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2023年7月，習(xí)近平總書記在全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會(huì)上提出：“深化人工智能等數(shù)字技術(shù)應(yīng)用，構(gòu)建美麗中國(guó)數(shù)字化治理體系，建設(shè)綠色智慧的數(shù)字生態(tài)文明?！睆V義地講，數(shù)字生態(tài)文明就是利用數(shù)字化技術(shù)助力生態(tài)文明建設(shè)，充分利用各領(lǐng)域數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)獲取、精準(zhǔn)識(shí)別生態(tài)環(huán)境信息，為生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警、生態(tài)保護(hù)規(guī)劃、綠色發(fā)展績(jī)效評(píng)價(jià)等提供可靠依據(jù)，提升生態(tài)治理效能，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生的發(fā)展目標(biāo)。

自然資源部門既是生態(tài)文明建設(shè)的主責(zé)部門之一，也是時(shí)空信息的主要提供者和管理者，肩負(fù)著資源要素與時(shí)空數(shù)據(jù)要素保障的重要使命。在1月5日莫干山地信實(shí)驗(yàn)室召開的智能遙感賦能高質(zhì)量發(fā)展學(xué)術(shù)研討會(huì)上，中國(guó)工程院院士、莫干山地信實(shí)驗(yàn)室主任陳軍以《時(shí)空信息賦能數(shù)字生態(tài)文明建設(shè)》為題，對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

時(shí)空信息大有所為

“時(shí)空信息兼具時(shí)間和空間維度及屬性，反映現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體與現(xiàn)象的空間分布、時(shí)間變化及屬性特征，運(yùn)用時(shí)空信息支撐數(shù)字化轉(zhuǎn)型，是時(shí)代的呼喚。時(shí)空信息應(yīng)用需求十分迫切，前景廣闊?！标愜娫菏块_宗明義。

自然資源依托國(guó)土空間，支撐人類生產(chǎn)生活，是一個(gè)具有顯著的多維、動(dòng)態(tài)特征的復(fù)雜巨系統(tǒng)，對(duì)時(shí)空信息提出了諸多需求。例如，在首輪全國(guó)國(guó)土空間規(guī)劃綱要編制過(guò)程中，測(cè)繪科技工作者利用時(shí)空大數(shù)據(jù)分析思路與手段，開展了全國(guó)人口空間分異、城市空間擴(kuò)張、地面沉降等分析，為編制《全國(guó)國(guó)土空間規(guī)劃綱要（2021—2035年）》提供了第一手資料和科學(xué)依據(jù)。陳軍院士分別作了介紹。

賦能全國(guó)人口空間分異系統(tǒng)分析。根據(jù)手機(jī)位置數(shù)據(jù)，可以識(shí)別城市間的人口遷移，刻畫城市間人流帶來(lái)的聯(lián)系強(qiáng)度，分析城市內(nèi)人口通勤時(shí)間；利用企業(yè)大數(shù)據(jù)、人口格網(wǎng)化數(shù)據(jù)，可以分析全國(guó)三產(chǎn)企業(yè)、高耗能企業(yè)、高技術(shù)企業(yè)的數(shù)量、分布與聚集狀況，以及與人口分布格局之間的關(guān)系；利用地理國(guó)情數(shù)據(jù)，結(jié)合人口數(shù)據(jù)，可以圍繞交通、教育、醫(yī)療、娛樂(lè)、體育、社會(huì)福利等方面，分析公共服務(wù)設(shè)施的空間可及性、覆蓋程度以及與人口的匹配程度。通過(guò)基于時(shí)空信息的人口空間分異分析，有助于優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu)，合理布置城市內(nèi)部“次中心”；優(yōu)化企業(yè)空間布局，拉動(dòng)企業(yè)向中西部發(fā)展，引導(dǎo)人口合理分布和流動(dòng)；加強(qiáng)公共服務(wù)設(shè)施的城鄉(xiāng)統(tǒng)籌與共享利用，提高設(shè)施使用效率。

賦能城市空間擴(kuò)張分析。中國(guó)人均城市土地面積由2000年的92平方米上升至2020年初的126平方米，城市用地效率提升和內(nèi)部挖潛重點(diǎn)仍在東部。通過(guò)分析2018年全國(guó)108個(gè)城市建成區(qū)的林草覆蓋率空間差異，以及2000年至2018年70個(gè)典型城市城區(qū)綠地空間差異及變化，發(fā)現(xiàn)我國(guó)城市生態(tài)空間分布差異明顯，中部地區(qū)建成區(qū)林草覆蓋總體較差，中西部地區(qū)綠地空間相對(duì)較少。

