自然资源和国土空间大数据建设与应用

张潇恺

长沙市规划信息服务中心

前言：随着信息技术的不断发展，各行各业都在积极探索新的业务模式、管理方式以及组织架构等。我国政府也提出了“数字中国”战略目标，旨在加快推进数字化转型，提升国家治理体系和治理能力现代化水平。自然资源部门作为重要的公共服务部门之一，承担着重要的职责使命，需要顺应时代潮流，加强自身建设，提高履职效能。

一、自然资源和国土空间大数据概述

（一）概念

自然资源是指人类在生产、生活以及其他活动中所需要的物质财富或生态环境。广义上包括土地、水、矿藏、森林、草原、湿地、野生动植物等，狭义上则仅指其中之一。而国土空间则是一个国家主权管辖下的领土及其所辖区域，包括陆域和海域两个部分。随着信息技术的发展和社会经济的快速增长，人们对于自然资源和国土空间的需求也越来越多，因此如何更好地管理和利用这些资源成为了当前亟待解决的问题。 为了满足这一需求，近年来出现了一种新的信息管理模式——“大数据”。所谓大数据，就是以海量数据为主要特征，具有多样性、高速性、价值性和真实性等特点的信息资产。这种新型的信息管理方式不仅可以帮助我们更加全面深入地理解自然资源和国土空间，还能够实现对其进行高效准确的分析和预测，从而提高决策水平和效率。 基于以上背景，本文将重点探讨自然资源和国土空间大数据的相关理论和实践问题，旨在推动我国自然资源和国土空间领域的数字化转型和智能化升级。

（二）特点

自然资源和国土空间大数据具有以下几个方面的显著特征。 一是多源性、海量性。自然资源种类繁多，包括土地、森林、草原、水、矿产等多种类型；同时，随着经济社会发展以及人类活动不断扩大，各类资源数量也在快速增长，呈现出明显的多源性、海量性。 二是动态性、复杂性。自然资源是一个处于不断演化过程中的系统，其变化受到各种因素影响，如气候条件、地理环境、政策法规等。此外，由于涉及到不同部门、行业之间的协同合作，自然资源问题往往表现为相互交织、错综复杂的关系网络，因此自然资源和国土空间大数据具有很强的动态性和复杂性。 三是高价值、多样化。自然资源不仅对国家经济社会可持续发展至关重要，而且还具有极高的生态价值、文化价值、科学价值等多元价值。同时，由于自然资源分布范围广泛，形态多样，因而所蕴含的信息也丰富多彩，可以提供多方面、多层次的服务需求[1]。四是时空性、差异性。自然资源和国土空间都是特定时间和空间下的产物，两者存在明显的时空耦合关系。同时，由于所处位置、地形地貌、气候变化等原因，各地区拥有的自然资源和国土空间禀赋各不相同，这就导致了自然资源和国土空间大数据在内容、形式上存在较大的差异性。

