发展研究 | 从人与自然和谐共生的角度探讨自然资源管理对测绘地理信息的需求
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测绘地理信息发展研究
本文作者为自然资源部测绘发展研究中心陈熙。文章于2022年获得中心“学习贯彻党的十九届六中全会精神”主题征文优秀论文一等奖。
生态保护思想在中国源远流长，早在汉代董仲舒就提出“天人合一”的观念，这个观念成为中国古代封建社会生态保护思想的主要基调。党的十八大以来，党中央始终坚持把生态文明建设摆在突出位置，作出一系列重大部署。在“五位一体”总体布局中，生态文明建设是其中一位；在新时代坚持和发展中国特色社会主义的基本方略中，坚持人与自然和谐共生是其中一条；在新发展理念中，绿色是一项，等等。这充分体现了生态文明建设在党和国家事业发展全局中的重要地位。习近平总书记在《关于健全国家自然资源资产管理体制和完善自然资源监管体制》中指出“山水林田湖是一个生命共同体……由一个部门行使所有国土空间用途管制职责，对山水林田湖进行统一保护、统一修复是十分必要的”，这表明自然资源管理进入了综合管理时代。在自然资源部践行人与自然和谐共生的路径中即履行“两统一”职责的过程中，测绘地理信息工作始终贯穿其中，从调查监测、国土空间规划编制和实施到权属管理、生态修复等，这些工作对测绘地理信息的需求随着自然资源管理的精细化发展和我国越来越多的参与全球治理，变得更加强烈和突出。
一、相关业务对测绘地理信息的需求现状
调研结果显示，当前自然资源管理各项业务工作的开展对测绘地理信息的需求主要集中在遥感影像、基础地理信息数据和技术支撑三类。开展国土空间生态修复，划定生态保护红线、永久基本农田、城镇开发边界等控制线，耕地保护制度执行等工作均需要高精度、多类型的遥感影像。编制国土空间规划并对规划实施情况进行监测、评估等工作需要1:500到1:50万不等的基础地理信息作为基础。开展自然资源调查监测、国土空间开发适宜性评价、自然资源和不动产统一确权登记等工作需要测绘地理信息技术提供有力支撑[1]。概括的说，自然资源管理各相关业务的开展对测绘地理信息的需求是广泛且不可或缺的。
二、现有需求框架及其特征
结合当前自然资源管理相关工作要求和测绘地理信息自身的业务特点，可将以上需求归纳为四方面，形成需求框架。
（一）空间定位基础
地球上任何一个地区的区域位置都可以通过具体的经度和纬度来确定，而地物空间位置的确定主要通过测绘基准来实现。空间定位的规范和统一是自然资源精细化管理的基础和前提[2]。随着自然资源调查监测、确权登记、国土空间规划编制实施等业务的信息化程度不断提高，对空间定位的要求也越来越高，体现出三个特点。
——坐标一致。高程基准方面，目前我国垂直基准转换体系构建工作较为零散、碎片化，在全国层面缺乏统一规划和设计，需要相关部门共同协作，实现高程基准的统一。平面基准方面，各行业根据历史习惯沿用了不同坐标系。《国土空间规划“一张图”建设指南》等文件明确指出，“采用国家统一的测绘基准和测绘系统，在坐标一致、边界吻合、上下贯通的前提下……建设国土空间规划‘一张图’”。因此，土地、矿产、林业、地质等不同专题数据使用相同的基准，是建设自然资源“一张图”的基础和前提。
——高精度。随着自然资源管理的精细化发展，规划编制、空间管制政策的落地、确权登记等工作都对定位精度有更高需求。
——全空间。自然资源部践行“山水林田湖草是生命共同体”理念，自然资源在空间上表现为全部空间，有的自然资源分布在陆地表面，例如，森林、草原；有的分布在陆地地下，例如，矿产、地下水；同时，众多自然资源分布在辽阔的海洋中。要真正履行“两统一”职能职责，就需要实现全空间定位，即实现地上地下、海洋和陆地空间基准的统一。
（二）定义空间关系
国土空间规划编制、用途管制，以及各类权属管理，都需要将实体自然资源进行数据化，这也是管理信息化的必要途径。需要在统一的标准下，通过采集各类自然资源的属性信息，并按照一定的空间关系表达方法进行处理，才能保证对国土空间关系表达的一致性和规范性。国家基础地理信息数据库是定义不同要素空间关系的载体，其他专题信息都需要以此空间关系作为纽带，实现互联互通。建设符合自然资源综合管理的基础地理信息数据库，需要满足以下几个特征。
——全国统一且唯一数据库。自然资源管理“两统一”职能职责的履行，需要各级自然资源部门将中央政策部署贯彻落实，这都基于统一的数据，这个数据库应由国家-省-市县-乡（镇）各级共建共享，各类专题数据库也需要以空间数据库为底板进行叠加。基础地理信息数据库具有法定性和权威性，通过纵向联通，横向整合，为自然资源管理提供唯一、权威的空间关系定义。
——实景三维。按照国土空间综合治理的要求，尤其是城市空间的规划、开发等工作，需要开展实景三维建设。实景三维数据可直观地反映地物的外观、位置、高度等属性，具有更加直观、可量可算、信息丰富、更加贴近自然生态现状的特点，可以克服传统地理信息数据在建立国土空间规划体系、严守耕地保护红线等相关应用中存在的透视不直观、现势性较差等问题，从而大大提升管理和决策效率，增加科学性[3]。
——可集成。基础地理信息数据库是其他空间数据连接的纽带，在数据库建设上，需要注重通用性，实现与其他专题数据库的整合，在图层建设、分类体系上统一标准。
（三）表达空间关系
