自然资源信息化总体架构下的智慧国土空间规划
The following article is from 城乡规划URP Author 吴洪涛
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导读：
全新自然资源管理和全域国土空间治理的时代挑战与信息化使命和机遇
自然资源部被赋予统一行使全民所有自然资源资产所有者职责、统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责，着力解决自然资源所有者不到位、空间规划重叠等问题。
这项新使命是一个系统工程，必须按照地球系统科学理论，树立“山、水、林、田、湖、草是生命共同体”的全新自然资源管理理念，坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的全域治理方针，优化国土空间开发格局，强化国土空间用途管制，需要政府各部门、企事业单位、社会公众等社会各界共同参与。
当前，行使“两统一”职责面临着底数不清、不实、不全，空间管制规则不统一甚至冲突，部门间协同不够、监管不力，群众办事难、监督难等问题，全新的自然资源管理和全域的国土空间治理面临巨大的挑战。
中共十九届四中全会作出推进国家治理体系和治理能力现代化的重大部署。信息是国家治理的重要依据，以信息化推进国家治理体系和治理能力现代化，更好地运用信息化手段感知社会态势、畅通沟通渠道、辅助科学决策，已经成为社会共识。利用信息化手段支撑“两统一”职责的行使，成为自然资源信息化建设的新使命、新要求。
当前，新一代信息技术的发展为自然资源信息化提供了重要机遇。对地观测与定位技术为自然资源和国土空间动态监测提供了先进的感知手段，互联网与移动互联网，已经成为自然资源管理创新发展的新领域、新平台、新渠道，云计算、大数据、人工智能等技术的快速发展，推动包括自然资源管理和国土空间治理在内的社会各领域向数字化、网络化、智能化加速跃升。
“两统一”职责下的自然资源信息化总体框架
面对履行“两统一”职责、提升国土空间治理能力、信息化被寄予厚望的形势，如何构建全新的自然资源信息体系，被提上议事日程。
2019 年11 月1 日，自然资源部发布了《自然资源部信息化建设总体方案》（以下简称《方案》），全新的自然资源信息化建设总体框架应运而生。
从体系上看，《方案》确定的信息化总体架构充分运用移动互联网、云计算、大数据、物联网、三维仿真、人工智能等新一代信息技术，整合调查、规划、管理等相关信息，形成分布式的数据获取、管理和应用机制。
同时，将所有应用整合在“三大应用体系”中，全程贯穿更便捷的信息化服务。一方面为自然资源调查评价、自然资源和不动产登记、国土空间规划与用途管制、生态修复、自然资源资产管理、耕地保护、地质矿产管理、海洋管理、测绘管理、综合事务等提供信息化支撑；
另一方面为社会公众提供政务服务，并接受社会监督；此外，还通过对接国家政务服务平台，纳入国家信息化体系，实现与其他政府部门的信息共享与业务协同。
从内容上看，《方案》统筹国家信息化总体部署、自然资源业务管理需求、社会协同治理需求、社会公众需求、已有信息化基础、信息技术发展趋势等各方面，突出了自然资源信息化的整体性和统筹性，按照网络融合贯通形成互联互通一张网、数据集成形成共建共享一张图、统一平台实现业务协同的总体思路，提出了“一数、一网、一平台”三大应用体系的信息化总体架构（图1）。
图1 自然资源信息化建设总体框
根据《方案》，自然资源信息化的总体技术路线和总体思路包括以下几点。
1、连起来—建立互联互通“一张网”，为资源共享和业务协同解决“路”的问题
将现存多套网络融合打通， 构建涵盖涉密网（接入国家电子政务内网）、业务网、互联网（逻辑隔离出专有域，强化安全措施整体接入国家电子政务外网）的全新的自然资源云平台。
一方面将网络链路打通，形成一体化的网“路”；另一方面逐渐将各个节点多年来形成的存储和计算能力统筹起来，充分利用分布式计算和边缘计算技术，形成强大的自然资源云计算能力。
