自然資源管理背景下測繪地理信息再透視

萬 穎

(恩施高新技術產業園區管理委員會，湖北 恩施 445000)

0 前 言

黨的“十九大”把“堅持人與自然和諧共生”作為新時代堅持和發展中國特色社會主義的基本方略，全國生態環境保護大會又將其作為新時代推進生態文明建設必須堅持的重要原則。這些舉措為我們科學把握和正確處理人與自然關系提供了根本遵循。同時，按照中共中央印發的《深化黨和國家機構改革方案》文件精神，機構改革之后測繪地理信息機構成為了自然資源管理機構，測繪地理信息成為自然資源部的業務之一，這為測繪地理信息更好地服務于自然資源管理提供了更寬廣的平臺。測繪地理信息作為自然資源管理的基礎組成部分要充分利用其技術優勢，滿足新形勢下自然資源管理的新需求，在自然資源管理中發揮好測繪地理信息技術的先行作用。

1 測繪地理信息技術在自然資源管理中的特性

1.1 廣域性

我國幅員遼闊，其多樣化的地理特性孕育出廣域的自然地理風貌和多元的地理自然資源生態體系，這對自然資源管理工作提出了新要求，“綠水青山就是金山銀山”的理念促使加快對自然資源保護中技術的更新運用。依靠測繪地理信息能夠順利完成信息獲取與數據輸入、數據儲存與管理、數據查詢與分析以及成果表達與輸出[1]，能夠滿足自然資源管理工作對于空間信息和一般信息的需求，把技術貫穿于常態業務和專項業務的方方面面。常態業務旨在建立自然資源大數據中心，實現“山水林田湖草”[2]的全要素調查、確權、規劃、保護和監管。專項任務是通過整合基礎數據建立專題業務平臺、構建專業化的地理模型以及模型工具，來開展對自然資源專項工作，如水土流失、森林火災預報、土地評價、地貌分析、資源承載性評價等方面的精準把控。

1.2 多維性

自然資源數據需要用不同的數據維度來表達。自然資源在現實世界里通常都有一個具體的坐標，但要給這個沒有語義的空間位置賦予一定的意義，就需要利用測繪地理信息技術將屬性數據與空間數據有效地結合起來，完整地表達現實世界的某個空間實體。由點、線、面組成的平面二維空間是對地理實體最基本的空間抽象方法，比如說地災監測點的位置、河流的走向、風景名勝區的核心保護范圍等。除了運用二維空間數據的表達，有時還需要通過建立三維立體來達到更好的模擬效果，比如說山體保護中需要表現山體特征的三維模型。根據業務需求和變化特點，有時候還需要引入時間維度的數據、建立時空拓撲關系，存儲和管理業務歷史數據，在自然資源管理中廣泛應用于監測海岸線變化、權籍變更、自然環境變化和城市擴張等。

1.3 動態性

自然資源是與一定的社會經濟條件和科學技術水平相聯系的。隨著技術、經濟條件的變化，自然資源的質、量和利用效能都將發生變化，也就是說自然資源的空間特性和一般屬性都有可能呈現極大的動態性，測繪地理信息測繪數據的時間特性就正好解決了自然資源管理的動態性需求。自然資源的管理周期和時間間隔是建立時間尺度的重要參考依據。可以按照時間尺度將自然資源數據劃分為超短期(地震)、短期(汛期洪水)、中期(農田保護)、長期(草原面積)和超長期(地殼板塊運動)，可以按照不同的時間尺度更新自然資源數據，保證數據依時間尺度更新，滿足動態管理工作中對數據現勢性的要求。

1.4 可測性

空間分析作為測繪地理信息技術的核心功能，一方面，可對自然資源進行幾何量算達到查詢自然資源分布和現象的效果，如自動計算自然資源要素的長度、周長、面積等，自動量測自然資源要素之間的距離和方位，自動測算設計地形的填挖方數；另一方面，可利用強大的地理空間技術如網絡分析、柵格分析、空間分類統計分析等進行深度數據挖掘，根據不同的業務需求進行提取和分析，模擬空間分布模式，預測未來趨勢，從現有的自然資源數據中獲取更多新的信息和知識。針對自然保護區規劃、河流管理等涉及空間行為的決策問題，測繪地理信息技術還可以建立決策支持系統[3]和專家系統提供空間決策支持。

