法工具開展數(shù)據(jù)挖掘、模擬預(yù)測、科學(xué)評價等活動，形成面向決策支持的高質(zhì)量研究成果。

三、自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)應(yīng)用對策建議

在自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)的應(yīng)用方面，需要從以下幾個方面進(jìn)行思考。 一是加強(qiáng)頂層設(shè)計，建立完善制度機(jī)制。要以國家發(fā)展改革委、中央網(wǎng)信辦等部門為主導(dǎo)，加快制定出臺相關(guān)政策文件，明確各方職責(zé)分工，推動形成全社會共同參與的工作局面。同時，還需建立健全相應(yīng)的管理體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確保各項工作有據(jù)可依、有序推進(jìn)。 二是強(qiáng)化基礎(chǔ)設(shè)施支撐，提升數(shù)據(jù)處理能力。應(yīng)當(dāng)加大投入力度，加速構(gòu)建起覆蓋全國、高效穩(wěn)定的自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并通過不斷升級擴(kuò)容來提高其承載能力。此外，還需積極探索新技術(shù)手段，如人工智能、云計算、區(qū)塊鏈等，為自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)的處理分析提供更為強(qiáng)大的支持。 三是創(chuàng)新業(yè)務(wù)模式，實現(xiàn)智能化決策支持?？梢越梃b先進(jìn)地區(qū)經(jīng)驗做法，結(jié)合本地實際情況，開展基于大數(shù)據(jù)分析的各類應(yīng)用研究，例如土地利用規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測評價、城市精細(xì)化管理等領(lǐng)域。同時，也可以將大數(shù)據(jù)應(yīng)用與其他行業(yè)相融合，打造出生態(tài)環(huán)保、智慧交通、數(shù)字城管等多個示范性項目，逐步實現(xiàn)“用數(shù)據(jù)說話、讓數(shù)據(jù)決策”的目標(biāo)。四是注重安全保障，維護(hù)信息安全秩序。隨著自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍越來越廣，涉及到的數(shù)據(jù)量越來越龐大，因此必須高度重視數(shù)據(jù)安全問題。一方面，要采取有效措施保護(hù)好個人隱私及企業(yè)商業(yè)機(jī)密；另一方面，也要嚴(yán)格遵守相關(guān)法律法規(guī)，防范網(wǎng)絡(luò)攻擊、信息泄露等風(fēng)險事件發(fā)生。 五是深化國際合作，擴(kuò)大成果影響力。當(dāng)前，全球已經(jīng)進(jìn)入了一個互聯(lián)互通、共建共享的時代，自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)作為重要的生產(chǎn)資料和治理工具，具有廣闊的國際交流合作前景。我們應(yīng)該秉持開放包容的態(tài)度，加強(qiáng)同其他國家和地區(qū)之間的交流合作，分享各自的成功經(jīng)驗和教訓(xùn)，促進(jìn)共同進(jìn)步和繁榮發(fā)展[3]。

四、自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)應(yīng)用保障措施

為了確保自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)的有效利用，需要建立相應(yīng)的技術(shù)體系、管理制度以及安全保密機(jī)制等。具體來說：(1)建立完善的技術(shù)體系。通過引進(jìn)先進(jìn)的云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)手段，構(gòu)建一個集感知、傳輸、處理、分析于一體的自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的高效存儲、快速檢索、智能分類、深度挖掘和可視化展示。同時，加強(qiáng)與其他領(lǐng)域的交叉融合，形成具有鮮明特色和優(yōu)勢的“智慧地球”生態(tài)系統(tǒng)。 (2)制定科學(xué)合理的管理制度。針對不同類型的自然資源和國土空間，要實行精細(xì)化管理，明確各類數(shù)據(jù)采集、整理、匯交、更新等環(huán)節(jié)的責(zé)任主體及其職責(zé)分工，嚴(yán)格落實相關(guān)法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠性和權(quán)威性。此外，還需建立健全數(shù)據(jù)共享機(jī)制和平臺運行維護(hù)機(jī)制，促進(jìn)數(shù)據(jù)在政府部門間、行業(yè)之間、企業(yè)之間順暢流動和開放共享。 (3)采取切實可行的安全保密措施。隨著自然資源和國土空間數(shù)據(jù)規(guī)模不斷擴(kuò)大和種類日益繁多，數(shù)據(jù)安全問題也愈加突出。因此，必須高度重視數(shù)據(jù)安全工作，從物理環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、主機(jī)設(shè)備、應(yīng)用程序等方面入手，采用多種技術(shù)手段進(jìn)行全方位保護(hù)，防范各種惡意攻擊、病毒入侵和漏洞威脅。同時，定期開展數(shù)據(jù)安全風(fēng)險評估和應(yīng)急演練，提高應(yīng)對突發(fā)事件和異常情況的能力水平[4]。

五、結(jié)語

綜上所述，數(shù)據(jù)價值挖掘與釋放成為全球競爭戰(zhàn)略的重要組成部分，自然資源和國土空間大數(shù)據(jù)對于促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展、助力中國式現(xiàn)代化意義重大。面對自然資源管理改革創(chuàng)新與國家重大需求，需要全面推動新一代信息技術(shù)與自然資源管理的深度融合，優(yōu)化完善數(shù)據(jù)獲取、治理與服務(wù)，強(qiáng)化大數(shù)據(jù)分析挖掘和智能化應(yīng)用，數(shù)字賦能自然資源與國土空間科學(xué)配置和高效利用，為數(shù)字中國建設(shè)提供基礎(chǔ)支撐。