二、自然资源和国土空间大数据建设分析

（一）自然资源大数据建设

自然资源是人类生存发展的物质基础，对于推进生态文明、促进经济社会可持续发展具有重要意义。随着我国经济快速增长以及工业化、城镇化进程不断加快，各类开发活动导致了大量的土地、森林、草原、水资源等自然资源消耗和破坏，给国家的环境安全、粮食安全乃至人民生命财产带来严重威胁。因此，加强自然资源管理，提高其利用效率已成为当前亟待解决的问题。 在自然资源大数据建设方面，主要包括以下几个方面：一是建立完善的自然资源调查监测体系，实现全国范围内山水林田湖草海冰等各种自然资源要素全覆盖；二是构建自然资源信息化管理系统，通过统一的标准规范和技术手段，实现对各类自然资源变化情况进行实时监控和分析评价；三是开展自然资源综合观测研究，探索自然资源变化规律及其影响机制，为制定科学合理的政策提供支撑。 针对上述目标，我们以“整体规划、分级实施”为原则，采用先进的云计算、物联网、人工智能、区块链等新一代信息技术，统筹布局各级自然资源数据库及相关业务平台，初步建成了集数据采集、存储、处理、共享等于一体的自然资源大数据中心，并取得了一系列阶段性成果。具体来说，自然资源大数据建设主要包括两个方面：一是建立完善的自然资源信息化体系；二是利用先进技术手段开展自然资源调查监测工作。其中，信息化体系建设是实现自然资源高效管理的前提条件，而自然资源调查监测则是掌握自然资源现状及其变化趋势的必要手段。 针对第一个方面，目前国内外已经有许多成熟的理论方法和实践经验可以借鉴。例如，美国地质勘探局（USGS）提出了“数字地球”概念并逐步推广实施，通过构建三维可视化模型等方式将地表形态、地理位置、地形地貌以及各种属性特征进行数字化表达，为自然资源管理提供了强有力的支撑。此外，在我国，国家地理信息中心也推出了多种自然资源信息管理系统，如土地督察遥感监管平台、海洋督察遥感监测系统等等，这些系统都能够有效地支持自然资源调查监测工作的开展。 针对第二个方面，需要充分发挥科技创新的作用，采用先进的技术手段来提高自然资源调查监测效率和精度。例如，无人机技术已经广泛应用于土地利用动态监测、矿产资源巡查等领域，取得了良好的效果。同时，卫星遥感技术也逐渐成为自然资源调查监测中不可或缺的一部分，其高分辨率、多光谱、多维度的特点使得其在宏观尺度上的观测能力得到极大提升。另外，人工智能、云计算、区块链等新兴技术的出现也为自然资源管理注入了新的活力，有助于推动自然资源治理模式向精细化、智能化方向转变[2]。

（二）国土空间大数据建设

国土空间是一个国家主权管辖下的地域系统，包括陆域、海域以及空域。随着我国经济社会快速发展，城市化进程不断加快，各类开发活动对生态环境造成了不同程度的影响，人地矛盾日益突出。因此，开展国土空间大数据建设具有重要意义。 国土空间大数据主要来源于地理国情监测云平台、土地利用现状调查云平台等多个部门业务数据库。在这些数据库中存储有大量的地表覆盖、地形地貌、地名地址、行政区划、遥感影像等信息。通过将这些分散的基础地理信息进行整合汇聚，形成全国统一、权威、高效的“一张图”，为各级政府及相关部门提供科学决策依据。同时，也可为企业和公众提供更加精准化的地图服务和位置搜索功能。 国土空间大数据建设需要充分发挥先进技术手段的作用。其中，人工智能、物联网、云计算、大数据分析等新技术被广泛运用于土地、矿产、森林、水资源等领域，实现了从传统管理模式到智能化治理模式的转变。例如，基于高分辨率卫星影像制作的实景三维模型可以真实还原地形地貌特征；无人机航拍技术则可以获取高精度的航空影像，用于地质灾害应急救援等工作。此外，还有多源异构数据处理技术、时空大数据挖掘分析技术、虚拟现实技术等多种前沿科技手段，共同推动国土空间大数据建设向更高层次迈进。因此，国土空间大数据应当围绕着这个核心展开，实现从单一部门业务管理向综合决策分析转变，促进政府治理能力提升。 国土空间大数据主要来源于各类遥感影像、调查监测数据以及社会经济统计数据等。其中，遥感影像具有覆盖范围广、更新速度快、信息量丰富等特点，可以为国土空间规划提供重要支撑；调查监测数据则能够获取到更加详细准确的现状情况，有助于发现问题并及时调整规划方案；而社会经济统计数据则可作为参考依据，辅助判断发展趋势及可能出现的风险挑战。 针对上述不同类型的数据源，我们需要采用相应的数据处理技术来完成国土空间大数据的建设工作。具体而言，首先应对原始数据进行预处理，如去噪、校正、融合等操作，以提高数据质量和可用性。随后，通过建立分类体系、提取特征值等方式将数据转化为国土空间概念模型，为后续数据分析奠定基础。最后，基于国土空间概念模型，结合相关算法工具开展数据挖掘、模拟预测、科学评价等活动，形成面向决策支持的高质量研究成果。