2、合起来—建立三维立体“一张图”，为“两统一”提供统一底数和底线
整合、集成和规范各类数据库，构建“地上地下、陆海相连”的自然资源“一张图”大数据体系。在种类上涵盖地质、矿产、土地、林、草、水、海洋、湿地等各类自然资源数据，在性质上包括现状类、规划类、管理类和社会经济类各类数据。
其中，现状类数据以第三次国土调查为基础进行整合，形成反映自然资源和国土空间现状的统一底数；规划类数据基于统一底数生成，并以数据、知识、规则的形式形成国土空间开发利用的统一底线；管理类数据从各种行政许可和项目审批等日常管理工作中形成。
各类数据通过资源调查、评价、规划、管理等方式保持更新，形成分布式数据中台的数据资源池，一数一源，相互关联。数据的表达方式从二维逐渐转向三维。
3、统起来—建立统一的国土空间基础信息平台，实现数据中台的管理功能与系统集成的支撑作用
一方面对数据进行分布式管理、调度和对外服务，与其他政府部门进行数据共享、交换，并接入互联网、物联网等新媒体数据，对内为“三大应用体系”提供基础数据支撑，对外向相关政府部门和社会提供自然资源和国土空间底数、底线的分类服务；
另一方面为各类自然资源业务应用系统提供集成、开发、应用、维护的支撑服务。
4、打基础—构建自然资源调查监测评价应用体系，提升“一张图”的真实性、准确性和全面性
建立面向国土空间的全天候调查监测与预警感知机制，不断提高数据快速获取和三维数据获取的能力。推进国土调查全流程信息化，推进智能化地质矿产调查，完善海洋监测和综合调查信息获取机制，完善基础测绘成果常态化更新机制。
5、优服务—构建“互联网+ 自然资源政务服务”应用体系
在国土空间基础信息平台的基础上，按照深化“放管服”的改革要求，构建内部无缝贯穿、外部互动衔接、公众方便快捷的业务信息化机制。实现智能化行政许可服务，深化数据开放服务与政务信息公开，形成提供自然资源政务服务和接受全社会监督的网络化应用。
6、强监管—构建自然资源监管决策应用体系
围绕国土空间规划实施、自然资源开发利用、自然资源资产管理、耕地保护、生态修复、矿产资源管理、海洋资源监管、地质灾害与海洋灾害监测预警、执法督察等业务，在国土空间基础信息平台上建立基于大数据的自然资源态势感知、全时全域监管与形势分析研判决策支持的信息化机制。
自然资源信息化总体框架下的国土空间规划信息化
中共中央国务院要求以自然资源调查监测数据为基础，整合各类空间数据，建立全国统一的国土空间基础信息平台，逐步形成全国国土空间规划“一张图”，推进政府部门之间的数据共享以及政府与社会之间的信息交互、自然资源部要求依托国土空间基础信息平台，建立健全国土空间规划动态监测评估预警和实施监管机制，构建国土空间规划“一张图”实施监督信息系统。
中共中央国务院和自然资源部陆续发布的几个文件整体勾勒出国土空间规划信息化的总体思路，从中可以看出，国土空间规划信息化是在自然资源信息化的总体框架下设计与实施的。
第一，通过统一的自然资源调查评价，统一自然资源底数，纳入自然资源“一张图”。
第二，充分利用自然资源“一张图”中的底数数据和相关大数据资源，支撑统一的空间规划编制，科学统筹划定生态保护红线、永久基本农田、城镇开发边界等空间管控边界以及各类海域保护线，完善主体功能区制度，统一空间管理规则，并将相关数据沉淀到“一张图”主体中，形成自然资源“一张图”中的底线数据。
第三， 从自然资源“ 一张图”中抽取相关要素，形成自然资源“一张图”若干专题中的重要子集之一—国土空间规划“一张图”，集中展示国土空间规划蓝图和国土空间开发利用管制规则。
第四，直接利用国土空间规划“一张图”，通过国土空间基础信息平台及“互联网+ 自然资源政务服务”应用体系中的政务审批系统，将底线数据和信息融入各类行政审批过程中，支撑自然资源部系统内的各类行政审批。
同时依托国土空间基础信息平台对外提供服务，支撑其他部门的专项规划编制、项目审批等工作，共同落实空间用途管制。形成的相关信息，也将通过国土空间基础信息平台沉淀到自然资源“一张图”上，当然也在国土空间规划“一张图”上。