地图是自然资源管理中的一种重要语言。空间规划、权属管理、用途管制措施等都离不开大量的地图。地图语言是地图制图者根据长期以来对地理空间的认知和经验所设计，具有一定的主观性。因此，不同的地图制图者所设计的地图语言也存在一定的差异性。自然资源部组建之前，土地、地质、海洋、测绘、林业等不同部门的地图制图者，根据其部门业务需要设计了本部门的地图语言，具体表现为符号、色彩、注记、数据库等一系列国家标准和行业标准。这些标准之间缺乏有效的衔接，需要重新对这些标准进行研究和整合，规范地图要素，形成新的地图制图标准体系。
——统一数学要素。数学要素决定了地图图幅的范围、位置，是控制其他内容和保证地图精确性的基础。为了保证各项工作用图的规范化、便捷性，需要对地图投影、比例尺、控制点、坐标网、高程系统、地图分幅等内容作出标准化规定。
——统一地理要素。地理要素是指表示具有地理位置、分布特点的自然现象和社会现象。不同要素的表示方式、绘制标准等需要统一规范。
——统一整饰要素。整饰要素是对图名、图号、图例和地图资料的说明，以及图内各种文字、数字注记的表示方式。各行业图件表现形式不一致，制图语言不规范，在管理中将造成读图困难，也不利于对管理政策的规范性阐述。
（四）空间信息的分析与评估
根据自然资源管理工作的需要，对基础地理信息数据叠加各类专题数据进行综合分析，研究自然资源的分布、范围、面积等，是自然资源管理决策的重要支撑。开展高质量、高效率的分析评估需要满足以下几个特点。
——高现势性。数据的高现势性体现了地理信息当前的最新状态，是下一步决策的前提。尤其在国土空间规划、用途管制、生态修复等工作环节，需要掌握当前自然资源要素的最新状态，只有高现势性的数据资料，才能发现自然资源的变化，为执法监督提供证据。
——基于地理实体。基于地理实体的数据采集方式与传统以制图为理念的方式有本质区别。对地理实体进行定义并给予唯一、规范的编码可以实现地理空间数据的交换，也就是说，不同要素信息之间可以建立联系，在空间上实现属性信息和图形信息的共享。在自然资源管理中，空间规划编制、自然资源开发利用、生态保护修复都是综合决策的过程，需要土地权属、人口信息、地类信息，甚至经济指标等实体化数据库，通过地理编码作为关联地理空间数据的唯一线索，可以避免多尺度、多投影、多格式数据整合带来的繁琐转换工作，实现流程化、标准化、批量化作业。
——时空综合。正如上文所说，对自然资源的状态开展监测，对规划执行情况评估对比，对生态修复效果综合分析等，都需要多个时期同一地区的空间信息数据。在执法督察中，时空数据对比是执法证据。因此，带有时间坐标的数据序列是研究自然资源发展演变，并对其进行预测分析和形势研判的基础。
三、思考与建议
从自然资源管理对测绘地理信息需求的框架及主要特征可知，当前测绘地理信息需从数据建设、融合发展、技术支撑等多个方面进行能力提升，才能更好在自然资源管理实践人与自然和谐共生的路径中发挥应有作用。
（一）构建满足自然资源管理业务需求的数据服务能力
维护和提升现代基准。建议结合自然资源管理的新要求，对标国际先进水平，加大技术攻关，实现基准的动态维持。建立国家大地坐标系与城市坐标之间的有机衔接，研究城市坐标转换的规则，形成相关指导细则，确保从城市坐标到国家坐标所产生的误差在可控范围内。全面升级基础地理信息数据库。基础地理信息数据库定义了各类自然资源要素的空间关系，是整合各类自然资源数据，实现自然资源“一张图”“一个库”的纽带。建议进一步从数据库结构、数据要素、覆盖范围、数据产品等方面进行改造升级，建设新型基础地理信息数据库[4]。
（二）统一管理空间定位服务和空间关系表达基本规则
加强自然资源管理业务中对测绘基准和坐标系使用的管理。将2000国家大地坐标系数据成果作为建设用地审批、国土空间规划、不动产登记、采矿权、补充耕地项目、国土空间用途管制、自然资源调查监测、自然资源生态修复等业务审批与监管的标准化入口及出口，加速自然资源数据跨部门共享，实现自然资源业务综合管理。加强对CORS站的管理和应用服务。从自然资源系统的CORS联网开始，建立省级共享机制，形成全国自然资源系统上下联通、相互共享的CORS服务网，作为国家基础CORS服务网，向社会免费提供相关服务，鼓励其他行业、社会力量建设的CORS站与国家基础CORS服务网建立连接，提升CORS定位精度。制定自然资源各类图件制图标准体系。研究制定自然资源各类业务用图编制的统一技术标准并督促使用，保证自然资源管理中基本地图、地质调查图、空间规划底图等图件的数学要素、地理要素和整饰要素遵从统一标准，形成体系。
（三）形成常态化数据挖掘应用服务能力
利用基础地理信息数据实现新服务。例如，自然资源部门拥有全国唯一的覆盖全国的高程数据，仅仅通过对高程数据和耕地分布数据的综合分析，即可获得全国25度坡度以上耕地的数量和分布，从而为管理部门判断耕地保护方面的宏观形势提供重要参考。叠加其他专题数据开展针对性自然资源管理决策分析应用。例如，叠加2000坐标系数据与专题数据进行分析，可以更加精准确认建设用地项目的位置、占用地类面积、是否占用基本农田、是否符合土地利用总体规划、是否压盖测量标志等[5]。开展全球化重点、热点问题的监测分析。例如，开展全球自然资源基础信息获取和监测，形成常态化研究观测地球三极机制，并定期向全世界公布研究成果，不断扩大我国的国际影响力和全球话语权。
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