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          關于利用衛星遙感和區塊鏈技術服務于自然資源管理的幾點建議

          ? ? 區塊鏈技術是利用塊鏈式數據結構來驗證與存儲數據、利用分布式節點共識算法來生成和更新數據、利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據的一種分布式基礎架構與計算范式。 ...

          作者:王權來源:自然資源部測繪發展研究中心|2021年05月28日

          ? ? 區塊鏈技術是利用塊鏈式數據結構來驗證與存儲數據、利用分布式節點共識算法來生成和更新數據、利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據的一種分布式基礎架構與計算范式。

          ? ? 與傳統技術對比,區塊鏈的特點包含幾個方面:智能合約技術和分布式節點公式算法,使其數據一致,可靠性高;非對稱加密算法和分布式賬本,使其數據不能被篡改,可信度高;分布式數據庫和數字簽名等技術,使其數據抗抵賴,安全性高;網狀直接協作機制,使其數據更加透明,可追溯性高。

          ? ? 黨和國家高度重視區塊鏈技術和產業發展,習近平總書記在中央政治局第十八次集體學習時強調,“區塊鏈技術的集成應用在新的技術革新和產業變革中起著重要作用。我們要把區塊鏈作為核心技術自主創新的重要突破口,明確主攻方向,加大投入力度,著力攻克一批關鍵核心技術,加快推動區塊鏈技術和產業創新發展。”當前,區塊鏈技術結合行業應用向縱深發展已是大勢所趨,必將給現有產業模式帶來深刻變革。

          ? ? 黨的十九屆四中全會提出堅持和完善生態文明制度體系,促進人與自然和諧共生。生態文明建設是關系中華民族永續發展的千年大計,必須踐行綠水青山就是金山銀山的理念,堅持節約資源和保護環境的基本國策。提高自然資源管理能力是守住綠水青山,完善山水林田湖草系統治理,促進土地、礦產等自然資源可持續利用的必要手段。建立自然資源統一調查、評價、監測制度,健全自然資源監管體制,是完善生態文明制度體系,推進國家治理體系和治理能力現代化重要組成部分。

          ? ? 隨著經濟和社會快速發展,人類對自然資源的開發與利用與日俱增,自然資源管理也面臨著許多問題。一是地表覆蓋變化量大。2019年前三季度完成的全國范圍遙感監測工作,全國累計新增建設用地變化圖斑(400平方米(含)以上)約51.5萬個,變化面積達1185萬畝,變化量大。二是土地利用審批周期長、追溯難。亟需強有力的科技支撐探索和完善自然資源調查和監測手段。區塊鏈技術全程留痕、防篡改、可追溯及公開透明等特性,可為自然資源地類變化全歷程監測、審批全流程監管、信息全方位確認等提供高效、透明、可信的技術保障。

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          利用衛星遙感和區塊鏈技術服務于自然資源管理的建議如下:

          ? ? (一)基于區塊鏈技術的自然資源地類變化全歷程監測

          ? ? 針對自然資源地類變化信息管理中圖斑身份唯一認證、變化全歷程可溯源、圖斑信息防篡改等需求,研究基于區塊鏈的自然資源地表變化信息數據映射機制,構建統一的映射機制與多尺度地貌特征的表征算法,融合先進的基于卷積神經網絡、圖卷積神經網絡以及全連接特征提取的深度學習方法,支撐地類圖斑的身份唯一認證與變化過程溯源。研究自然資源地類變化數據區塊存儲模型,形成高效、分布式的地類圖斑數據區塊鏈存儲方案,保證地類數據的安全和高效存取。研究顧及時間與空間維度的地類圖斑數據高效溯源查詢算法,實現子鏈間的數據交換主鏈周轉,實現在不同鏈上、不同區塊結構上的分布式高性能統一查詢處理,服務自然資源地類變化數據全流程高效溯源查詢。精準記錄長序列自然資源變化圖斑時間維度、空間維度屬性及其全流程各時相信息的連續性、相關性,實現自然資源地類圖斑身份管理與認證、多維信息集成化一體化檔案式管理、全歷程變化監控和管理,使每個地類圖斑源頭可追溯、流向可跟蹤、信息可查詢,為自然資源管理、生態保護、綜合整治及督察執法等提供高效、透明、可信的數據與技術保障。

