論天地一體化測繪技術的發展及應用

摘要：隨著信息時代的到來，正在形成一個天地一體化大測繪概念，即基于三S和通訊技術集成的地球空間信息科學。從生產關系服從于生產力、上層建筑服從于經濟基礎和科學技術是社會發展的推動力這些原則出發，我國測繪業面臨著前所未有的機遇與更加龐大艱巨的任務。本文從時空信息獲取、加工、管理和服務四個方面對未來的技術發展作出簡要敘述，最后論述在天地一體化地球空間信息學環境下的國家測繪局的地位與作用。

關鍵詞：天地一體化測繪 目標 程序化 國際化

天地一體化的大測繪是基于3S和通訊技術集成的地球空間信息科學，利用陸海空天一體化的導航定位和遙測遙感等空間數據獲取手段來自動化、智能化和實時化地回答何時（When）、何地（Where）、何目標（What Object）發生了何種變化（What Change），并且把這些時空信息（即4W）隨時隨地提供給每個人，服務到每件事（4A服務—Anyone，Anything，Anytime and Anywhere）。

1 我國土地測繪發展策略

1.1 進一步加強測繪工作的統一監管，努力構建“數字中國”地理空間基礎框架，加快信息化測繪體系建設，提高測繪保障服務能力，為解決我國人口、資源、環境等可持續發展問題，提供強有力的測繪保障。

1.2 完善測繪法律法規體系、基礎測繪保障體系和現代化測繪技術體系，加快標準化建設。要對現有標準進行清理，制定和修訂一批有利于建立共享平臺的地理信息新標準，保證國家、省、市、縣地理空間信息的整體性、完整性和系統性，促進地理空間信息的共建共享。

1.3 更新周期、政府投入、技術標準、成果共享、分級管理等方面，依法逐步建立從中央到地方穩定的基礎測繪更新機制，為社會各界提供新穎可靠的測繪數據資料。

1.4 要建立健全以3S技術、計算機和網絡通信技術為主要支撐的現代化測繪體系，加快建設“數字中國”地理空間框架的五個重點數據庫工程，包括國家空間定位基準數據庫工程，省級基礎地理信息數據庫工程，城市綜合地理信息數據庫工程和專用數據庫工程。同時要著力開展數據整合、集成和再加工，形成系列產品，積極為政府其他部門的電子政務建設提供基礎平臺。

1.5 以應用為主導大力開展測繪技術應用，提高地理空間信息資源的開發利用水平，充分發揮地理空間信息在國民經濟建設和社會發展中的作用。

1.6 加速建設現代化的國家空間信息基礎設施，為空間信息資源的開發和空間信息產業發展提供必要的技術環境，支持空間技術的廣泛應用和空間信息產業的跨越發展。

1.7 大力研制、開發國產測繪設備、儀器、數字化測圖軟件，并推廣鼓勵應用國產品牌軟硬件，以促進基礎測繪工程的低投入、高收益。

2 時空信息獲取的天地一體化和全球化

人類生活在地球的四大圈層（巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈）的相互作用之中，其活動范圍可涉及上天、入地和下海。這種自然和社會活動有80%與其所處的時空位置密切相關。為了獲得這些隨時間變化的地理空間信息（下面簡稱時空信息），在上一世紀航空航天信息獲取和地對觀測技術的成就基礎上，21世紀人們已紛紛在構建天地一體化的對地觀測系統，以便實時全球、全天時、全天候，中高分辨率的點方式和面方式的時空數據獲取系統。

我國目前正在制定從現在到2020年的國家中長期科技發展規劃。在這個規劃中將正式提出建立我國天基綜合信息系統的建議，即通過發射一系列持續運轉的衛星群、實現衛星通訊、數據中繼、全球衛星導航定位和多分辨率的光學、紅外、高光譜遙感和全天候全天時的雷達衛星群，來獲取國家經濟建設、國防建設和社會可持續發展所需要的時空信息，并與航空、地面、艦艇、水下等時空信息相融合，并與國外的對地觀測系統相互協調與合作，成為信息時代我國的天地一體化時空信息獲取系統，從而為地球空間信息的數據源提供堅實的保證。

