數(shù)字時(shí)代背景下自然資源信息化科技創(chuàng)新若干問題探討

劉聚海，程立海，耿 雯，王貴和，劉天羽，胡 玥，董 瑾

（自然資源部信息中心，北京 100812）

0 引言

自然資源部黨組書記、部長(zhǎng)王廣華提出，自然資源科技創(chuàng)新是國(guó)家科技創(chuàng)新體系的重要領(lǐng)域，是推動(dòng)構(gòu)建新發(fā)展格局、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展、深層次解決資源環(huán)境問題的重要途徑，“十四五”時(shí)期自然資源部要著力增強(qiáng)科技創(chuàng)新能力，持續(xù)激發(fā)創(chuàng)新潛力，矢志以科技創(chuàng)新賦能高質(zhì)量發(fā)展[1]。自然資源部黨組對(duì)進(jìn)一步提升自然資源科技創(chuàng)新能力提出目標(biāo)和要求，作出工作部署[2]。

自然資源信息化科技創(chuàng)新是自然資源科技創(chuàng)新“四梁八柱”體系的重要組成部分。作為履行統(tǒng)一行使全民所有自然資源資產(chǎn)所有者職責(zé)、統(tǒng)一行使所有國(guó)土空間用途管制和生態(tài)保護(hù)修復(fù)職責(zé)的重要手段，自然資源信息化離不開科技創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)。當(dāng)前，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能（artificial intelligence，AI）、元宇宙、第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5th-Generation Mobile Communication Technology，5G）等新技術(shù)、新概念層出不窮，正在深刻改變著社會(huì)。解決數(shù)字技術(shù)對(duì)自然資源管理有效供給的“最后一公里”問題，必須依靠科技創(chuàng)新，通過(guò)新技術(shù)應(yīng)用重塑信息化架構(gòu)、設(shè)計(jì)技術(shù)集成應(yīng)用解決方案，為自然資源信息化注入新的活力。本文認(rèn)為，在數(shù)字時(shí)代背景下，以下4 個(gè)方面、13 個(gè)自然資源信息化科技創(chuàng)新問題值得關(guān)注。本研究主要基于技術(shù)層面，不涉及同樣是科技創(chuàng)新重大問題的人才培養(yǎng)和科研管理制度。

1 構(gòu)筑支撐自然資源管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型的數(shù)字底座

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是當(dāng)今最具熱度的關(guān)鍵詞之一。普遍認(rèn)為數(shù)字時(shí)代肇始于20 世紀(jì)90 年代蒂姆·伯納斯·李發(fā)明出萬(wàn)維網(wǎng)，隨著技術(shù)迭代升級(jí)和融合應(yīng)用，數(shù)字技術(shù)正在加速推動(dòng)社會(huì)轉(zhuǎn)型升級(jí)。面對(duì)數(shù)字化帶來(lái)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，黨中央、國(guó)務(wù)院不失時(shí)機(jī)地對(duì)數(shù)字政府建設(shè)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出重大決策部署，提出目標(biāo)、要求和總體布局[3-4]?！吨腥A人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》將“加快數(shù)字化發(fā)展 建設(shè)數(shù)字中國(guó)”單獨(dú)成篇，將“提高數(shù)字政府建設(shè)水平”單獨(dú)成章[5]?！丁笆奈濉眹?guó)家信息化規(guī)劃》更是將數(shù)字中國(guó)建設(shè)作為發(fā)展目標(biāo)，將加快數(shù)字化發(fā)展作為總抓手，將數(shù)字技術(shù)和數(shù)字化貫穿重大任務(wù)、重點(diǎn)工程和優(yōu)先行動(dòng)[6]。學(xué)界對(duì)數(shù)字時(shí)代背景下數(shù)字政府建設(shè)開展了時(shí)代背景、歷史邏輯、本質(zhì)特征等方面的理論研究[7]，并進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)路徑、建設(shè)模式等方面的實(shí)踐探索[8-10]。

自然資源部成立伊始確立了自然資源信息化總體構(gòu)架，即以自然資源“一張網(wǎng)”（以下簡(jiǎn)稱“一張網(wǎng)”）、自然資源實(shí)景三維“一張圖”（以下簡(jiǎn)稱“一張圖”）和國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)為支撐，構(gòu)建自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、監(jiān)管決策和“互聯(lián)網(wǎng)+政務(wù)服務(wù)”三大應(yīng)用體系[11-12]。本文認(rèn)為，當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期，自然資源信息化應(yīng)聚焦自然資源管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以“一張網(wǎng)”“一張圖”和國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)為基本框架，通過(guò)架構(gòu)重塑和新技術(shù)加持，構(gòu)建“數(shù)據(jù)+算法+算力”的自然資源數(shù)字空間基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)字化業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)，形成自然資源管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型的數(shù)字底座。

1.1 將國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)重塑為支撐數(shù)字化轉(zhuǎn)型的“能力中臺(tái)”

根據(jù)《自然資源部信息化建設(shè)總體方案》對(duì)國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)的定位，該平臺(tái)兼具數(shù)據(jù)中臺(tái)、技術(shù)中臺(tái)屬性及業(yè)務(wù)中臺(tái)的部分特質(zhì)，內(nèi)嵌智能化技術(shù)元素，為資源的內(nèi)部集成和外部互通預(yù)留了開放接口，從技術(shù)層面將面向服務(wù)的11 個(gè)業(yè)務(wù)板塊抽象為三大應(yīng)用體系。從頂層設(shè)計(jì)角度看，國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)具有滿足現(xiàn)實(shí)需求的合理性、面向未來(lái)發(fā)展的前瞻性，吸引了自然資源信息化機(jī)構(gòu)、學(xué)界、企業(yè)界專家的關(guān)注。開展了平臺(tái)構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)研究[13-14]并付諸建設(shè)實(shí)踐[15-16]，進(jìn)一步深化平臺(tái)數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)中臺(tái)構(gòu)建和適應(yīng)自然資源數(shù)據(jù)多源復(fù)雜特點(diǎn)的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)機(jī)制的研究[17-19]，基于統(tǒng)一平臺(tái)構(gòu)建一體化政務(wù)服務(wù)和審批監(jiān)管系統(tǒng)[20-23]，對(duì)智能化應(yīng)用進(jìn)行了有益嘗試[24]。

