地理空间信息技术在国民经济和社会发展中的作用

周海波，马云轩，郭一江

（西南科技大学城市学院，四川 绵阳 621000）

0 引言

“十四五”时期是我国全面建成小康社会，实现第一个百年奋斗目标之后，乘势而上开启全面建设社会主义现代化国家新征程，向第二个百年奋斗目标进军的第一个五年。在这一重要时期，地理空间科学与技术作为一门基础学科，将广泛应用于国土空间规划、国土安全、生态建设、防灾减灾、不动产登记以及新型城镇化建设等专项工作，在交通、农业、海洋、地矿、审计、军民融合、互联网等领域也将发挥越来越重要的作用。

1 地理空间信息技术在国民经济和社会发展中的重要作用

1.1 助力国土空间规划

《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》（下称《建议》）中提出：构建国土空间开发保护新格局，立足于资源环境承载能力，发挥各地地区优势，逐渐发展形成城市化地区、农产品主产区、生态功能区三大空间格局，持续优化基础设施、重大生产力和公共资源布局。支持城市化地区高效集聚经济和人口、保护基本农田和生态空间，支持农产品主产区增强农业生产能力，支持生态功能区把发展重点放到保护生态环境、提供生态产品上，支持生态功能区的人口逐步有序转移，形成主体功能鲜明、优势互补、高质量发展的国土空间开发保护新格局。空间规划作为地理空间信息科学的主要应用领域，在过去的很长一段时间都在我国经济发展中发挥了巨大的作用，如对城市长久发展的设计、交通建设规划等，还有对城乡地区未来发展的研究、对区域空间布局的规划，致力于城市化地区、农产品主产区、生态功能区三大空间格局的形成。在土地资源日益紧张的今天，还可有效提高土地的利用率和管理效率，促进“十四五”期间的经济发展，同时保障国计民生。

1.2 推进新型城镇化发展

《建议》中也提到，要推进以人为核心的新型城镇化建设。实施城市更新行动，推进城市生态修复、功能完善工程，统筹城市规划、建设、管理，合理确定城市规模、人口密度、空间结构，促进大中小城市和小城镇协调发展。城市地理空间信息的规划、建设、应用和管理离不开地理空间信息技术的应用，其在新型城镇化建设的进程中有两方面的作用，一是支持智慧城市的建设，二是建立城市的数字孪生世界。

1.2.1 支持智慧城市的建设

对城市空间信息进行智能化、智慧化、实时化的采集、处理和应用，可以为智慧城市的建设发展提供可靠高效的信息资源。随着信息采集技术水平和计算机运算能力的巨大提升，在这项工作中，海量的时空信息可以借助传感器技术获取，然后利用计算机技术对这些获取到的时空信息进行实时分析、提炼，之后合理利用专题系统处理时空信息结果，实现城市时空信息的加工处理和合理利用。现阶段，智慧城市概念中的一个重要项目就是物联网的建设与应用，而地理空间信息技术在这项工作中具有如下功能。首先，地理空间信息技术可以为工程师和建设人员提供实时的城市中各类物质发展的动态信息，这些信息不仅包含地物的空间位置信息，同时还包括了属性信息、各类标识信息及状态信息等，这些信息的有效利用可以对城市建设发挥重要作用。其次，此项技术能够解决日趋复杂的物联网感知装置的布局问题。随着各类物联网感知设备的大规模应用，如何合理布局、发挥设备的最大功效成为一个亟待解决的问题，相关单位也需要凭借物联网感知设备网络优化布局来实现网络的建设，进而实现高效的信息采集，这种合理布局当然离不开地理空间信息科学与技术。最后，借助于地理空间技术强大的空间分析能力，可以得到最合理的传感器分布位置。

