2. 中国测绘科学研究院, 北京 100830 ;
3. 渤海大学, 辽宁 锦州 121013
《全国基础测绘中长期规划纲要(2015—2030年)》指出:新型基础测绘工作对象覆盖全球陆地和海洋,以卫星遥感和卫星导航定位为主要技术手段,以现代测绘基准体系和数字地理空间框架等为主要成果内容,提供满足多样化需求的定制服务。新时期基础测绘的工作对象、工作内容的深刻变化,体现了经济社会各领域对测绘地理信息需求结构调整和现代技术发展对测绘地理信息转型发展的要求。相对于基础测绘而言,新型基础测绘多出的“新型”二字,意味着区别于传统基础测绘的工作对象和任务内容。为此,本文拟对新型基础测绘的工作对象在覆盖范围上实现全球覆盖和海陆兼顾、在要素内容上实现从七大要素向全要素发展,并从基础测绘生产组织角度对新型基础的具体工作任务进行分析研究。
一、 新型基础测绘的工作对象基础测绘是为经济建设、国防建设和社会发展提供全方位测绘服务保障的基础性工作。党的“十八大”以来,经济发展新常态、国家总体安全战略新布局、国家“走出去”新形势要求新型基础测绘以全球、海洋及重点地区为常态化工作对象,在覆盖范围上实现全球覆盖和海陆兼顾,在要素内容上实现从七大要素向全要素发展。
1. 全球覆盖伴随着我国经济发展空间不断向全球拓展,我国对全球陆地和海洋基础地理信息资源覆盖不够、掌握不足问题变得尤为明显。主要表现为:
1) 边境以内大比例尺地理信息资源较为薄弱。新疆、西藏、云南等九省(区)及新疆生产建设兵团约146万km2,其1:2.5万基础地理信息近乎空白,1:1万地理信息覆盖率为19.5%,且近一半现势性为2000年以前;边境口岸、城镇大多无1:5000及更大比例尺地理信息[1]。
2) 边境以外大比例尺地理信息资源近乎空白。研制了全球2000年和2010年两期30 m分辨率地表覆盖遥感制图数据产品,但尚未建立常态化的更新机制,且全球基础地理信息产品种类少、尺度小、现势性不高。
同时,我国与美国、英国、法国、德国、日本等世界发达国家在全球地理信息资源开发建设方面存在较大差距。这些国家普遍重视境外地区地理信息资源,早已实现了对包括边境地区在内的国土范围地理信息的合理覆盖后拓展到全球重点地区,并建立了常态化的更新机制:
1) 美国已经获取了覆盖全球地表 80%陆地范围的干涉雷达数据,生产空间分辨率30 m、高程精度16 m的全球地形数据。2011年美国公布了全球最详尽的海底地形图,分辨率为1 km,目前正在测制北极地区海底地形图。
2) 日本于1996年开展了全球测图项目,于2008年发布了该项目的第一个版本,并每5年对该数据进行更新。
3) 2009年6月,美国与日本共同推出了1″间隔的全球数字高程数据,是迄今为止最完整和一致的全球数字高程数据,2011年新版本数据覆盖范围扩展到全球99%的陆地。
4) 国外先后研制了4套1 km、1套300 m分辨率的全球地表覆盖数据产品[2]等。
为此,随着经济全球化、国家“走出去”的深入发展,从全球整体角度来看中国经济发展和社会进步的思路或方法已经成为必然:满足我国“稳固沿边、经略周边、面向全球”的开放发展的需求,尽快缩小、加快赶超美国等西方国家,不断拓展基础测绘工作对象,不断加强对全球和重点地区的精细认知,获取覆盖边境地区、全球重点地区的地理信息资源,提前谋划,有策略、有步骤地开展全球测绘和边境测绘。
2. 海陆兼顾经过30余年改革开放,我国已经形成了较合理的国土空间开发格局,但也面临着资源禀赋空间不均衡、环境容量有限和生态系统承载力约束的问题,需要差别化地制定不同地区经济社会发展方式及资源生态环境政策等,调整优化空间结构,构建科学合理的城市化格局、农业发展格局、生态安全格局、自然岸线格局等[3]。为此,需要统筹做好陆地海洋不同区域测绘地理信息服务保障。其中,西部地区主要做好基础地理信息资源建设与服务工作,并依此重点开展资源环境生态、自然灾害防治等监测;东部地区要做好基础地理信息更新和地理国情监测工作,并重点开展城镇化发展、国土空间开发等监测;沿海地区要做好海洋基础测绘工作,并依次重点开展海岸带变化监测等。
