現(xiàn)代測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的幾點(diǎn)淺見

劉 沖

遼寧省地理信息院，遼寧 沈陽 110034

0 引言

當(dāng)今世界，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)在全球發(fā)展中已逐步占據(jù)了主導(dǎo)地位，經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢(shì)已不可逆轉(zhuǎn)。人類社會(huì)正在向信息時(shí)代邁進(jìn)。依托信息資源推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)已成為知識(shí)經(jīng)濟(jì)的主要生產(chǎn)力。伴隨著信息時(shí)代的發(fā)展，測(cè)繪技術(shù)，也由傳統(tǒng)測(cè)繪時(shí)代，邁向了數(shù)字化、信息化測(cè)繪時(shí)代。

1 現(xiàn)代測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷程

傳統(tǒng)測(cè)繪科學(xué)技術(shù)是利用模擬的方法測(cè)定和推算地面及其外層空間點(diǎn)幾何位置，確定地球形狀，獲取地球表面自然形態(tài)和人工設(shè)施的幾何分布及其屬性的相關(guān)信息，其產(chǎn)品的形式是以圖解形式按圖式符號(hào)和比例尺將地形圖測(cè)繪到白紙（或聚酶薄膜）上的普通地圖和專題地圖。其特點(diǎn)是：手工操作方式，工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，成圖持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)量精度低，產(chǎn)品更新速度慢。而且作業(yè)范圍又僅限于局部范圍的靜態(tài)測(cè)量。應(yīng)用范圍和服務(wù)對(duì)象也不廣泛。

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、航天技術(shù)以及地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，導(dǎo)致了傳統(tǒng)測(cè)繪的必然改變，使傳統(tǒng)測(cè)繪進(jìn)入了數(shù)字化測(cè)繪時(shí)代。數(shù)字化測(cè)繪是將來源于星載/船載的傳感器以及地面的各種測(cè)量?jī)x器所獲取的地理空間數(shù)據(jù)，通過信息技術(shù)和數(shù)字化的方法，利用計(jì)算機(jī)硬件和軟件對(duì)這些地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行量測(cè)、處理、分析、管理、顯示和再現(xiàn)。其特點(diǎn)操作方式電子化、自動(dòng)化，大大減少了人力的投入，降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。其產(chǎn)品更新速度快，現(xiàn)勢(shì)性好。作業(yè)范圍廣泛，測(cè)繪生產(chǎn)與產(chǎn)品形式數(shù)字化。

信息化測(cè)繪是在數(shù)字化測(cè)繪的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境，實(shí)時(shí)有效的向信息化社會(huì)提供地理信息綜合服務(wù)的測(cè)繪方式和功能形態(tài)。其特點(diǎn)是作業(yè)范圍大，而且可以進(jìn)行大面積的同步觀測(cè)，獲取信息的手段更加靈活，應(yīng)用范圍廣泛。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，促使現(xiàn)代測(cè)繪科學(xué)技術(shù)由傳統(tǒng)模擬測(cè)繪向信息化測(cè)繪時(shí)代的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了“質(zhì)”的飛躍，現(xiàn)代測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也為人類社會(huì)向高層次發(fā)展提供了必要的基礎(chǔ)和 保障。

2 數(shù)字城市、數(shù)字地球是人類社會(huì)發(fā)展的一次機(jī)遇和挑戰(zhàn)

1998年1月31日，美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)栐诿绹?guó)加利福尼亞科學(xué)中心的演講中，首次公開提出“數(shù)字地球”的概念。即一種可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)的多分辨率和三維的地球的表示，可以在其上添加許多與我們所處的星球有關(guān)的數(shù)據(jù)。數(shù)字地球的應(yīng)用潛力是巨大的，它幾乎涉及到人類生活的各個(gè)方面。因此，隨著可訪問和可使用的全球地理空間信息的日益增長(zhǎng)，以及遙感、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)對(duì)信息的實(shí)時(shí)支持，數(shù)字地球?qū)⒃谥笇?dǎo)虛擬外交|、打擊犯罪活動(dòng)、環(huán)境資源保護(hù)、增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展、智能化小區(qū)建設(shè)、電子交易、促進(jìn)高等教育普及、虛擬旅游等領(lǐng)域取得廣泛的應(yīng)用。

從戈?duì)柼岢鰯?shù)字地球概念后，世界各國(guó)政府及學(xué)者開展了數(shù)字地球、數(shù)字區(qū)域的研究和建議。我國(guó)的專家學(xué)者認(rèn)識(shí)到數(shù)字地球建設(shè)將是推動(dòng)我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)化、資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，并先后提出了數(shù)字中國(guó)、數(shù)字城市的概念。數(shù)字城市即城市的數(shù)字化、信息化，是對(duì)真實(shí)城市及其相關(guān)現(xiàn)象（社會(huì)、政治、經(jīng)濟(jì)特征）的統(tǒng)一的數(shù)字化重現(xiàn)和認(rèn)識(shí)，是用數(shù)字化的手段來處理和分析整個(gè)城市方面的問題。數(shù)字城市是一個(gè)綜合運(yùn)用GIS、遙感、遙測(cè)、寬帶網(wǎng)絡(luò)、多媒體及虛擬仿真體，多層面、全方位的信息化處理，實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)采集、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理和輔助決策服務(wù)的信息體系。它具有對(duì)城市地理、資源、生態(tài)環(huán)境、人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等生產(chǎn)和生活相關(guān)的諸多事物的數(shù)字化、網(wǎng)路化、虛擬仿真、優(yōu)化決策支持和可視化表現(xiàn)等強(qiáng)大功能。而數(shù)字城市的建設(shè)，是建立數(shù)字地球的關(guān)鍵部分。建成后的數(shù)字地球是一座巨量信息庫(kù)，也是世界上最大的地球圖書館，人們通過它可以更清楚的認(rèn)識(shí)、了解我們生存的世界，可以幫助我們管理好寶貴的、有限的自然資源和生態(tài)環(huán)境，有利于人類社會(huì)、資源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。但數(shù)字地球卻是一把“雙刃劍”，它為蓬勃發(fā)展的全球化知識(shí)經(jīng)濟(jì)浪潮提供了空前的機(jī)遇，使世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相互依存關(guān)系與日俱增。誰占有信息，誰就占有主動(dòng)。發(fā)展中的國(guó)家由于教育程度不高，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)普及率很低，因而很難享受數(shù)字地球技術(shù)帶來的好處。同時(shí)，數(shù)字地球的實(shí)施也在一定程度上使國(guó)家安全、國(guó)防安全面臨挑戰(zhàn)，抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距是我國(guó)面臨的關(guān)鍵問題。