回顧自然資源信息化漸進(jìn)式的發(fā)展歷程[25]，對(duì)標(biāo)科學(xué)決策、智慧監(jiān)管、精準(zhǔn)治理、泛在可及服務(wù)、動(dòng)態(tài)感知和立體防控等數(shù)字政府建設(shè)的價(jià)值取向，展望數(shù)字技術(shù)塑造未來(lái)社會(huì)的趨勢(shì)，國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)的本質(zhì)屬性決定了通過(guò)架構(gòu)重塑、技術(shù)升級(jí)和融合創(chuàng)新，可以作為自然資源管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型的業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)?？傮w思路上，本文認(rèn)為，應(yīng)強(qiáng)化平臺(tái)的中臺(tái)功能，在已具備的數(shù)據(jù)中臺(tái)、技術(shù)中臺(tái)功能基礎(chǔ)上，豐富完善業(yè)務(wù)中臺(tái)功能，補(bǔ)齊智能中臺(tái)功能短板，真正做到平臺(tái)對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)的統(tǒng)合作用。中臺(tái)的概念源于解決“小而全”且互不關(guān)聯(lián)的“煙囪式”系統(tǒng)造成的重復(fù)浪費(fèi)等弊端，但其敏捷、復(fù)用的優(yōu)勢(shì)必然轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)用創(chuàng)新的專注和應(yīng)對(duì)不確定性的靈活，切合了嚴(yán)守資源安全底線、優(yōu)化國(guó)土空間格局、促進(jìn)綠色低碳發(fā)展、維護(hù)資源資產(chǎn)權(quán)益等自然資源工作對(duì)復(fù)雜多變的數(shù)字化應(yīng)用場(chǎng)景的需求，同時(shí)可有效應(yīng)對(duì)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)初期需求的不確定性。

具體實(shí)現(xiàn)途徑上，形成平臺(tái)在應(yīng)用中自我進(jìn)化技術(shù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化能力的持續(xù)沉淀和輸出。強(qiáng)化平臺(tái)能力輸出，創(chuàng)建的“數(shù)字原生”系統(tǒng)應(yīng)基于國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)已有的通用技術(shù)（或組件）和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)；強(qiáng)化平臺(tái)能力沉淀，在面向土地、礦產(chǎn)資源、海洋、測(cè)繪地理信息、林草等業(yè)務(wù)板塊創(chuàng)建“數(shù)字原生”系統(tǒng)過(guò)程中，按照調(diào)查監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、一體化政務(wù)服務(wù)、監(jiān)管決策進(jìn)行抽象歸納，以業(yè)務(wù)組件形式在國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)中沉淀，支撐新的應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)建，實(shí)現(xiàn)“一處創(chuàng)建、多處共享”；強(qiáng)化智能中臺(tái)功能，在應(yīng)用中補(bǔ)齊平臺(tái)智能化技術(shù)組件的短板。根據(jù)近年的自然資源信息化建設(shè)實(shí)踐[26]，參考高頻、多樣化業(yè)務(wù)場(chǎng)景的電商平臺(tái)技術(shù)選型，基于平臺(tái)的自然資源數(shù)字化應(yīng)用在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上宜采用馬赫（MACH）架構(gòu)[27]，即綜合集成微服務(wù)（microservices）、應(yīng)用程序接口（application programming interface，API）優(yōu)先（API-first）、云原生（cloud-native）軟件即服務(wù)（software as a service，SaaS）、“無(wú)頭”（headless）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)故障隔離、應(yīng)用系統(tǒng)敏捷開發(fā)和無(wú)縫連接。

1.2 構(gòu)建以數(shù)據(jù)要素化為目標(biāo)的自然資源大數(shù)據(jù)治理體系

“一張圖”作為自然資源信息化的一面旗幟，已積累了相當(dāng)豐富的數(shù)據(jù)資源，在自然資源政務(wù)服務(wù)、監(jiān)管決策和信息服務(wù)中發(fā)揮了重要支撐作用。近年來(lái)，各方圍繞“一張圖”設(shè)計(jì)與建設(shè)開展了大量研究，在設(shè)計(jì)思路與數(shù)據(jù)內(nèi)容上，重點(diǎn)突出了“一張圖”的三維屬性[28-30]，在數(shù)據(jù)治理研究與實(shí)踐方面邁出了重要一步[31-33]。

數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代數(shù)據(jù)已成為重要的生產(chǎn)要素。當(dāng)前“一張圖”數(shù)據(jù)的要素屬性還沒有充分體現(xiàn)出來(lái)，數(shù)據(jù)架構(gòu)和質(zhì)量等因素限制了自然資源數(shù)據(jù)價(jià)值的更深入挖掘，需要構(gòu)建自然資源大數(shù)據(jù)治理體系，實(shí)現(xiàn)自然資源數(shù)據(jù)的要素化。數(shù)據(jù)治理內(nèi)容非常廣泛，涉及數(shù)據(jù)確權(quán)、質(zhì)量提升、數(shù)據(jù)安全等諸多方面，本部分重點(diǎn)探討數(shù)據(jù)質(zhì)量提升和數(shù)據(jù)架構(gòu)完善的技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑。數(shù)據(jù)質(zhì)量決定了數(shù)據(jù)要素發(fā)揮效能的上限，“一張圖”建設(shè)的起點(diǎn)是在國(guó)土資源、測(cè)繪地理信息、海洋、林草分散管理時(shí)期積累的標(biāo)準(zhǔn)不一海量數(shù)據(jù)，與獲取的互聯(lián)網(wǎng)社會(huì)感知數(shù)據(jù)、相關(guān)行業(yè)數(shù)據(jù)等相互交織，對(duì)釋放這些互不關(guān)聯(lián)、海量數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。

針對(duì)自然資源大數(shù)據(jù)特點(diǎn)，數(shù)據(jù)治理的關(guān)鍵技術(shù)包括以下內(nèi)容。構(gòu)建多源異構(gòu)自然資源數(shù)據(jù)匯聚融合技術(shù)體系；在自然資源信息化標(biāo)準(zhǔn)體系框架[34]和自然資源數(shù)據(jù)目錄體系下[35]，研制統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和信息系統(tǒng)建設(shè)、自然資源大數(shù)據(jù)管理與分析處理技術(shù)規(guī)范；從分散系統(tǒng)向省級(jí)或全國(guó)統(tǒng)一系統(tǒng)轉(zhuǎn)變；開展自然資源大數(shù)據(jù)質(zhì)量動(dòng)態(tài)體檢與評(píng)估技術(shù)研究；明確“一張圖”數(shù)據(jù)構(gòu)成，時(shí)空大數(shù)據(jù)[36]、地質(zhì)大數(shù)據(jù)[37]等自然資源領(lǐng)域特殊數(shù)據(jù)集應(yīng)作為“一張圖”的組成部分，其核心數(shù)據(jù)在物理上納入“一張圖”，但由于其服務(wù)對(duì)象廣泛或場(chǎng)景特殊，仍可作為獨(dú)立的數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)提供公共服務(wù)；數(shù)據(jù)架構(gòu)增加“訓(xùn)練數(shù)據(jù)層”，適應(yīng)人工智能應(yīng)用需求；將“一張圖”中專題數(shù)據(jù)與應(yīng)用系統(tǒng)解耦化，增強(qiáng)自然資源數(shù)據(jù)要素的供給能力。