经过多年努力,陆地国土基础测绘任务已基本完成。据“十二五”测绘地理信息规划评估报告,目前,国家级和省级(除西藏外)基础地理信息数据库已全面建成。但是,长期以来,我国法律法规没有明确海洋基础测绘的定义和内涵,《中华人民共和国测绘法》只对海洋基础测绘由军队管理给出了原则性的规定,影响了具体工作的开展。伴随着海洋强国战略和“一路一带”建设的推进,发展海洋经济、维护海洋权益、实施海洋工程、开展海洋科学研究迫切需要海洋基础地理信息的支撑。为此,测绘地理信息部门可通过完成海岛(礁)一期工程,争取海岛(礁)二期工程,谋划海岸带测绘和海底地形测绘,开展海洋地理信息资源开发建设战略研究。同时,据对11个沿海省份调研,地方海洋测绘在体制机制建设、规划编制和落实、成果管理和使用、行业管理等方面也取得了突破性进展。如浙江省明确省级基础测绘包括海洋测绘,由省测绘与地理信息管理部门负责组织实施[4]。福建省测绘地理信息局“三定”规定中被赋予承担全省海洋基础测绘的职责。沿海过半的地区以专项工程的形式将海洋测绘列入基础测绘规划,还有个别地区编制了海洋测绘专项规划等。但是,总体来看,海洋基础测绘定义和任务不明,管理职责分工不清,组织实施能力不强。为此,综合考虑当前海洋测绘管理体制客观实际和相关法律条款规定,明确海洋基础测绘定义和内涵,通过按地域或按内容划分民用海洋基础测绘和军事海洋基础测绘的任务,并采用军民融合的方式组织实施。
3. 全要素发展传统测绘的目的是测制地图,因此,其关注对象主要为具有明显形状特征的地理要素,尤其强调对具有方位意义的独立地物的突出表示。同时,由于受到地图制图图面信息承载量的限制,以及航测或卫星遥感内业判读和外业调绘等技术手段的影响,基础测绘对象侧重于居民地、水系、交通、境界、地貌、地表覆盖和地名七大要素,其属性信息设置主要偏向自然属性,人文经济属性少。伴随着基础测绘全方位服务于经济建设、社会发展和国防建设的需要,基础测绘对象要从核心要素向全要素拓展,从地表向地上、地下、水下一体发展,增加地下管线、水下地形、不动产信息等要素内容,并根据地理信息统计、分析方面的应用,增加地理实体属性、分布和相互关系的信息。
二、 新型基础测绘的工作内容《中华人民共和国测绘法》和《基础测绘条例》对基础测绘的任务作出了规定:“基础测绘是指建立全国统一的测绘基准和测绘系统,进行基础航空摄影,获取基础地理信息的遥感资料,测制和更新国家基本比例尺地图、影像图和数字化产品,建立、更新基础地理信息系统。”该定义从生产组织的角度,分别对基准体系维护、遥感资料获取、基础数据生产与建库、基础地理信息服务4方面内容进行了规定,具体见表 1。
流程环节 | 定义内容 | 实际内容 |
基准体系维护 | 建立全国统一的测绘基准和测绘系统 | 建立和维持全国统一的大地基准、高程基准、深度基准和重力基准;建立与维持国家卫星定位连续运行参考站网等 |
遥感资料获取 | 进行基础航空摄影 | 实施国家基础航空摄影;获取卫星遥感资料;航空航天遥感影像管理数据库的建设等 |
基础数据生产与建库 | 测制和更新国家基本比例尺地图、影像图和数字化产品 | 生产用于建设和更新国家级基础地理信息数据库的基础数据 |
基础地理信息数据库的建设、维护和更新;基础测绘成果资料、档案的管理和维护等 | ||
国家基本比例尺地图制图和更新;国家地图集、国家标准版图的开发等 | ||
基础地理信息服务 | 建立、更新基础地理信息系统 | 基础地理信息公益性应用;测绘技术应用等 |