智慧交通是智慧城市的重要组成部分。在城镇化建设进程中，交通系统的智能化也离不开地理空间技术的支持。在城市智能交通系统建设过程中，需要及时获取各条道路的交通状况，而地理空间信息技术可以发挥重要的数据管理和分析功能，从而为用户优化出行线路、预估行程时间、合理安排行程等提供技术支持。利用地理空间信息技术还能够对交通道路上的污染物排放进行实时监测，并作出合理的交通安排与限制，从而加强城市生态环境保护，这也贴合了《建议》中提出的“加快推动绿色低碳发展”和“提升生态系统质量和稳定性”的要求。对于各式各样的城市空间信息数据，虽然数据量巨大，但它们并非杂乱无序，而是遵循着某种内在逻辑关系，在地理空间信息技术的支持下，人们可以对这些信息进行剖析、加工、整合和应用，这些措施将为智慧城市的各个子领域的建设提供参考依据。智慧化的服务体系对现代城市发展来说是必不可少的，作为智慧城市主要组成部分的智慧服务体系，它的建设和应用将为城市发展提供可靠、有效和科学的决策依据。

1.2.2 建立数字孪生世界

数字孪生（Digital Twin）是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，能够在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。随着地理空间信息技术不断进步，构建城市的现实物理世界与数字虚拟世界相印证的计算机系统成为可能，人们可以在虚拟空间构造一个与现实城市对应的数字孪生世界，即将实体的城市数字化，借助数字城市实现现实城市全动态信息的可视化与智能化，通过在数字城市中的模拟提高现实城市的管理与发展水平；未来还能实现孪生数字城市与实体城市交互共存，形成虚实结合的城市发展方向。“由地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、物联网等一系列技术构成城市的虚拟模型，再通过控制、反馈、模型、推演，实现认知、分析与决策。这是我们智慧城市的新标准。”李德仁如是说。借助建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术，人们还可以对城市特定的环境、建筑目标进行建模，也可以对包括水电、燃气、交通、医疗、消防、警务、物流等在内的城市管理组成要素进行实时采集，通过传感器、摄像头、数字化子系统将这些数据融入数字孪生城市，然后借助地理空间信息技术将上述信息数据集成起来，用于信息系统的集成与开发，充分发挥地理空间信息技术的管理与分析优势，大幅度提高信息管理应用的效率。借助虚拟空间管理现实空间，以孪生世界印证和引导现实世界的建设。可以说，新型城镇化的进程一定离不开地理空间科学和技术的支持。根据工信部发布的2020 年《数字孪生白皮书》，2019 年中国新型智慧城市市场规模超过9 000 亿元，未来几年将保持较快速度增长，预计到2023 年市场规模超过1.3 万亿元。

1.3 做好自然资源管理

《建议》中还提到，要建立土地征收公共利益用地认定机制，缩小土地征收范围。探索宅基地所有权、资格权、使用权分置实现形式。保障进城落户农民的土地承包权、宅基地使用权、集体收益分配权，鼓励依法自愿有偿转让。强调河湖长期管制，加大江河、重要湖泊湿地和近海地区生态环境治理，坚定不移实施长江十年禁渔。推进科学的、高效的且符合国情的土地荒漠化治理政策，深入贯彻“绿水青山就是金山银山”的发展理念，在适宜地区发展林业经济、生态经济等环境友好型经济。推行草原、森林、河流、湖泊休养生息，加强黑土地保护，健全耕地休耕轮作制度，严控耕地红线。加强全球气候变暖对我国承受力脆弱地区影响的观测，完善自然保护地、生态保护红线监管制度，开展生态系统保护成效监测评估。

