自然資源和國土空間大數據建設與應用

張瀟愷

長沙市規劃信息服務中心

前言：隨著信息技術的不斷發展，各行各業都在積極探索新的業務模式、管理方式以及組織架構等。我國政府也提出了“數字中國”戰略目標，旨在加快推進數字化轉型，提升國家治理體系和治理能力現代化水平。自然資源部門作為重要的公共服務部門之一，承擔著重要的職責使命，需要順應時代潮流，加強自身建設，提高履職效能。

一、自然資源和國土空間大數據概述

（一）概念

自然資源是指人類在生產、生活以及其他活動中所需要的物質財富或生態環境。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管轄下的領土及其所轄區域，包括陸域和海域兩個部分。隨著信息技術的發展和社會經濟的快速增長，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前亟待解決的問題。 為了滿足這一需求，近年來出現了一種新的信息管理模式——“大數據”。所謂大數據，就是以海量數據為主要特征，具有多樣性、高速性、價值性和真實性等特點的信息資產。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，還能夠實現對其進行高效準確的分析和預測，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據的相關理論和實踐問題，旨在推動我國自然資源和國土空間領域的數字化轉型和智能化升級。

（二）特點

自然資源和國土空間大數據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、礦產等多種類型；同時，隨著經濟社會發展以及人類活動不斷擴大，各類資源數量也在快速增長，呈現出明顯的多源性、海量性。 二是動態性、復雜性。自然資源是一個處于不斷演化過程中的系統，其變化受到各種因素影響，如氣候條件、地理環境、政策法規等。此外，由于涉及到不同部門、行業之間的協同合作，自然資源問題往往表現為相互交織、錯綜復雜的關系網絡，因此自然資源和國土空間大數據具有很強的動態性和復雜性。 三是高價值、多樣化。自然資源不僅對國家經濟社會可持續發展至關重要，而且還具有極高的生態價值、文化價值、科學價值等多元價值。同時，由于自然資源分布范圍廣泛，形態多樣，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物，兩者存在明顯的時空耦合關系。同時，由于所處位置、地形地貌、氣候變化等原因，各地區擁有的自然資源和國土空間稟賦各不相同，這就導致了自然資源和國土空間大數據在內容、形式上存在較大的差異性。

二、自然資源和國土空間大數據建設分析

（一）自然資源大數據建設

自然資源是人類生存發展的物質基礎，對于推進生態文明、促進經濟社會可持續發展具有重要意義。隨著我國經濟快速增長以及工業化、城鎮化進程不斷加快，各類開發活動導致了大量的土地、森林、草原、水資源等自然資源消耗和破壞，給國家的環境安全、糧食安全乃至人民生命財產帶來嚴重威脅。因此，加強自然資源管理，提高其利用效率已成為當前亟待解決的問題。 在自然資源大數據建設方面，主要包括以下幾個方面：一是建立完善的自然資源調查監測體系，實現全國范圍內山水林田湖草海冰等各種自然資源要素全覆蓋；二是構建自然資源信息化管理系統，通過統一的標準規范和技術手段，實現對各類自然資源變化情況進行實時監控和分析評價；三是開展自然資源綜合觀測研究，探索自然資源變化規律及其影響機制，為制定科學合理的政策提供支撐。 針對上述目標，我們以“整體規劃、分級實施”為原則，采用先進的云計算、物聯網、人工智能、區塊鏈等新一代信息技術，統籌布局各級自然資源數據庫及相關業務平臺，初步建成了集數據采集、存儲、處理、共享等于一體的自然資源大數據中心，并取得了一系列階段性成果。具體來說，自然資源大數據建設主要包括兩個方面：一是建立完善的自然資源信息化體系；二是利用先進技術手段開展自然資源調查監測工作。其中，信息化體系建設是實現自然資源高效管理的前提條件，而自然資源調查監測則是掌握自然資源現狀及其變化趨勢的必要手段。 針對第一個方面，目前國內外已經有許多成熟的理論方法和實踐經驗可以借鑒。例如，美國地質勘探局（USGS）提出了“數字地球”概念并逐步推廣實施，通過構建三維可視化模型等方式將地表形態、地理位置、地形地貌以及各種屬性特征進行數字化表達，為自然資源管理提供了強有力的支撐。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，如土地督察遙感監管平臺、海洋督察遙感監測系統等等，這些系統都能夠有效地支持自然資源調查監測工作的開展。 針對第二個方面，需要充分發揮科技創新的作用，采用先進的技術手段來提高自然資源調查監測效率和精度。例如，無人機技術已經廣泛應用于土地利用動態監測、礦產資源巡查等領域，取得了良好的效果。同時，衛星遙感技術也逐漸成為自然資源調查監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、區塊鏈等新興技術的出現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化、智能化方向轉變[2]。