2 測繪地理信息技術在自然資源管理中的作用

2.1 處理空間關系

基礎測繪地理信息為自然資源調查、自然資源確權登記、國土空間規劃、自然資源保護等各項自然資源管理業務提供重要的空間位置數據。高精度的基礎測繪地理信息需要正確運用國家測繪基準和坐標系統、需要正確運用各種投影解算，只有這樣才能為各項業務提供空間關系的基礎。自然資源管理工作中需要編制各類圖件，測繪地理信息技術可以為各類業務用圖確定統一的出圖標準，各類業務用圖遵從統一的技術標準，有利于形成自然資源業務用圖體系。對自然資源管理業務涉及到的與位置有關的技術標準進行嚴格管理，例如自然資源登記確權過程中的測繪技術標準、不動產登記過程中的測繪標準等。自然資源管理還涉及規劃管制信息，將耕地保護紅線、生態保護紅線和城市規劃區范圍等控制線與基礎地理數據建立疊加關系，同時建立空間關系和屬性關系的比較，有利于落實自然資源的空間管制。

2.2 建立數據中心

良好的自然資源管理依托于海量的空間和屬性數據，基于已有的國土“一張圖”，構建自然資源大數據體系，建立自然資源數據中心。對獲取的自然資源管理數據進行入庫前檢查，按要素對數據進行結構設計和存儲設計，所有數據進行規范化處理之后，形成規范統一的自然資源數據集。基于網絡和大數據技術，整合土地、地質、礦產、水、森林、測繪、海洋等各項業務數據，融合地上與地下、大陸與海洋的數據，開發自然資源大數據中心。通過建立自然資源數據中心，實現對自然資源數據的安全管理、檢索查詢、輸入輸出、統計分析、專題圖制作、網絡共享。測繪地理信息技術還可以對自然資源大數據進行深度數據挖掘，針對不同的業務應用，開發和優化自然資源分析算法，包括基于神經網絡的數據挖掘和圖形挖掘、基于特征提取的深度學習等算法，建立基于自然資源數據中心的綜合分析平臺。建立數據中心的同時也要注重數據政策的保障，例如自然資源數據的安全保密政策、隱私保護政策和公開政策。

2.3 引領技術應用

測繪地理信息技術是指收集與處理地理信息的技術，包括衛星定位、遙感和地理信息技術，自然資源管理工作需要引領以上先進技術的業務應用。要統籌衛星定位技術與遙感技術，提高導航定位系統的實時精度。利用激光雷達技術采集自然資源數據，基于圖像處理軟件對遙感圖像進行解譯制圖研究，根據不同來源的衛星遙感數據進行不同深度的應用挖掘[4]，推廣遙感技術在自然資源管理中的業務化。利用地理信息技術，對衛星定位和遙感技術采集的自然資源基礎數據進行數據管理、空間分析和關聯分析，開展現狀研究和專題研究，利用模型和算法進行趨勢預測。隨著通信技術的發展，運用5G技術在基站可達的范圍內實現了地理信息的實時采集和集成[5]，未來當基于衛星通信的6G技術來臨時，地球任何角落的任何通信終端都會成為測繪地理信息工具，自然資源管理真正進入萬物互聯的時代。

2.4 實行質量控制

嚴格執行《測繪地理信息質量管理辦法》，圍繞自然資源管理業務中的各項數據產品與服務，建立全過程、全要素的質量控制體系。數據質量控制是個復雜的過程，要控制數據質量應從數據質量產生和擴散的所有過程和環節入手，分別用一定的方法減少誤差。依據技術標準與規范編寫技術設計書等文檔，對測繪地理信息項目的全過程實施嚴格的過程檢查，對參與項目實施的人員素質與水平進行監督，項目實施前對使用的儀器設備進行檢查，全程掌握項目過程中的質量情況，對項目實施中出現的質量問題及時進行溝通和處理，對出現的關鍵性問題在平臺里做好記錄備查，將最終的檢查報告和技術總結錄入測繪地理信息數據質量控制平臺。在質量控制流程中，積極引入新技術把控測繪地理信息產品的質量檢測，例如運用車載激光掃描技術可以加快對航測地形圖的校驗[6]，可以大大提高精確度、縮短檢測時間。利用先進的元數據法和地理相關法，加強空間數據和屬性數據的分層組織與檢查，避免數據遺漏與錯誤，運用算法校核控制數據誤差，保障數據質量。

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