总的来说，这些建议都要求我们要做好自然资源管理。资源管理作为地理空间信息技术的基础应用，其主要功能就是汇总各种资源的现状、利用和管理等动态信息。经过分析和提炼之后，基于地理空间信息技术的多种空间分析方式，利用各种数据、信息和知识，结合人工智能和特定模型进行加工处理，从而为特定用户提供特定的数据资料和信息。有效的自然资源管理体系离不开高效的调查监测体系，构造基于地理空间信息技术的完善和资源调查监测系统有助于对各种自然资源进行及时的统计调查，这将为自然资源的统筹调配、管理应用提供科学依据。自然资源的有效管理离不开资源的合理配置，在这项工作中，地理空间信息技术的可视化功能可将空间规划的信息进行可视化呈现，明确对自然资源的开发以及保护的要点。另外，通过对空间规划的大数据展示，还可对自然环境的承载能力和国土开发的力度进行评估，这是必须考虑到的因素。对此，可依托地理空间信息技术建立相关的评估模型，综合地理空间信息，考虑经济开发的可持续性和环境的可承受性构建完善的国土空间规划数据系统、决策辅助系统、图形系统。同时也要积极拓展自然资源数据要素信息获取技术，以便能够使测绘工作实现精准施测、质量控制、自动分类以及动态统计等功能。

近年来，各类地籍确权工作正在积极开展，正如《建议》中提到的：要保障进城落户农民的土地承包权、宅基地使用权、集体收益分配权，鼓励依法自愿有偿转让。以上工作的开展都离不开土地调查。传统的土地调查包含了土地权属信息、利用状况、变更调查等内容。作为地籍管理的基础工作，土地调查也已随着我国经济发展变得愈发重要，工作内容也愈发复杂，传统的工作方式已无法满足经济发展需要。因此，在确权调查工作中，地理空间信息技术便有广阔的应用空间。利用该技术可以进行地籍数据的管理、更新，以及地籍质量与价值评价等。可以看出，自然资源的权属登记和管理工作还需要对地理空间信息技术进行充分的利用并不断更新和完善，在自然资源权属统一登记、权属确定和权籍调查等方面建立起相关的地理信息管理平台。

1.4 在防灾减灾中发挥作用

在防灾减灾中，地理空间信息技术同样能发挥重要作用。得益于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）、遥感技术、电子速测仪等先进测绘技术的进步，我们能够大量地获取实时的地理空间信息。基于这些信息，利用地理空间信息技术的空间分析功能，能够在极短的时间内得到精确的分析结果，能够有效对地震、飓风、旱涝、海啸、森林火灾、山体滑坡等自然灾害做到灾害预测预报、灾害实时监测、灾情精确评估等，为救灾减灾提供精准实时的信息，也能为相关部门制定防灾减灾政策、应急指挥调度、灾后重建规划等工作提供科学依据。例如，姜蓝奇等人通过研究洪涝的形成和影响因素，借助地理空间信息技术，构建洪涝的各种指标体系，利用加权综合分析法构建综合平均指数，实现了洪涝风险区划。

2 地理空间信息技术发展的新机遇

未来，地理空间信息技术在自身不断完善的同时，还将与星链、第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Communication Technology，5G）、大数据等技术交汇，也将与神经网络、对抗学习、迁移学习等人工智能技术结合。这些技术在《建议》中都有涉及，它们的结合使得智能GIS 的概念应运而生。GIS 在人工智能等技术的支持下可对空间数据信息进行获取、传输、储存、管理、应用、分析与再现等，能够解决传统地理空间信息技术无法处理的复杂管理、规划和决策等问题。这些技术升级将会应用在经济发展、国家安全、科学研究与环境保护等领域，也为我国未来的国民经济和社会发展提供有力的保障和支持。

3 结语

实现“十四五”规划和二〇三五年远景目标是中国特色社会主义新时代建设的重要阶段目标，意义重大，任务艰巨，前途光明，需要我们每个人积极参与、共同努力。全国各族人民要在以习近平同志为核心的党中央的领导下团结一致、积极探索、拼搏图强，夺取全面建设社会主义现代化国家和实现中华民族伟大复兴的胜利。地理空间信息科学在新时代也将迈入新的发展征程，在实现自动化、智能化、集成化的同时，为社会主义现代化建设做出应有的贡献。