1.3 研制面向“算法行政”的自然資源輔助決策算法

隨著社會(huì)智能化程度的提高，算法已經(jīng)深度融入經(jīng)濟(jì)和商業(yè)領(lǐng)域，疫情防控期間成為社會(huì)治理不可或缺的工具，并強(qiáng)勢(shì)介入個(gè)人的日常生活。在算法日益滲透到社會(huì)經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的背景下，算法權(quán)力向行政領(lǐng)域擴(kuò)張就成為必然趨勢(shì)，將行政決策和預(yù)測(cè)判斷交給算法的“算法行政”應(yīng)運(yùn)而生。法律和政務(wù)管理領(lǐng)域?qū)＜以谏钊肫饰鏊惴?quán)力異化和撼動(dòng)行政基本原則風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，提出通過(guò)“算法問責(zé)”等技術(shù)措施消解技術(shù)帶來(lái)的沖擊[38-40]。

近年來(lái)，“算法行政”模式悄然介入自然資源領(lǐng)域高頻政務(wù)服務(wù)事項(xiàng)，一些地方為落實(shí)優(yōu)化營(yíng)商環(huán)境，開發(fā)了不動(dòng)產(chǎn)登記智能審批系統(tǒng)[41-42]，通過(guò)算法自動(dòng)核驗(yàn)材料和集成共享信息，實(shí)現(xiàn)了登記業(yè)務(wù)的自動(dòng)化受理和審核。自然資源政務(wù)服務(wù)和監(jiān)管預(yù)警事關(guān)資源要素保障、國(guó)計(jì)民生和資源安全，研制自然資源輔助決策算法成為必然選擇。這里所說(shuō)的決策，相當(dāng)于管理學(xué)家西蒙尼提出的“管理就是決策”中的廣義決策概念。自然資源輔助決策算法關(guān)鍵技術(shù)包括，對(duì)自然資源審批等政務(wù)服務(wù)事項(xiàng)背后的行政邏輯進(jìn)行編程并嵌入“一張圖”數(shù)據(jù)服務(wù)和信息共享集成，實(shí)現(xiàn)政務(wù)服務(wù)全天候運(yùn)行，打造“秒批秒辦”“即送即審”“24小時(shí)不打烊”等高品質(zhì)政務(wù)服務(wù)；以“一張圖”中沉淀的長(zhǎng)時(shí)間序列、空間全覆蓋的三維海量數(shù)據(jù)為深度學(xué)習(xí)算法“訓(xùn)練場(chǎng)”，智能化判讀識(shí)別自然資源要素，通過(guò)算法輸出最優(yōu)的國(guó)土空間開發(fā)格局和資源配置方案，挖掘數(shù)據(jù)要素中的潛藏知識(shí)并升華為對(duì)未來(lái)不確定性的洞察能力。

1.4 構(gòu)建以“自然資源云”為基礎(chǔ)的“云-邊-端”一體化自然資源大數(shù)據(jù)異構(gòu)算力架構(gòu)

“自然資源云”建成以來(lái)，隨著系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的上云[43]及云原生開發(fā)，形成了對(duì)分布式云資源的管理調(diào)度能力[44-45]，為自然資源信息化提供了有效的設(shè)施保障。從外部技術(shù)環(huán)境看，隨著摩爾定律瀕臨失效、大數(shù)據(jù)規(guī)模爆炸性增長(zhǎng)，計(jì)算能力增長(zhǎng)和數(shù)據(jù)規(guī)模增長(zhǎng)此消彼長(zhǎng)，中國(guó)科學(xué)院梅宏院士等提出，在大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求的驅(qū)動(dòng)下，計(jì)算技術(shù)體系正在重構(gòu)，從“以計(jì)算為中心”向“以數(shù)據(jù)為中心”轉(zhuǎn)型[46]。另外，根據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司（International Data Corporation，IDC）發(fā)布的評(píng)估報(bào)告，2022 年中國(guó)智能算力規(guī)模首次超過(guò)通用算力規(guī)模，這同樣是需求牽引的結(jié)果。

“自然資源云”算力支撐也初步顯現(xiàn)這種變化，不動(dòng)產(chǎn)登記海量數(shù)據(jù)清洗入庫(kù)、分析等數(shù)據(jù)密集型計(jì)算往往依靠“人海戰(zhàn)術(shù)”，基于科技攻關(guān)的應(yīng)用層面技術(shù)架構(gòu)和解決方案創(chuàng)新可以緩解部分計(jì)算壓力[47]，但存在顯而易見的上限，“自然資源云”算力面臨結(jié)構(gòu)完善和架構(gòu)升級(jí)的情況。目前，“以數(shù)據(jù)為中心”的三種近數(shù)處理方式中，分布擴(kuò)展應(yīng)成為“自然資源云”升級(jí)的技術(shù)路線，通過(guò)電子政務(wù)內(nèi)網(wǎng)、自然資源業(yè)務(wù)網(wǎng)、應(yīng)急通信網(wǎng)，將國(guó)家級(jí)主節(jié)點(diǎn)與衛(wèi)星遙感、測(cè)繪地理信息、海洋、土地、礦產(chǎn)、林草分中心，以及外業(yè)作業(yè)點(diǎn)（海洋和極地科考、野外地質(zhì)調(diào)查）、“5G+無(wú)人機(jī)”自然資源感知平臺(tái)等邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)中的不同類型計(jì)算資源進(jìn)行連接，通過(guò)多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)協(xié)同、算網(wǎng)融合和算力整合完善“自然資源云”管理平臺(tái)，增強(qiáng)可滿足專業(yè)化計(jì)算前置的邊緣端資源彈性調(diào)度能力，形成“云-邊-端”一體化的自然資源大數(shù)據(jù)異構(gòu)算力架構(gòu)。

