信息化测绘关键技术预测.docx

信息化测绘关键技术预测20世纪90年代以来，技术预测已经成为一股世界潮流。当前，我国测绘领域已经全面实现了向数字化测绘技术体系的转变，正迈进信息化测绘体系建设的新阶段。站在国家科技进步与测绘事业发展全局的高度开展测绘技术预测工作，对于调动各方面力量，集中有限资源在重点的关键技术领域取得突破，加快测绘信息化进程，推进测绘科技进步与创新具有十分重要的意义。测绘发展研究中心在开展信息化测绘关键技术预测的研究中，综合采用了德尔菲法、专家会议法、文献计量法等研究方法，在国家测绘局国土测绘司与中国测绘学会的大力支持下，通过对近百名院士、专家提出的60余项预测技术建议与千余篇国内外相关文献资料的深入分析，针对信息化测绘特征与总体发展趋势，结合已有研究成果，研究提出了未来影响测绘发展的12项测绘关键技术。一、技术预测的基本思路1、要符合信息化测绘的基本特征未来影响测绘发展的重大关键技术，必须是能够有力地引领与推动测绘信息化发展的、能够使测绘保障服务手段与方式产生重大变革的核心技术。因此，准确把握信息化测绘的基本特征，是技术预测工作的重要基础与前提。信息化测绘是数字化测绘的延伸与发展，是测绘生产力发展的必然要求，是信息社会测绘发展的新的形态。信息化测绘强调信息的快速流动，其中网络化与社会化是区别于数字化测绘的最根本的特征。信息化测绘更加强调以人为本，数据生产趋于规模化与自动化，产品的种类与信息含量极大丰富、知识化程度更高，信息服务趋于灵性化与大众化。信息化测绘技术条件下，地理信息数据生产的劳动强度极大降低，信息应用更加高效便捷，任何人在任何时间、任何地点都可以快速地获得权限范围内的地理信息服务。信息化测绘的基本特征主要有四个方面：（1）数据获取实时化地理信息数据的获取主要依赖空间对地观测技术，可以动态、快速、实时地获取测绘所需的各类数据。（2）数据处理自动化地理信息数据处理广泛采用自动化、智能化技术，数据处理快速、高效、高质。（3）信息服务网络化网络成为地理信息传输与交换的主要媒介，地理信息查询、检索、浏览、下载、更新与支付等实现网络化与“一站式”。（4）信息应用社会化地理信息服务领域更加广泛，为社会提供的产品更加多样化，企业成为服务的主体，地理信息应用无处不在。因此，测绘关键技术预测必须符合上述“四化”的要求。2、要统筹考虑各类技术的代表性与前瞻性技术预测除了要加强与国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006年2020年）中的相关重大专项与前沿技术的衔接之外，还要统筹考虑所遴选技术的代表性、前瞻性、影响力、全局性与实用性。研究工作遴选出的关键技术主要包括以下三种类型：（1）前瞻性与国际前沿性技术此类技术目前尚处在萌芽或初级阶段，预计在未来的10-20年内会逐渐发展成熟，并将对测绘产生根本性的影响，例如网格地理信息系统技术。（2）引进消化吸收再创新技术此类技术对于促进测绘信息化具有重要作用，属在发达国家已经基本成熟但在我国尚处于空白或起步状态的技术，属急需在引进消化吸收的基础上再创新的技术，例如主动遥感测图技术。（3）集成创新技术此类技术事关测绘发展全局，其中的单个技术通常是较为成熟的技术，但在技术集成领域还是空白，例如现代测绘基准体系建设与维护技术。二、信息化测绘的重大关键技术1、现代测绘基准体系建设与维护技术现代测绘基准体系建设与维护技术是指构建与维护与现代空间信息科学技术发展状况相适应的现代测绘基准体系的技术的总称，主要包括国际地球参考框架精化技术、坐标系转换技术、厘米级大地水准面精化技术、天体参考框架构建技术、高精度卫星自主定轨技术等。当前，世界各国都在不断建设与完善各自的测绘基准体系，地心坐标系统取代参心坐标系统已经成为一种趋势，实现全球高程系统的统一已不是遥远的将来，利用地面跟踪卫星的观测资料发展全球低阶重力场模型与高精度全球大地水准面正方兴未艾。该项技术的实现，将把传统的参心、局域、静态的测绘基准体系改建成具有高精度、全地域、动态、多功能、三维、地心等特点的新体系，实现对地球形态完整与精确的认知，带来大地测量领域的历史性进步。