同时,海洋基础测绘是基础测绘的重要组成部分。鉴于目前尚未对海洋基础测绘给出法定定义,因此,海洋基础测绘任务内容的确定既要遵从基础测绘已有的规定,又要体现海洋测绘在理论与技术方法、成果形式和管理等方面与陆地测绘工作的差异性。据调研,发展海洋经济、实施海洋工程、开展海洋科学研究对海洋基础地理信息需求相对比较集中[5]:从区域来讲,集中在领海基线以内,主要是滩涂、浅海、岛礁、礁盘等范围;从要素或内容来讲,集中在岸线、水下地形、水文、底质等信息;从使用部门来看,主要是海洋渔业、国土管理、旅游发展等政府部门;从用途来看,主要是涉海管理部门开展资源管理、规划编制、权属登记、执法监海洋工程等。为此,综合军队、海洋、交通、测绘地理信息等部门工作实际、相关学者观点[6]及基础测绘的法定定义,海洋基础测绘的任务内容主要包括基准体系维护、基础数据生产、成果管理和应用服务3方面,即建立全国统一的海洋测绘基准和海洋测绘系统,通过开展海洋大地测量、海底地形测量、重力测量、磁力测量,测制和更新海洋基础地理信息,建立、更新海洋基础地理信息系统等,见表 2。
工艺流程 | 内容(海洋基础测绘) | 内容(基础测绘) | 说明 |
基准体系维护 | 建立全国统一的海洋测绘基准和海洋测绘系统 | 建立全国统一的测绘基准和测绘系统 | 航道测量、水文测量不纳入基础数据生产 |
基础数据生产 | 通过开展海洋大地测量、海底地形测量、重力测量、磁力测量,测制和更新海洋基础地理信息 | 进行基础航空摄影 | |
测制和更新国家基本比例尺地图、影像图和数字化产品 | |||
成果管理与服务 | 建立、更新海洋基础地理信息系统 | 建立、更新基础地理信息系统 | 海洋基础测绘成果为开展海道测量、海洋工程测绘及海洋科学调查研究目的的测绘活动、编制专题海图提供服务 |
新型基础测绘是对传统基础测绘的继承和发扬,因此,新型基础测绘的具体内容可归纳为4个方面。
1. 建立测绘基准成果数据库及服务系统据调查,2014年测绘基准成果提供数比2013年下降45.3%,为自2006年来的最低点[7],这从某一方面反映了测绘基准应用比较薄弱,究其原因主要包括两个方面:一是测绘基准体系现代化水平还不高。维持大地基准的国家GNSS连续运行基准站数量少,尽管大部分省完成了CORS基站建设,但从全国层面看密度分布仍不均匀、网形结构不尽合理。大地基准和高程基准尚未实现有效融合等。二是测绘基准资源整合及服务能力不够。我国卫星定位连续运行参考站网仍处于以建设为主的阶段,服务能力尚未形成和推开。目前,英国等国外发达国家也已停止对传统测量标志的重新改进计划,转入加大测绘基准技术现代化的升级改造,建立全国卫星导航定位基准服务系统[8]。因此,一方面,加快推进现代测绘基准体系建设,对现有卫星导航定位基准站的北斗化升级改造;另一方面,强化测绘基准成果的管理和服务,建立测绘基准成果数据库及服务系统,加强国家、行业与地方卫星定位连续运行基准站的统筹管理、资源共享和整合,形成一体化管理和协同服务机制。
2. 统筹航天航空数据获取航空航天遥感影像既是国家重要的地理信息资源,又是其他基础地理信息资源建设的主要数据源。综合考虑基础地理信息数据库更新、基础性地理国情监测和专题性地理国情监测的需要,需制定航天航空遥感影像获取分区计划,建立国家基础航空摄影定期分区更新机制、航天遥感影像数据快速分级分区覆盖获取机制,统筹安排不同数据源多种分辨率的遥感影像获取。
3. 基础地理信息数据库升级与动态更新基础地理信息数据库建设经历了初始建库、重点更新、全面更新等阶段,逐步建成了覆盖全国陆地国土、涵盖核心要素、包含系列比例尺、多产品类型的基础地理信息数据库。但在库体结构、联动更新等方面还有进一步改进完善的空间:一是跨尺度联动更新存在困难,国家、省、市级基础地理信息数据库数据尺度固定,未能较好地考虑地区经济发展差异性需求, 同时,各比例尺分别组织和建库,地理要素多个尺度间没有建立关联,一致性难以维护;二是数据库联动更新效率不高,基础地理信息数据库与地理国情普查数据库间建立关联关系,形成完整的、一致的地理空间框架,三库融合更新需求迫切。因此,加强基础地理信息数据库升级与动态更新,主要需要做好以下工作。
(1) 建立全国统一、多尺度融合的基础地理信息库