1.5 借助科技手段破解信息安全痛點(diǎn)問題

自然資源數(shù)據(jù)涉及國(guó)家安全、社會(huì)穩(wěn)定、群眾利益，信息安全一直作為自然資源信息化的重中之重，迄今已通過(guò)開展“自然資源云”安全技術(shù)研究，建立了比較完善的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系[48-49]，針對(duì)不同的應(yīng)用開展安全防護(hù)方法和數(shù)據(jù)加密技術(shù)研究[50-52]。在數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下，海量數(shù)據(jù)流動(dòng)的高頻化和數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用參與主體的多元化，使得數(shù)據(jù)保護(hù)與共享利用相互交織；用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)脫敏信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析帶來(lái)隱私泄露的風(fēng)險(xiǎn)；基于云原生部署的垂直系統(tǒng)越來(lái)越多，安全邊界趨于模糊；開源技術(shù)的采用[53]為信息安全帶來(lái)不確定性。

雖然數(shù)字化轉(zhuǎn)型給信息安全帶來(lái)了需要破解的新問題，但正如“船只的發(fā)明同時(shí)也產(chǎn)生了海難”，必須直面信息安全問題，不能因信息安全難題而回退到以往技術(shù)環(huán)境中。本文認(rèn)為，自然資源數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的信息安全主攻方向包括以下3個(gè)方面。

（1）建立自然資源數(shù)據(jù)分類分級(jí)保護(hù)體系。在“一張圖”數(shù)據(jù)架構(gòu)基礎(chǔ)上按照業(yè)務(wù)應(yīng)用等維度開展數(shù)據(jù)分類，在分類基礎(chǔ)上全面評(píng)估數(shù)據(jù)泄露、破壞后的危害程度，按敏感度確定安全級(jí)別，全面摸清保護(hù)對(duì)象。

（2）構(gòu)建主動(dòng)安全防御技術(shù)體系，擴(kuò)大安全防御縱深。在“自然資源云”主節(jié)點(diǎn)建立的態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)[54-55]基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)的安全風(fēng)險(xiǎn)探測(cè)半徑，將“自然資源云”的邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)納入感知視野，深入運(yùn)用大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)，提高安全風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)判能力和安全事故的應(yīng)急處置能力。

（3）采用同態(tài)加密（homomorphic encryption）技術(shù)。綜合大數(shù)據(jù)時(shí)代各種加密技術(shù)特點(diǎn)[56]，同態(tài)加密技術(shù)可以直接在密文數(shù)據(jù)上進(jìn)行計(jì)算而無(wú)須事先解密，有效解決了大數(shù)據(jù)價(jià)值利用與數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)的矛盾，已從理論研究逐漸進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用[46]，適用于自然資源數(shù)據(jù)的加密處理，尤其是不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)的加密處理，可有效解決數(shù)據(jù)流動(dòng)性加強(qiáng)、跨網(wǎng)數(shù)據(jù)共享交換帶來(lái)的信息安全痛點(diǎn)問題。

2 推動(dòng)基于大數(shù)據(jù)分析的自然資源“認(rèn)知升維”

認(rèn)知源于感知并支配行動(dòng)，是在信息采集與決策之間起橋梁作用的信息處理過(guò)程，距離決策只差“臨門一腳”。自然資源具有資源、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、政治、文化、社會(huì)等多重屬性[57]。在分散管理起點(diǎn)上實(shí)施自然資源深度融合管理的前提條件是解決新的視角和維度下自然資源認(rèn)知問題，即以生態(tài)文明建設(shè)為大背景，融合土地、礦產(chǎn)、森林、草原、水、濕地、海域海島等領(lǐng)域相對(duì)比較成熟的理論和技術(shù)方法，在自然資源工作新的歷史方位中探究“山水林田湖草沙”生命共同體的底層邏輯及疊加經(jīng)濟(jì)、政治、文化、社會(huì)等變量后的演變規(guī)律。

史蒂芬·威廉·霍金等人在《大設(shè)計(jì)》中提出“模型依賴的實(shí)在論”，即自然界是客觀存在的，但人類無(wú)法直接認(rèn)識(shí)它，需要借助科學(xué)理論模型[58]。大數(shù)據(jù)時(shí)代，傳統(tǒng)調(diào)查監(jiān)測(cè)手段采集的數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)上沉淀的數(shù)據(jù)爆炸性增長(zhǎng)，為通過(guò)模型、算法生成高價(jià)值知識(shí)、破解自然資源認(rèn)知難題創(chuàng)造了條件，同時(shí)也面臨著前所未有的技術(shù)挑戰(zhàn)。

2.1 構(gòu)建基于多模態(tài)數(shù)據(jù)融合分析技術(shù)的自然資源認(rèn)知框架

目前，以互為補(bǔ)充的“天-空-地-網(wǎng)”多元化自然資源感知體系初步形成。中國(guó)在軌遙感衛(wèi)星已超過(guò)200 顆，且向更高的空間和光譜分辨率、更短的全球覆蓋和重訪周期方向發(fā)展，衛(wèi)星遙感存檔數(shù)據(jù)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)；快速、機(jī)動(dòng)和針對(duì)性強(qiáng)的無(wú)人機(jī)傾斜攝影異軍突起，其發(fā)揮的作用備受關(guān)注；地面鐵塔視頻監(jiān)控設(shè)備數(shù)以億計(jì)，且布設(shè)密度越來(lái)越大；隨著智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備的普及與技術(shù)進(jìn)步，人類已經(jīng)成為移動(dòng)傳感器平臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的生產(chǎn)者，通過(guò)在物理空間、社會(huì)空間和信息空間中穿梭，以主動(dòng)或被動(dòng)方式留下的數(shù)字痕跡蘊(yùn)含著有價(jià)值的自然資源信息，派生出眾包數(shù)據(jù)（crowdsource data）、眾源地理信息（volunteered geographic information，VGI）等新的自然資源數(shù)據(jù)源[59]，互聯(lián)網(wǎng)泛在地理信息融合處理技術(shù)引起關(guān)注[60]。

自20 世紀(jì)70 年代以來(lái)，從對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)中獲取自然資源信息的能力不斷提升。近年來(lái)，在現(xiàn)代信息技術(shù)加持下，對(duì)自然資源的認(rèn)知正孕育著質(zhì)的改變。中國(guó)科學(xué)院周成虎院士在題為《用大數(shù)據(jù)認(rèn)知世界》的學(xué)術(shù)報(bào)告中提出，運(yùn)用全球高分辨率遙感大數(shù)據(jù)、地面樣本數(shù)據(jù)和地理模型，在云計(jì)算強(qiáng)大算力支撐下，獲取全球精確到單棵樹的信息，匯總起來(lái)的這些信息刷新了科學(xué)家對(duì)森林的認(rèn)知。自然資源要素的智能解譯技術(shù)發(fā)展深化了對(duì)自然資源自然屬性的認(rèn)知[61]。在“天-空-地-網(wǎng)”一體化數(shù)據(jù)獲取基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)框架[62]，突破多源異構(gòu)自然資源數(shù)據(jù)融合等關(guān)鍵技術(shù)，開展綜合分析評(píng)價(jià)，既是服務(wù)自然資源管理決策的迫切需求，也是專家關(guān)注的重大科技問題。為彌補(bǔ)傳感器在獲取特定地理空間中社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素信息方面存在的缺陷，北京大學(xué)劉瑜教授提出了社會(huì)感知（social sensing）的概念[63]，為認(rèn)知自然資源的社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性打開了一扇窗，可與傳感器獲取的自然資源自然、生態(tài)屬性認(rèn)知相互融合、互為補(bǔ)充。

