文章在探讨当前国土空间治理所面临的困境和诸多难题的基础上，总结了实现数字国土空间治理的关键在于国土空间全域全要素的空间数字化、国土空间业务的协同与共享网络化、国土空间治理智能化，并进一步阐释了数字国土空间治理的“动、静、显、隐”四大基本属性特征内涵，从稳定遗传视角论证了国土空间基因的唯一性及可破解性。在此基础上，提出了运用“空间码”技术进行数字国土空间治理的方法，并探讨了“空间码”的使用途径、方法逻辑与技术路线。
[关键词] 数字国土空间治理；空间码；数字化改革；国土空间基因
[文章编号] 1006-0022(2023)03-0013-07
[中图分类号] TU981
[文献标识码] A
[引文格式] 杨俊宴，邵典，程洋，等．数字国土空间治理的“空间码”理论与技术研究[J]．规划师，2023(3)：13-19．
随着国土空间治理从增量规划向存量优化转变，国土的资源和环境对城乡发展的刚性约束作用越来越显著，国土空间治理研究的对象、内容、方法和思维均发生变化。特别是在数字时代下，空间对象发生了变化和演进，不再局限于单一维度的物质空间或社会空间，出现了数字化、信息化和智能化的转向。
在推动数字化转型的背景下，依托数字技术的智慧治理成为优化国土空间治理体系、提高国土空间治理能力的重要途径。如何适应数字化改革的趋势，理解数字国土空间的内涵，建构数字国土空间规划的框架、理念和方法，以及利用数字赋能推动国土空间治理的数字化转型，实现国土空间全过程的智慧化治理，提升我国治理体系和治理能力的现代化水平，是值得研究的课题。近年来，国内的相关研究主要集中在以下4个方面：①面对全域全要素的治理需求，探索规划事权的分化重组，综合运用不同层级的规划手段、法律法规和社会治理工具，协调国土空间规划与其他规划之间的衔接关系；②探索不同尺度的规划传导，研究国土空间治理体系的顶层架构、编制模式和运行衔接，构建空间、时间多元共治的传导及反馈链条，并通过资源环境的底线管控和指标体系的层级分配进行治理的多维分解与传导；③实时管控的动态治理，国土资源的要素流动加速，空间对象与人、技术之间的关系变得更加复杂，尤其是在资源要素更集中的城市，国土空间治理研究已从静态的蓝图规划转向能够应对要素流动联系的实时动态管控；④治理效果的评价和反馈，确立国土空间规划实施的法定地位，引入多方主体建立监督委员会和常设评议机构，以数字国土空间为治理载体构建动态监测、定期体检和及时预警的智能考核平台。
但是，从目前的国土空间治理情况来看，仍存在以下问题亟待解决。
(1)如何准确把握空间治理的内涵，从解决问题的视角探索新一轮数字国土空间规划与智慧治理的核心逻辑？首先，自然资源兼具自然属性和社会经济属性，调查和监测各类自然资源的数量、布局及权属“本底”，是自然资源管理的基本要求和依据，也是保障自然资源合理利用的前提和基础。因此，在当前自然资源部门体制、职责统一的前提下，各项空间治理亟需以统一权威的基础数据作支撑。其次，在自然资源的管理上，存在自然资源资产所有权人不到位、产权归属不清、权能划分不明确等问题，如政府与企业之间的处置权和收益权划定不清、政府不同机构之间的权力边界不明确等。因此，在新一轮国土空间治理的核心管理逻辑中，需要建立完善的国土空间治理体系，明确各类自然资源资产主体和权利。
(2)如何建设面向全域全要素的国土空间治理全部业务场景的数字化体系？当前，我国已进入生态文明建设的关键时期，人与自然和谐共生、提质增效成为发展主线。国土作为生态文明建设的空间载体，建立以国土空间开发、利用、保护为主体的国土空间用途管制体系，成为推进生态文明建设背景下的国家治理体系和治理能力现代化的重要举措。建设能够覆盖完整空间范围、多重空间尺度、全部资源类型、全部业务场景的国土空间治理数字化体系，成为数字时代国土空间治理的新需求。
