时空信息数智化赋能高质量发展

中国工程院院士  陈军

    ◆ 加强时空信息的科技创新，在实景三维空间进行研判决策，加强实景三维中国建设及其深化应用，走数智化发展之路

    ◆ 将新一代人工智能与测绘技术深度融合，从数字化走向智能化，提升时空信息感知、认知、表达及服务的智能化水平

    ◆ 从“数字国土”走向“智慧国土”，以“智慧国土”为引领统筹与国土空间有关的数字化发展，推进深层次的智慧化应用

    习近平总书记在全国生态环境保护大会上指出，要深化人工智能等数字技术应用，构建美丽中国数字化治理体系，建设绿色智慧的数字生态文明。

    在三维空间研判，用时空信息说话，依靠时空信息决策支撑美丽中国建设，进而赋能国家和地方的高质量发展，成为各级自然资源部门和科技界的热门话题。

    立足时代需求加强时空信息的科技创新

    自然资源是人类生存之基、生产之源、生态之本，决定着国土空间的生态规模，也支撑我们的“生产—生活—生态”空间，影响和制约着社会公平和经济效率，在美丽中国建设和生态文明建设中发挥着至关重要的作用。因此，应充分利用时空信息技术手段，摸清各类自然资源—资产—资本的家底，及时掌握其随时间而动的动态变化，做到“查得准”；深化对自然资源开发利用与保护等时空规律的认识，有效辨析资源约束、空间受限、环境影响、灾害风险等问题的根源，做到“认得透”；依据统一编制的国土空间规划，对各类自然资源开发和国土空间建设活动进行科学管理，包括从规划编制实施到监督评估的全生命周期管理，从宏观到微观的全空间用途管制，综合考虑山水林田湖草沙海等全要素耦合管理，做到“管得好”。这对于构建美丽中国数字化治理体系、建设绿色智慧的数字生态文明、促进人与自然和谐共生，具有十分重要的现实意义。

    应该指出的是，经过多年创新发展，我国以遥感、空间定位和地理信息系统为核心的时空信息技术取得了长足进步，与相关领域先进技术的交叉融合渐成常态，获取、处理、服务能力大幅提升，极大地扩展了人类对所居住地球、生存环境的感知、认知与管控能力。但在支撑数字化发展和赋能国土空间高质量发展等方面，时空信息的作用尚未充分发挥。究其原因，一是高品质时空信息供给不足，高层次时空分析的能力不强，高水平时空赋能的手段短缺；二是以往对国土空间的整体性、系统性研究不够，导致研究不深、认知不透，不足以有效满足美丽中国建设的时空分析研判需求。因此，应针对美丽中国建设的时代需求，加强时空信息的科技创新，在实景三维空间中进行研判决策，走数智化发展之路，以“智慧国土”为引领，讲好美丽中国故事。

    推动实景三维中国建设及深入应用

    我们生活在一个多维动态的现实世界应该在真正的三维数字空间中进行观察、量测、分析及研判模拟，并实现三维现实空间与三维数字空间的互联互通。自然资源部近年做出了全面建设实景三维中国的总体部署，要求各地生产以立体化、真实化、实体化为主要特征的实景三维信息产品，向数字中国和全社会数字化转型提供新型时空数据要素和三维地理空间基底。这是一项超大规模的时空信息工程，既需要加强战略谋划，开展顶层设计，做好试点示范，也需要多方协同努力，推动实景三维中国共建共享及深入应用。

    从应用的角度看，实景三维中国是将多维动态的现实世界数字化，形成统一的三维时空信息框架，方便实现各类社会、经济和专题信息的时空化关联整合，支撑多元化的时空应用场景。以实景三维中国为基础，可以面向美丽中国建设和全社会数字化转型等应用的迫切需求，打造丰富多彩的应用场景。例如，针对自然资源管理和国土空间治理的需要，构建国土空间三维立体时空数据库，支撑耕地保护、资源监管、生态修复、国土空间规划等监测监管应用，深化国土空间认知，助力构建绿色智慧的数字生态文明；面向数字经济、数字社会、数字政府等的需要，通过有效集成有关行业的数据、知识与模型，开发实景三维低空导航地图、文旅融合的实景三维服务平台、电力实景三维等行业应用。

