1  引  言

广义地讲，国土空间是指国家主权与主权权利管辖下的综合性立体空间，具有明确的空间范围与边界，既是看得见、摸得着的物质实体空间，也是国民生存发展、人地耦合共生的场所和环境，承载着生产、生活、生态等各类建设开发活动（林坚等，2018；曹小曙，2019；匡文慧，2019；王万茂，2020）。

我国虽然地域辽阔，但适宜人类居住生活的空间环境有限。如何统筹好保障粮食、生态等安全与建设开发活动日益增长的空间需求，有效破解国土空间资源的紧约束，优化国土空间格局，构建优势互补、高质量发展的区域经济布局和国土空间体系，已成为人与自然和谐共生的现代化建设面临的一项重大挑战（肖金成等，2012；庄少勤，2019）。

从信息角度看，国土空间是一个具有多维动态特征的复杂时空巨系统（陈军和蒋捷，2000；陈军等，2022a）。党的二十大报告中提出要推进美丽中国建设、加快建设数字中国，2023年7月全国生态环境保护大会又强调要“深化人工智能等数字技术应用，构建美丽中国数字化治理体系，建设绿色智慧的数字生态文明”。这就要求加快构建国土空间数字化治理体系，全面了解各类自然资源、资产、资本的状况，动态掌握国土空间开发保护态势，科学开展国土空间规划与治理，以有效塑造高品质的国土空间格局，形成高效能的国土空间治理体系，更好地支撑美丽中国建设和高质量发展（Liu和Zhou，2021）。

我国一直高度重视国土空间的数字化发展，通过基础测绘、数字国土、“金土工程”、地理国情监测、国土调查及实景三维中国建设等工作，逐步积累了包括基础地理、土地、地质矿产、海洋等在内的多类型、多尺度、长时序国土空间数据资源，建立了覆盖国、省、市、县四级的业务网络，建成了国土空间规划、审批与监测监管等一大批业务化应用系统，逐步形成了以时空大数据中心、动态监测、综合业务办公、互联网+社会服务为主要内容的自然资源信息化体系，在加强国土空间用途管制、开展自然资源资产登记管理、促进生态文明建设、提升社会治理能力等方面发挥了重要作用，取得了显著成效（陈军，1999；王广华，2004；王广华，2008；蒋文彪，2006；何瑞东，2018；吴冲龙和刘刚，2002）。

但就总体而言，国土空间数字化发展还面临着高质量信息供给不足、高水平分析能力不强、高层次赋能手段短缺的困境（李晓波等，2020；陈军等，2023）。一是数字化统筹不足。自然资源部门现有各项信息化业务门类众多，涉及自然资源调查监测、实景三维中国建设、国土空间规划、用途管制、生态修复、自然资源资产权益管理等，相互之间的统筹融合往往不够，整体合力不强。二是应用水平不高。尽管自然资源部门拥有时空数据“富矿”，但“数据海量、信息爆炸、知识难求”，信息综合分析水平不高，智慧决策能力短缺，难以全面有效地支撑国土空间格局解析、结构诊断、趋势预测、态势预警、规划分析、方案优化等业务需求，与“严守资源安全底线、优化国土空间格局、促进绿色低碳发展、维护资源资产权益”这一新时期自然资源工作定位要求距离尚远。

因此，根据党中央、国务院有关“数字中国”“智慧社会”“美丽中国”建设的有关精神，以智慧国土为抓手，统筹自然资源各项数字化发展，推动国土空间治理的智慧化应用，全面提升自然资源部门国土空间治理的水平与能力。智慧国土是从整体性与系统性出发，综合运用时空信息、物联网、人工智能等新一代信息技术，优化自然资源业务逻辑，重构技术逻辑，推进两者之间的强耦合与高赋能，以实现国土空间规划实施安全健康、自然资源管理管理高效有序、时空大数据服务精准精细，更有效地支撑美丽中国数字化治理和数字生态文明建设。

本文第2节讨论智慧国土的基本内涵，主要回答智慧国土是什么；第3节从统筹国土空间数字化发展的角度，讨论智慧国土怎么建；第4节从推动智慧化应用的途径，阐述智慧国土怎么用；第5节提出智慧国土建设的有关行动对策。

