中国测绘 | 陈军：讲好时空信息赋能高质量发展的中国故事
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本文内容摘自《中国测绘》2022年第12期
“建设数字中国，加快发展数字经济”“高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务”……测绘科技界专家学者认真学习贯彻党的二十大精神，并引发如何让时空信息更好地赋能自然资源及经济社会高质量发展的思考。
中国工程院院士陈军
中国工程院院士陈军认为，高质量发展和数字化发展已成为当下的两大热门词语。习近平总书记曾指出，数字化发展日益加快，时空信息、定位导航服务成为重要的新型基础设施。以时空信息技术支撑数字化发展，赋能高质量发展已成为时代的潮流。
在新发展格局下，测绘行业将怎样练好内功支撑高质量发展，精准的时空信息如何赋能提升自然资源管理能力？《中国测绘》记者就此采访了陈军院士。
时空信息，是国家经济社会发展和自然资源管理的重要战略性信息资源与关键生产要素，对开展数字化治理、提升自然资源管理现代化水平至关重要。
近些年来，我国以空间定位、对地观测、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、处理信息及服务的能力大幅提升。以导航定位为例，随着北斗三号全球卫星导航系统正式开通，“北斗+”应用风起云涌。遥感技术也发生了很大变化，对地观测的时空精准度大幅提升。同时，我国已建成覆盖全面、尺度多元、内容丰富、更新及时的国家和地方基础地理信息资源，较好满足了经济建设、社会发展及信息化建设的需求。
“时空信息支撑高质量发展已经成为必然。”陈军院士认为，在过去的几十年里，测绘业界同仁已将时空信息应用于高质量发展，包括查清发展的地理条件、揭示时空过程、认知政策的时空效应，并通过调查评价、空间规划管控、状态检测评估等方式赋能高质量发展。
同时，时空信息为国土空间治理和自然资源监管业务提供了先进技术手段，包括构建基于基础地理信息的自然资源三维时空数据库，提供摸清家底、认知规律和科学管控三方面的支撑服务。目前有大量的业务工作和工程实践是通过时空信息去发现问题，认知成因，提出应对方案，如自然资源调查监测、耕地保护、生态环境修复等。
陈军院士介绍说，过去两年，有幸参与了自然资源部国土空间规划纲要编制的部分基础性工作，联合全国有关单位和专家的力量，利用地图地理信息、专业信息、社会统计信息等时空大数据，对全国的人口分布、生产—生活空间、生态环境等基本情况与发展趋势进行了研究分析，形成了四个方面的分析报告，包括全国人口空间分异分析、全国城市扩张分析、全国地面沉降分析、全国陆域生态系统宏观结构与变化分析等，为全国国土空间规划纲要编制提供了科学依据。
“在参与的这些研究工作中，我感觉到时空信息与国土空间规划密切相关，在国土空间规划各项工作中大有可为，但目前时空信息与国土空间规划的结合还远远不够，融合创新势在必行。”陈军院士表示。
当前，国家大力推动数字化发展，推进数字经济、数字社会、数字政府建设，驱动生产、生活和治理方式的全面深入变革，对基础测绘的产品与服务提出了新需求。
纵观我国数字化测绘发展，从上个世纪80年代以来，测绘科技工作者利用测绘技术，将地球表层数字化，把现实空间世界抽象为二维、静态目标，生成能描述和表达各类自然和人文要素的地理空间位置、属性及相互关系的基础地理信息和4D产品，兼具了空间载体和知识存量两大作用，成为国家重要战略性信息资源和生产要素以及各类专业信息空间化整合与分析的基础。
“进入新时代这十年来，传统4D产品日渐显示出难以满足三维数字空间量测、分析、研判的需求。”陈军院士坦言，过去是采用平面图—栅格模型，将多维、动态特征的现实空间世界抽象为二维（或二点五维）的静态目标，而人们的许多应用都需要在真正三维数字空间中进行观察、量测、分析及研判模拟，以实现数字空间与现实空间的实时互联互通。
他举例说，长城究竟有多长？以往受历史条件和量测技术所限,一直未能对整个长城进行系统科学精准的测量调查。而要想弄清多个朝代修建起来的“万里长城”是否有万里长，还需要在三维数字空间来测定。因此，从二维、二点五维走向实景三维势在必行。
目前，自然资源部正在大力推动这方面工作。眼下，实景三维中国建设正在神州大地如火如荼地全面推进。为了进一步加强实景三维中国建设战略研究，提升创新驱动能力，更好服务经济社会发展和生态文明建设，自然资源部成立了实景三维中国建设专家组，专家由来自国内各大测绘科研机构、高校、企业的30位专家组成，陈军院士担任组长。
“时空信息的发展要从原来单纯提供信息数据转变为时空知识服务。未来，时空信息在自然资源管理、国土空间治理领域和国家数字化发展中大有作为。”陈军院士如是说。
