中國地理空間框架建設的內容與進展

李維森

地理空間框架是當今測繪工作的主要活動和主要內容。

地理空間框架究竟是些什么內容？實際上，它是對地理信息數據進行采集加工，或者交換、服務的活動，以及與這些活動相關的法規、標準、基礎設施的一個總稱。也就是說，在政策標準各方面的支持下，建立相應的機制，在相關技術的支撐下，通過人和設備。設施，向社會各方面提供地理信息的服務。地理空間框架也是當今測繪工作的主要活動和主要內容。

為了把這項工作做好，貫徹落實中央的指示精神，國家測繪地理信息局和當時的國務院信息辦（現已并入工信部）聯合出臺了關于加強數字中國地理空間框架建設應用的一個指導性意見，對于地理空間框架和應用，進行了進一步明確的規范。

這里面地理空間框架的構成，具體而言包括了五大內容：第一是數據部分，這是最基本的；第二個是目錄和交換，要建成一個交換體系；第三是提供公共服務體系；第四是政策和標準的支持；最后是要組織保障，沒有組織保障這項工作做不好的。這就是我們的地理空間框架的五大體系。五大體系的核心是基礎數據，因為其他的是相對固定的。所以我也會重點介紹數據體系。

地理空間框架要求從國家到省、到市縣是互聯互通的。國家一直是統一的，在全國實現互聯互通。這樣在全國的保障服務上是非常便捷的，也是非常豐富的。我說的數據體系這個框架的核心，也是國家的自然資源和地理信息基礎數據庫的主要內容，還包括多尺度、多要素、多類型、多時相，是一個國家的戰略性資源。

近十年來我們國家的數字中國地理空間框架到底建設到什么程度了？

新時代的坐標體系建設

首先是國家層面的建設，就是地理空間框架數據體系這個核心的建設。要說數據體系建設，首先要知道我們國家在做地理信息的采集、服務過程中的基準問題。所謂“基準”就是坐標體系。

地理空間信息中的任何一個點都有它的坐標，這是我們測繪活動的一項基礎。而這個基準，是由平面基準（平面坐標）、高程基準、重力基準和深度基準構成的。重力基準我們可能用得稍微少一些，但是在礦產方面用得比較多。

平面基準，我們國家經歷過三次變化：最早采用的是1954年的全國統一標準——北京坐標系，作為我們國家平面控制網和控制坐標系的原點。到了1982年我們又建立了西安坐標系，也就是80系——1980西安坐標系。這個坐標系也是個平面坐標系，那么這個坐標系派生出來的圖和各方面的應用，當前也在用。到了2000年，隨著我們衛星定位技術的提高——因為前面這兩種坐標系都與衛星定位不相關，所以這個坐標系都是在過去要做各種三角點、天文大地網測量的這些基礎上建立的，與現在的精度不行——所以2000年以后，有了衛星定位技術以后，國家開始實施了2000坐標系。這是以地心為中心的一個動態的平面一致的坐標系。

而對于高程坐標系，就是我們國家哪一點多高。這個高程坐標系是我們1956年建成的黃海高程。到了1985年做了一次改造，然后建成了1985的高程，這個高程的原點是在青島。青島市觀象山的水陸原點，和海平面相接的一點作為我們國家高程的零點。所以到哪個城市說海拔多少，就是以之為計算點的。這是高程系統。

要開展建設離不開這個系統。因為這些基準都有些過時了，為了提高我們現在測繪基準的水平，適合國際要求，特別是衛星定位技術的要求，所以從2000年起，國家就批準了一個測繪基準現代化建設的工程。這個工程國家投資了5個多億，2001年建設完成，這就是建立我們國家的在2000坐標系環境下的三維動態陸海一體的高程技術。這個系統，要建立360個國家衛星定位的連續運行的基準站。一開始這360個站基本上都是GPS站，現在我們國家的北斗系統出來了，現在我們的這360個站，既滿足GPS的要求，也可以和格洛納斯、伽利略以及我們的北斗兼容。這些系統都可以共享。這360個站分布在我們國家各地，是國家統一建設的，但各個省市也在建省內范圍的。目前我們掌握的衛星定位基準站，全國有2000多個。我們全國除了東北和西北部分區域以外，發達省區的基準站基本上都建成了。

基準站體系建成以后，可以解決什么問題呢？解決了我們測控制點，不需要再用經緯儀。現在只要拿著衛星定位儀——GPS儀器或者北斗儀器，往任何一點一放，這個系統就可以收到信號。一般精度的，放一下大概就是一分鐘不到，這一點的平面位置就出來了。這些點建了以后，我們測量的精確程度和技術水平就有大大的提高。這是解決了我們平面測量的效率問題，和衛星技術是緊密相連的，給全國提供了平面的基準。

而在高程系統方面，我們在全國開展了12萬公里的水準測量——一等水準測量。通過這次測量完以后，我們和現在的GPS點，以及國家的重力點，一起對全國的地質進行了一次模擬的計算。計算完以后，把這套系統和之前的衛星定位數據系統一結合，這時候我們到任何一點就可以不僅獲取它的平面位置，還可以獲取它的高程。這就是我們的大地基準，到2016年將全部建成。這項工作是在全國大規模地鋪開。

1∶50000地圖的全國覆蓋與更新

同時，按國家的要求，我們要將1∶50000的地圖對全國進行全覆蓋。這是一項重大的工作。我們在2006年以前，曾把過去測繪的1∶50000的圖都輸進去建立了數據庫，但這個數據庫是比較陳舊的。所以從2006年起，國家又專門投資了5.4億，對過去的老的1∶50000的地形圖進行更新。這個更新工程，從2006年起，到2011年結束。