    加强新一代人工智能技术等融合应用

    自上世纪90年代起，我国历时数十年，成功构建了数字化测绘技术体系，实现了从传统的模拟地图产出到提供数字化基础地理信息产品的转变，有力推动了全国测绘行业和地理信息产业发展。但目前数字化测绘的“红利”已基本用完，近年来面对数据保障实时化、信息提取自动化、分析服务知识化等需求时往往“力不从心”。究其原因，主要是数字化测绘靠定量算法或解析模型进行时空数据的建模、计算和表达，而现实世界的时空现象多维动态、关系错综复杂，往往无法简单地用一组数学模型或算法加以完整描述和解析计算。因此，应将新一代人工智能与测绘地理信息技术深度融合，从数字化测绘走向智能化测绘，提升时空信息感知、认知、表达及服务的智能化水平。

    为此，需要研究和破解测绘自然智能与人工智能有机融合的难题，厘清测绘自然智能与人工智能在逻辑结构、模型特征、作用方式等方面的耦合机制，构建时空型混合智能计算范式及相应的理论方法，从源头和底层解决关键技术问题，提升我国在该领域的基础研究创新能力。同时，要结合实景三维中国建设、国土空间监测监管等实际需求，研究和突破时空数据实景化感知、时空场景多维度认知、时空地图情境化表达以及时空智能自主式服务等时空型混合智能计算技术，开展结构化建模、形式化表达和赋能路径研究及实验，支撑构建智能化测绘技术体系，推动时空信息的数智化发展与应用。

    从数字国土走向智慧国土

    国土空间的时空信息创新与应用服务涉及数据—信息—知识—智慧整个链条，牵涉面广，技术复杂。虽然以往这方面相关工作成绩斐然，但也存在统筹不够、合力不强、业务融合不深等问题。因此，应本着国土空间“一盘棋”的精神，按照以信息化推进国家治理体系、治理能力现代化的要求统筹谋划、协同开展陆地—海域、地上—地下空间的各项数字化活动，并从传统的数据信息服务走向知识化服务与智慧化应用，从数字国土走向智慧国土，以智慧国土为引领统筹与国土空间有关的数字化发展，推进深层次的智慧化应用。

    这就要求运用数字化技术、思维、认知，对自然资源管理和国土空间治理的治理体制机制、组织架构、方式流程进行系统性重塑，优化行政逻辑；同时，以“全面动态感知、系统精准认知、全域智慧管控”为主线，构建时空信息技术体系，实现无域不达的时空感知、无所不在的时空连接，支撑无时不用的时空计算，提供无所不及的时空智能；继而要推动技术逻辑与行政逻辑的有机结合，从而助力提升国土空间治理的水平与能力，推动国土空间的时空数字化变革与共建共治共享。

    总而言之，以时空信息助力数字化发展、赋能高质量发展意义重大，任重道远。从技术的角度看，这涉及时空数据获取、信息处理、知识生产、智慧应用的全链条。应瞄准时空信息赋能高质量发展的重大需求，攻克时空感知、时空连接、时空计算、时空智能等方面的关键技术难题，研制以实景三维中国为代表的新一代时空信息产品，打造时空算力基础设施，实施多层次的时空知识工程，提供高品质的时空信息，支撑高层次的时空分析，开展高水平的时空赋能。通过提供“无域不达的时空感知、无所不在的时空连接、无时不用的时空计算、无所不及的时空智能”，切实推动数字经济、数字生活、数字治理等方面的赋能应用，实现时空信息赋能高质量发展。

    从管理的角度看，时空信息赋能高质量发展涉及政策法规体制等，其建设与应用是一个庞大的信息工程，很难短期一蹴而就。应尊重发展规律，创新发展观念，促进跨界融合，加强顶层设计，统筹协调，打牢基础，示范引领，稳步推进。

    来源：《中国测绘》2024年第？期

    新媒体编辑：姜懿轩

    初审：王瑜婷  王玉玲

    审核：陈兰芹

    审签：夏   俊