近年来，不少专家学者对智慧国土的概念及其与数字国土、国土空间信息化的关系进行了有益探讨,但总体上仍然局限于数字国土本身或其延伸或扩展，尚未形成对智慧国土的统一认识（吴洪涛，2019；甄峰等，2019；Navío-Marco等，2020）。笔者认为，智慧国土是将时空数智化技术与国土空间治理有机结合，构建由实景三维国土空间数据底座、国土空间信息管理平台和国土空间知识服务组成的数据—信息—知识三层体系架构，如图1所示。其中，数据底座层是以实景三维中国为基础，汇聚融合自然资源现状、国土空间规划、自然资源管理及社会经济等数据（李晓波等，2019；陈军等，2022b）。信息管理平台层统一管理国土空间信息，提供基础应用框架、数据管理与数据服务、智能化分析等相关的核心功能与通用工具，包括国土空间业务与时空数智化技术耦合的指标库、算法库，支撑国土空间业务的精准认知和智能化应用的规则库、大模型等（Garcia-Ayllon和Miralles，2015；吴洪涛，2019；李晓波等，2020）。知识服务层则是针对自然资源管理及社会化应用等不同应用场景，提供描述型、诊断型、预测型、方案型的时空知识服务（刘万增等，2021）。

进一步分析可知，智慧国土是国土空间数字化发展的高级阶段，既是美丽中国数字化治理体系的重要组成部分和国土空间数字化治理体系的总体表述，更是一项复杂的时空信息工程。

2.1  国土空间数字化发展的高级阶段

一方面，数字国土是通过网络化和数字化手段，实现对国土资源调查评价、规划管理与社会服务三个主流程的信息化，主要满足部门内部的业务应用需求（李晓波等，2002；王淑萍，2003）。而智慧国土是以业务治理为核心，以集约高效利用和科学保护相结合为目标，对国土空间治理的体制机制、组织架构、方式流程进行全方位、系统性重塑，既要统筹满足国土空间各部门的业务治理需求，更要支撑“数字中国”“美丽中国”等国家战略需求。因此，从数字国土到智慧国土，不是简单的技术升级，而是涉及理念、技术、管理等的全方位跃迁，是国土空间数字化发展的高级阶段（王伟，2019；庄少勤等，2020；陈军等，2022c）。

另一方面，以往的数字国土仅局限于土地、地矿等领域的信息化建设（程美才，2019）。而智慧国土则从大国土观出发，针对以往土地、地质、海洋、测绘等数据治理各自为政的问题，致力于统筹部门内部各领域数字化发展，助力机构改革后自然资源部门从“物理融合”向“化学反应”演变，全面提升自然资源的数智化治理能力。

此外，数字国土是以统计分析、可视化表达等为主要分析应用模式（陈欣等，2016），侧重于辅助决策，总体上仍是以人为主、机器为辅。而智慧国土则要顺应当前智能化趋势，深化人工智能等数智技术应用，提升国土空间信息服务的知识化、智能化水平，努力地实现人–机的有效协同。

2.2  新时期国土空间数字化治理体系的总体表述

数字化治理体系构建是以不断完备的数据库为基础，联通重塑各项业务环节，强化数字服务效能（廖福崇，2022）。智慧国土正是以国土空间数字化为基础，采用数字化思维与智能化技术，对国土空间规划与管控、自然资源监测与监管等主责主业的体制机制、组织架构、方式流程进行全方位、系统性重塑，打造跨层级、跨系统、跨部门的各类业务的应用场景，本质上是新时期面向国土空间的数字化治理体系的总体表述（唐华等，2022；赵世新，2023）。实际上，智慧国土是以规则、事实等知识为引导，以时空大数据为驱动，推动国土空间治理从微观到宏观全方位的模式升级。其不仅要能支撑地块穿透、时空对比、冲突发现等微观应用需求，也要支撑国–省–市–县国土资源总体平衡、主体工作专区总体优化等宏观应用需求。同时，针对耕地和永久基本农田保护、生态用地的保护与修复、国土空间规划实施动态体检等应用场景，实现各类功能性用地变化的优化分析、国土空间规划实施的动态监测等，构筑国土空间高效治理的新生态和新模式。

