從傳統到新型基礎測繪體系建設現狀與實踐思考

楊繼文，鄧蜀江，趙鵬飛

（自然資源部第二地理信息制圖院，黑龍 江哈爾濱 150080）

基礎測繪是社會經濟發展中必不可少的一部分，提供著基本的測繪地理信息服務與技術保障。《中華人民共和國測繪法》明確了基礎測繪的核心建設內容，即建立全國統一的測繪基準和測繪系統，進行基礎航空攝影，獲取基礎地理信息的遙感資料，測制和更新國家基本比例尺地圖、影像圖和數字化產品，建立、更新基礎地理信息系統，也規定了基礎測繪的公益性[1]。從新中國成立初期到現在，經過70 多年的發展，基礎測繪建設從無到有，從弱到強，從模擬時代到數字時代，國家現代測繪基準體系基本建成，基礎地理信息資源不斷豐富。1995 年，基礎測繪的實施管理實行分級管理，并在全國范圍內開展。1997 年，基礎測繪建設管理體制更加完善，基礎測繪被正式列入國家國民經濟和社會發展年度計劃。2006 年，第一個基礎測繪國家級專項規劃印發，即《全國基礎測繪中長期規劃綱要（2006-2020）》，標志著基礎測繪上升為國家戰略。

新型基礎測繪最早在2015 年6 月被提出，國務院批復同意的《全國基礎測繪中長期規劃綱要（2015-2030 年）》明確要求，到2030 年，全面建成新型基礎測繪體系，為經濟社會發展提供多層次、全方位基礎測繪服務[2]。面對新時期、新形勢、新要求，這是國家層面對基礎測繪工作作出的重要決策，提出的新發展要求。測繪地理信息眾多學者相繼開展了大量探索研究工作，而新型基礎測繪加速建設實施階段主要從2019 年1 月試點推進工作落地開始。武漢市是自然資源部第一個批復建設的試點城市，此后多地試點工作申請陸續被批復同意，全國范圍內新型基礎測繪試點建設全面鋪開。新型基礎測繪將在“十四五”建設中占據重要地位。目前，不同試點區域開展了城市級別、省域級別的新型基礎測繪探索與實踐。本文在分析傳統基礎測繪內容、特征的基礎上，結合試點地區的實踐經驗與試點研究建設的工作實際，從新型基礎測繪面臨的形勢需求、發展特性及關鍵技術進行研究與探討。

1 傳統基礎測繪的建設內容與特征

1.1 測繪基準的發展

我國測繪基準經歷了兩次重要變革，第一次為由1954 北京坐標系變為1980 國家大地坐標系統-西安坐標系；第二次為2008 年7 月，2000 國家大地坐標系的啟用。其成果精度越來越高，適用范圍越來越廣并逐步適應現代空間技術的發展需求，形成與國際銜接的全球性三維大地坐標參考基準。2000 國家大地坐標系的應用，四大導航系統（GPS、GLONASS、伽利略和北斗）的整合成為現實，通過連續運行參考站，即可方便快捷地獲取厘米級精度的定位數據，不僅滿足了各行業對高精度、實時定位及導航的需求，也為國家實施“一帶一路”倡議、全球地理信息資源建設等提供重要基礎。

1.2 傳統基礎測繪產品體系

傳統基礎測繪產品體系主要以國家基本比例尺下數字線劃地圖（DLG）、數字正射影像圖（DOM）、數字高程模型（DEM）和數字柵格地圖（DRG）（以下簡稱4D 產品）的生產為核心[3]。數據的管理單元為按照相應比例尺下的分幅與編號規則的分幅圖。

國家基本比例尺主要包括1∶100 萬、1∶25 萬、1∶5 萬、1∶1萬、1∶5 000、1∶2 000、1∶1 000、1∶500，由國家、省、市（縣）進行分級管理與應用，1∶100 萬、1∶25 萬、1∶5 萬級別由國家統一生產管理，1∶1 萬為省級政府管理，而其他大比例尺數據則由市（縣）政府管理。

隨著測繪技術的發展，傳統4D 產品的存儲形式、生產工藝、表現形式與內容均發生不同程度的變化。

數字線劃地圖（DLG）是指基礎地理要素分層存儲的矢量數據集，它的圖形顯示基本表現為基本比例尺地形圖、出版地圖和地理信息公共服務平臺（天地圖）底圖。為滿足社會經濟的發展需求，DLG 數據的采集內容與標準發生變化，2007-2008 年，相關標準規范的內容被進行了重新修訂。