第五，基于国土空间基础信息平台、自然资源“一张图”/ 国土空间规划“一张图”及其他相关信息（这些信息也终将纳入自然资源“一张图”），充分利用大数据技术，在监管决策应用体系中，构建国土空间规划“一张图”实施监督系统，实现对国土空间规划编制、核查、审批、实施、监测、评估、预警全过程的支撑，特别是要对国土空间规划实施情况进行动态监测、定期和不定期评估、及时预警，全面提升国土空间治理能力的现代化水平。
智慧国土空间规划展望
新时代、新要求、新技术背景下的国土空间规划信息化，与以往最大的不同是其智慧化。按照庄少勤总规划师的理念，国土空间规划应是可感知、能学习、善治理、自适应的“智慧规划”。
智慧规划应该以国土空间全域数字化、空间治理工作网络化、空间规划监管智能化为途径，在自然资源和国土空间大数据的支撑下，充分利用现代化信息技术，实时、动态地感知国土空间信息，建立数字化国土空间模型，并基于人工智能手段开展知识挖掘，支撑规划科学编制、自动审批、动态监测、智能评估、智慧推演（图2）。
图2 智慧国土空间规划框架
综观当前新技术的发展，人工智能、大数据、5G、物联网、遥感、视频监控、区块链等现代信息技术，将可以为智慧国土空间规划提供强大的支撑。其中，人工智能技术快速发展，大数据计算技术进入发展的膨胀期，5G 通信投入商用，视频监控、物联网等技术应用日渐成熟，遥感技术最为成熟，区块链技术正在得到越来越多的关注。
这些技术在智慧城市的建设中发挥着重要的作用，其在智慧国土空间规划中的应用也必将成为重要的发展方向，在国土空间规划“一张图”监督实施系统中应该予以考虑。
1、人工智能与大数据技术的应用
人工智能技术的发展，使其部分地代替人脑工作变得并不遥远。在国土空间规划领域，利用大数据，综合运行深度神经网络、语义网络、知识图谱、自我博弈系统等人工智能算法和其他信息技术，在自然资源分类、三条红线划定、国土空间开发格局优化、城市发展规律预判、规划条件推演、规划审批、规划实施情况评价、生态修复效果仿真等方面终将有所突破。
2、5G 通信与物联网技术的应用
依靠5G网络信息的“高速公路”，将可以布设更高密度的感知设备，可以对国土空间开发利用情况进行精度更高、信息更丰富的全天候自动感知，进行保真性更好的信息传输，支撑更多、更细化的重点目标监控。自然资源和国土空间的可感知性，将是提升国土空间治理和用途管制能力的必备条件。
3、遥感与视频技术的应用
随着遥感技术与深度学习、知识图谱等人工智能技术的结合，可以实时对遥感影像进行智能分析，自然资源部全天候遥感监测的实施，使得大范围、大规模监测国土空间管制规则的落实成为可能。同时，视频监控技术与人工智能的结合，可以对视频图像中的人、事、物等目标进行自动解析，对人车行为、工程活动、生产活动等轨迹进行动态监测和规律分析。
建立实时监测基本农田保护区、生态保护红线、海岸线等重要管控线的“电子围栏”，将很快成为现实；全国无处不在的视频监控设备和各地自然资源主管部门布设的越来越多的视频监控设施，对规划实施情况进行实时监控一定能成为现实。
4、区块链技术的应用
区块链技术构建的数据不可篡改、信息透明、去中心化集体维护的优势，对广域范围内国土空间管制规则的使用、跨层级跨部门规划数据的更新以及违规行为的查处等复杂行为的意义重大，可以大幅减少沟通成本，提高协同效率，维护规划的权威性，有效解决数据频繁更新造成的前后数据不一致问题以及责任追究溯源难的问题。
总之，智慧规划的时代不远矣。当然，智慧特性在不同的发展阶段应当给予不同的定位，其发展过程与人类从婴儿到成年的成长过程一样，智力水平是逐渐成长、逐渐成熟的。
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专家报告|中国城市规划设计研究院创新中心（未来城市实验室）徐辉：人民城市.数据认知.智能规划
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