2.3  复杂的时空信息工程

智慧国土涉及数据—信息—知识的整个链条，既要有效整合自然资源时空数据，也要从海量数据中提取有意义的时空信息，还要挖掘形成有价值的时空知识。因此，智慧国土是一项复杂的时空信息工程（陈军等，2019；刘万增等，2021）。需要坚持系统观念，全面梳理国土空间数据获取、信息处理、知识建模、赋能服务等方面的基本问题，构建智慧国土的时空信息技术体系，精准地感知国土空间要素与资源的变化，系统地认知要素的作用机理、耦合关系和演化过程，清晰地刻画国土空间时空格局、功能结构和人地关系，以支撑覆盖自然资源规划、管制、利用、监管全过程的国土空间智慧管控，实现多级联动、业务协同、精准治理的智慧国土治理模式（张鸿辉等，2019；Chen等，2024）。

3  统筹数字化发展

为了统筹国土空间的数字化发展，需要构建统一的国土空间信息模型，有效汇聚和融合自然资源各业务领域的数据，形成系统、完整、安全的数据底座，建立共建共享共治的数据治理机制；在此基础上构建统一的国土空间信息管理平台，支撑时空信息的集成化管理与共性功能的集成复用；进而通过数智化技术与国土空间治理业务的深度融合，构建面向不同应用场景的知识服务，提供精准的数据供给保障，从以往的“有什么给什么”走向“要什么给什么”，如图2所示。

3.1  一体化建模

为有效支撑自然资源的综合管理，应对山水林田湖草沙海等各类自然资源要素数据进行统筹获取、传输、存储、处理、分析及服务。需在厘清国土空间人地耦合系统中的各类自然资源要素的概念、内涵和交互关系基础上，基于统一时空基准和理论框架，对要素的时间、空间、属性、语义等时空信息进行一体化的表达与建模，攻克多源异构时空数据动态汇聚、时空交互关系动态捕捉等关键技术。在此基础上，以业务流驱动信息流、数据流，实现横向打通、纵向互联的信息共享机制（孙雪东，2023）。

为此，应以实景三维中国建设为契机，在具有实体化、立体化和真实化特点的实景三维中国数据产品基础上，汇聚融合自然资源现状数据、管理数据、规划数据及社会经济数据，打造实景三维国土空间数据基底，提供统一的时空数据底座（陈军等，2022b）。其中，现状数据以山水林田湖草沙海为主要内容，反映自然资源的空间分布、时间变化与属性信息；管理数据以行政许可、不动产登记等数据为主要内容，反映附着于国土空间的人工实物资产、物业产权信息；规划数据体现生态保护红线、耕地和永久基本农田、城镇开发边界三条“红线”，以及国土空间规划实施有关的前瞻性、指导性信息。

利用实景三维国土空间数据底座，可以通过挂接、归集、融合等手段，汇聚社会经济、资源环境等其他部门数据，实现国土空间系统中各类要素的数据统一、属性统一、语义统一。这就需要解决多要素、多时态、多维度、多尺度、多空间数据治理和融合问题，包括消除数据间几何、语义、空间等的不一致问题，确保数据质量；开展非空间数据的空间化，实现不同来源、不同尺度、不同类型数据的融合，生成支持时空计算与推理的高可用信息；实现几何数据与实时感知数据、社会大数据的融合，建立国土空间与经济社会活动的时空关联等（党安荣等，2022；Guo，2017）；最后，要推动自然资源系统数据要素权属确认，开展数据公开化处理，有效化解数据安全与数据流通间的矛盾，全面促进数据要素价值释放，以数据要素赋能自然资源数字化治理（李刚等，2021；刘金钊和汪寿阳，2022）。

