多元融合·数智驱动——国土空间信息模型(TIM)的框架突破与治理赋能

2025-09-04 16:18:28 来源: 自然资源部
中性

  全国国土空间规划实施监测网络建设

  党的二十大作出加快建设网络强国、数字中国的战略部署。党中央、国务院印发的《全国国土空间规划纲要(2021—2035年)》《数字中国建设整体布局规划》明确要求建设全国国土空间规划实施监测网络。2023年、2024年和2025年全国自然资源工作会议持续作出部署,强调要持续推进国土空间规划实施监测网络建设,完善数字化治理政策机制和技术标准体系,加强规划实施评估监督等。

  2023年9月,自然资源部办公厅印发《全国国土空间规划实施监测网络建设工作方案(2023—2027年)》,明确了建设目标、工作原则、主要任务和保障措施等,全力打造“可感知、能学习、善治理、自适应”的智慧国土空间规划,大力推进国土空间治理“数智化”转型,推动构建美丽中国数字化治理体系和建设绿色智慧的数字生态文明。2023年12月,自然资源部办公厅印发《关于部署开展国土空间规划实施监测网络建设试点的通知》,明确在长三角生态绿色一体化发展示范区和16个省份、29个城市、1个区县开展试点。

  为探索构建“共建共治共享”新型治理机制,凝聚全社会力量,高质量推动国土空间规划实施监测网络建设,特将原国土空间规划“一张图”建设、城市体检进行时等专栏融合为CSPON(China Spatial Planning Observation Network)建设专栏,面向全社会公开征集“智慧国土空间规划”和“国土空间规划监测评估预警”两大版块的理论方法、国际经验、前沿趋势、技术路线、算法模型、实践经验等。欢迎相关领域重点实验室、工程技术创新中心、科技创新人才和团队,高等院校、科研机构、行业队伍、企业,各级自然资源部门及单位等积极投稿,单位或个人不限,我们将以成果质量为唯一标准,择优刊载(投稿邮箱:ghjdcyzt@163.com)

  本期刊发《多元融合·数智驱动——国土空间信息模型(TIM)的框架突破与治理赋能》。

  ——自然资源部国土空间规划局

  在数字中国建设浪潮中,自然资源部坚决贯彻党中央部署,以《全国国土空间规划实施监测网络建设工作方案(2023-2027年)》为行动纲领,明确提出构建全域覆盖、动态更新、三维立体的国土空间信息模型(TIM),将其定位为自然资源三维立体“一张图”智能化升级与国土空间规划实施监测网络(CSPON)建设的核心数字底座。

  经部省联动攻关,TIM框架形成以下共识:TIM核心使命是打破“数据孤岛”、贯通治理链条,驱动国土空间治理从“经验判断”向“数智驱动”跃迁;TIM以数字化国土空间数据成果为基础,以国土空间单元和空间对象为载体,通过时空关联规则实现数据深度融合与信息自动整合;TIM依托模型算法智能驱动场景化应用,支撑国土空间规划实施监测网络建设的知识挖掘与服务输出的数据体系。

  TIM标准研究团队聚焦“政策驱动——需求锚定——技术攻坚——应用闭环”路径,为构建自适应治理范式提供全链条赋能规范支撑。

  政策驱动:TIM筑基数字国土空间

  当前国土空间治理面临“数据分散难贯通、分析能力待提升、协同机制未成型”三个主要瓶颈。

  数据之困:GIS、BIM、实景三维等多源异构数据标准割裂,形成“信息孤岛”,一定程度上制约着国土空间治理的效率和精准度。如耕地监测与建设项目审批数据割裂,导致规划评估滞后。

  决策之难:面对复杂的国土空间问题,传统的人工分析和经验判断已难支撑复杂空间推演,缺乏对空间格局、生态风险的动态推演能力,急需智能化手段提供科学依据。

  协同之惑:跨部门业务链条断裂,部门间数据流通不畅,导致政策执行和规划实施过程中出现诸多矛盾和冲突。如生态保护红线难以及时传导至用地审批系统。

  TIM的破局之道:通过《国土空间信息模型(TIM)框架规范》等标准体系研究,统一国土空间数据组织范式,以“时空框架+全要素编码”重塑治理基底。

  TIM框架设计

  规则创新:五大关联推动数据连接

  时空数据关联是TIM构建的核心技术基石,直接决定数据融合深度与应用智能水平。传统方式依赖物理堆叠与人工关联,存在效率低、精度差、更新滞后三大瓶颈。为破解多源异构数据“连不通、管不住、用不活”的治理难题,亟需通过规则化、标准化、智能化的关联范式创新,实现全域要素自动链接、语义贯通、动态协同,支撑数字孪生国土高保真映射与智慧推演。TIM基于“空间+时间+业务+特征”四维关联架构,创新提出五大关联规则,为多源数据建立全要素全周期时空关系链,筑牢国土空间治理的数字基座:

  一是空间网格关联(厘米级国土“身份证”)。基于地球剖分网格体系统一编码,让每一块耕地、每栋建筑拥有唯一空间标识。通过网格码实现对象信息的存储、检索和计算,实现管理效率和空间精度提升。

  二是空间位置关联(空间对象的第一性特征):针对具有空间图形的数据要素,基于空间图形的特征建立要素关联。实现空间信息的精准匹配和高效利用。

  三是时间序列关联(全生命周期追溯)。建立资源“现状——规划——审批——监测”动态链条。通过时间序列关联,清晰看到资源的变化轨迹,为科学决策提供有力支持。

  四是业务编码贯通(打破业务数据孤岛)。统一规划、登记、执法等业务编码,实现“一码管全程”。从建设项目用地预审到不动产登记,全流程数据通过业务编码自动串联,缩短审批周期,提高业务协同效率。

  五是高维特征关联(多模态大数据融合):通过深度学习提取的高维特征向量,建立跨模态数据间的语义等价关系,使得不同来源、不同格式的数据能够相互理解和融合,实现大数据的分析赋能。

  体系贯通:五级协同赋能全域治理

  TIM五级分层聚焦国土空间差异化治理场景,其中国家级侧重战略性,省级侧重协调性,市级和县级侧重实施性,乡镇级注重国土空间全要素、全过程管理。TIM框架从要素数据维度打通“国家、省、市、县、乡镇”五个层级的传导和贯通,从流程管控维度串联“测、编、征、用、督”等业务信息关联,在国土空间规划全流程中进行共享和传递,从场景应用维度落实自然资源“两统一”职责范围内全要素、全流程的综合应用功能定位。

  TIM五级分层

  底座质变:时空集成重塑“一张图”

  时空信息集成是TIM构建的核心环节,通过标准化方法实现数据的统一组织与关联融合。用“空间单元”定框架,用“空间对象”联万物,把对国土空间的表达从“离散数据”变成“连续整图”。核心框架围绕两类聚合载体展开:

  一是空间单元体系构建。建立“管理单元——标准单元——网格单元”三级架构。管理单元遵循国家、省、市、区县、乡镇五级行政事权划分,保障国土空间治理目标的纵向传导与衔接;标准单元基于最小管理边界划定(如城镇/郊野/海域单元),支撑精细化治理需求;网格单元推荐采用北斗立体剖分网格技术,为全域数据赋予唯一空间标识,奠定精准定位与检索的技术基础。三者协同形成覆盖宏观至微观的空间治理框架。

  二是空间对象分类整合。将国土空间实体要素抽象为两类对象。实体对象:描述自然资源(土地、水体、森林等)与人工要素(建筑、道路、管线等)的几何、物理及社会经济属性;管理对象:表征规划编制、审批登记、监测评估等治理业务逻辑(如耕地保护图斑、建设项目许可)。通过定义主题范围(如防灾减灾、基础设施),实现实体与管理对象的动态关联,形成业务闭环的数据支撑。

  时空信息集成

  总的来说,TIM通过构建国土空间数据的统一组织范式,主要实现三方面价值:一是为规划编制传导、实施监测评估提供标准化数据底板,二是实现实体要素与管理业务的动态映射,提升国土空间治理的针对性和精准性,三是通过北斗网格码等自主技术,构建空间数据安全体系,保障空间数据安全与主权。

  知识赋能:构建可“机读”的智能引擎

  TIM创新践行“人机双驱”理念,通过构建时空知识库打通机器认知通道。其构建路径分为三阶跃升:

  一是在领域逻辑贯通上,从自然资源业务管理逻辑出发,分别从业务视角、数据视角,建立业务对象间的逻辑关系以及数据实体间的逻辑关系。

  二是在知识萃取升维上,基于国土空间领域的政策要求、法律法规、标准规范、技术指南、空间成果、指标规则、算法模型等,抽取业务领域知识。

  三是在知识库智能构建上,采用人工建模或机器建模的方式,形成以知识图谱或嵌入向量为载体的数字化关系模型,并建立动态更新机制。

  时空知识挖掘

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