賦能地面沉降分析。通過(guò)梳理全國(guó)地面沉降發(fā)生發(fā)展的主要地區(qū)和基本成因，為研究提出高質(zhì)量開發(fā)、高品質(zhì)利用、高水平保護(hù)的國(guó)土空間戰(zhàn)略目標(biāo)、任務(wù)、政策及措施提供了科學(xué)依據(jù)。分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前我國(guó)地面沉降主要分布在平原、盆地與河口海岸三角洲地區(qū)，共有21個(gè)省 （自治區(qū)、直轄市）103個(gè)地級(jí)以上城市發(fā)生地面沉降。易發(fā)區(qū)在中東部地區(qū)，總面積達(dá)117.7萬(wàn)平方千米。高易發(fā)區(qū)分布于北方平原、盆地地區(qū)，總面積達(dá)21.5萬(wàn)平方千米。京津冀平原區(qū)、汾渭盆地、山東北部平原區(qū)、粵港澳大灣區(qū)為當(dāng)前地面沉降最為突出的地區(qū)，也是沉降防控與空間規(guī)劃需重點(diǎn)關(guān)注的地區(qū)。地面沉降產(chǎn)生原因主要包括構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地下水、石油、天然氣及地下固體礦產(chǎn)資源開采，建筑物荷載及軟土地基自然固結(jié)，工程施工等。未來(lái)，重大工程、重要戰(zhàn)略區(qū)規(guī)劃需從規(guī)劃之初就予以考慮，避免出現(xiàn)破壞性影響。

今年是聯(lián)合國(guó)成立80周年，“兩山”理論提出20周年，聯(lián)合國(guó)2030議程提出10周年。陳軍院士介紹，目前莫干山地信實(shí)驗(yàn)室正與湖州市政府策劃啟動(dòng)全市域綜合檢測(cè)評(píng)估，用時(shí)空數(shù)據(jù)解析“什么樣的綠水青山變成了什么樣的金山銀山”以及“如何變成金山銀山”，用時(shí)空數(shù)據(jù)講述地方高質(zhì)量發(fā)展的故事。

經(jīng)過(guò)多年創(chuàng)新發(fā)展，以遙感、定位和地理信息系統(tǒng)為核心的時(shí)空信息技術(shù)迅猛發(fā)展，獲取、處理、服務(wù)能力大幅提升，與相關(guān)學(xué)科的交叉融合逐漸成為常態(tài)，極大擴(kuò)展了人類對(duì)地球與環(huán)境的感知、認(rèn)知與管控能力。

以遙感為例，自20世紀(jì)70年代美國(guó)發(fā)射Landsat衛(wèi)星以來(lái)，民用遙感衛(wèi)星迅猛發(fā)展，利用各類星載傳感器，獲取地球空間、光譜、輻射等遙感數(shù)據(jù)，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、國(guó)家安全中發(fā)揮了重要作用，為人類認(rèn)識(shí)世界提供了先進(jìn)高效的感知手段。據(jù)陳軍院士介紹，在國(guó)家“863計(jì)劃”支持下，我國(guó)利用Landsat等衛(wèi)星遙感資料，依據(jù)遙感影像中蘊(yùn)含的光譜和紋理及時(shí)相特征，結(jié)合各種參考資料，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、交互解譯等方法，提取類型分布及變化信息，研制出了首個(gè)全球30米地表覆蓋信息產(chǎn)品GlobeLand30，2014年中國(guó)政府將其贈(zèng)送給聯(lián)合國(guó)。利用GlobeLand30能夠進(jìn)行全球城鄉(xiāng)建設(shè)用地空間分布與變化分析，了解全球城鄉(xiāng)建設(shè)用地情況。