3.2  集成化管理

为实现智慧国土多类型、多尺度海量基础数据的管理，支持与多应用场景的衔接，需要研发建立国土空间信息管理平台。该平台对下管理实景三维国土空间数据底座，支撑各类数据资源的按需调用，对上耦合自然资源各项业务和社会化应用场景，实现自然资源管理与国土空间治理业务及支撑系统（如国土空间基础信息平台、天地图等）的有效贯通。一是要针对测绘、调查、监测、规划等业务产生的海量数据，构建业务要素衔接、专题信息丰富、多尺度融合的实景三维国土空间数据库，解决自然资源多元异构数据融合管理问题；二是根据业务应用需求，实现业务驱动的功能聚合与协同处理，解决多源业务信息分析处理问题；三是利用人工智能、大模型等技术，凝聚专业知识，构建解决行业问题的智能算法库，形成以知识为主导的智能分析模式（李钢等，2014）。

国土空间信息管理平台应具备三大核心功能。一是通用的应用框架，满足国家政务服务平台“六个统一”规定，包括统一的身份认证系统、电子证照系统、投诉建议功能、用户管理功能、事项管理功能和服务搜索功能，同时为各业务系统构建提供统一的界面设计，使各个业务系统风格一致、接口互通。二是统一的数据管理与服务，形成统一的数据调用接口和共享机制，实现数据按需汇集、实时共享、在线处理、统一服务。三是智能化分析通用工具，包括基础算子库、公共能力智能组件、业务耦合中间件等，其中，基础算子库包括知识库、规则库、算法库、模型库、指标库及大模型库，如三区三线规则、地块统计模型等，支持动态更新扩容；公共能力智能组件是在基础算子库的基础上，通过组合建模，形成公共能力智能组件，如用地变化分析组件、趋势预测组件等；业务耦合中间件负责对接各业务系统需求，按需调用基础算子和公共能力智慧组件。例如，面向国土资源现状调查业务，可以通过用地变化分析、土地权属变更、耕地保护红线等算法/组件聚合，实现国土空间动态变化的智能化识别与预测预警（李晓波等，2019；Hong等，2017）。

3.3  知识化服务

知识化服务是以时空信息为基础，开展自然智能与机器智能相融合的混合智能计算，提炼有关国土空间发展的规律、格局、机理等时空知识，通过时空知识结构化建模和关联化处理，构建时空知识图谱，实现图、文、数、表联动的知识地图表达，提供描述型、诊断型、预测型及方案型知识服务（陈军等，2019）。

例如，对生态敏感地区或自然保护地的违建查处来说，其时空知识服务涉及涉事区和违建相关知识的抽取，包括从遥感影像中挖掘建筑物时空变化知识，从相关文本图件等资料中抽取保护区规划、行政许可、政策法规等国土空间治理知识。在知识图谱构建阶段，将抽取的违建知识实体在时间、空间、属性等关系约束下，进行结构化建模，形成违建事实的知识图谱；利用建造、查处、整改时间，以及期间建筑物存续状态，开展时间关联、地理关联、事件关联等关联化处理，构建从形成到整改的全过程场景化违建知识图谱。在推理计算阶段，引入协同诊断模型，按照违建知识图谱，开展推理计算，包括规划一致性计算、政策符合性计算、建设合规性检测及整改风险性评估等，实现对违建全过程查出的智能判定。在知识服务阶段，将违建识别判定过程及判定结果，封装为专项服务，供用户按需调用。为了实现知识表达，则要支持违建知识与图、文、数、表联动表达，定制化生成违建知识地图、知识卡片等个性化产品。

4 推动智慧化应用 

用时空信息说话，在实景三维空间研判，凭时空知识决策，是自然资源和国土空间治理各项工作必然选择（陈军等，2022c）。因此，需要借助数智化手段，实现全面动态感知、系统精准认知、全域智慧管控，以此提供高质量时空信息，支撑高层次时空分析，实现高水平时空赋能（李建林等，2013；陈长秋，2022；屈金超，2022；赵新峰等，2022；陈军等，2023）。具体如图3所示。