傳感器獲取的數(shù)據(jù)和社會(huì)感知數(shù)據(jù)以柵格、矢量、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、視頻、音頻、文本等多模態(tài)存在，數(shù)據(jù)來(lái)源包括針對(duì)特定目的與有組織的調(diào)查監(jiān)測(cè)、相關(guān)部門共享、互聯(lián)網(wǎng)獲取，數(shù)據(jù)的多源化、異質(zhì)化造成了實(shí)質(zhì)上的數(shù)據(jù)碎片化。在數(shù)據(jù)質(zhì)量方面，互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)是自然產(chǎn)生的，不以自然資源管理為目的。按照當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)和管理需求，以往生成的自然資源管理數(shù)據(jù)，如不動(dòng)產(chǎn)登記歷史數(shù)據(jù)，也存在空項(xiàng)等數(shù)據(jù)稀疏問題。在現(xiàn)實(shí)中，人類感知外界就是通過(guò)視、聽、感等不同模態(tài)獲取信息，當(dāng)信息不完整時(shí)，通過(guò)關(guān)聯(lián)進(jìn)行推斷。因此，應(yīng)借助多模態(tài)數(shù)據(jù)融合分析技術(shù)，構(gòu)建自然資源認(rèn)知框架，對(duì)多源、異構(gòu)、不同模態(tài)的自然資源數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，實(shí)現(xiàn)信息互補(bǔ)，將碎片化數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)為高價(jià)值知識(shí)。

2.2 構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)分析的自然資源管理研究新范式

大數(shù)據(jù)已成為引發(fā)社會(huì)變革的重要力量，在數(shù)字經(jīng)濟(jì)、社會(huì)治理等方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，推動(dòng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)取得重要進(jìn)展[64]，催生出科學(xué)研究第四范式，即數(shù)據(jù)密集型科學(xué)發(fā)現(xiàn)[65]。首次提出對(duì)社會(huì)行為進(jìn)行量化分析并預(yù)測(cè)的是啟蒙時(shí)代法國(guó)哲學(xué)家馬奎斯·孔多塞[66]。近年來(lái)，大數(shù)據(jù)的發(fā)展為習(xí)慣于定性描述的社會(huì)科學(xué)家認(rèn)知社會(huì)帶來(lái)了全新的視角和量化工具[67]。

不動(dòng)產(chǎn)登記等自然資源政務(wù)服務(wù)與公眾利益密切相關(guān)，在社會(huì)上引起廣泛關(guān)注，及時(shí)準(zhǔn)確獲取社會(huì)意見和期望對(duì)于完善政策制度至關(guān)重要。傳統(tǒng)的基于精心設(shè)計(jì)、面向特定目的的意見與建議征集[68]針對(duì)性強(qiáng)并能夠直接轉(zhuǎn)化為政策改進(jìn)，目前仍不可被替代。但不可否認(rèn)的是，互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)文本挖掘等技術(shù)在捕捉社會(huì)熱點(diǎn)、感知公眾訴求、評(píng)估群眾滿意度等方面[69]，顯示出巨大優(yōu)勢(shì)，成為前者的重要補(bǔ)充。目前，自然資源大數(shù)據(jù)建設(shè)與應(yīng)用思路已基本明確[70]，在基于互聯(lián)網(wǎng)社會(huì)大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)自然資源有關(guān)的社會(huì)輿情[71]、采用互聯(lián)網(wǎng)地圖數(shù)據(jù)開展基礎(chǔ)設(shè)施空間分布狀況研究[72]、基于手機(jī)信令等其他行業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)開展人口流動(dòng)及空間匹配性研究[73-74]等方面進(jìn)行了有益嘗試，這些研究成果對(duì)于自然資源管理決策、國(guó)土空間格局優(yōu)化具有重要價(jià)值。

上述研究加之大數(shù)據(jù)的變革力量，預(yù)示著基于大數(shù)據(jù)的自然資源管理研究新范式正在形成。本文認(rèn)為，以下2 個(gè)方向值得大數(shù)據(jù)時(shí)代在自然資源管理研究中加以關(guān)注。

（1）特定國(guó)土空間范圍內(nèi)人類活動(dòng)分區(qū)。多年來(lái)，一批社會(huì)人文科學(xué)家一直追求本領(lǐng)域像自然科學(xué)一樣，通過(guò)建立模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，隨著智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備的普及，量化一切成為可能。美國(guó)東北大學(xué)艾伯特-拉斯洛·巴拉巴西等人對(duì)匿名手機(jī)用戶的活動(dòng)模式研究發(fā)現(xiàn)，93%的人類行為是可以預(yù)測(cè)的[75]，這一發(fā)現(xiàn)為建立模型并量化特定國(guó)土空間人類活動(dòng)奠定了理論基礎(chǔ)，服務(wù)國(guó)土空間格局優(yōu)化。

（2）自然資源管理績(jī)效的自然實(shí)驗(yàn)?？茖W(xué)精準(zhǔn)評(píng)估管理績(jī)效及其影響因素是政策改進(jìn)和提升的前提，此類評(píng)估以往都以定性描述為主，或粗略劃分幾個(gè)等級(jí)。近年來(lái)，為解決社會(huì)人文領(lǐng)域無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的問題，一批自然科學(xué)和社會(huì)人文科學(xué)家提出一種新的研究方法，即自然實(shí)驗(yàn)和控制性比較方法，利用歷史積累的數(shù)據(jù)探究初始條件、過(guò)程條件和結(jié)果之間的因果關(guān)系及支配因素，并在生態(tài)環(huán)境演變等領(lǐng)域開展了研究[76]?；谥袊?guó)南北方、東中西地區(qū)的巨大差異，多年來(lái)，在自然資源法律、制度框架下，各地“因地施策”“因城施策”制定一系列本地化政策措施，積累了大樣本數(shù)據(jù)；智能移動(dòng)終端普及以來(lái)積累了連續(xù)記錄的社會(huì)感知數(shù)據(jù)，從中提取場(chǎng)所語(yǔ)義和情感信息，開展多變量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析；完備的自然資源統(tǒng)計(jì)調(diào)查制度下積累的厚重綜合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在聚焦相關(guān)性基礎(chǔ)上，探究因果邏輯，挖掘影響自然資源管理績(jī)效的因素。