(3)如何通过数字化体系驱动自然资源管理的智能化转型，提升治理能力？国土空间规划管理向国土空间规划治理的转变，对自然资源信息化工作提出了更高的标准和要求，全过程数字化、网络化和智能化成为国土空间治理的远景目标。重组后的各级自然资源管理部门在数字化治理方面仍然存在着一些问题，如数据采集的完整性、准确性有待提升，数据资源共享不充分，业务协同和上下传导能力不足，网络信息安全保障能力需要加强等。国土空间亟待通过开展信息化顶层设计，系统性支撑山水林田湖草沙的精准治理，并维护自然资源与城市有机体的互动联系。
国土空间数字化改革是简化办事流程、推动政府数字化转型的迭代深化。围绕数字中国战略，国土空间治理的数字化是“万物互联”时代背景下政府治理、经济治理、社会治理的综合体现，可以优化省域治理体系并显著加深治理能力的现代化程度。
要实现国土空间治理的数字化，需采取以下措施：首先，进行业务和治理部门的重组，即按照统一空间治理的理念，通过业务重组，实现结构的调整和业务流程再造的优化，从而改变过去空间管理破碎、业务过程不衔接的问题；其次，通过数字技术升级治理链条，以当前政府数字化转型为契机，通过数字技术整合国土空间治理的各个环节，打造数字化空间治理形态，形成贯穿规划编制、管理、实施、监督全过程的“一张图”。
具体而言，建立国土空间的数字化治理链条，需要在多尺度下统筹推进国土集聚开发、分类保护、综合整治和区域联动发展，并围绕新一轮国土空间治理核心管理逻辑，建设覆盖全域全要素和完整管理链条的数字化治理体系，在数字平台中整合国土空间，集成业务行为、状态监测等功能。在总体架构层面，以治理逻辑数字化为基础，重新架构国土开发、保护、整治的治理体系，解决区域失序、要素失控等国土空间利用问题，以及资源要素配置问题，引导资源要素的保护与合理利用。
数字化是驱动经济社会高质量发展的重要动力引擎，落在国土空间规划领域，就是要聚焦空间治理数字化的总体要求，延续大数据技术“多源归集、精准智控”的思路，推动政务数字化共建互通，提高数字化政务服务效能，推动空间治理流程再造和模式优化，提高决策的科学性和服务效率。这就需要以下三方面的支撑：①国土空间全域全要素的空间数字化。国土空间作为治理的对象，需要利用数字孪生，把物理国土空间映射成虚实相间的数字空间，采集全域全要素的自然资源空间数据，并通过关联技术将数据与空间底图进行嵌合，进而用数字化手段管住空间上的每个细节，管好自然资源的空间底图。②国土空间业务的协同与共享网络化。规划和自然资源部门作为治理的主体，需要利用数字技术将自身打造为数字化的组织，并建立一组匹配数字治理模式的手段和工具，依据协同关系做好数据共享，各业务主管单位实现由“单兵作战”向“多兵种协同作战”的转变，集成多个跨场景应用。③国土空间治理智能化。围绕业务治理、数据治理、应用治理，构建自然资源从源头保护、开发利用到末端修复治理的“全生命周期”业务体系，搭建涵盖“多规合一”、用途管制、开发利用、审批管理、生态修复、资产监管和确权登记等内容的自然资源一体化全链条数字化治理平台，推进全域全要素自然资源的智能化治理，促进自然资源领域治理体系和治理能力现代化建设。
综上所述，在数字时代，如何在数字国土空间不同业务线和不同语境下的多模态更迭、映射过程中，将全业务、全环节信息进行关联，追踪空间的唯一性基因，保证多系统数据的高保真集成和无损传导，破解“数据烟囱”“信息孤岛”，编制国土空间规划“一张图”，实现全方位业务协同和全生命周期监管，是国土空间治理需要解决的关键问题。
3 数字国土空间的特征与基因
3.1 数字国土空间“动、静、显、隐”的四大基本属性特征内涵
随着信息技术的不断进步，国土空间治理体系的实践也呈现出大尺度化、高颗粒化、人本量化、经验量化等新特征，尤其是大数据引领的数字化技术飞速发展，使得国土空间逐渐呈现出不同维度的基本属性。
