研究背景

随着数字时代的到来,数据正成为重要的新型生产要素,大数据为政府、企业与个人提供了无与伦比的应用价值和服务能力,催生出科学研究第四范式(数据密集型科学发现)。

自然资源和国土空间大数据是科学配置和高效管理自然资源的重要基础,是优化和治理国土空间的重要支撑。本文基于大数据的发展历程、技术现状和主要挑战,概述了自然资源领域大数据感知、管理、分析等方面的关键技术进展。

核心问题

  • 自然资源领域大数据研究领域单调、技术应用零碎
  • 大数据来源和管理分散、开发利用难度大、共享能力不足
  • 覆盖自然资源全行业的大数据技术应用框架尚未形成

研究内容

  • 自然资源和国土空间大数据的基本内涵与特征
  • 要素化、数智化、一体化的技术应用框架
  • 自然资源调查监测、"智慧+"监管决策、"互联网+"政务服务应用实践

内涵与特征

基本内涵

自然资源和国土空间大数据是指通过实时感知与融合分析海量、多模、异构的土地、矿产、森林、草原、湿地、水、海洋等自然资源要素数据,国家管理下的空间安全、开发、利用、保护、修复等国土空间治理数据,人类行为、经济发展、社会感知等人类社会活动数据。

实现自然资源、国土空间、人类活动及其相互关系、动态变化、耦合作用的数字化表达、预测和决策支持,提供标准统一、要素关联、共享开放的数据产品和数据服务的数据资源体系。

主要特征

  • 覆盖范围广:涉及"山水林田湖草沙"自然资源全要素
  • 时空演化性:具有长时序、多时相、地理位置等属性
  • 要素耦合性:自然资源和国土空间大数据与政治、经济、文化、社会领域存在高度耦合性
  • 战略安全性:关乎国家经济安全、资源安全、生态安全

自然资源、国土空间、人类活动与大数据的关系

自然资源、国土空间、人类活动与大数据的关系

图1 自然资源、国土空间、人类活动与大数据的关系

表1 自然资源和国土空间大数据构成

数据种类 数据内容
自然资源资产 自然资源调查监测评价、全民所有自然资源资产权益、自然资源确权登记和不动产登记
规划实施监督 国土空间规划编制实施与国土空间用途管制
开发利用 自然资源开发利用计划、评估、交易、监管
保护修复 耕地保护、生态修复、防灾减灾
政务服务 自然资源要素服务保障与行业管理

技术应用框架

五层结构体系

  • 数据采集层
  • 数据治理层
  • 应用支撑层
  • 应用层
  • 用户层

两大保障体系

  • 安全保障体系
  • 标准规范体系

三大技术特征

  • 要素化
  • 数智化
  • 一体化

自然资源和国土空间大数据技术应用框架

技术应用框架

图2 技术应用框架

数据采集层

"天-空-地-海"自然资源感知体系已发展成为包括卫星遥感、导航定位、航空遥感、无人机、铁塔摄像头、海洋调查船、观测站、浮标阵列等在内的全覆盖、多尺度、高分辨率的综合立体化观测与探测网络。

采集技术发展方向:

  • 天空地一体化的采集技术
  • 基于数据中台的采集技术
  • 基于社会感知的采集技术

数据治理层

数据治理将各类多源异构数据通过数据治理平台进行整合,支持现状、规划、管理、社会经济、人类活动数据接入平台,挖掘并建立自然资源行业内部大数据池和元数据库。

治理关键技术:

  • 数据规范
  • 质量保障
  • 汇聚融合
  • 数据安全

应用实践

自然资源调查监测

基于"第五代移动通信技术(5G)+无人机"、基于铁塔视频监控、基于"国土调查云"、覆盖"天-空-地-海"的自然资源智能感知监测监管体系等技术与应用提升了自然资源动态监测和态势感知能力。

"智慧+"监管决策

"智慧耕地"通过铁塔视频监控、耕地"一本账"、"空间码"数字关联等关键技术,实现"非农化""非粮化"监管、基于"浙政钉"的业务协同、"网格化+田长制"管理等功能。

"互联网+"政务服务

自然资源部"互联网+政务服务"平台是全国一体化在线政务服务平台的"服务节点"和"子门户",主要通过国家政务服务平台与省级和其他部门政务服务平台互联互通、数据共享和业务协同。

自然资源调查监测技术架构

自然资源调查监测技术架构

图5 自然资源调查监测技术架构

"智慧+"监管决策技术架构

智慧+监管决策技术架构

图6 "智慧+"监管决策技术架构

"互联网+"政务服务技术架构

互联网+政务服务技术架构

图7 "互联网+"政务服务技术架构

自然资源业务应用重构

按照自然资源数据赋能、智慧决策、优质服务和协同治理的思路,从自然资源调查监测评价、监管决策、政务服务、共享协同4个方面,建立业务全覆盖、数据全融合的自然资源调查监测评价、自然资源和不动产登记、自然资源资产和权益管理等10项应用。

调查监测评价

  • 自然资源调查监测
  • 自然资源分析评价

监管决策

  • 国土空间规划监管
  • 自然资源开发利用监管
  • 自然资源执法督察

政务服务

  • 自然资源和不动产登记
  • 自然资源资产和权益管理
  • 自然资源要素保障

共享协同

  • 自然资源数据共享服务
  • 自然资源业务协同
  • 社会化服务

结论与展望

主要结论

  • 明晰了自然资源、国土空间、人类活动和大数据的逻辑关系
  • 提出了自然资源和国土空间大数据内涵与特征,地域空间无限与资源空间耦合是区别其他大数据的显著特点
  • 技术应用框架集成数据采集、数据治理、应用支撑关键技术,通过模型和算法生成高价值知识、提供智慧决策支持
  • 自然资源和国土空间大数据及其技术应用框架尚未成熟,面临数据治理体系、融合分析、协同共享等技术方面的难点

未来展望

  • 数据采集存储:数据获取周期将更短、精度将更高
  • 数据治理:聚焦大数据管理与分析技术规范研制、数据质量动态体检与评估技术研究
  • 应用支撑:自然资源要素数字孪生体将成为重要应用方向
  • 应用服务:"自然资源大脑"设计和构建应成为一个重要的研究方向

研究意义与价值

数字中国建设

为数字经济发展、各行各业赋能、民生服务保障等提供权威统一的数据底板

管理数字化转型

为全面履行"两统一"职责提供基础性技术保障

社会化服务

创建自然资源社会化服务的"智慧+"应用场景,促进协同治理

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