我們用5年多的時間，把總共19000多幅地形圖測完。2011年舉行了項目的驗收，這部分占了全國面積的80%。而青藏高原——新疆、西藏、青海這一部分，海拔在4千米以上，過去有很多無法測，隨著技術水平的提高可以實現后，國家就西部這個項目就投資了11個億，同樣也是2011年竣工完成。

工程順利完工以后，我們在國務院新聞辦公室就對這兩項工程進行了聯合發布：全國的最新的1∶50000數據，實現了全國的全覆蓋。這個全覆蓋，在國際上都是非常罕見的。除了美國的基本圖是1∶24000以外，像加拿大、俄羅斯都沒有實現。現在各個省，任何地方和部門都可以拿到這個數據。

完成了陸地測量后，陸地的延伸——海島礁的問題怎么解決？所以在很多部門、專家的要求下，我們提出了關于開展海島礁的一個測繪工程。這項工程是以總參謀部和國土資源部聯合的名義申報中央的，具體實施由國家測繪局、總參測繪局、國家海洋局和海軍司令部四家聯合來組織實施，由國家測繪局來牽頭。項目由時任國務院總理溫家寶親自批的，胡錦濤總書記和中央軍委幾位副主席都在上面簽了字。

這項工程國家投入了15.6個億，從2009年開始，今年一期工程完成，明年上二期。這項工程我們主要對600多個大于500平方米的島嶼進行定位和測圖，同時要全面摸清我們國家到底有多少個島礁是實際被外國在控制著。

這三項工作做完后，我們的測繪工作，從國家的角度就全面完成了。但是因為我們國家的建設發展速度非常快，很多部門特別是道路交通部門提出來，能不能每年把圖可以快速地更新？

在這種訴求下，我們就開展了定期更新的工作。因為我們國家有自己的測繪衛星，數據源沒有什么成本，所以大概每年只要花將近1個億左右的經費，就可以把全國的1∶50000地形圖的數據實現全面的更新。通過各種努力，這幾年已經實現了。從2012年開始，對重要的地理信息要在全國范圍內，每年做一次更新。

這個年度的更新出來以后，給相關部門提供使用，反映非常好。我們不僅實現了全覆蓋，而且實現了動態更新，很多數據現勢性很高。應該說我們國家的數據在1∶50000的尺度上是非常豐富，而且現勢性非常好，所以在各個部門像國土方面使用的地質調查等等，應用很廣。

地理信息公共服務平臺和數字城市建設

我們建立了這個數據庫以后，同時為了滿足各方面的要求，建立起國家的地理信息公共服務平臺。

地理信息公共服務平臺分三種類型：一個是涉密版，因為5萬的地形圖是機密版，機密版是不能賣的，也不能泄露的，所以我們就設置了平臺的涉密版；其他兩個是政務版和公眾版。

涉密版主要是公安部門需要的，而其他政府內網環境下運行的是政務版。現在我們各個城市的數字城市基本上是政務版的偏多。同時我們從2010年開始，實行了一個基于互聯網環境下的公眾版，就是天地圖。天地圖和現在的谷歌地圖是相類似的。我們想通過我們全國的努力，實現某種形式替代谷歌。現在天地圖除了西藏沒有連上以外，其他的對全國實現了對接聯網。

國家在測繪地理信息方面實行的是分級管理。國家完成了1∶50000的，任務基本上是完成，可以提供保障了。省這一級的，是要求1∶10000或者1∶5000的數據基礎；而到市縣這個層級，就是1∶2000甚至1∶500。因為現在經濟快速發展和衛星影像的技術提高，大家對大比例尺、高精度的數據需求非常旺盛。所以這時候我們地方不能全靠國家的這個版本，所以數字省區和數字城市也是在這個環境下提出來的。

數字省區的建設內容，我們在2009年就印發了關于數字省區建設的技術大綱。數字省區到底怎么建，數字省區建設的數據體系方面，也就主要是三個方面：一個是我們現代的基準要和國家基準一致；一個是數據庫，就是1∶5000和1∶10000的數據庫；再一個就是要建立起公共平臺，包括涉密版的和政務版的。

由于各地的發展不平衡，我們對建設數字城市也不能一刀切。對具備硬件環境的城市，對數據要求比較緊迫的城市，從2006開始，提出了建設數字城市的全國性工程。

這項工程實際上是在總結國家和省的建設的基礎上，提出了四項工作：第一是建立一個數據庫，就是以為1∶10000、1∶5000、1∶2000和1∶500為基礎的，覆蓋城市市域和市中心的數據庫；第二是在這個數據的基礎上，建立起一個公共服務平臺，同樣分為政務版、涉密版和公眾版的，為各方面服務；第三是建立一套機制，在市域范圍之內，政府來主導，大家共享，測繪地理信息部門、國土部門來做基礎的技術保障支持，來做更新；同時第四點，在這個基礎上，實現若干應用——各個部門在應用，以此實現政府間的數據互通共用，一套數據解決大家的問題。

我們的要求是十二五期間，333個地級市要全面完成。現在的情況是到目前為止，324個地級市已經開展了這項工作。

（本文根據作者在8月湖南數字城市地理信息基礎工程市長研討班上所作報告錄音整理而成，有刪節，未經作者本人審閱）