3 時空信息加工與處理的自動化、智能化與實時化程序

面對以TB級計的海量對地觀測數據和各行各業的迫切需求，使我們面臨著“數據又多又少”的矛盾局面，一方面數據多到無法處理，另一方面用戶需要的數據又找不到，致使無法快速及時地回答用戶問題。于是對時空信息加工與處理提出了要自動化、智能化和實時化的問題。

目前衛星導航定位數據的處理已經比較成熟地實現了自動化、智能化和實時化，借助于數據通訊技術、RTK技術、實時廣域差分技術等已使空間定位達到米級、分米級乃至厘米級精度。

遙感數據，包括高分辨率光學圖像、高光譜數據和SAR數據的處理，就幾何定位和影像匹配而言，可以說已經解決，要進一步研究的是無地面控制的幾何定位，這主要取決于衛星位置和姿態的測定精度。目標識別和分類的問題一直是圖像處理和計算機視覺界關心的問題，智能化的人機交互式的方法已普遍得到應用，人們追求的是全自動方法，因為只有全自動化才可能實時化和在軌處理，進而構成傳感器格網，實現直接從衛星上傳回經在軌加工后的有用的數據和信息。

4 時空信息管理和分發的網格化

時空信息在計算機中的表示走的是地圖數字化的道路，在計算機中存貯的帶地物編碼和拓樸關系的坐標串。在3W互聯網環境下，實時查詢和檢索GIS數據是成功的。隨著全球信息網格（GIG）概念的提出，人們將要面臨在下一代3G（Great Global Grid）互聯網上進行網格計算。即不僅可查詢和檢索到GIS時空數據，而且要能利用網絡上的計算資源進行網格計算。在網格計算環境下，目前的GIS數據面臨著空間數據的基準不一致，空間數據的時態不一致，語義描述的不一致以及數據存貯格式的不一致的四大障礙。因此建立全球統一的空間信息網格對實現網格計算應當是勢在必行。

5 時空信息服務的大眾化

人類的社會活動和自然界的發展變化都是在時空框架下進行的，地球空間信息是它們的載體和數學基礎。在信息時代由于互聯網和移動通訊網絡的發展加上計算機終端的便攜化，使時空信息服務的大眾化代表了當前和未來的時代特征。也是空間信息行業能否產業化運轉的關鍵。

時空信息服務要以需求為牽引，不同的用戶，不同的需求就要提供不同的服務，在國防建設中，除了整個數字化戰爭的準備，策劃，實時指揮，戰場姿態，作戰效果估評的大系統外，時空信息服務的本質就是將3S集成技術做成適合于各兵種、各作戰單元和戰士的時空信息多媒體終端。它既可實現實時導航定位，實時通訊，也可以實時獲取和提供所需要的軍事時空信息，這樣的3S集成系統將成為裝備提供給部隊。時空信息對政府高效廉政建設的服務就是為電子政務（OA）提供必要的具有空間、時間分布的自然、社會和經濟數據與信息。目前的各種比例尺地形數據庫距離電子政務和國家宏觀決策分析使用尚有較大的距離，希望能通過空間信息網格技術加以解決。時空信息為我國小康社會的服務是具有很好機遇的挑戰性任務，需要我們創造高效優質的服務模式，這包括汽車導航，盲人導航，手機圖形服務，智能小區服務，移動位置服務等等，可以統稱為公眾信息化。時空信息的社會經濟服務包括對國家資源、環境、災害調查和各種經濟活動的時空分布及其變化的實時服務，數字城市，數字港口，數字倉庫，數字化物流，配造諸方面的時空信息服務。

需要指出的是時空信息的全社會服務是拉動地球空間信息學和3S技術產業化發展的根本原動力，它具有上百億的市場前景。