三、自然资源和国土空间大数据应用对策建议

在自然资源和国土空间大数据的应用方面，需要从以下几个方面进行思考。 一是加强顶层设计，建立完善制度机制。要以国家发展改革委、中央网信办等部门为主导，加快制定出台相关政策文件，明确各方职责分工，推动形成全社会共同参与的工作局面。同时，还需建立健全相应的管理体系和标准规范，确保各项工作有据可依、有序推进。 二是强化基础设施支撑，提升数据处理能力。应当加大投入力度，加速构建起覆盖全国、高效稳定的自然资源和国土空间大数据库系统，并通过不断升级扩容来提高其承载能力。此外，还需积极探索新技术手段，如人工智能、云计算、区块链等，为自然资源和国土空间大数据的处理分析提供更为强大的支持。 三是创新业务模式，实现智能化决策支持。可以借鉴先进地区经验做法，结合本地实际情况，开展基于大数据分析的各类应用研究，例如土地利用规划、生态环境监测评价、城市精细化管理等领域。同时，也可以将大数据应用与其他行业相融合，打造出生态环保、智慧交通、数字城管等多个示范性项目，逐步实现“用数据说话、让数据决策”的目标。四是注重安全保障，维护信息安全秩序。随着自然资源和国土空间大数据应用范围越来越广，涉及到的数据量越来越庞大，因此必须高度重视数据安全问题。一方面，要采取有效措施保护好个人隐私及企业商业机密；另一方面，也要严格遵守相关法律法规，防范网络攻击、信息泄露等风险事件发生。 五是深化国际合作，扩大成果影响力。当前，全球已经进入了一个互联互通、共建共享的时代，自然资源和国土空间大数据作为重要的生产资料和治理工具，具有广阔的国际交流合作前景。我们应该秉持开放包容的态度，加强同其他国家和地区之间的交流合作，分享各自的成功经验和教训，促进共同进步和繁荣发展[3]。

四、自然资源和国土空间大数据应用保障措施

为了确保自然资源和国土空间大数据的有效利用，需要建立相应的技术体系、管理制度以及安全保密机制等。具体来说：(1)建立完善的技术体系。通过引进先进的云计算、物联网、人工智能等新一代信息技术手段，构建一个集感知、传输、处理、分析于一体的自然资源和国土空间大数据平台，实现对海量数据的高效存储、快速检索、智能分类、深度挖掘和可视化展示。同时，加强与其他领域的交叉融合，形成具有鲜明特色和优势的“智慧地球”生态系统。 (2)制定科学合理的管理制度。针对不同类型的自然资源和国土空间，要实行精细化管理，明确各类数据采集、整理、汇交、更新等环节的责任主体及其职责分工，严格落实相关法律法规及标准规范要求，保证数据质量可靠性和权威性。此外，还需建立健全数据共享机制和平台运行维护机制，促进数据在政府部门间、行业之间、企业之间顺畅流动和开放共享。 (3)采取切实可行的安全保密措施。随着自然资源和国土空间数据规模不断扩大和种类日益繁多，数据安全问题也愈加突出。因此，必须高度重视数据安全工作，从物理环境、网络环境、主机设备、应用程序等方面入手，采用多种技术手段进行全方位保护，防范各种恶意攻击、病毒入侵和漏洞威胁。同时，定期开展数据安全风险评估和应急演练，提高应对突发事件和异常情况的能力水平[4]。

五、结语

综上所述，数据价值挖掘与释放成为全球竞争战略的重要组成部分，自然资源和国土空间大数据对于促进高质量发展、助力中国式现代化意义重大。面对自然资源管理改革创新与国家重大需求，需要全面推动新一代信息技术与自然资源管理的深度融合，优化完善数据获取、治理与服务，强化大数据分析挖掘和智能化应用，数字赋能自然资源与国土空间科学配置和高效利用，为数字中国建设提供基础支撑。