将当前按照国家、省、市分别负责不同的比例尺数据库,设计成全国统一的基础地理信息数据库,统一标准、统一规划下,由国家、省、市分工进行建设和维护。同时,逐步建立基于高精度实测地理实体的成果采集和管理模式,实现测、绘环节分离。在数据采集、建库、更新、维护环节,不考虑制图,同一地理要素保留精度最高、现势性最好的;在应用服务环节,通过要素选取和图形综合,综合尺度、内容、精度等因素,制作相应的地形图等基础地理信息产品。
(2) 协同国家、省、市级联动更新
不同地区的基础地理信息数据库要素详细程度和精度可以不同,如城市、东部地区、西部地区可以分别按照1:500、1:5000、1:10 000~1:50 000的精度及内容建库。同时,建立以行政区划或其他地理单元的网格化更新手段,各级测绘地理信息部门更新和维护本级范围的基础地理要素集,并在本级范围内做好多尺度的要素一致性处理,然后逐级汇交。
4. 基础地理信息应用服务对近10年的我国测绘成果提供的基本情况进行分析发现,基础地理信息产品需求结构正处于调整期,具体表现为:一是基本比例尺地形图、测绘基准成果等传统基础测绘成果使用量逐步下滑;二是数字正射影像(DOM)、航摄影像、卫星影像等新型数字化测绘成果的需求大幅上升。其中,数字正射影像的提供量增幅最快,2014年较2013年增长101.0%[9]。由此可知,基础测绘标准数据产品的需求依然强劲,但仍存在产品类型单一、服务灵活性不高等问题。因此,设计生产基础地理信息系列产品,加强基础地理信息应用服务,具体包括如下内容。
(1) 设计生产基础地理信息系列产品
根据信息公开和交换共享等要求,针对政府、公众不同对象,研制公众类、政务类基础地理信息产品,在继续保持基础地理信息产品的标准化、特色基础上,提高其灵活性;开展基础地理信息衍生产品的应需设计和个性化设计,形成集数据、图件、报告、系统于一体、面向主题的产品集。
(2) 整合利用基础地理信息资源提供相关服务
基于基础地理信息数据,整合地理国情普查监测、数字城市等成果,完善现行测绘地理信息成果目录,并主要依托天地图提供相关数据的应用开发、分析服务等。
[1] | 周星, 桂德竹. 大数据时代测绘地理信息服务面临的机遇和挑战[J]. 地理信息世界 , 2013, 20 (5) : 17–21. |
[2] | 徐冠华, 葛全胜, 宫鹏, 等. 全球变化和人类可持续发展:挑战与对策[J]. 科学通报 , 2013, 58 (21) : 2100–2106. |
[3] | 人民网.中国共产党第十八届中央委员会第五次全体会议公报[EB/OL]. 2015-10-29.http://cpc.people.com.cn/n/2015/1029/c399243-27755578.html. |
[4] | 浙江省人民政府.浙江省基础测绘管理办法[EB/OL]. 2013-01-08.http://www.zj.gov.cn/art/2013/1/8/art_12455_70821.html2012.12. |
[5] | 国家测绘地理信息局测绘发展研究中心.《测绘法》修订研究之海洋测绘有关内容修订建议[EB/OL]. 2014-02-23.http://fazhan.sbsm.gov.cn/article/zlyzcyj. |
[6] | 翟国君, 黄谟涛. 我国海洋测绘发展历程[J]. 海洋测绘 , 2009, 29 (4) : 74–82. |
[7] | 国家测绘地理信息局. 测绘地理信息统计年鉴[M]. 北京: 国家测绘地理信息局 ,2014 : 3 -32. |
[8] | 国家测绘地理信息局测绘发展研究中心.英国军械测量局大地测量与定位战略(2008-2012)[EB/OL]. 2011-01-23.http://fazhan.sbsm.gov.cn/article/zlyzcyj. |
[9] | 徐永清, 宁镇亚. 测绘地理信息适应、服务经济发展新常态研究报告[M]. 北京: 社科文献出版社 ,2015 : 1 -35. |