信息化測繪關(guān)鍵技術(shù)預(yù)測 20世紀90年代以來,技術(shù)預(yù)測已經(jīng)成為一股世界潮流。當(dāng)前,我國測繪領(lǐng)域已經(jīng)全面實現(xiàn)了向數(shù)字化測繪技術(shù)體系的轉(zhuǎn)變,正邁進信息化測繪體系建設(shè)的新階段。站在國家科技進步和測繪事業(yè)發(fā)展全局的高度開展測繪技術(shù)預(yù)測工作,對于調(diào)動各方面力量,集中有限資源在重點的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得突破,加快測繪信息化進程,推進測繪科技進步與創(chuàng)新具有十分重要的意義。 測繪發(fā)展研究中心在開展信息化測繪關(guān)鍵技術(shù)預(yù)測的研究中,綜合采用了德爾菲法、專家會議法、文獻計量法等研究方法,在國家測繪局國土測繪司和中國測繪學(xué)會的大力支持下,通過對近百名院士、專家提出的60余項預(yù)測技術(shù)建議和千余篇國內(nèi)外相關(guān)文獻資料的深入分析,針對信息化測繪特征和總體發(fā)展趨勢,結(jié)合已有研究成果,研究提出了未來影響測繪發(fā)展的12項測繪關(guān)鍵技術(shù)。 一、技術(shù)預(yù)測的基本思路 1、要符合信息化測繪的基本特征 未來影響測繪發(fā)展的重大關(guān)鍵技術(shù),必須是能夠有力地引領(lǐng)和推動測繪信息化發(fā)展的、能夠使測繪保障服務(wù)手段和方式產(chǎn)生重大變革的核心技術(shù)。因此,準(zhǔn)確把握信息化測繪的基本特征,是技術(shù)預(yù)測工作的重要基礎(chǔ)和前提。 信息化測繪是數(shù)字化測繪的延伸和發(fā)展,是測繪生產(chǎn)力發(fā)展的必然要求,是信息社會測繪發(fā)展的新的形態(tài)。信息化測繪強調(diào)信息的快速流動,其中網(wǎng)絡(luò)化和社會化是區(qū)別于數(shù)字化測繪的最根本的特征。信息化測繪更加強調(diào)以人為本,數(shù)據(jù)生產(chǎn)趨于規(guī)?;妥詣踊?,產(chǎn)品的種類和信息含量極大豐富、知識化程度更高,信息服務(wù)趨于靈性化和大眾化。信息化測繪技術(shù)條件下,地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)的勞動強度極大降低,信息應(yīng)用更加高效便捷,任何人在任何時間、任何地點都可以快速地獲得權(quán)限范圍內(nèi)的地理信息服務(wù)。信息化測繪的基本特征主要有四個方面: (1)數(shù)據(jù)獲取實時化 地理信息數(shù)據(jù)的獲取主要依賴空間對地觀測技術(shù),可以動態(tài)、快速、實時地獲取測繪所需的各類數(shù)據(jù)。 (2)數(shù)據(jù)處理自動化 地理信息數(shù)據(jù)處理廣泛采用自動化、智能化技術(shù),數(shù)據(jù)處理快速、高效、高質(zhì)。 (3)信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化 網(wǎng)絡(luò)成為地理信息傳輸和交換的主要媒介,地理信息查詢、檢索、瀏覽、下載、更新和支付等實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和“一站式”。 (4)信息應(yīng)用社會化 地理信息服務(wù)領(lǐng)域更加廣泛,為社會提供的產(chǎn)品更加多樣化,企業(yè)成為服務(wù)的主體,地理信息應(yīng)用無處不在。 因此,測繪關(guān)鍵技術(shù)預(yù)測必須符合上述“四化”的要求。 2、要統(tǒng)籌考慮各類技術(shù)的代表性和前瞻性 技術(shù)預(yù)測除了要加強與《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006年-2020年)》中的相關(guān)重大專項和前沿技術(shù)的銜接之外,還要統(tǒng)籌考慮所遴選技術(shù)的代表性、前瞻性、影響力、全局性和實用性。研究工作遴選出的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下三種類型: (1)前瞻性和國際前沿性技術(shù) 此類技術(shù)目前尚處在萌芽或初級階段,預(yù)計在未來的10-20年內(nèi)會逐漸發(fā)展成熟,并將對測繪產(chǎn)生根本性的影響,例如網(wǎng)格地理信息系統(tǒng)技術(shù)。 (2)引進消化吸收再創(chuàng)新技術(shù) 此類技術(shù)對于促進測繪信息化具有重要作用,屬在發(fā)達國家已經(jīng)基本成熟但在我國尚處于空白或起步狀態(tài)的技術(shù),屬急需在引進消化吸收的基礎(chǔ)上再創(chuàng)新的技術(shù),例如主動遙感測圖技術(shù)。 (3)集成創(chuàng)新技術(shù) 此類技術(shù)事關(guān)測繪發(fā)展全局,其中的單個技術(shù)通常是較為成熟的技術(shù),但在技術(shù)集成領(lǐng)域還是空白,例如現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系建設(shè)與維護技術(shù)。 二、信息化測繪的重大關(guān)鍵技術(shù) 1、現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系建設(shè)與維護技術(shù) 現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系建設(shè)與維護技術(shù)是指構(gòu)建和維護與現(xiàn)代空間信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r相適應(yīng)的現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系的技術(shù)的總稱,主要包括國際地球參考框架精化技術(shù)、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換技術(shù)、厘米級大地水準(zhǔn)面精化技術(shù)、天體參考框架構(gòu)建技術(shù)、高精度衛(wèi)星自主定軌技術(shù)等。當(dāng)前,世界各國都在不斷建設(shè)和完善各自的測繪基準(zhǔn)體系,地心坐標(biāo)系統(tǒng)取代參心坐標(biāo)系統(tǒng)已經(jīng)成為一種趨勢,實現(xiàn)全球高程系統(tǒng)的統(tǒng)一已不是遙遠的將來,利用地面跟蹤衛(wèi)星的觀測資料發(fā)展全球低階重力場模型和高精度全球大地水準(zhǔn)面正方興未艾。該項技術(shù)的實現(xiàn),將把傳統(tǒng)的參心、局域、靜態(tài)的測繪基準(zhǔn)體系改建成具有高精度、全地域、動態(tài)、多功能、三維、地心等特點的新體系,實現(xiàn)對地球形態(tài)完整和精確的認知,帶來大地測量領(lǐng)域的歷史性進步。 2、衛(wèi)星精密測高技術(shù) 衛(wèi)星精密測高技術(shù)是指基于衛(wèi)星重力探測技術(shù)和廣義相對論理論獲取高精度海拔高程的技術(shù)的總稱。從原理上劃分,該技術(shù)分為衛(wèi)星重力探測技術(shù)和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)重力位差精密測高技術(shù)兩大類。前者的核心是利用重力衛(wèi)星和測高衛(wèi)星確定高精度的全球大地水準(zhǔn)面,代表性衛(wèi)星有CHAMP(2000年)、GRACE(2002年)和GOCE(2007年);后者可分為時鐘法和頻移法,技術(shù)的實現(xiàn)取決于時間與頻率科學(xué)的發(fā)展。利用該技術(shù),可以實現(xiàn)全球任意位置高精度海拔高程的快速獲取,將大大減輕高程控制測量的勞動強度,提高工作效率,使我國高程基準(zhǔn)的現(xiàn)勢性大大增強;同時,也將使得三維衛(wèi)星精確定位普及化和簡便化,促進大地測量走向大眾化。 3、綜合導(dǎo)航定位技術(shù) 綜合導(dǎo)航定位技術(shù)主要包括單點快速高精度定位技術(shù)、地下智能探測和定位技術(shù)、水下高精度定位技術(shù)和室內(nèi)定位技術(shù)等。當(dāng)前,單點快速定位技術(shù)和水下高精度定位技術(shù)已經(jīng)有了較大發(fā)展;可適用于不同深度管線探測的新型變頻式調(diào)相地質(zhì)雷達以及具有自動智能導(dǎo)航功能的管道機器人正處于研發(fā)階段;室內(nèi)定位技術(shù)尚處于起步階段。該項技術(shù)將極大的改善現(xiàn)有導(dǎo)航定位效率和方式,使得人們在地球上任何地點均能快速、實時獲得精確的導(dǎo)航和定位信息,也將極大地促進地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 4、移動測量技術(shù) 移動測量技術(shù)主要包括多傳感器集成技術(shù)、傳感器時間和空間同步技術(shù)、系統(tǒng)檢校技術(shù)、地理參考技術(shù)、道路幾何特征的快速重建和交通標(biāo)志的自動提取技術(shù)等?;诳闪繙y實景影像(DMI)的地理信息服務(wù)代表了下一代地理信息服務(wù)的新方向,并與空間信息網(wǎng)格服務(wù)、空間信息自動化、智能化和實時化解析解譯服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)有機結(jié)合,實現(xiàn)地理信息服務(wù)的大眾化。該項技術(shù)可以促進測繪行業(yè)從“按規(guī)范測繪”到“按需測繪”的轉(zhuǎn)變,推進測繪服務(wù)的社會化和靈性化。 