數字正射影像圖（DOM）對航空航天影像進行外業控制測量、空中三角測量、微分糾正、融合和鑲嵌裁切等系列處理而生成的數字正射影像集[4]。在衛星遙感技術發展初期，數字正射影像主要以航空攝影為主，后來發展到國外衛星影像結合航空攝影。目前，國產衛星數據已基本滿足國家戰略項目需求。隨著影像數據獲取能力的增強，影像數據的處理能力也日益增強，例如像素工廠、集群式影像處理系統等。

數字高程數據（DEM）是利用地形高程數據（點/線）對地面地形按照一定格網進行連續全覆蓋模擬插值的柵格數據集。在上世紀60、70 年代，主要以大量外業高程測量為主。上世紀80 年代數字化測繪技術的發展，則告別了大量的外業測量，通過立體影像對進行特征點、線的采集，現代激光雷達（Lidar）技術的迅猛發展，高精度高程數據的批量生產成為現實。

數字柵格地圖（DRG）是指掃面現有紙質地圖后得到的電子文件，主要應用于由模擬測繪技術向數字化測繪技術過渡階段。

2 發展形勢與要求

2.1 社會需求的轉變

經過改革開放以來中國人民的努力拼搏，我國的社會經濟發展環境發生了重大變化，人們生活水平顯著提高。2017 年，黨的十九大提出我國經濟將逐漸由高速增長轉向高質量發展階段。社會的主要矛盾也發生了轉變，變為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾。人們已經不只滿足于擁有，而是追求更美好的體驗與享受。城市建設也由大興基建的擴張建設轉為精細化管理，農業生產轉向了大規模、精準化生產，生態環境資源的管理也逐漸明晰、細致與準確。面對這些轉變與發展需求，傳統基礎測繪的內容、產品形式和技術方法已無法滿足。

2.2 先進技術的發展

近20 a 是數字化、互聯網高速發展的階段，國內的測繪地理信息技術從未滯后，很多研究方向都是國際領先。數字化測繪技術的發展，基礎測繪在生產方式、工藝流程等方面完成了重大的改變。在新時代下，物聯網、大數據、區塊鏈、人工智能和云計算等高新技術迅猛崛起，激光雷達測量、無人機航攝、遙感智能解譯、室內外導航定位和傾斜攝影測量等技術的發展與應用也逐漸成熟[5]。在很多城市的城市管理、房產管理和違建清查等諸多方面已成功應用，面對新技術帶來的革新，基礎測繪以包容、開放的姿態必將迎來嶄新的面貌。

3 新型基礎測繪體系新特性

新型基礎測繪繼承基礎測繪的法定使命，將實現對傳統基礎測繪的轉型升級和創新發展。它的基本特征是全球覆蓋、海陸兼顧、聯動更新、按需服務以及開放共享[6]。相比于傳統基礎測繪，生產內容、工藝流程、成果形式和服務方式等方面是新型基礎測繪重點改革的關鍵內容。

3.1 全球覆蓋，海陸兼顧

限于科學技術的發展，過去我國測繪的重點主要在國內，以陸地測繪為主。隨著測繪技術的發展，已經形成了可以支撐全球測繪基準系統、衛星定位系統等的基本能力。國家實力日益彰顯，一系列全球戰略構思逐漸清晰。提高站位、覆蓋全球（包括陸地、海洋）是對基礎測繪改革升級的必然要求。

3.2 突破割裂，聯動更新

傳統基礎測繪分比例尺進行生產時，大比例尺數據更新后，需要1 a 或更長時間才能完成相應小比例尺數據、地理信息公共服務數據的更新，難以保障數據的現實性，數據服務供給能力弱。這是測繪系統內部的割裂，測繪系統與外部同樣存在信息壁壘，相同地理空間內，各部門數據存在空間交叉、基礎數據重復測量的問題。聯動更新就是要建立系統內外的數據聯動機制，實現一次測量、多級更新、多方應用。

3.3 按需組裝，定制服務

傳統基礎測繪主要以4D 產品為主，數據成果內容，形式固定。在探索測繪地理信息成果推廣應用中，不難發現，基礎測繪成果無法直接服務于各行各業，而需要進行大量的數據整理、篩選和分析工作。在全面開展供給側結構性改革的當下，沒有需求的供給必將走向衰亡。新型基礎測繪則要認清需求側的訴求，重新梳理地理實體相關的數據內容，重新構建技術指標體系，建立“一庫多用、按需組裝、定制服務”模式，全面提升面向不同應用需求的供給側保障能力。