2、卫星精密测高技术卫星精密测高技术是指基于卫星重力探测技术与广义相对论理论获取高精度海拔高程的技术的总称。从原理上划分，该技术分为卫星重力探测技术与全球导航卫星系统（GNSS）重力位差精密测高技术两大类。前者的核心是利用重力卫星与测高卫星确定高精度的全球大地水准面，代表性卫星有CHAMP（2000年）、GRACE（2002年）与GOCE（2007年）；后者可分为时钟法与频移法，技术的实现取决于时间与频率科学的发展。利用该技术，可以实现全球任意位置高精度海拔高程的快速获取，将大大减轻高程控制测量的劳动强度，提高工作效率，使我国高程基准的现势性大大增强；同时，也将使得三维卫星精确定位普及化与简便化，促进大地测量走向大众化。3、综合导航定位技术综合导航定位技术主要包括单点快速高精度定位技术、地下智能探测与定位技术、水下高精度定位技术与室内定位技术等。当前，单点快速定位技术与水下高精度定位技术已经有了较大发展；可适用于不同深度管线探测的新型变频式调相地质雷达以及具有自动智能导航功能的管道机器人正处于研发阶段；室内定位技术尚处于起步阶段。该项技术将极大的改善现有导航定位效率与方式，使得人们在地球上任何地点均能快速、实时获得精确的导航与定位信息，也将极大地促进地理信息产业的发展。4、移动测量技术移动测量技术主要包括多传感器集成技术、传感器时间与空间同步技术、系统检校技术、地理参考技术、道路几何特征的快速重建与交通标志的自动提取技术等。基于可量测实景影像（DMI）的地理信息服务代表了下一代地理信息服务的新方向，并与空间信息网格服务、空间信息自动化、智能化与实时化解析解译服务与网络通信服务有机结合，实现地理信息服务的大众化。该项技术可以促进测绘行业从“按规范测绘”到“按需测绘”的转变，推进测绘服务的社会化与灵性化。5、主动遥感测图技术主动遥感测图技术是常规可见光红外遥感的重要补充，指利用不同载体搭载的传感器向地面发射电磁波，根据地面反射或散射回来的电磁波对地面进行成像或建模的技术的总称，可分为激光遥感成像技术与微波遥感成像技术两大类。目前，激光遥感成像技术、机载与星载合成孔径雷达技术等在国外已经较为成熟，但国内尚处于起步阶段；超高分辨率与全极化合成孔径雷达技术是当前国内外研究的热点。该项技术不仅有助于解决测图困难地区地形数据获取的难题，也有助于快速获取真三维地理信息数据。6、智能化地球观测卫星技术智能化地球观测卫星技术是构建智能对地观测系统（IEOS）的重要关键技术，主要包括小卫星技术、卫星编队与组网技术、多源卫星遥感影像自动处理技术、数据高速传输技术与新型传感器技术等。当前，智能对地观测系统已经逐步从理论走向实际，卫星编队与组网技术已从设想发展到试验探索阶段，小卫星技术也有了长足发展。该项技术的实现，一方面可以对不同卫星上采集到的数据进行综合处理，获得内容更加丰富的遥感数据，满足更多应用需要；另一方面也将大大提升遥感数据获取的现势性，使数据的时间分辨率提高为12天，实现全天候、无地面控制的地理信息数据快速获取。7、无人飞行器航空摄影测量技术无人飞行器航空摄影测量技术指以无人驾驶飞行器为平台，进行高精度的航空摄影测量，实时获取影像并进行处理的技术，主要包括微型无人飞行器技术、传感器姿态控制技术与系统集成技术等。当前，长航时无人飞行器技术、微型无人飞行器技术与平流层平台摄影测量技术等是国内外研究的热点。该项技术将改变传统的摄影测量作业方式，大大缩短成图周期、降低测绘成本、提高测绘生产效率。8、真三维时空数据库技术真三维时空数据库技术是解决多维、动态、海量地理信息数据的存储、管理、检索、分析、传输与更新等问题的关键技术，主要包括面向对象的真三维矢栅一体化时空数据模型技术，海量、多维、多尺度、多分辨率、多时态空间数据的一体化组织、存取与索引技术，无级比例尺信息处理技术以及时空数据动态可视化技术等。目前，国内外对于该项技术的研究尚处于起步阶段。该项技术将极大地提高地理信息数据的管理能力与效率，带来测绘成果形式的重大变革，有力的推进地理信息数据处理自动化与信息服务社会化。