实景三维中国建设不仅意味着传统测绘将步入新型测绘，开启数字化转型之路，而且标志着自然资源管理将开启数字化治理方式变革之路。
产业界都知道，随着元宇宙大潮的到来，越来越多的游戏厂商、社交平台、影视制作公司等都希望能借助实景三维地图和数字孪生技术，更高效地展开互动应用。而实景三维中国的核心产品“地理实体”恰好响应了新时代各界对高质量时空信息的旺盛需求，成为数字经济的智慧数据基底。这就不难理解为什么有人把“实景三维中国”看成是元宇宙了。
自然资源部办公厅印发的《关于全面推进实景三维中国建设的通知》明确提出，到2025年，5米格网的地形级实景三维实现对全国陆地及主要岛屿覆盖，5厘米分辨率的城市级实景三维初步实现对地级以上城市覆盖，国家和省市县多级实景三维在线与离线相结合的服务系统初步建成，地级以上城市初步形成数字空间与现实空间实时关联互通能力，为数字中国、数字政府和数字经济提供三维空间定位框架和分析基础。此外，50%以上的政府决策、生产调度和生活规划可通过线上实景三维空间完成。由此可见，随着实景三维中国的推进，时空信息赋能高质量发展的能力将大大提升。
最近一段时间，陈军院士带领实景三维中国建设专家组的30位专家学者开展了大量的调研分析与交流探讨，期望与自然资源部国土测绘司一起提出一套兼顾行政逻辑和技术逻辑的总体实际方案。与此同时，自然资源部组织实施了实景三维和新型基础测绘试点示范应用，实景三维在数据获取、信息处理等技术方面的研究取得了可喜进展与成果。
党的第十九届五中全会指出，当前发展中的矛盾和问题集中体现在发展质量上，必须着力提升发展质量和效益，从高速增长走向高质量发展。其核心在于从“有没有”到“好不好”进行转变，主要解决发展不平衡与不充分的问题。
陈军院士认为，自然资源高质量发展的本质是实现资源集约节约利用，优化国土空间布局，推动人与自然和谐共生。而高质量时空信息反映着自然资源的空间分布格局、时空变化及趋势，可为自然资源管理提供底图、底数和底板。用时空信息说话、在三维空间研判、凭科学事实决策，是切实履行好自然资源“两统一”职责的必然选择。
但目前我国的时空信息技术尚难以完全满足自然资源高质量发展对时空信息的迫切需求，主要表现为高质量时空信息供给不足，高层次时空分析能力不够，高水平时空赋能手段短缺。
陈军院士告诉记者，不久前，他和中国工程院有关院士承担完成了中国工程院咨询项目《自然资源时空信息技术体系构建战略研究》，通过对自然资源时空信息战略需求和发展趋势的调研分析，提出要构建以“全面动态感知、系统精准认知、全域智慧管控”为主要特征的新一代自然资源时空信息技术体系，提供高质量时空信息,支撑高层次时空分析,实施高水平时空赋能。
就是说，通过全面动态感知，支撑自然资源要素和人类活动状况等基础信息与专业信息的有效获取与高效处理，摸清自然资源家底和及时掌握变化，提供高水平的时空信息，做到“查得准”；通过系统精准认知，开展资源约束条件、国土空间人地关系等高层次时空分析与研究，深化对国土空间格局形成演化机理和时空规律的认识，做到“认得透”；通过全域智慧管控，实现时空数据赋能的全过程用途管控、全生命周期管理和全要素耦合管理，做到“管得好”。
需要注意的是，自然资源管理是一个涉及因素众多、技术工程复杂的系统工程，仅靠单项的技术创新或应用难以奏效。为了有效支撑自然资源科学管理与高质量发展，应将时空信息与自然资源管理业务有机融合。
首先，将时空信息融入高质量发展的主体业务，即将时空数据感知、认知、服务等新技术融入调查监测业务中，构建以协同化数据感知、自动化信息处理、精细化场景管理、智能化知识服务为主线的技术体系。
其次，从传统数据信息服务走向知识服务。从不同渠道抽取、凝练相关知识，并对知识进行结构化建模和关联化处理，构建多层次、多粒度的知识体系和由模型层和实体层组成的空间知识图谱，为自然资源领域应用需求提供浏览、搜索、问答和推荐等知识化服务。
最后，加强整体性谋划和系统性安排。目前，自然资源部正从“物理融合”走向“化学反应”，逐步形成新型管理模式。这就需要以智慧国土新理念为统领，统筹自然资源系统的数字化发展，推动智慧化应用，打造先进实用的技术手段，全面提升自然资源现代化治理能力。
“我们时空信息科技工作者应自觉肩负起高水平科技自立自强的责任，积极推动自然资源时空信息的科技创新，为建设科技强国、实现中国式现代化贡献自己的微薄力量。”陈军院士表示。
数字化测绘产品与服务已逐步地渗入数字经济、数字治理和数字生活的方方面面。用一句业界常说的话，测绘地理信息已进入寻常百姓家。那么，未来实景三维中国信息产品该如何发挥更重要的时空框架与生产要素作用？这是陈军院士和团队正在深入思考的一大课题。同时，他们也在通过不断探索和创新实践，寻求时空信息赋能自然资源治理能力现代化，推动实景三维中国实体化产品走向更广阔的应用市场。