（二）國土空間大數據建設

國土空間是一個國家主權管轄下的地域系統，包括陸域、海域以及空域。隨著我國經濟社會快速發展，城市化進程不斷加快，各類開發活動對生態環境造成了不同程度的影響，人地矛盾日益突出。因此，開展國土空間大數據建設具有重要意義。 國土空間大數據主要來源于地理國情監測云平臺、土地利用現狀調查云平臺等多個部門業務數據庫。在這些數據庫中存儲有大量的地表覆蓋、地形地貌、地名地址、行政區劃、遙感影像等信息。通過將這些分散的基礎地理信息進行整合匯聚，形成全國統一、權威、高效的“一張圖”，為各級政府及相關部門提供科學決策依據。同時，也可為企業和公眾提供更加精準化的地圖服務和位置搜索功能。 國土空間大數據建設需要充分發揮先進技術手段的作用。其中，人工智能、物聯網、云計算、大數據分析等新技術被廣泛運用于土地、礦產、森林、水資源等領域，實現了從傳統管理模式到智能化治理模式的轉變。例如，基于高分辨率衛星影像制作的實景三維模型可以真實還原地形地貌特征；無人機航拍技術則可以獲取高精度的航空影像，用于地質災害應急救援等工作。此外，還有多源異構數據處理技術、時空大數據挖掘分析技術、虛擬現實技術等多種前沿科技手段，共同推動國土空間大數據建設向更高層次邁進。因此，國土空間大數據應當圍繞著這個核心展開，實現從單一部門業務管理向綜合決策分析轉變，促進政府治理能力提升。 國土空間大數據主要來源于各類遙感影像、調查監測數據以及社會經濟統計數據等。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，可以為國土空間規劃提供重要支撐；調查監測數據則能夠獲取到更加詳細準確的現狀情況，有助于發現問題并及時調整規劃方案；而社會經濟統計數據則可作為參考依據，輔助判斷發展趨勢及可能出現的風險挑戰。 針對上述不同類型的數據源，我們需要采用相應的數據處理技術來完成國土空間大數據的建設工作。具體而言，首先應對原始數據進行預處理，如去噪、校正、融合等操作，以提高數據質量和可用性。隨后，通過建立分類體系、提取特征值等方式將數據轉化為國土空間概念模型，為后續數據分析奠定基礎。最后，基于國土空間概念模型，結合相關算法工具開展數據挖掘、模擬預測、科學評價等活動，形成面向決策支持的高質量研究成果。

三、自然資源和國土空間大數據應用對策建議

在自然資源和國土空間大數據的應用方面，需要從以下幾個方面進行思考。 一是加強頂層設計，建立完善制度機制。要以國家發展改革委、中央網信辦等部門為主導，加快制定出臺相關政策文件，明確各方職責分工，推動形成全社會共同參與的工作局面。同時，還需建立健全相應的管理體系和標準規范，確保各項工作有據可依、有序推進。 二是強化基礎設施支撐，提升數據處理能力。應當加大投入力度，加速構建起覆蓋全國、高效穩定的自然資源和國土空間大數據庫系統，并通過不斷升級擴容來提高其承載能力。此外，還需積極探索新技術手段，如人工智能、云計算、區塊鏈等，為自然資源和國土空間大數據的處理分析提供更為強大的支持。 三是創新業務模式，實現智能化決策支持。可以借鑒先進地區經驗做法，結合本地實際情況，開展基于大數據分析的各類應用研究，例如土地利用規劃、生態環境監測評價、城市精細化管理等領域。同時，也可以將大數據應用與其他行業相融合，打造出生態環保、智慧交通、數字城管等多個示范性項目，逐步實現“用數據說話、讓數據決策”的目標。四是注重安全保障，維護信息安全秩序。隨著自然資源和國土空間大數據應用范圍越來越廣，涉及到的數據量越來越龐大，因此必須高度重視數據安全問題。一方面，要采取有效措施保護好個人隱私及企業商業機密；另一方面，也要嚴格遵守相關法律法規，防范網絡攻擊、信息泄露等風險事件發生。 五是深化國際合作，擴大成果影響力。當前，全球已經進入了一個互聯互通、共建共享的時代，自然資源和國土空間大數據作為重要的生產資料和治理工具，具有廣闊的國際交流合作前景。我們應該秉持開放包容的態度，加強同其他國家和地區之間的交流合作，分享各自的成功經驗和教訓，促進共同進步和繁榮發展[3]。

四、自然資源和國土空間大數據應用保障措施

為了確保自然資源和國土空間大數據的有效利用，需要建立相應的技術體系、管理制度以及安全保密機制等。具體來說：(1)建立完善的技術體系。通過引進先進的云計算、物聯網、人工智能等新一代信息技術手段，構建一個集感知、傳輸、處理、分析于一體的自然資源和國土空間大數據平臺，實現對海量數據的高效存儲、快速檢索、智能分類、深度挖掘和可視化展示。同時，加強與其他領域的交叉融合，形成具有鮮明特色和優勢的“智慧地球”生態系統。 (2)制定科學合理的管理制度。針對不同類型的自然資源和國土空間，要實行精細化管理，明確各類數據采集、整理、匯交、更新等環節的責任主體及其職責分工，嚴格落實相關法律法規及標準規范要求，保證數據質量可靠性和權威性。此外，還需建立健全數據共享機制和平臺運行維護機制，促進數據在政府部門間、行業之間、企業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據規模不斷擴大和種類日益繁多，數據安全問題也愈加突出。因此，必須高度重視數據安全工作，從物理環境、網絡環境、主機設備、應用程序等方面入手，采用多種技術手段進行全方位保護，防范各種惡意攻擊、病毒入侵和漏洞威脅。同時，定期開展數據安全風險評估和應急演練，提高應對突發事件和異常情況的能力水平[4]。

五、結語

綜上所述，數據價值挖掘與釋放成為全球競爭戰略的重要組成部分，自然資源和國土空間大數據對于促進高質量發展、助力中國式現代化意義重大。面對自然資源管理改革創新與國家重大需求，需要全面推動新一代信息技術與自然資源管理的深度融合，優化完善數據獲取、治理與服務，強化大數據分析挖掘和智能化應用，數字賦能自然資源與國土空間科學配置和高效利用，為數字中國建設提供基礎支撐。