5、主動遙感測圖技術(shù) 主動遙感測圖技術(shù)是常規(guī)可見光紅外遙感的重要補充,指利用不同載體搭載的傳感器向地面發(fā)射電磁波,根據(jù)地面反射或散射回來的電磁波對地面進行成像或建模的技術(shù)的總稱,可分為激光遙感成像技術(shù)和微波遙感成像技術(shù)兩大類。目前,激光遙感成像技術(shù)、機載和星載合成孔徑雷達技術(shù)等在國外已經(jīng)較為成熟,但國內(nèi)尚處于起步階段;超高分辨率和全極化合成孔徑雷達技術(shù)是當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點。該項技術(shù)不僅有助于解決測圖困難地區(qū)地形數(shù)據(jù)獲取的難題,也有助于快速獲取真三維地理信息數(shù)據(jù)。 6、智能化地球觀測衛(wèi)星技術(shù) 智能化地球觀測衛(wèi)星技術(shù)是構(gòu)建智能對地觀測系統(tǒng)(IEOS)的重要關(guān)鍵技術(shù),主要包括小衛(wèi)星技術(shù)、衛(wèi)星編隊與組網(wǎng)技術(shù)、多源衛(wèi)星遙感影像自動處理技術(shù)、數(shù)據(jù)高速傳輸技術(shù)和新型傳感器技術(shù)等。當(dāng)前,智能對地觀測系統(tǒng)已經(jīng)逐步從理論走向?qū)嶋H,衛(wèi)星編隊與組網(wǎng)技術(shù)已從設(shè)想發(fā)展到試驗探索階段,小衛(wèi)星技術(shù)也有了長足發(fā)展。該項技術(shù)的實現(xiàn),一方面可以對不同衛(wèi)星上采集到的數(shù)據(jù)進行綜合處理,獲得內(nèi)容更加豐富的遙感數(shù)據(jù),滿足更多應(yīng)用需要;另一方面也將大大提升遙感數(shù)據(jù)獲取的現(xiàn)勢性,使數(shù)據(jù)的時間分辨率提高為1~2天,實現(xiàn)全天候、無地面控制的地理信息數(shù)據(jù)快速獲取。 7、無人飛行器航空攝影測量技術(shù) 無人飛行器航空攝影測量技術(shù)指以無人駕駛飛行器為平臺,進行高精度的航空攝影測量,實時獲取影像并進行處理的技術(shù),主要包括微型無人飛行器技術(shù)、傳感器姿態(tài)控制技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)等。當(dāng)前,長航時無人飛行器技術(shù)、微型無人飛行器技術(shù)和平流層平臺攝影測量技術(shù)等是國內(nèi)外研究的熱點。該項技術(shù)將改變傳統(tǒng)的攝影測量作業(yè)方式,大大縮短成圖周期、降低測繪成本、提高測繪生產(chǎn)效率。 8、真三維時空數(shù)據(jù)庫技術(shù) 真三維時空數(shù)據(jù)庫技術(shù)是解決多維、動態(tài)、海量地理信息數(shù)據(jù)的存儲、管理、檢索、分析、傳輸和更新等問題的關(guān)鍵技術(shù),主要包括面向?qū)ο蟮恼嫒S矢柵一體化時空數(shù)據(jù)模型技術(shù),海量、多維、多尺度、多分辨率、多時態(tài)空間數(shù)據(jù)的一體化組織、存取和索引技術(shù),無級比例尺信息處理技術(shù)以及時空數(shù)據(jù)動態(tài)可視化技術(shù)等。目前,國內(nèi)外對于該項技術(shù)的研究尚處于起步階段。該項技術(shù)將極大地提高地理信息數(shù)據(jù)的管理能力和效率,帶來測繪成果形式的重大變革,有力的推進地理信息數(shù)據(jù)處理自動化和信息服務(wù)社會化。 9、網(wǎng)格地理信息系統(tǒng)技術(shù) 網(wǎng)格地理信息系統(tǒng)(Grid GIS)是指網(wǎng)格計算環(huán)境下的新一代地理信息系統(tǒng),是廣義空間信息網(wǎng)格的一個組成部分,可作為網(wǎng)格計算環(huán)境下實現(xiàn)對現(xiàn)有各種空間數(shù)據(jù)庫操作的工具。建設(shè)網(wǎng)格地理信息系統(tǒng)所需的關(guān)鍵技術(shù)包括:基于網(wǎng)格環(huán)境的高效存取訪問技術(shù)、基于網(wǎng)格環(huán)境的信息共享與發(fā)布技術(shù)、空間智能體技術(shù)、網(wǎng)格環(huán)境靈性服務(wù)與應(yīng)用技術(shù)等。當(dāng)前,國內(nèi)外對于網(wǎng)格地理信息系統(tǒng)的研究基本處于研究探索階段。該項技術(shù)將促進地理信息隨用隨取、量身定做和按需服務(wù),帶來測繪生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)的革命性調(diào)整,推進測繪行業(yè)實現(xiàn)從“以地圖生產(chǎn)為主”向“以地理信息服務(wù)為主”的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變。 