目前，我國(guó)正在大力推進(jìn)實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)，將多維現(xiàn)實(shí)世界的自然和人文現(xiàn)象數(shù)字化，形成實(shí)景三維信息產(chǎn)品。陳軍院士認(rèn)為，新型實(shí)景三維信息產(chǎn)品體系是對(duì)原有4D（數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像、數(shù)字劃線圖、數(shù)字柵格圖）產(chǎn)品的繼承與發(fā)展，以時(shí)序化、立體化和真實(shí)化為特點(diǎn)，是以地理實(shí)體、地理場(chǎng)景和地理實(shí)景為代表的新一代產(chǎn)品。地理實(shí)體是指現(xiàn)實(shí)地理世界中客觀存在、具有空間位置、可以相互區(qū)分的事物，是對(duì)自然、人工等不同類型地理實(shí)體進(jìn)行統(tǒng)一建模、數(shù)字化描述、語(yǔ)義化表達(dá)的基礎(chǔ)，具有多類型、多尺度、多顆粒等特點(diǎn)。地理場(chǎng)景產(chǎn)品是對(duì)地形、城市地表等自然或人文景觀進(jìn)行數(shù)字化描述、融合化建模、一體化存儲(chǔ)、真實(shí)化表達(dá)所形成的地理空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品，可以直接滿足用戶對(duì)地理環(huán)境的空間感知需求。地理實(shí)景產(chǎn)品是以地理實(shí)體與地理場(chǎng)景產(chǎn)品為基礎(chǔ)，動(dòng)態(tài)接入物聯(lián)感知、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、時(shí)空軌跡等實(shí)時(shí)信息，形成地理實(shí)體與場(chǎng)景矢量柵格一體化存儲(chǔ)、融合表達(dá)的動(dòng)態(tài)實(shí)景產(chǎn)品。

陳軍院士在報(bào)告中指出，將時(shí)空信息與人工智能等技術(shù)深度融合，賦能數(shù)字生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展，仍然面臨著諸多技術(shù)難題。一是數(shù)據(jù)既多又少，難以實(shí)現(xiàn)全面、實(shí)時(shí)的高質(zhì)量數(shù)據(jù)保障。二是數(shù)據(jù)海量、信息爆炸、知識(shí)難求，難以支撐對(duì)國(guó)土空間的高層次科學(xué)認(rèn)知。三是后知后覺(jué)，被動(dòng)應(yīng)對(duì)，無(wú)法做到高水平的早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警、早干預(yù)。

針對(duì)這些挑戰(zhàn)，陳軍院士給出了這樣的“良方”——以全面動(dòng)態(tài)感知、系統(tǒng)精準(zhǔn)認(rèn)知、全域智慧管控為主線，構(gòu)建時(shí)空信息技術(shù)體系，提供高質(zhì)量時(shí)空信息，支撐高層次時(shí)空分析，實(shí)現(xiàn)高水平時(shí)空賦能。針對(duì)“數(shù)據(jù)既多又少”的困境，應(yīng)研究時(shí)空數(shù)據(jù)的實(shí)景化感知的混合智能計(jì)算模式，研發(fā)協(xié)同化觀測(cè)、實(shí)時(shí)化處理、場(chǎng)景化重建等方法，為實(shí)現(xiàn)全域動(dòng)態(tài)感知提供混合智能感知的新思路、新手段。針對(duì)“數(shù)據(jù)海量、信息爆炸、知識(shí)難求”的困境，應(yīng)根據(jù)時(shí)空?qǐng)鼍暗亩嗑S動(dòng)態(tài)特性和人類空間認(rèn)知習(xí)慣，研發(fā)多維度認(rèn)知模型和技術(shù)，提供高層次信息與知識(shí)，支撐從宏觀到微觀、從平面到立體、從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的時(shí)空認(rèn)知。針對(duì)“后知后覺(jué)、被動(dòng)應(yīng)對(duì)”的困境，應(yīng)運(yùn)用發(fā)展格局解析、結(jié)構(gòu)診斷、趨勢(shì)預(yù)測(cè)、態(tài)勢(shì)預(yù)警、方案優(yōu)化等手段，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)賦能的問(wèn)題研判、知識(shí)驅(qū)動(dòng)的智慧決策，走向“先知先覺(jué)”。

“時(shí)空信息賦能數(shù)字生態(tài)文明建設(shè)，意義重大，是當(dāng)前和今后一段時(shí)期自然資源部門的努力方向之一。未來(lái)，應(yīng)提高站位，謀局造勢(shì)，借力發(fā)展，深化時(shí)空信息賦能，努力打造數(shù)字生態(tài)文明的時(shí)空數(shù)據(jù)空間，統(tǒng)籌自然環(huán)境、建成環(huán)境和人文環(huán)境的數(shù)字化發(fā)展，支撐構(gòu)建美麗中國(guó)數(shù)字化治理體系，建設(shè)綠色智慧的數(shù)字生態(tài)文明?！标愜娫菏孔詈罂偨Y(jié)道。