          ? ?(二)基于區塊鏈技術的土地利用審批全流程監管

          ? ? ?在國土空間基礎信息平臺的基礎上,應用區塊鏈技術構建便民、高效、協同、安全和共享的土地利用審批遙感監管系統,發揮區塊鏈技術信任可傳遞、信息可共享、數據可回溯、天然防篡改等優勢,解決用地需求真實信息傳遞不暢、數據互享互用不高、規劃土地業務鏈條不全、業務操作繁瑣、審批效率低、監管難的痛點。以區塊鏈技術重構一套審批技術體系,充分利用遙感數據客觀性、真實性、動態性的特點,對用地需求預測、年度土地指標分解、建設用地審查報批、工程建設項目審批、批后監管等業務系統進行全流程、全覆蓋、全層級遙感監管,以區塊鏈技術重構一套完整、科學、便捷、高效的審批服務體系,建立業務標準化、數據標準化、接口標準化服務。開展業務標準化,通過統一審批事項、統一審批流程、統一辦事指南等內容,實現審批事項標準化;開展數據標準化,按照“統一收集存儲、統一編碼、統一管理”的原則,參照國家和行業標準,建立統一的土地利用審批數據庫;開展接口標準化,建立滿足土地利用審批管理系統的接口規范,實現橫向聯通發改、環保等部門,縱向貫通國家、省、市等各級部門,互聯互通的系統。

          ? ? (三)基于區塊鏈技術的自然資源信息變化全方位確認

          ? ? ?面向自然資源統一管理和生態保護修復,對變化的類型、范圍、現勢性、可靠性、實時交互性等提出了更高要求,現有的信息化手段和管理模式的弊端也逐漸顯現,數據安全風險大、共享效率不高、匯交方式單一、驗證難度大等業務問題亟待解決。區塊鏈技術構建了一個新的信任體系,具有數據不可篡改、信息透明、去中心化集體維護、可追溯性等特點,有助于實現各部門數據的安全共享與可信服務。將區塊鏈技術引入自然資源管理這樣一個多方協作的業務系統,有助于高效地記錄、核準和查詢所有數據的產生、處理和遷移過程,既能夠保證數據的真實可靠、公開透明,又可降低成本、提高效率,大幅減少內部摩擦成本、提高系統循環效率。區塊鏈技術能讓區塊鏈中的數據更有價值,通過多個節點共同參與數據記錄,并且互相驗證其信息的準確性和有效性,可實現對信息的全方位確認與驗證,進而消除不確定性和達成共識。隨著遙感數據獲取手段的日益豐富,可同步在區塊鏈的多個節點上,基于不同傳感器、不同譜段獲取的同一目標或場景的多張衛星遙感影像,對地塊的位置變化、范圍變化、用途變化、品質變化、溫度場變化等幾何信息和物理信息進行監測,將包含同一目標或場景的時-空-譜互補的多源遙感數據按照一定規則進行處理分析,進而獲得比任何單一數據更精確、完整、有效的信息,然后通過一定的手段和技術方法,完成變化信息的確認和驗證,以達到對變化要素的綜合、完整描述。

          ? ? ?(四)基于衛星遙感和區塊鏈技術服務于自然資源管理

          ? ? ?目前,以自然資源部作為牽頭主用戶的陸地衛星包括可見光、高光譜、激光測高、雷達和重力5個類別共25個衛星納入國家規劃。到2019年底,在軌運行的衛星已有10顆,具有當日空間重訪能力和全國范圍2米分辨率季度有效獲取能力,可為自然資源大區域、高頻次地表覆蓋變化監測提供支撐。自然資源衛星遙感云服務平臺自2016年5月29日正式開通以來,已在全國范圍內正式開通了22個部屬機構、31個省級中心、28個省級節點、126個市級節點,開創性地建立了多層、多級服務網絡,形成了自然資源衛星遙感數據新型共享服務模式。這為利用區塊鏈技術在自然資源體系內實現衛星遙感數據產品與信息產品的分布式存儲和應用進行了有益的探索。

          ? ? ?面向“十四五”,力求在傳統的“3S”(system)的基礎上,大力發展新型“3S”(serves),將衛星遙感、人工智能、5G和區塊鏈技術緊密結合在一起,形成衛星遙感監測服務,進一步推進傳統測繪的轉型發展進而服務于自然資源管理。

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