本文将国土空间的基本属性概括为“动、静、显、隐”，即动态属性、静态属性、显性属性、隐性属性。其中，动态属性反映了国土空间数据的动态演变过程和即时追踪特征，包含了高精度时间序列的动态变化信息；静态属性反映了国土空间要素的长期稳定特征，包含了不同尺度国土空间的基底信息，如山、水、林、田、湖、草、沙等基本要素信息；显性属性反映了国土空间在不同行为状态下所呈现的外显特征，包含了土地供应、耕地保护、海洋利用等不同要素的行为信息；隐性属性反映了国土空间特征形成与内在规律机理，如耕地质量、利用类型、土地用途等空间要素状态及其背后所包含的生产、生活等社会发展规律(图1)。
“动、静、显、隐”作为国土空间的基本属性，主要体现在国土空间的两个层面。一是空间物质层面，包含动、静两个维度。其中，动态数据作为带有时间信息的数据，随时间的迁移而变化，是物质层面中的流动要素，存在于确权登记、手机信令、机动车GPS等数据类型中，具有高频度、高精度、即时性的动态变化特征，能够反映、识别、追溯人群流动和机动车出行等行为的潮汐波动规律。静态数据作为相对稳定的带有物质空间信息的数据，是国土空间物质层面的基准载体，存在于卫星地图、地质勘察、国土空间普查、无人机倾斜摄影等数据类型中，具有大样本、多尺度、多维度的空间基底信息特征，能够精准描摹国土空间的现实状况，并且能够为国土空间更深入的研究提供“静态数字沙盘”。二是空间识别层面，包含显、隐两个维度。其中，显性数据是识别层面相对显现的部分，也是自然资源和国土空间的外在表现，存在于街景地图、田野调查、观测站观察、抽样访谈等数据类型中，具有易于被人体或仪器感知的信息特征，能够反映国土空间的不同行为状态信息。隐性数据是识别层面中相对隐匿的部分，却是国土空间内在运行的关键信息，来源于POI、社交平台、大众点评、观测站、统计年鉴等，具有受地理学、物理学、经济学、社会学等学科理论支配的信息特征，能够反映国土空间特征形成与变化的机制。
从国土空间尺度体系的角度看，国土空间在不同尺度下有着不同的关键特征。例如，在开展行政区划管理时，在全国尺度需重点关注人口情况和经济发展水平，在省域尺度需重点关注区域治理能力和人文历史传承，在市域尺度需重点关注城乡统筹和资源优化配置，在县域尺度需重点关注经济、产业和地理特征，在乡镇尺度需重点关注居民点分布和资源禀赋；在开展生态修复管理时，在全国尺度需重点关注森林覆盖率、海洋生态修复和物种多样性等，在省域尺度需重点关注生态功能区、地表水水质和生态廊道等，在市域尺度需重点关注污水提质增效、废弃矿山修复和景观界面修复等。此外，在开展国土空间的调查、规划、管理等各项工作时，在不同尺度应着重把握的特征均有所不同。
虽然不同尺度的国土空间有不同的关键特征，但是从国土空间长期演化的角度看，国土空间的变化中存在稳定遗传基因。遗传基因的稳定性表现在空间、业务和要素属性3个方面。从空间属性来看，无论是山、水等自然要素，还是城、乡等人工要素，其空间形态在短时间内难以变更，其空间结构在相当长的时间内都可以进行追溯；从业务属性来看，国土空间业务政策的传承变化是相对稳定的变化过程，业务信息的变化过程则是可记录和可追溯的循序变化；从要素属性来看，由于国土空间要素具有尺度大、相互关联、难以移动变更等特点，要素的属性无法产生跨越式的变化，其变化过程是累积或累减的连续变化(图2)。
(1)“万物皆数”——重构国土空间的数据属性。
当前国土空间即时性、多维度、多样化和大样本的数据属性越来越突出，空间尺度可确定感知的连续性时代正逐渐过渡到界域认知模糊的不确定性时代。人们对国土空间系统的认知不断提升，大量的国土空间要素和要素属性被数据化，呈现出“万物皆数”的现象，具体体现为多对象化、高颗粒化和经验量化的发展趋势。
多对象化指的是国土空间作为一个巨大的复杂系统，运用传统的技术方法只能着眼于空间中的某个系统或某个片段，但国土空间治理工作要求各种资源对象协同联动发展，模糊原有的区域边界。而在数字化技术集成的支撑下，国土空间的多对象化治理成为可能。