9、网格地理信息系统技术网格地理信息系统（Grid GIS）是指网格计算环境下的新一代地理信息系统，是广义空间信息网格的一个组成部分，可作为网格计算环境下实现对现有各种空间数据库操作的工具。建设网格地理信息系统所需的关键技术包括：基于网格环境的高效存取访问技术、基于网格环境的信息共享与发布技术、空间智能体技术、网格环境灵性服务与应用技术等。当前，国内外对于网格地理信息系统的研究基本处于研究探索阶段。该项技术将促进地理信息随用随取、量身定做与按需服务，带来测绘生产组织结构的革命性调整，推进测绘行业实现从“以地图生产为主”向“以地理信息服务为主”的战略转变。10、地理信息动态更新技术地理信息动态更新技术是指对地理信息数据进行动态更新与按需更新的技术的总称，主要包括多源数据的精确配准技术、主要地形地物要素的快速识别与提取技术、基于多源信息的地形地物要素变化发现与测定技术、级联更新技术、增量更新与历史数据保存技术等。当前，我国急需解决的关键问题包括：主数据库增量数据建模、多源遥感影像与矢量化地图数据的自动配准、多尺度地图数据库级联更新的自动综合方法、更新后信息的管理与应用等。该项技术将从根本上改变目前地理信息现势性不强、更新缓慢、更新劳动强度大等状况。11、地理信息安全保密与版权保护技术地理信息安全保密与版权保护技术是指对地理信息数据进行适当保密与版权处理的技术与方法，主要包括：数字版权管理（DRM）技术、数字水印与数字指纹技术、智能体（Agent）与无线射频识别（RFID）技术等。预计520年左右，数字版权管理（DRM）防拷贝技术、数字水印与数字指纹技术将成为数字信息保密与版权保护领域使用的主流技术；（无线）传感器网络+无线射频识别（RFID）技术将在移动载体领域得到推广；网络环境下采用智能体（Agent）技术跟踪与监控地理信息数据分发将成为现实。该项技术的实现将有利于推进地理信息共享与交换及地理信息服务的社会化，促进地理信息产业繁荣，提高测绘对国民经济的贡献率。12、空间数据挖掘与知识发现技术    空间数据挖掘与知识发现（SDMKD）技术是指从海量空间数据集中识别或提取出有效的、新颖的、潜在有用的、最终可理解的模式或知识的技术与方法，主要包括：基于时空统计分析的SDMKD方法、基于空间关联规则的SDMKD方法、基于求解问题不确定性的SDMKD方法、基于可视化的SDMKD方法、基于人工智能的SDMKD方法等。该项技术目前已取得初步成果，但仍有大量的理论与方法需要深入研究。该项技术的实现，将会极大的提高地理信息产品的智能化程度，增加产品的信息与知识容量，促进地理信息数据的深层次应用，扩大地理信息产业的服务领域，推动地理信息服务的社会化。沁园春·雪北国风光， 千里冰封， 万里雪飘。望长城内外， 惟余莽莽； 大河上下， 顿失滔滔。山舞银蛇， 原驰蜡象， 欲与天公试比高。须晴日， 看红装素裹， 分外妖娆。江山如此多娇， 引无数英雄竞折腰。惜秦皇汉武， 略输文采； 唐宗宋祖， 稍逊风骚。一代天骄， 成吉思汗， 只识弯弓射大雕。俱往矣， 数风流人物， 还看今朝。 兰亭序永与九年，岁在癸丑，暮春之初，会于会稽山阴之兰亭，修禊事也。群贤毕至，少长咸集。此地有崇山峻岭，茂林修竹；又有清流激湍，映带左右，引以为流觞曲水，列坐其次。虽无丝竹管弦之盛，一觞一咏，亦足以畅叙幽情。是日也，天朗气清，惠风与畅，仰观宇宙之大，俯察品类之盛，所以游目骋怀，足以极视听之娱，信可乐也。    夫人之相与，俯仰一世，或取诸怀抱，晤言一室之内；或因寄所托，放浪形骸之外。虽取舍万殊，静躁不同，当其欣于所遇，暂得于己，快然自足，不知老之将至。及其所之既倦，情随事迁，感慨系之矣。向之所欣，俯仰之间，已为陈迹，犹不能不以之兴怀。况修短随化，终期于尽。古人云：“死生亦大矣。”岂不痛哉！    每览昔人兴感之由，若合一契，未尝不临文嗟悼，不能喻之于怀。固知一死生为虚诞，齐彭殇为妄作。后之视今，亦犹今之视昔。悲夫！故列叙时人，录其所述，虽世殊事异，所以兴怀，其致一也。后之览者，亦将有感于斯文。第 10 页