10、地理信息動態(tài)更新技術(shù) 地理信息動態(tài)更新技術(shù)是指對地理信息數(shù)據(jù)進行動態(tài)更新和按需更新的技術(shù)的總稱,主要包括多源數(shù)據(jù)的精確配準(zhǔn)技術(shù)、主要地形地物要素的快速識別與提取技術(shù)、基于多源信息的地形地物要素變化發(fā)現(xiàn)與測定技術(shù)、級聯(lián)更新技術(shù)、增量更新與歷史數(shù)據(jù)保存技術(shù)等。當(dāng)前,我國急需解決的關(guān)鍵問題包括:主數(shù)據(jù)庫增量數(shù)據(jù)建模、多源遙感影像與矢量化地圖數(shù)據(jù)的自動配準(zhǔn)、多尺度地圖數(shù)據(jù)庫級聯(lián)更新的自動綜合方法、更新后信息的管理與應(yīng)用等。該項技術(shù)將從根本上改變目前地理信息現(xiàn)勢性不強、更新緩慢、更新勞動強度大等狀況。 11、地理信息安全保密與版權(quán)保護技術(shù) 地理信息安全保密與版權(quán)保護技術(shù)是指對地理信息數(shù)據(jù)進行適當(dāng)保密和版權(quán)處理的技術(shù)和方法,主要包括:數(shù)字版權(quán)管理(DRM)技術(shù)、數(shù)字水印和數(shù)字指紋技術(shù)、智能體(Agent)和無線射頻識別(RFID)技術(shù)等。預(yù)計5—20年左右,數(shù)字版權(quán)管理(DRM)防拷貝技術(shù)、數(shù)字水印和數(shù)字指紋技術(shù)將成為數(shù)字信息保密和版權(quán)保護領(lǐng)域使用的主流技術(shù);(無線)傳感器網(wǎng)絡(luò)+無線射頻識別(RFID)技術(shù)將在移動載體領(lǐng)域得到推廣;網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下采用智能體(Agent)技術(shù)跟蹤和監(jiān)控地理信息數(shù)據(jù)分發(fā)將成為現(xiàn)實。該項技術(shù)的實現(xiàn)將有利于推進地理信息共享和交換及地理信息服務(wù)的社會化,促進地理信息產(chǎn)業(yè)繁榮,提高測繪對國民經(jīng)濟的貢獻率。 12、空間數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)技術(shù) 空間數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)(SDMKD)技術(shù)是指從海量空間數(shù)據(jù)集中識別或提取出有效的、新穎的、潛在有用的、最終可理解的模式或知識的技術(shù)和方法,主要包括:基于時空統(tǒng)計分析的SDMKD方法、基于空間關(guān)聯(lián)規(guī)則的SDMKD方法、基于求解問題不確定性的SDMKD方法、基于可視化的SDMKD方法、基于人工智能的SDMKD方法等。該項技術(shù)目前已取得初步成果,但仍有大量的理論與方法需要深入研究。該項技術(shù)的實現(xiàn),將會極大的提高地理信息產(chǎn)品的智能化程度,增加產(chǎn)品的信息與知識容量,促進地理信息數(shù)據(jù)的深層次應(yīng)用,擴大地理信息產(chǎn)業(yè)的服務(wù)領(lǐng)域,推動地理信息服務(wù)的社會化。 摘自李德仁:它依托數(shù)字化測繪體系,實現(xiàn)地理空間信息的快速獲取和更新、智能化處理和一體化管理、網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)與分發(fā)服務(wù),實現(xiàn)地理空間信息資源的融合、增值服務(wù),使測繪信息與技術(shù)產(chǎn)品社會化,為社會提供多尺度、多形式的服務(wù),是“后數(shù)字化測繪技術(shù)”時期的發(fā)展走向。信息化測繪技術(shù)主要包括全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)(GNSS)、衛(wèi)星重力探測技術(shù)(SG)、衛(wèi)星測高(SA)、航空航天遙感技術(shù)(RS)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)、信息高速公路和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等。隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、航天遙感、衛(wèi)星導(dǎo)航定位等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人類已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化、智能化和實時地回答何時(when)、何地(where)、何目標(biāo)(whatobject)、發(fā)生了何種變化(whatchange),并且把這些時空信息(即4W)隨時隨地提供給每一個人,服務(wù)于每一件事,傳達到每一個有需求的地方( |
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