從傳統(tǒng)到新型基礎(chǔ)測繪體系建設(shè)現(xiàn)狀與實(shí)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(chǔ)測繪是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中必不可少的一部分，提供著基本的測繪地理信息服務(wù)與技術(shù)保障?！吨腥A人民共和國測繪法》明確了基礎(chǔ)測繪的核心建設(shè)內(nèi)容，即建立全國統(tǒng)一的測繪基準(zhǔn)和測繪系統(tǒng)，進(jìn)行基礎(chǔ)航空攝影，獲取基礎(chǔ)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(shù)字化產(chǎn)品，建立、更新基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)，也規(guī)定了基礎(chǔ)測繪的公益性[1]。從新中國成立初期到現(xiàn)在，經(jīng)過70 多年的發(fā)展，基礎(chǔ)測繪建設(shè)從無到有，從弱到強(qiáng)，從模擬時代到數(shù)字時代，國家現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系基本建成，基礎(chǔ)地理信息資源不斷豐富。1995 年，基礎(chǔ)測繪的實(shí)施管理實(shí)行分級管理，并在全國范圍內(nèi)開展。1997 年，基礎(chǔ)測繪建設(shè)管理體制更加完善，基礎(chǔ)測繪被正式列入國家國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展年度計劃。2006 年，第一個基礎(chǔ)測繪國家級專項(xiàng)規(guī)劃印發(fā)，即《全國基礎(chǔ)測繪中長期規(guī)劃綱要（2006-2020）》，標(biāo)志著基礎(chǔ)測繪上升為國家戰(zhàn)略。

新型基礎(chǔ)測繪最早在2015 年6 月被提出，國務(wù)院批復(fù)同意的《全國基礎(chǔ)測繪中長期規(guī)劃綱要（2015-2030 年）》明確要求，到2030 年，全面建成新型基礎(chǔ)測繪體系，為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供多層次、全方位基礎(chǔ)測繪服務(wù)[2]。面對新時期、新形勢、新要求，這是國家層面對基礎(chǔ)測繪工作作出的重要決策，提出的新發(fā)展要求。測繪地理信息眾多學(xué)者相繼開展了大量探索研究工作，而新型基礎(chǔ)測繪加速建設(shè)實(shí)施階段主要從2019 年1 月試點(diǎn)推進(jìn)工作落地開始。武漢市是自然資源部第一個批復(fù)建設(shè)的試點(diǎn)城市，此后多地試點(diǎn)工作申請陸續(xù)被批復(fù)同意，全國范圍內(nèi)新型基礎(chǔ)測繪試點(diǎn)建設(shè)全面鋪開。新型基礎(chǔ)測繪將在“十四五”建設(shè)中占據(jù)重要地位。目前，不同試點(diǎn)區(qū)域開展了城市級別、省域級別的新型基礎(chǔ)測繪探索與實(shí)踐。本文在分析傳統(tǒng)基礎(chǔ)測繪內(nèi)容、特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合試點(diǎn)地區(qū)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與試點(diǎn)研究建設(shè)的工作實(shí)際，從新型基礎(chǔ)測繪面臨的形勢需求、發(fā)展特性及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究與探討。

1 傳統(tǒng)基礎(chǔ)測繪的建設(shè)內(nèi)容與特征

1.1 測繪基準(zhǔn)的發(fā)展

我國測繪基準(zhǔn)經(jīng)歷了兩次重要變革，第一次為由1954 北京坐標(biāo)系變?yōu)?980 國家大地坐標(biāo)系統(tǒng)-西安坐標(biāo)系；第二次為2008 年7 月，2000 國家大地坐標(biāo)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(yīng)現(xiàn)代空間技術(shù)的發(fā)展需求，形成與國際銜接的全球性三維大地坐標(biāo)參考基準(zhǔn)。2000 國家大地坐標(biāo)系的應(yīng)用，四大導(dǎo)航系統(tǒng)（GPS、GLONASS、伽利略和北斗）的整合成為現(xiàn)實(shí)，通過連續(xù)運(yùn)行參考站，即可方便快捷地獲取厘米級精度的定位數(shù)據(jù)，不僅滿足了各行業(yè)對高精度、實(shí)時定位及導(dǎo)航的需求，也為國家實(shí)施“一帶一路”倡議、全球地理信息資源建設(shè)等提供重要基礎(chǔ)。

1.2 傳統(tǒng)基礎(chǔ)測繪產(chǎn)品體系

傳統(tǒng)基礎(chǔ)測繪產(chǎn)品體系主要以國家基本比例尺下數(shù)字線劃地圖（DLG）、數(shù)字正射影像圖（DOM）、數(shù)字高程模型（DEM）和數(shù)字柵格地圖（DRG）（以下簡稱4D 產(chǎn)品）的生產(chǎn)為核心[3]。數(shù)據(jù)的管理單元為按照相應(yīng)比例尺下的分幅與編號規(guī)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(jìn)行分級管理與應(yīng)用，1∶100 萬、1∶25 萬、1∶5 萬級別由國家統(tǒng)一生產(chǎn)管理，1∶1 萬為省級政府管理，而其他大比例尺數(shù)據(jù)則由市（縣）政府管理。

