美國的“地理國情普查”和“一張圖”

為了落實國家測繪地理信息局“走出去”戰略，國家基礎地理信息中心與美國喬治梅森大學（George Mason University，GMU）于2010年簽署了雙邊合作框架協議，由后者提供測繪地理信息技術與管理講座、培訓，并組織相關學術技術交流。在此協議框架下，2013年10-11月，湖南省測繪科技研究所副所長湯仲安博士赴美參加了第三期“高級地理信息技術”培訓班，以下為其培訓總結報告的部分內容選編。

——編 者

美國地理信息領域一般并不采用最前沿最高科技技術，而是往往采用較為成熟穩定的技術，但在其產業發展中蘊含的開放理念、市場觀念和人人參與機制等令人耳目一新。

此次訪美培訓的專題是“地理信息平臺建設及國情監測”，目的是向學員介紹美國有關地理信息平臺建設和國情監測等方面的科研與應用進展情況，同時了解美國和國際測繪行業先進技術和管理經驗，為做好我國正在開展的“天地圖”、“地理國情監測”等重點建設項目提供技術借鑒和經驗。

美國地理信息產業的發展和壯大，與其政策靈活、產學研結合緊密、用戶需求定位準確等息息相關。在參觀訪問學習中，我們普遍感覺，美國地理信息領域一般并不采用最前沿最高科技技術，而是往往采用較為成熟穩定的技術，但在其產業發展中蘊含的開放理念、市場觀念和人人參與機制等令人耳目一新，值得國內相關行業領域借鑒。

“無處不在”的美國地理國情監測

美國沒進行類似于我國的地理國情普查和地理國情監測項目，但地理國情監測技術及應用無處不在，各類研究深入到各個行業，并把研究的方法及成果具體實施到監測中去。通過多年的積累擁有大量相關的信息資源，并利用科技界的最新成果和各部門的信息共享來實現信息資源的更新、維護和利用。

高度的數據共享。學習期間，深切地感受到了信息資源共享給美國的技術進步、成果應用帶來的巨大效益。在美國，所有政府投入的項目一經完成，成果必須共享，無論是政府部門、企業還是個人都可以申請使用成果。數據共享不僅拓寬了行業間研究方向，也豐富了跨行業應用，為社會所需提供了全面細化的服務。例如路易斯安那州立大學的Fahui Wang 教授調取了美國從1790年到2010年，每隔10年的人口普查數據，利用空間統計的方法研究人口、經濟和航空的變化軌跡；全球環境和自然資源研究所的John J. Qu 教授在做自然災害與糧食問題研究時，無償使用了MODIS（搭載在terra和aqua衛星上的一個重要的傳感器，是衛星上唯一將實時觀測數據向全世界直接廣播，并可以免費接收數據并無償使用的星載儀器）數據，分析土壤濕度、植被覆蓋及氣候變化；研究機構做美國農作物產量預估時，會共享農業部門提供的每個地塊的種植情況，結合衛星影像，利用遙感影像分析技術對每個階段的生長情況進行監測、評估產量。所有的研究、分析、評估、預報成果都將提供共享，為社會、經濟的決策提供服務。

便捷的云計算服務。云計算”是目前美國發展較為前沿的技術領域，相關的標準和政策法規等正在討論制定和初步形成中，但在具體的技術方面已經取得了長足的發展。美國的商業運作機制較為完善，因此云計算中的計算服務也作為一項重要的服務內容由各大專業公司向社會開放，也在很大程度上促進了海量數據的實時計算與服務。

由于不存在信息資源保密問題，計算者可以租用公有云（如亞馬遜）平臺進行海量計算。氣候部門做氣候模型計算時，要用到全球范圍近200年的氣候數據，描述海洋大氣、海冰和地表要素的變量超過300個，時間分辨率為“月”，空間分辨率為4*5度，數據量約750GB，共有300個計算模型，按照常規計算至少需要3個月時間，楊朝偉教授的研究團隊利用亞馬遜的云服務，利用并行計算技術在短短的3個小時就完成了計算任務。

地理信息在城市研究與規劃中的應用

美國各行業對測繪地理信息的工作及成果利用廣泛，幾乎所有行業都會將本行業的數據定位在地理信息數據上，進行統計分析應用，為本行業的決策提供科學的依據。

我們選取目前與地理信息結合較為緊密的城市規劃業務來做參考。城市規劃是指導城市建設，促進社會經濟發展的“龍頭”，是城市建設和管理的依據。地理信息系統是地理空間分析技術和計算機信息處理技術交叉的產物。它于20世紀80年代早期最先在歐洲等發達國家的城市規劃中獲得應用。

路易斯安那州立大學的Fahui Wang教授在關于“公共服務便捷度的度量、影響與優化”講座中，重點提到了城市規劃中公共服務便捷度以及其與地理信息的關系。

便捷度就是區位，學校、醫院、體育設施、公共綠地和休閑場所等資源的合理分布。公共資源單由市場經濟無法合理調控。而規劃工作通常是以公眾行為的便捷性和城市的發展為基礎的，因此便捷度的研究對規劃工作很有幫助。

而基于GIS對便捷度的度量實現研究，可以了解資源有多稀缺，可以確定供給和需求量的匹配比，了解資源有多遠，分析距離、時間、路費、行為距離、心理距離等。在此基礎上分析公共設施便捷度，從而對相應的城市規劃和管理實行調整，比如通過對上班便捷度的調查研究，直接影響到相應的城市用地、公共交通的調整等。