3.4 開放應用，服務共享

公益性是測繪法賦予的基本定位，開放共享則是在保障國家安全利益的前提下，讓新型基礎測繪更好發展、更好應用，最大化保障社會經濟民生。

4 新型基礎測繪實現的關鍵技術

4.1 安全體系升級

開放共享與國家數據涉密之間的矛盾，是新型基礎測繪體系構建中急需解決的重要問題，需要建立涉密數據與非涉密數據的分類體系與聯動機制，完善基礎測繪數據的安全體系，通過空間精度轉換、敏感或涉密數據掩蓋及國產密碼技術，對數據獲取、處理、傳輸、分析及應用等各環節進行安全體系改造升級。

4.2 立體化數據采集技術

空天地一體化的技術對地觀測能力日益增強，通過高空衛星、中空飛機、中低空無人機、地基雷達、地面采集車、探地雷達及無人船等涵蓋地上地下、水上水下的數據采集技術，全方位地獲取空間內地理實地的位置、紋理和屬性等信息，利用數字化手段完整刻畫真實的物理世界。光學遙感影像、激光雷達和視頻流等多源異構的三維立體時空數據的融合處理與應用，是面向地理實地數據生產、場景應用的關鍵技術難點。

4.3 智能化數據處理技術

智能化數據處理技術主要包括基于原有空間數據提取、抽離和關系重建，面向多源異構海量數據的地理實體信息智能化提取和智能變化發現技術。

傳統基礎測繪中已形成了大量內容豐富的數據資源，包含了水系、交通、建（構）筑物及場地設施等地理實地的空間位置及基本的自然屬性信息，建立一個規則化轉換、重構與整合的地理信息要素實體化改造技術方法。原有數據實體化主要以二維空間表達為主，三維立體時空數據的采集處理、變化更新，則需要面對眾源結構化、半結構化和非結構化數據，探索構建一體化的智能信息提取與變化發現的技術體系。

4.4 定制化的地圖自動綜合

涵蓋全球范圍的地理實體是對真實物理世界的連續、完整的數字化表達[7]，而面對不同的應用場景，呈現給使用者的數據則需要按相應的尺度進行表達。針對非尺度地理實體數據的自動綜合、智能制圖和可視化表達等關鍵問題，構建按需組建、高度融合、智能便捷的新時期自動化智能制圖技術體系和工藝流程。

5 思考與建議

5.1 加強頂層設計，注重區域特色

各地新型基礎測繪建設均處于探索階段，雖然試點區域的先行探路，已形成了一定的成功經驗，但不同試點區域都有各自的不同與特色。國家層面，2021 年3 月，自然資源部下發了《新型基礎測繪體系建設試點技術大綱》，進一步明確了新型基礎測繪的頂層設計。省級、市縣級層面，則需要在國家框架下，根據本區域經濟社會發展情況與特色需求，開展相適應的新型基礎測繪建設，形成全國統一基準、統一結構的整體數據框架，又能體現區域特色，開放共享的成果與應用模式。

5.2 建設與應用融合發展

在新型基礎測繪試點建設過程中要注意以需求為導向，堅持邊建設邊應用才能讓數據具有鮮活性、持續性與實用性，缺少實際應用的建設，容易缺失方向，出現閉門造車、空中樓閣的局面。在頂層設計的引領下，在實際應用中更能發現問題，在解決問題過程中才能完善自身，從而使新型基礎測繪更可靠、更完善、更健壯并更具應用性。

5.3 整合數據資源，物盡其用

經過多年基礎測繪數據生產的積累，國、省、市、縣各級部門均已形成了不同尺度豐富的數據資源，數字城市建設、智慧城市建設、第三次國土空間調查、林草資源調查和不動產調查等各項任務的開展，也積累了面向不同應用方向的數據資源。在新型基礎測繪建設中，應盡量整合已有數據資源，實現物盡其用，避免重復建設，構建各數據間有機整合、智能提取轉化的技術流程與工作方法。

6 結束語

新型基礎測繪是國民經濟轉型發展新時期的必然產物，面對時代發展的新需求，先進技術的強大推力，新型基礎測繪的構建是新時期測繪地理信息重點工作內容，是測繪地理信息跨域發展的重大機遇。本文分析了傳統基礎測繪和新型基礎測繪的區別特征與關聯，提出新型基礎測繪的背景要求與發展趨勢，探討了構建新型基礎測繪的關鍵技術，闡述了關于新型基礎測繪構建的幾點思考建議。新型基礎測繪剛剛啟航，測繪地理信息工作者還需不懈努力，瞄準前進方向，共繪基礎測繪美好未來。