高颗粒化指的是大数据引发的数据革命不仅使国土空间的多对象和大尺度定量分析规划能够实现，还保持了高精度和高粒度。国土空间治理可以从全国到省域、市域、县域、乡镇域乃至具体地块的多重尺度空间展开研究，对不同尺度的国土空间进行协同设计。
经验量化指的是经验定性研究对于国土空间的重要性不言而喻，然而仅凭定性经验的判断是缺乏说服力的，因此在数字化技术的支撑下，可将传统学科中的经验判断转化成一种基于量化分析的判断。将定量研究和定性判断结合起来，在已有定量分析的基础上再进行定性判断是大势所趋，如量化空间、量化山水、量化历史等。
(2)数字化技术认识、描述并揭示国土空间基因。
进入21世纪10年代，数字化技术成为国土空间治理的关键性支柱。国土空间治理需要同时面对多种自然资源对象、开展多种治理业务、衔接联动多种规划类型。于是，大量的数字化技术被运用于国土空间的研究，国土空间治理正式进入“算法时代”。
数字化技术能对多领域、多尺度、多客体的国土空间基因进行真实的认识、描述和揭示。“算法时代”重新定义了对国土空间的“认识”，体现在随着数字化采集、数字化检测、数据集成等技术群的发展，准确、及时地在更大范围内获取国土空间更多对象的各项基因信息成为可能；“算法时代”重新定义了对国土空间的“描述”，体现在随着数字化分析、数字化表达、数字平台等技术群的发展，人们能够快速、深入地对得到的基因信息进行科学的可视化处理和表达，为下一步的决策提供参考；“算法时代”重新定义了对国土空间的“揭示”，体现在随着数字化设计、数字化管理、智能决策等技术群的发展，人们能够在处理基因信息的前提下提高国土空间治理的效率和科学性。
综合上文对国土空间数字化治理要求与属性的探讨，本文提出基于“空间码”的数字国土空间治理方式。“空间码”是数字国土空间治理的“核心码”，根据空间确定性、“四至”动态性、信息多元性的空间单元特性，明确以空间信息连接融合为核心。针对由“数据孤岛”导致的业务全周期应用难以贯通的问题，以及由数据分层导致的数据之间难以关联的问题，“空间码”通过空间多元关联技术，打通各数据分层，形成全空间要素、全时序跟踪、全业务关联的数字关系网络，并动态沉淀和融合要素的空间、行为、状态等信息。如此，可以实现一码可知任意空间的“前世今生”，全面完整、动态现势地展示国土空间的数字化内涵。同时，以码为链，可以进行全方位业务协同和全生命周期监管，助力形成空间数据开放融合的新生态，并协助部门之间、企业和公众之间的互联互通、信息集成共享，支撑国土空间治理场景建设(图3)。
“空间码”技术作为数字化国土空间治理的新“密钥”，运用数字孪生空间结构技术对国土空间基因进行识别、提取，运用大数据空间分形异构技术进行基因识别，运用人工智能空间图谱重构技术进行基因重组，以数字化空间图谱的形式挖掘空间、业务的深层次关系，实现多元要素之间的协同；通过区块链空间追溯反衍技术进行基因追溯，将自然资源系统业务与国土空间全域全要素信息进行数据整合，形成多元关联信息库。信息库覆盖陆域、海域、地上、地面和地下全域国土空间，涵盖土地、水、森林、矿产、草原、湿地、海洋等自然资源要素。
“空间码”作为载体联通了自然资源调查监测、国土空间规划、用途管制、耕地保护、生态修复，以及土地审批、土地供应、开发利用、土地整治、执法督察、确权登记等全环节全流程信息，除了把自然资源系统内部的数据进行关联融合，“空间码”还可以集成发改、民政、交通等其他部门的空间相关数据，打破部门之间的数据壁垒，实时追踪国土空间要素状态。任何国土空间治理中的业务场景都可以划定明确的空间范围，动态生成唯一的“空间码”，完成对所有自然资源要素在数字国土空间上的孪生映射，并将“空间码”作为自然资源空间管理的信息集成、共享和应用窗口，在其他业务领域进行应用，这对于推进“多规合一”、实现“统一底图、统一标准、统一规划、统一平台”的国土空间治理任务有着重要的意义，极大地提升了国土空间治理在全过程环节中的科学性、合理性。