隨著測繪技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)4D 產(chǎn)品的存儲形式、生產(chǎn)工藝、表現(xiàn)形式與內(nèi)容均發(fā)生不同程度的變化。

數(shù)字線劃地圖（DLG）是指基礎(chǔ)地理要素分層存儲的矢量數(shù)據(jù)集，它的圖形顯示基本表現(xiàn)為基本比例尺地形圖、出版地圖和地理信息公共服務(wù)平臺（天地圖）底圖。為滿足社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，DLG 數(shù)據(jù)的采集內(nèi)容與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變化，2007-2008 年，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的內(nèi)容被進(jìn)行了重新修訂。

數(shù)字正射影像圖（DOM）對航空航天影像進(jìn)行外業(yè)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(shù)字正射影像集[4]。在衛(wèi)星遙感技術(shù)發(fā)展初期，數(shù)字正射影像主要以航空攝影為主，后來發(fā)展到國外衛(wèi)星影像結(jié)合航空攝影。目前，國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)已基本滿足國家戰(zhàn)略項(xiàng)目需求。隨著影像數(shù)據(jù)獲取能力的增強(qiáng)，影像數(shù)據(jù)的處理能力也日益增強(qiáng)，例如像素工廠、集群式影像處理系統(tǒng)等。

數(shù)字高程數(shù)據(jù)（DEM）是利用地形高程數(shù)據(jù)（點(diǎn)/線）對地面地形按照一定格網(wǎng)進(jìn)行連續(xù)全覆蓋模擬插值的柵格數(shù)據(jù)集。在上世紀(jì)60、70 年代，主要以大量外業(yè)高程測量為主。上世紀(jì)80 年代數(shù)字化測繪技術(shù)的發(fā)展，則告別了大量的外業(yè)測量，通過立體影像對進(jìn)行特征點(diǎn)、線的采集，現(xiàn)代激光雷達(dá)（Lidar）技術(shù)的迅猛發(fā)展，高精度高程數(shù)據(jù)的批量生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)。

數(shù)字柵格地圖（DRG）是指掃面現(xiàn)有紙質(zhì)地圖后得到的電子文件，主要應(yīng)用于由模擬測繪技術(shù)向數(shù)字化測繪技術(shù)過渡階段。

2 發(fā)展形勢與要求

2.1 社會需求的轉(zhuǎn)變

經(jīng)過改革開放以來中國人民的努力拼搏，我國的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境發(fā)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(jīng)濟(jì)將逐漸由高速增長轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段。社會的主要矛盾也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，變?yōu)槿嗣袢找嬖鲩L的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾。人們已經(jīng)不只滿足于擁有，而是追求更美好的體驗(yàn)與享受。城市建設(shè)也由大興基建的擴(kuò)張建設(shè)轉(zhuǎn)為精細(xì)化管理，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)向了大規(guī)模、精準(zhǔn)化生產(chǎn)，生態(tài)環(huán)境資源的管理也逐漸明晰、細(xì)致與準(zhǔn)確。面對這些轉(zhuǎn)變與發(fā)展需求，傳統(tǒng)基礎(chǔ)測繪的內(nèi)容、產(chǎn)品形式和技術(shù)方法已無法滿足。

2.2 先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展

近20 a 是數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的階段，國內(nèi)的測繪地理信息技術(shù)從未滯后，很多研究方向都是國際領(lǐng)先。數(shù)字化測繪技術(shù)的發(fā)展，基礎(chǔ)測繪在生產(chǎn)方式、工藝流程等方面完成了重大的改變。在新時代下，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能和云計算等高新技術(shù)迅猛崛起，激光雷達(dá)測量、無人機(jī)航攝、遙感智能解譯、室內(nèi)外導(dǎo)航定位和傾斜攝影測量等技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也逐漸成熟[5]。在很多城市的城市管理、房產(chǎn)管理和違建清查等諸多方面已成功應(yīng)用，面對新技術(shù)帶來的革新，基礎(chǔ)測繪以包容、開放的姿態(tài)必將迎來嶄新的面貌。

3 新型基礎(chǔ)測繪體系新特性

新型基礎(chǔ)測繪繼承基礎(chǔ)測繪的法定使命，將實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)基礎(chǔ)測繪的轉(zhuǎn)型升級和創(chuàng)新發(fā)展。它的基本特征是全球覆蓋、海陸兼顧、聯(lián)動更新、按需服務(wù)以及開放共享[6]。相比于傳統(tǒng)基礎(chǔ)測繪，生產(chǎn)內(nèi)容、工藝流程、成果形式和服務(wù)方式等方面是新型基礎(chǔ)測繪重點(diǎn)改革的關(guān)鍵內(nèi)容。