2.3 構(gòu)建自然資源知識(shí)圖譜

知識(shí)圖譜的前世可追溯到20 世紀(jì)50 年代的語(yǔ)義網(wǎng)（semantic net）。2012 年，谷歌首次提出知識(shí)圖譜的概念，用于搜索引擎的優(yōu)化。知識(shí)圖譜因其可解釋性、高質(zhì)量知識(shí)呈現(xiàn)等優(yōu)勢(shì)得到了廣泛的認(rèn)可，越來(lái)越多通用和專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)圖譜相繼產(chǎn)生，在電子商務(wù)領(lǐng)域得到實(shí)際應(yīng)用，這使得知識(shí)圖譜逐步形成一個(gè)獨(dú)立的研究領(lǐng)域，成為大規(guī)模知識(shí)工程。知識(shí)圖譜的出現(xiàn)也引起了自然資源領(lǐng)域?qū)＜业年P(guān)注并跟進(jìn)研究，提出地理知識(shí)圖譜[77]、遙感知識(shí)圖譜[78]、自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)成果質(zhì)量檢驗(yàn)知識(shí)圖譜[79]構(gòu)建方法。

知識(shí)圖譜是通過(guò)有向圖的方式表達(dá)實(shí)體、概念、屬性之間語(yǔ)義關(guān)系的數(shù)據(jù)組織形式[78]，使得概念、實(shí)體、屬性間相互聯(lián)結(jié)，構(gòu)成網(wǎng)狀知識(shí)結(jié)構(gòu)[77]，實(shí)現(xiàn)知識(shí)沉淀的迭代和高度分享，為智能應(yīng)用提供技術(shù)支撐。知識(shí)圖譜構(gòu)建一般包括知識(shí)抽取、知識(shí)融合、知識(shí)推理、知識(shí)更新等步驟。自然資源知識(shí)抽取的數(shù)據(jù)來(lái)源包括“一張圖”核心數(shù)據(jù)庫(kù)等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、電子地圖等半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)文本數(shù)據(jù)，自然資源知識(shí)圖譜中的實(shí)體關(guān)系除了語(yǔ)義關(guān)系外，還包括空間關(guān)系和時(shí)間關(guān)系，其關(guān)系類型多、抽取復(fù)雜；在自然資源知識(shí)融合中，需要通過(guò)實(shí)體對(duì)齊處理同義異名問題，通過(guò)實(shí)體消歧處理同名異義問題，避免出現(xiàn)知識(shí)缺失或冗余；通過(guò)知識(shí)推理建立實(shí)體間的新關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)含的關(guān)系和知識(shí)；知識(shí)圖譜需要?jiǎng)討B(tài)更新，更新的數(shù)據(jù)源包括“一張圖”核心數(shù)據(jù)庫(kù)、社會(huì)大數(shù)據(jù)等。自然資源知識(shí)圖譜構(gòu)建的技術(shù)路線可以按照細(xì)分領(lǐng)域分別構(gòu)建，如不動(dòng)產(chǎn)登記知識(shí)圖譜、國(guó)土空間規(guī)劃知識(shí)圖譜等，不同細(xì)分領(lǐng)域知識(shí)圖譜的關(guān)聯(lián)可以服務(wù)自然資源融合管理和智能化決策。

3 創(chuàng)建面向自然資源管理重大需求的數(shù)字化、智能化技術(shù)集成應(yīng)用場(chǎng)景

在數(shù)字科技浪潮推動(dòng)下創(chuàng)新正呈爆炸性增長(zhǎng)[80]，有別于傳統(tǒng)的科技成果轉(zhuǎn)化的場(chǎng)景創(chuàng)新，已成為科技創(chuàng)新的航標(biāo)[81]。場(chǎng)景創(chuàng)新是以新技術(shù)的創(chuàng)造性應(yīng)用為導(dǎo)向，以供需聯(lián)動(dòng)為路徑，實(shí)現(xiàn)新技術(shù)迭代升級(jí)和產(chǎn)業(yè)快速增長(zhǎng)的過(guò)程[82]。場(chǎng)景創(chuàng)新雖然不涉及新技術(shù)創(chuàng)造，但是通過(guò)靈活運(yùn)用和整合已有資源，尤其是不同技術(shù)的集成，可解決重大應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)價(jià)值創(chuàng)造，甚至通過(guò)技術(shù)供給創(chuàng)造新的需求。

長(zhǎng)期以來(lái)，自然資源信息化主要依托比較成熟的信息技術(shù)，通過(guò)綜合集成技術(shù)應(yīng)用滿足自然資源管理需求[25]。當(dāng)前，在場(chǎng)景創(chuàng)新成為主要?jiǎng)?chuàng)新模式的背景下，嚴(yán)守資源安全底線、優(yōu)化國(guó)土空間格局、促進(jìn)綠色低碳發(fā)展、維護(hù)資源資產(chǎn)權(quán)益等重大需求，迫切需要通過(guò)技術(shù)集成創(chuàng)造不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

3.1 創(chuàng)建以“一張圖”為底座的“自然資源要素?cái)?shù)字孿生體”

數(shù)字孿生是新技術(shù)發(fā)展、技術(shù)集成和跨學(xué)科知識(shí)融合應(yīng)用的產(chǎn)物，在交通物流、醫(yī)療健康、工業(yè)制造、城市規(guī)劃等領(lǐng)域得到初步應(yīng)用，探索數(shù)字孿生技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用已納入國(guó)家“十四五”規(guī)劃[5]，水利部門將“加快建設(shè)數(shù)字孿生流域”作為提升流域治理能力的重要內(nèi)容。隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、深度學(xué)習(xí)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的發(fā)展和集成，派生的數(shù)字孿生技術(shù)與需求碰撞，應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)造將層出不窮。