4.1  全面动态感知

数据“既多又少”，难以实现全面、实时的数据保障，是智慧化应用面临的首要困境。随着天空地对地观测、社会感知等能力大幅提升，各类时空数据与日俱增，但往往不能全面反映自然资源、资产和资本的空间分布、时间变化及属性特征，尚难以有效满足自然资源和国土空间高效治理的要求。究其原因，一是当前天空地一体化观测系统的自主式协同感知能力差、实时化处理能力弱，难以实现空间范围的全覆盖、监测过程的高频度、实景感知的多维度。二是尚未有效建立起自然资源与其他部门（行业）之间的数据动态关联机制，也缺乏统筹整合相关社会感知信息的手段与能力，直接影响数据的完备性和时效性。三是即便以上两个方面得到有效改善，依然面临着海量数据下如何形成精准信息供给，以及高质量的知识服务等智能化处理难题。

为此，应根据全空间用途管控、全生命周期管理和全要素耦合管理等业务需求，综合集成卫星、航空、浮空、低空、地面等传感手段和手机信令等社会感知技术，研发构建“从山顶到海洋”全覆盖的国土空间一体化动态观测体系，突破动态场景的全域构建、实时重建（更新）及无缝融合等技术，以支撑对国土空间的全面动态感知。与此同时，综合运用地理实体建模、空间网格剖分、时空关系描述、物联网信息接入、几何匹配、语义挖掘等技术，建立自然资源数据与其他部门（或专业）数据的时空连接通道，解决数据建而未连、连而不通、通而不畅等问题，实现国土空间范畴内人物、事件、地点、时间等数据的应需关联、实时汇聚与应需共享。突破以往国土空间数据采集、处理与服务中的各种时空制约，打破行业、地域等因素造成的数据条块分割，支撑数据要素的高效流通，有效满足国土空间智慧化应用的迫切需求。

例如，目前国土监测以卫星遥感监测为主，人工巡查为辅，数据更新周期长，由于信息获取处理较为单一且周期较长，监测覆盖范围受限，难以实现常态化全天候作业，且跨部门协作难、执法滞后。而利用全面动态感知技术，通过开展全域全要素自然资源空间数据整合，协同汇聚各部门数据，建设统一的智能感知中心、外业核查、监测大数据分析及监管应用的业务框架，有望实现数据就绪化感知和业务流程再造优化，形成监测与监管业务、监管与执法业务、监管业务之间、国土日常调查与监测业务的信息共通共享，实现各部门间业务统一协调和联动管控，多途径提升督察效能。

4.2  系统精准认知

“数据海量，信息爆炸，知识难求”是智慧化应用面临的第二个困境。究其原因，一是国土空间兼具“区域”和“要素”的双重特性，空间区域边界内的各类要素之间相互作用、互为影响，但以往数据分析多局限于单要素和单尺度，缺乏整体性、系统性研究，对自然资源要素的供给能力、国土空间人地关系、自然资源开发利用与保护的规律机理等分析不透，难以提出系统有效的解决方案（林坚和赵晔，2022）；二是现有的各类空间分析软件以几何计算为基础，侧重于要素状态、分布模式等静态空间分析，不符合人类空间认知习惯，难以支持国土空间复杂的时空场景分析。

应充分利用时空大数据，加强对国土空间高质量发展的整体性、系统性研究。例如，从可持续发展的角度出发，开展自然资源本底全要素和资产资本全价值的评估，摸清自然资源本底特征；分析自然资源要素的供需约束与耦合匹配关系，辨析可持续发展目标下的空间受限、资源保障、环境影响、安全韧性等问题的根源；开展国土空间人地关系的数字化解析建模，揭示矛盾突出的地域、时空过程及成因，进行优化分析；进而通过时空大数据和人工智能技术的有机融合，开展自然资源支撑社会经济高质量发展的评估分析，对供给能力、保障效果等进行数字孪生、状态诊断、情景预估等。

与此同时，应针对时空场景的多维动态特性和系统精准认知需求，加强对时空场景的多维度认知研究，从海量时空数据中挖掘其蕴含的时空知识。因此，要将人类时空认知机理与机器智能相结合，研发时空场景认知的混合计算方法，突破要素精准识别、关系动态计算、结构演绎推理、功能系统判断等模型和算法，研究大场景高效预判—小场景动态诊断—实景化精准核验等多维度认知方法，支撑从宏观到微观、从平面到立体、从静态到动态的多维度时空认知，将以往被动式、粗放式、经验式的问题处理提升为精细化、智能化的分析决策。