近日，自然资源部官方网站公布了智慧人居环境与空间规划治理技术创新中心等50个工程技术创新中心建设名单，目的是推进融合创新及应用，助力高质量发展。
例如，时空智能分析与服务应用场景，该场景基于实景三维中国的时空基底、时空关联、时空分析、时空赋能四大类需求，开展了景观、噪音、日照、污染、配套设施、交通等多个方面的时空智能分析。陈军院士表示，应加强时空信息赋能国土空间规划和国土空间治理的创新研究，探索从“定性分析为主”走向“定性分析+定量计算相结合”的方法，进一步增强科学研究和技术创新实践，全面提升自然资源治理能力，助推自然资源全方位高质量发展。
再如，在通航产业的应用场景。无人机因无接触配送、智能化应用等新业态而得到广泛应用。当前，我国低空空域管理改革正在多个省份进行试点。低空环境复杂多变，起伏的地形地貌、高动态变化的建筑物，以及复杂的电磁环境和低空局部大气湍流都给规模化无人机应用带来巨大风险。高效有序规范发展和管控无人机、保障低空运行安全的要求十分迫切。今后，有了“实景三维中国”实体化产品，就可以研发低空目视航图，为低空航路规划、空域线路管控、飞行安全预警等应用提供支撑，有效解决“飞不起来”“飞不安全”的问题，更让通航飞行“飞出效益”。
陈军院士表示，实景三维数据可以精确表达地形、地貌、地物等的空间位置、范围、布局和属性，直观反映人文地理格局和自然资源状况，同时可以结合坡度坡向分析、淹没分析、日照分析等三维分析工具，对自然资源利用合理性、城市规划美观性、居住环境合理性等问题进行科学性识别。由此，实景三维可以为“三区三线”划定、耕地保护、宜居社区建设等自然资源管理与规划决策提供重要支撑。
构建新发展格局，实现高质量发展，离不开高水平科技自立自强，离不开国家战略人才力量的有力支撑。党的二十大报告说，教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。
陈军院士表示，二十大报告中关于科技、人才、创新的重要论述鼓舞人心、催人奋进。在国家推动数字经济发展的过程中，不管是通过数字化实现资源的优化配置，还是提升公共服务数字化水平、健全数字经济治理体系，或者是加强城乡融合发展、建设美丽乡村，都离不开高精度的三维空间信息底座，立体、复杂、高动态的社会运行同样需要三维空间信息底座支持。因此，建设实景三维中国，就要让实景三维真正发挥空间基底作用，加大时空信息与其他领域科技的融合创新。
自然资源时空信息的科技创新具有典型的多学科交叉融合特点，涉及测绘、资源、地理、生态、信息等众多学科。正如自然资源部党组书记、部长王广华近日在文章中所指出，“以高水平科创平台建设为抓手，持续强化国家战略科技力量培育，打造跨学科、跨技术领域、跨区域、产学研用协同的自然资源高效科技创新体系。”
就测绘而言，从数字化测绘走向智能化测绘、从数据信息服务走向空间型知识服务，是一项复杂的系统工程，既涉及到理论创新、技术突破、体系构建等科技难题，也牵涉到观念更新、学科协同、政策保障等非技术因素。所以，要做好顶层设计，力求厘清基本概念和科学问题；加强跨学科的创新研究、找准难点、着重点和着力点；促进产学研良好协作；营造良好的竞争生态。
“练好内功，深化服务。面对内外部环境的巨大变化，我们应站在服务国家发展大局和支撑人类命运共同体建设的角度，把握机遇，创新发展。”陈军院士解释说，练好内功，就是要加强基础研究与基础性工作，研发和构建智能化测绘技术，打造时空信息基础设施；深化服务，则是为国家可持续发展和自然资源的两统一管理提供高质量的时空信息技术支撑与知识，提升服务保障能力与水平。总之一句话：更新观念、科技创新、跨界融合。
“提升硬实力、软实力，归根到底要靠人才实力。”下一步，陈军院士将积极推动跨多学科的交流合作，促进时空信息技术、“要素—过程—格局”综合研究模式等与自然资源保护开发利用业务的深度融合，培养和汇聚一批复合型创新人才，为自然资源时空信息科技创新提供坚实的人才资源支撑。
科技创新没有止境。陈军院士感慨道，加快科技创新是推动高质量发展、实现人民高品质生活、构建新发展格局、顺利开启全面建设社会主义现代化国家新征程的需要。我们将以实景三维中国为抓手，坚持“四个面向”，开拓创新，加强跨学科科技攻关，促进产学研良性协作，解决数字经济、数字生活、数字治理之急需，在中国式现代化建设新征程上，讲好时空信息赋能高质量发展的中国故事。
“实景三维中国建设的理论探索和知识体系构建，是一个实践、认识，再实践、再认识的过程。未来，‘实景三维中国’在自然资源管理、国土空间治理、数字经济等众多场景的应用将更加值得期待。”陈军院士坚定而自信地表示。
END
文 / 本刊首席记者 徐红 图 / 受访者提供
编辑：张永超
初审：齐 阳
审核：彭震中
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