當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期，擴(kuò)大內(nèi)需迫切需要以守住資源和生態(tài)安全底線為前提的自然資源要素保障，通過(guò)運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)“重建過(guò)去、虛擬未來(lái)”，使得在承諾制、容缺受理等簡(jiǎn)化材料和程序的措施下不給未來(lái)制造問題，兼顧資源保障和資源生態(tài)安全。構(gòu)建“自然資源要素?cái)?shù)字孿生體”，應(yīng)充分利用自然資源完備、準(zhǔn)確、全覆蓋的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，以“一張圖”為底座，對(duì)土地、不動(dòng)產(chǎn)、海域、礦產(chǎn)資源等復(fù)雜的物理實(shí)體進(jìn)行多維度融合建模和數(shù)字化映射，實(shí)現(xiàn)各類自然資源要素物理實(shí)體在數(shù)字空間的動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)模擬和全生命周期共生演變；通過(guò)調(diào)查監(jiān)測(cè)、社會(huì)感知、管理和虛實(shí)雙向互動(dòng)實(shí)時(shí)更新數(shù)字孿生體；通過(guò)深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)對(duì)自然資源要素演變進(jìn)行推演預(yù)測(cè)并作出科學(xué)決策，借助模擬仿真技術(shù)精確展現(xiàn)自然資源要素狀況及預(yù)測(cè)、推演結(jié)果，通過(guò)虛擬環(huán)境下的推演、試錯(cuò)和迭代，實(shí)現(xiàn)物理環(huán)境下顧及資源生態(tài)安全底線的自然資源要素保障“帕累托最優(yōu)”目標(biāo)。目前，構(gòu)建數(shù)字孿生體的各項(xiàng)技術(shù)越來(lái)越成熟，“一張圖”的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)比較完備，本文認(rèn)為“自然資源要素?cái)?shù)字孿生體”將成為自然資源信息化的重要應(yīng)用場(chǎng)景。

3.2 創(chuàng)建面向自然資源監(jiān)管決策和服務(wù)的“智慧+”應(yīng)用場(chǎng)景

2012 年印發(fā)的《國(guó)土資源信息化“十二五”規(guī)劃》提出，以“一張圖”和“三大平臺(tái)”（電子政務(wù)平臺(tái)、綜合監(jiān)管平臺(tái)、政務(wù)服務(wù)平臺(tái)）為基礎(chǔ)，努力構(gòu)建覆蓋全國(guó)的集數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為一體的“智慧國(guó)土”，全面實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上辦公、網(wǎng)上審批、網(wǎng)上監(jiān)管、網(wǎng)上交易和網(wǎng)上服務(wù)[83]，一些專家圍繞“智慧國(guó)土”建設(shè)思路和方法進(jìn)行了探討[84]。近年來(lái)，“智慧國(guó)土”首先應(yīng)用在耕地保護(hù)領(lǐng)域并落地為“智慧耕地”應(yīng)用場(chǎng)景，通過(guò)集成整合數(shù)據(jù)管理、政務(wù)協(xié)同、監(jiān)管決策、政務(wù)服務(wù)等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)耕地的全方位監(jiān)管[85-86]。

當(dāng)前的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)已經(jīng)迭代升級(jí)到一個(gè)全新的高度，為自然資源領(lǐng)域的“智慧+”應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)建提供了良好的技術(shù)條件。自然資源“智慧+”應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)建，應(yīng)以國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)為依托，運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、實(shí)時(shí)感知等技術(shù)，面向特定應(yīng)用領(lǐng)域，整合相關(guān)的數(shù)據(jù)、應(yīng)用系統(tǒng)，建立專題數(shù)據(jù)臺(tái)賬、知識(shí)圖譜、數(shù)據(jù)分析挖掘平臺(tái)，支撐政務(wù)服務(wù)、監(jiān)管決策等系統(tǒng)運(yùn)行，為土地、礦產(chǎn)、海洋等資源監(jiān)管注入智慧活力。2022 年，聊天生成型預(yù)訓(xùn)練變換模型（chat generative pre-trained transformer，ChatGPT）的橫空出世，標(biāo)志著人工智能生產(chǎn)內(nèi)容（artificial intelligence generated content，AIGC）的重大突破，以生成式AI 技術(shù)為支撐，創(chuàng)建“國(guó)土空間規(guī)劃?rùn)C(jī)器人”[87]“不動(dòng)產(chǎn)登記機(jī)器人”“自然資源智能客服”等，將具有潛在的應(yīng)用前景。

3.3 構(gòu)建以國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)為依托的“自然資源大腦”

近年來(lái)，自然資源信息化領(lǐng)域?qū)＜医梃b“城市大腦”理念，提出構(gòu)建“自然資源大腦”的設(shè)想，雖然尚未真正落地，但設(shè)計(jì)了總體框架和功能架構(gòu)，提出了應(yīng)用前景[88-89]?！俺鞘写竽X”是中國(guó)工程院王堅(jiān)院士于2016 年提出的概念，基本定位是數(shù)據(jù)資源時(shí)代融合了算力和數(shù)據(jù)的城市數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施。目前，“城市大腦”已經(jīng)在杭州等城市率先落地并發(fā)布了《城市大腦術(shù)語(yǔ)》等團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，專家雖然對(duì)其定義和內(nèi)涵還沒有完全統(tǒng)一，但是形成了一些比較普遍的認(rèn)識(shí)，“城市大腦”是“智慧城市”的組成部分，是支撐“智慧城市”發(fā)展的“數(shù)字底座”[90]。從提出的背景可以判斷“城市大腦”在“智慧城市”中扮演的角色，“智慧城市”發(fā)展到一定程度，一些問題逐漸浮出水面，為解決“智慧城市”建設(shè)中各自獨(dú)立的相關(guān)業(yè)務(wù)因信息化程度不斷提高造成的對(duì)接困難、數(shù)據(jù)無(wú)法融合及由此產(chǎn)生的智能動(dòng)力不足等問題，“城市大腦”應(yīng)運(yùn)而生。

“智慧國(guó)土”建設(shè)同樣需要自然資源信息化具備比較深厚的智能“底蘊(yùn)”，“自然資源大腦”設(shè)計(jì)和構(gòu)建應(yīng)成為一個(gè)重要的研究方向。參考“城市大腦”總體框架和自然資源信息化領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)“自然資源大腦”的認(rèn)識(shí)，本文認(rèn)為，“自然資源大腦”應(yīng)以國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)為依托，以“自然資源云”算力為支撐，以“一張圖”為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)遙感監(jiān)測(cè)、互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)等各類感知的匯聚和數(shù)據(jù)融合，整合國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)中的共用AI 算法、模型等智能要素，形成“智慧國(guó)土”操作系統(tǒng)和智能底座，為持續(xù)創(chuàng)建自然資源領(lǐng)域“智慧+”應(yīng)用場(chǎng)景注入智能活力。