由此形成城市規劃的新理念——公共資源可達性的均等化，平等的理念由可達性的均等化來實現，絕對的平等不可行，可行的目標是把不平等最小化。

美國的“一張圖”平臺

美國內政部官員Jerry Johnson講授了美國內政部在通過地理空間技術支持開放政府和開放數據中的所做的工作以及取得的成效。

美國內政部有72000名員工，管理30.35億畝的土地，17.6億畝的大陸架，8500多個石油合約，管理水資源、水庫、大壩、戶外活動設施（如公園、具有歷史意義的地址等），保護自然資源、歷史資源。為本土文化和保護組織提供服務。

2009年1月21日，奧巴馬政府發布公告，提出了開放政府的理念：政務透明、公眾參與、基于合作。美國擁有24000個政府網站，使用者很難從網站上快速高效地查找到所需要的信息，有的網站只對系統內部開放，公眾很難查找信息，且有的網站沒有采用新的技術。

基于這種現狀，美國聯邦政府決定建立開放型政府網站，由白宮科學技術辦公室，與地調局一起，負責網站運行管理。利用網站把數據集中在一起，提供數據共享、下載，促進應用程序的開發，提供各種各樣的服務。而怎樣提供服務，則由公司來負責實現。并根據不同的領域建設社區，一個領域對應一個社區，大家根據自己的興趣，可以加入到社區中來。

網站建立后，在短短的幾年內，由當初的37個數據集發展到幾十萬個數據集。隨著數據的開放與應用，產生了很多提供數據服務的公司，帶動了創新與市場應用。

2013年5月9日，奧巴馬簽署聯邦法案，確定網站數據對公眾開放，免費訪問。開放數據政策指的是：支持公眾對數據的訪問，實行數據共享，并加強數據與信息的管理，但涉及私有的信息不放到網上，由核心部委管理。將在六個月內，所有政府部門被要求列出所有的數據資產詳細目錄，并公布所有能供公眾訪問的數據清單。所有的數據信息均作為財產管理，并由聯邦地理數據委員會（FGDC）負責國家數據空間基礎設施的建設。

之后，由于目錄服務中的數據，對于非專業人士來說，不容易訪問，并且網站建立后，不可以在一個地方開放發布數據。同時FGDC采用了很多標準，實現了數據在美國政府部門中的共享，但由于每個部委技術實力不一樣，碰到不少障礙，投入后，達不到效果。

為解決以上問題，總統簽署法案，建立“一張圖”服務，在同一個地理信息平臺上集成各種信息。在處理墨西哥灣石油泄露事件中，內政部要求各部門利用“一張圖”發布各自專題信息，將當地發生的事件、周圍的環境以及人們受到的影響等盡量放在平臺上，通過地圖服務，將復雜問題進行集成，將分布的、不同的數據，更快更好地集成，將以前認識不到的通過地圖，直觀明了展現出來，為決策者們更加有效地工作提供支持。平臺建設中采用開放標準，如WAIS、CS-W等，使共享很容易實現，并集成到平臺中。

美國政府通過地理空間服務平臺的建設，加強了數據在不同部門、不同用戶中的使用、共享以及應用服務，極大地加快數據的更新，加快了數據的應用，開拓了市場，同時促進了地理信息技術的發展。在未來可以可借鑒美國的經驗，將不同部門間開放數據統一 “一張圖”平臺中，在各部門間加強數據共享，減少重復建設，最大地利用資源。

由“美國經驗”得到的啟示

加強地理國情監測技術共享。我國的地理國情監測正在全國范圍內大面積的開展，相關的技術規范和指標已經制訂但需要經過實踐的驗證和調整。美國對此方面相近的研究已經有很多具體的成功實例，雖然中美兩國國情不同，監測指標不同，但監測的手段與技術方法值得借鑒的。建議進一步加強合作和交流，充分借鑒國內外已有成功案例，對地理國情監測的方法、指標、分析、應用等進行完善。使我國的地理國情監測項目盡快發揮作用，產生成效。

加快地理信息共享政策制定。我國地理信息的共享，國家測繪地理信息局采用與其他部門簽署共享協議的方式，雖然取得了一定的進展，但總體效果不佳，造成地理信息資源分散。建議借鑒美國的信息共享立法推進的經驗，將信息共享納入法律范疇，采用立法的方式促進信息共享，打破部門壁壘，促進地理新產業發展與繁榮。

探索公眾參與地理信息更新的辦法。隨著地理信息的社會化應用，公眾參與地理信息更新的熱情度高，是一股龐大的力量。社交媒體信息（微博、Twitter、Facebook等）在美國的公共交通、災害評估、商業消費等領域已經得到了極其廣泛的應用，已經成為地理位置相關的快速分析和決策的重要信息源。由公眾廣泛參與提供位置相關的專題信息，并通過網絡匯總分析后實時或準實時反饋給公眾，反過來更進一步促進了公眾參與度和認同度。我國擁有巨大的公眾資源和良好的網絡構架，如何將其充分利用將是地理信息領域今后的一個重要發展方向。

建議廣泛借鑒google地圖、Twitter、Facebook等國際著名網站、社交媒體的運作機制，建立我國公眾參與地理信息更新的體制機制，利用我國現有志愿者地理信息的良好基礎，依托“天地圖”為公共平臺，通過各種方式激勵和引導公眾廣泛參與志愿者地理信息提供，探索公共數據分發服務、基礎地理信息更新、應急響應機制建立的新策略和新方法，制定志愿者地理信息規范和標準，使國家測繪地理信息局成為我國志愿者地理信息市場的規劃者和引導者。