综上可知，国土空间的数字化并不是将原有数据推倒重来，而是要挖掘国土空间的基因关联，通过数字化方法实现系统互通、数据共享。“空间码”为人们提供了一把破译国土空间基因、开启数据融合的“密钥”，它是以业务数据为基础、以物理空间为纽带的数据平台的信息接口，是空间单元的载体和窗口。
“空间码”的建立是以国土空间管理的3个特点为基础的：一是人类活动都要落到具体的物理空间单元上；二是随着人类活动，空间单元的边界是变化的；三是空间的功能、属性会随着时间的推移逐渐沉淀、变化。所以，对特定的空间赋予法定的单元代码，通过数字技术对该空间的边界、功能、属性等多元关联信息进行映射、关联和融合，并以该空间为基点形成唯一且可识别的二维码(“空间码”)来承载，以达到辅助国土空间管理的目的。
与局限在一个领域、一段业务的实体码不同，“空间码”有3个基本特征：一是可以实时跟踪全空间、全时序的变化关系，这意味着信息的输入、分析和输出是在平台上实时进行的；二是能够关联全业务、全环节信息，即通过特定空间，将基于该空间的业务信息进行集成关联；三是面对任一业务场景，都可以根据其所涉及的空间范围动态生成唯一的“空间码”。
“空间码”的使用方式为基于建立的空间多元关联信息库，通过在用户界面框选需查询的空间范围，生成定制化的“空间码”，并弹出多组相关业务场景，通过点选特定业务场景，可以浏览所需业务的各项资料(图4)。
5 “空间码”的方法逻辑与技术路线
5.1 方法逻辑
“空间码”的底层逻辑是在基因理论的指导下对国土空间的要素信息进行数字化集成，从而构建数字国土空间的理论内涵，同时通过多种数字技术对国土空间进行认识、描述和揭示，进而完善国土空间研究和管理的方法体系。
数字技术的方法特征在于用数字技术对国土空间多元信息进行多维度认知，对国土空间行为状态进行精确描述，进而对国土空间内在规律进行科学揭示，包括对国土空间全尺度、全要素、全周期的研究。其中，全尺度表现为“全国—省域—市域—县域—乡镇”的全尺度国土空间整体性思考；全要素表现为“空间基底—空间属性—空间功能—业务行为”的全要素识别与计算；全周期表现为“调查—规划—用途管制—开发利用—保护修复—不动产登记—经营—评价”的全周期国土空间治理提升。
“空间码”的研究主要包含基础理论、关键技术与治理载体3个部分。具体而言，“空间码”技术路线是通过对国土空间的属性认知及基因解析，建构国土空间的基因理论及数字技术，基因理论可以实现空间的可识别、可溯源、可关联，数字技术可以对空间进行全尺度、全要素、全周期的认知和治理，进而在理论与方法的指导下实现“空间码”的关键技术突破，包括基因提取、基因识别、基因重组与基因追溯，并分别对应数字孪生空间解构、大数据空间分形异构、人工智能空间图谱重构、区块链空间追溯反衍四组数字技术群。最后，以数字国土空间的“空间码”为载体将上述理论与技术应用于各项业务中，实现国土空间的数字化治理(图5)。
数字国土空间建设并不是简单地消灭“数据烟囱”“信息孤岛”，而是要通过数字技术实现系统互通、数据共享。“空间码”为人们提供了开启数据融合之锁的“密钥”，它以国土空间管理的三大特点为基础，对单项业务确定的空间，可以赋予其法定的单元代码，而这块空间的“四至”、功能、属性等信息的变迁则可以通过数字技术的映射、关联、融合，以该空间为基点形成唯一和可识别的基因码，即“空间码”来承载。“空间码”可以实现国土空间业务系统相关数据的自动互联分析，是串联自然空间、人造空间、未来空间的数字化载体，通过数字赋能，推动国土空间治理的数字化转型，实现国土空间全过程的智慧化治理。
首页 >
电子刊物 >
文章分享 >
桂公网安备 45010302000195号