4 以規(guī)?；瘧?yīng)用、業(yè)務(wù)化運(yùn)行引領(lǐng)自主核心信息技術(shù)迭代升級(jí)

應(yīng)用是牽引信息技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品升級(jí)的不竭動(dòng)力，除了技術(shù)攻關(guān)，推進(jìn)成果在規(guī)?；瘧?yīng)用中得到檢驗(yàn)和完善也是信息技術(shù)迭代升級(jí)不可或缺的手段[91]。百度創(chuàng)始人李彥宏根據(jù)百度成長(zhǎng)經(jīng)歷總結(jié)出“反饋驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新”的路徑，即技術(shù)的發(fā)展沒有導(dǎo)航地圖，只有指南針，只要方向大致正確，基于實(shí)踐反饋一步步迭代，就能“跑出”有價(jià)值的創(chuàng)新。目前，半導(dǎo)體技術(shù)正進(jìn)入“后摩爾時(shí)代”，信息處理正進(jìn)入“大數(shù)據(jù)、人工智能時(shí)代”，信息技術(shù)發(fā)展正處在重要轉(zhuǎn)軌時(shí)期[91]，核心信息技術(shù)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)已進(jìn)入新賽道，為自主核心信息技術(shù)發(fā)展壯大帶來(lái)了新的機(jī)遇。

自然資源信息化不僅以通用信息技術(shù)為支撐，而且?guī)缀跛械臉I(yè)務(wù)領(lǐng)域都需要運(yùn)用地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）技術(shù)，自然資源管理、監(jiān)管決策和政務(wù)服務(wù)涉及海量三維時(shí)空數(shù)據(jù)的管理、處理，決定了自然資源信息化應(yīng)用可以成為自主核心信息技術(shù)，特別是GIS、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和產(chǎn)品迭代升級(jí)的良好場(chǎng)景，需要基礎(chǔ)軟硬件研發(fā)、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)、應(yīng)用需求等各方相向而行，合力完成搶占核心信息技術(shù)戰(zhàn)略制高點(diǎn)的目標(biāo)。

4.1 突破基于完全自主核心信息技術(shù)的自然資源業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)用化面臨的技術(shù)障礙

采用自主核心信息技術(shù)就是消除不可控因素的過(guò)程，應(yīng)用技術(shù)架構(gòu)中摻雜的任何外來(lái)技術(shù)或開源技術(shù)都將成為不可控因素。當(dāng)前，自主核心信息技術(shù)雖然日趨成熟穩(wěn)定，但在部分功能點(diǎn)上還存在不同程度的性能短板，這就要求我們尊重信息技術(shù)發(fā)展規(guī)律，不應(yīng)片面追求絕對(duì)的性能，而應(yīng)全面考慮與需求相匹配的適用性。同時(shí)，信息技術(shù)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力并不完全取決于技術(shù)的先進(jìn)性，用戶的喜好和習(xí)慣也是不可忽視的影響因素。

基于完全自主核心信息技術(shù)構(gòu)建應(yīng)用系統(tǒng)，需要服務(wù)器、操作系統(tǒng)、GIS、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之間完全協(xié)同運(yùn)行。一方面，通過(guò)應(yīng)用技術(shù)架構(gòu)和解決方案創(chuàng)新或集群、并行等技術(shù)措施，彌補(bǔ)性能短板，達(dá)到實(shí)用化目標(biāo)；另一方面，面向各類技術(shù)的協(xié)同化運(yùn)行技術(shù)障礙，開展自主服務(wù)器、操作系統(tǒng)、GIS、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之間的適配銜接，形成抱團(tuán)競(jìng)爭(zhēng)格局，助力自主核心信息技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)壯大。

4.2 以規(guī)?；到y(tǒng)的業(yè)務(wù)化運(yùn)行反饋驅(qū)動(dòng)自主核心信息技術(shù)產(chǎn)品底層內(nèi)核迭代升級(jí)

“一張圖”和國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)管理數(shù)千個(gè)圖層、上百億個(gè)空間要素的海量時(shí)空三維實(shí)景數(shù)據(jù)，對(duì)GIS、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等技術(shù)性能是極大的考驗(yàn)，事關(guān)三維時(shí)空數(shù)據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際話語(yǔ)權(quán)，尤其在三維渲染等方面還面臨圖形處理器（graphics processing unit，GPU）產(chǎn)品性能短板，在突破性能瓶頸過(guò)程中，可以發(fā)揮供需對(duì)接順暢的優(yōu)勢(shì)，升級(jí)完善底層內(nèi)核。不動(dòng)產(chǎn)登記信息平臺(tái)每天面臨多用戶海量在線并發(fā)服務(wù)請(qǐng)求，其業(yè)務(wù)化運(yùn)行將倒逼自主核心信息技術(shù)安全穩(wěn)定運(yùn)行和對(duì)卡頓等問題的快速解決，對(duì)提升自主核心信息技術(shù)的健壯性起到引領(lǐng)作用。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)自然資源信息化科技創(chuàng)新推動(dòng)自然資源管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型，這個(gè)命題看似悖論，實(shí)則蘊(yùn)含目前各界的一個(gè)共識(shí)：從信息化到數(shù)字化是漸進(jìn)式的，數(shù)字化不是對(duì)信息化的覆蓋，也不是對(duì)現(xiàn)有的信息化架構(gòu)進(jìn)行解構(gòu)，而是借助增量科技創(chuàng)新的“拼圖”過(guò)程。

《連線》雜志創(chuàng)刊主編凱文·凱利認(rèn)為，科技具有自身的偏好和固有的進(jìn)化方向，想要沖破重力和混亂，朝著某種“必然”的方向，尋求最大的生命力和表現(xiàn)力，過(guò)去幾十年塑造的數(shù)字科技浪潮還會(huì)在未來(lái)幾十年繼續(xù)擴(kuò)張、加強(qiáng)，人類需要傾聽科技的呼吸和脈動(dòng)并與之共舞[92-93]，揭示了科技發(fā)展規(guī)律，需要把握大勢(shì)，順勢(shì)而為。本文從技術(shù)層面提出自然資源信息化科技創(chuàng)新4 個(gè)方面、13 個(gè)值得關(guān)注的問題。作為自然資源信息化科技管理人員，本文作者在認(rèn)知能力范圍內(nèi)難以成體系地提出研究方向，構(gòu)建框架體系，只能發(fā)散性地提出若干值得關(guān)注的科技問題。因此，本文僅作為吸引各界專家進(jìn)一步深入研究、共同構(gòu)建“自然資源信息化科技創(chuàng)新體系”的引玉之磚。