4.3  全域智慧管控

智慧化应用面临的第三个问题是如何从“后知后觉”变为“先知先觉”，实现早发现、早预警、早干预。近年来，天空地海网一体化的监测监管体系建设与运行卓有成效，有效提升了问题发现和处理的能力。但各地数字化与信息化水平不一，一些地方还处于“行政被动监管”状态，尚未摆脱“头痛医头、脚痛医脚、治标不治本”的管理困境。究其原因，主要是对时空数据赋能的问题研判与知识驱动的决策应对研究不够，尚未建成从问题发现、冲突诊断、结构诊断、过程辨识、趋势预测、态势预警、方案优化等成套的技术体系，离“全域智慧管控”尚有较大差距。

应加强时空赋能的国土空间智慧管控研究，通过时空场景知识与“数据+算力+算法”的有机融合，研发时空数据的精准化汇聚与智能化处理、数据驱动的动态化监测与综合性评估、知识引导的实时性预警与场景化管控等方法，构建动态分析、智能推演的工具与平台，从传统的线下空间条块分割转变成线上跨地区、跨时空、跨层级的数智化协同管控，实现面向时空场景的精准监测与智慧管控（赵新峰等，2022）。值得说明的是，此处的时空场景是具有特定结构和功能的地域综合体，主要面向自然资源调查监测与督察执法、国土空间规划实施监督、耕地保护与生态修复等典型业务场景，反映着特定国土空间时空范围内各种自然和社会经济要素及人类活动要素的相互联系、相互作用。面向时空场景开展监测与管控，将不再只关注局部单一要素，而是更加关注各要素间的相互作用与联系。这就要求构建多尺度、多粒度的时空场景模型，发展时空场景的智能计算与分析研判，实现知识驱动的智能审批、配置优化、方案推演等。

5 行动对策

作为复杂的时空信息工程，智慧国土建设与应用涉及的因素众多，技术难度极大，难以一蹴而就。需要秉承统筹数字化发展、推进智慧化应用这一核心理念，加强顶层设计，推动科技创新，开展试点研究和专业教育，以切实推动智慧国土的建设与应用。

5.1 开展顶层设计

应对标数字中国建设的国家数字化发展总体战略，研究智慧国土的总体发展思路与实现路径，提出国土空间数智化治理的业务逻辑与技术逻辑重构策略；研究制定统一的技术标准规范，构建跨层级、跨地域、跨部门、跨系统、跨业务的协作机制，设计以全面动态感知、系统精准认知、全域智慧管控为核心的智慧国土时空信息技术体系；通过技术耦合业务工作、标准规范与制度规则，构建时空数据底座和国土空间数字化治理技术支撑体系。

5.2 推动科技创新

选择典型地区和应用场景，开展试点示范，进行顶层设计的可行性验证，总结凝练智慧国土建设经验，厘清智慧国土构建的重点、难点和痛点问题，进一步完善建设思路与技术路径，以点带面，全面推进智慧国土建设。

5.4 加快专业改革

面向时空信息赋能国土空间高质量发展的国家战略需求，应在测绘、地理或城乡规划等相关学科专业增设智慧国土相关课程，积极推进智慧国土学科培育与建设。同时，建设高水平科技创新人才培养基地，并发挥自然资源部各类科技平台的作用，鼓励培养智慧国土领域的国家卓越工程师、国家卓越工程师团队等国家级专业领域人才。

6  结束语

当前，智慧国土建设的时机已经成熟，条件基本具备。但这是一项事关全局、影响长远、内容涉及广、技术难度大、时间跨度长的庞大时空信息工程，应高度重视，稳步推进，做实做亮。在推进过程中，这既需要自然资源系统各专业领域的协同合作，也要借助人工智能、物联网、大数据等技术领域和水利、城乡建设、发改等相关部门的力量。应积极地推动跨学科、跨领域的交叉合作，整合多部门的创新资源，集思广益，群策群力，切实地推动我国智慧国土的建设与应用，为国家高质量发展和全社会数字化转型做出应有的贡献。