3 現(xiàn)代測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)的展望

測(cè)繪事業(yè)是一個(gè)為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和社會(huì)發(fā)展服務(wù)的基礎(chǔ)性、先進(jìn)性、公益性事業(yè)，是現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)中必不可少的重要保障。進(jìn)入21世紀(jì)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)在科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下，進(jìn)入高速發(fā)展期，從資源與環(huán)境監(jiān)測(cè)的需求出發(fā)，逐步建立起綜合對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)，利用衛(wèi)星、飛機(jī)實(shí)地調(diào)查與觀測(cè)，建立觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)等現(xiàn)代測(cè)繪科技，為全球性資源、環(huán)境、災(zāi)害問題的解決，社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供重要保證。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、城市規(guī)劃建設(shè)、海洋資源的開發(fā)和利用、預(yù)測(cè)環(huán)境變化、防災(zāi)與減災(zāi)、國(guó)家邊界的劃定也保護(hù)、彈道軌道、防爆、精確打擊武器等高科技戰(zhàn)爭(zhēng)的軍事領(lǐng)域都需要有適應(yīng)于現(xiàn)代測(cè)繪科學(xué)技術(shù)要求、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的，全國(guó)統(tǒng)一的測(cè)繪基準(zhǔn)的有力支撐。

現(xiàn)代測(cè)繪科學(xué)技術(shù)包括：空間定位技術(shù)、航空/衛(wèi)星重力探測(cè)技術(shù)、航空航天遙感技術(shù)，航空數(shù)碼相機(jī)攝影測(cè)量、機(jī)載航載雷達(dá)系統(tǒng)等。目前，我國(guó)的導(dǎo)航系統(tǒng)“北斗衛(wèi)星”，面積只能覆蓋我們自己的國(guó)家，而且精度也很低。在遙感系統(tǒng)中，傳感器技術(shù)落后于運(yùn)載工具，圖像的分析處理又落后于傳感器的研制，遙感信息機(jī)制和理論研究落后于圖像處理技術(shù)。還有我們目前在城市三維景觀建模時(shí)，往往是將二維的數(shù)字化地圖、遙感影像圖與DEM疊合，雖然能表達(dá)地表的起伏，并進(jìn)行漫游、縮放、動(dòng)畫等三維顯示操作，但難以進(jìn)行相應(yīng)的三維量測(cè)和分析，雖然使用了地表構(gòu)筑物的部分豎向信息和紋理，但由于難以顧及建筑物、道路、橋梁等的內(nèi)部豎向關(guān)系，因而所形成的三維景觀模型在本質(zhì)上只是可視化模型，并不是真三維模型等很多方面還與世界的同類技術(shù)水平存在著一定的差距，還需要進(jìn)一步的加強(qiáng)與完善。

作為人類眼睛的延伸的機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)與遙感技術(shù)的結(jié)合，將是未來外層空間探測(cè)的一種發(fā)展趨勢(shì)。它將為我們提供實(shí)時(shí)、連續(xù)、全天候、高光譜、高空間、高時(shí)間、高輻射的三維位置、三維速度和時(shí)間的信息。我們可以運(yùn)用這些信息去監(jiān)測(cè)沙塵暴、洪澇災(zāi)情、森林火災(zāi)、臭氧層的變化、海洋赤潮、地質(zhì)災(zāi)害等現(xiàn)象，保護(hù)人類賴以生存的生態(tài)和自然環(huán)境，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供多時(shí)相、多樣化的服務(wù)。

4 結(jié)論

“數(shù)字城市”、“數(shù)字地球”代表了信息時(shí)代與網(wǎng)絡(luò)時(shí)代人類生存、生活、工作和學(xué)習(xí)的嶄新模式，它的建設(shè)是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)進(jìn)步的顯著標(biāo)志之一，它將促進(jìn)與空間信息相關(guān)的各行業(yè)信息化的快速發(fā)展，并輻射到經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)行業(yè)，有利于人類社會(huì)、資源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，有利于人—地球關(guān)系的進(jìn)一步協(xié)調(diào)。

[1]林君建，蒼桂華，等.攝影測(cè)量學(xué).國(guó)防工業(yè)出版社，2006.

[2]馮學(xué)智，都金康，等.數(shù)字地球?qū)д?商務(wù)印書館，2004.

[3]蔣輝，潘慶林，劉三枝.數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)及應(yīng)用.國(guó)防工業(yè)出版社，2006.