3.1 全球覆蓋，海陸兼顧

限于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，過去我國測繪的重點(diǎn)主要在國內(nèi)，以陸地測繪為主。隨著測繪技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)形成了可以支撐全球測繪基準(zhǔn)系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)等的基本能力。國家實(shí)力日益彰顯，一系列全球戰(zhàn)略構(gòu)思逐漸清晰。提高站位、覆蓋全球（包括陸地、海洋）是對基礎(chǔ)測繪改革升級的必然要求。

3.2 突破割裂，聯(lián)動更新

傳統(tǒng)基礎(chǔ)測繪分比例尺進(jìn)行生產(chǎn)時，大比例尺數(shù)據(jù)更新后，需要1 a 或更長時間才能完成相應(yīng)小比例尺數(shù)據(jù)、地理信息公共服務(wù)數(shù)據(jù)的更新，難以保障數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)性，數(shù)據(jù)服務(wù)供給能力弱。這是測繪系統(tǒng)內(nèi)部的割裂，測繪系統(tǒng)與外部同樣存在信息壁壘，相同地理空間內(nèi)，各部門數(shù)據(jù)存在空間交叉、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)重復(fù)測量的問題。聯(lián)動更新就是要建立系統(tǒng)內(nèi)外的數(shù)據(jù)聯(lián)動機(jī)制，實(shí)現(xiàn)一次測量、多級更新、多方應(yīng)用。

3.3 按需組裝，定制服務(wù)

傳統(tǒng)基礎(chǔ)測繪主要以4D 產(chǎn)品為主，數(shù)據(jù)成果內(nèi)容，形式固定。在探索測繪地理信息成果推廣應(yīng)用中，不難發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)測繪成果無法直接服務(wù)于各行各業(yè)，而需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)整理、篩選和分析工作。在全面開展供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的當(dāng)下，沒有需求的供給必將走向衰亡。新型基礎(chǔ)測繪則要認(rèn)清需求側(cè)的訴求，重新梳理地理實(shí)體相關(guān)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，重新構(gòu)建技術(shù)指標(biāo)體系，建立“一庫多用、按需組裝、定制服務(wù)”模式，全面提升面向不同應(yīng)用需求的供給側(cè)保障能力。

3.4 開放應(yīng)用，服務(wù)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(chǔ)測繪更好發(fā)展、更好應(yīng)用，最大化保障社會經(jīng)濟(jì)民生。

4 新型基礎(chǔ)測繪實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 安全體系升級

開放共享與國家數(shù)據(jù)涉密之間的矛盾，是新型基礎(chǔ)測繪體系構(gòu)建中急需解決的重要問題，需要建立涉密數(shù)據(jù)與非涉密數(shù)據(jù)的分類體系與聯(lián)動機(jī)制，完善基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)的安全體系，通過空間精度轉(zhuǎn)換、敏感或涉密數(shù)據(jù)掩蓋及國產(chǎn)密碼技術(shù)，對數(shù)據(jù)獲取、處理、傳輸、分析及應(yīng)用等各環(huán)節(jié)進(jìn)行安全體系改造升級。

4.2 立體化數(shù)據(jù)采集技術(shù)

空天地一體化的技術(shù)對地觀測能力日益增強(qiáng)，通過高空衛(wèi)星、中空飛機(jī)、中低空無人機(jī)、地基雷達(dá)、地面采集車、探地雷達(dá)及無人船等涵蓋地上地下、水上水下的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，全方位地獲取空間內(nèi)地理實(shí)地的位置、紋理和屬性等信息，利用數(shù)字化手段完整刻畫真實(shí)的物理世界。光學(xué)遙感影像、激光雷達(dá)和視頻流等多源異構(gòu)的三維立體時空數(shù)據(jù)的融合處理與應(yīng)用，是面向地理實(shí)地數(shù)據(jù)生產(chǎn)、場景應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。

4.3 智能化數(shù)據(jù)處理技術(shù)

智能化數(shù)據(jù)處理技術(shù)主要包括基于原有空間數(shù)據(jù)提取、抽離和關(guān)系重建，面向多源異構(gòu)海量數(shù)據(jù)的地理實(shí)體信息智能化提取和智能變化發(fā)現(xiàn)技術(shù)。

傳統(tǒng)基礎(chǔ)測繪中已形成了大量內(nèi)容豐富的數(shù)據(jù)資源，包含了水系、交通、建（構(gòu)）筑物及場地設(shè)施等地理實(shí)地的空間位置及基本的自然屬性信息，建立一個規(guī)則化轉(zhuǎn)換、重構(gòu)與整合的地理信息要素實(shí)體化改造技術(shù)方法。原有數(shù)據(jù)實(shí)體化主要以二維空間表達(dá)為主，三維立體時空數(shù)據(jù)的采集處理、變化更新，則需要面對眾源結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，探索構(gòu)建一體化的智能信息提取與變化發(fā)現(xiàn)的技術(shù)體系。

4.4 定制化的地圖自動綜合

涵蓋全球范圍的地理實(shí)體是對真實(shí)物理世界的連續(xù)、完整的數(shù)字化表達(dá)[7]，而面對不同的應(yīng)用場景，呈現(xiàn)給使用者的數(shù)據(jù)則需要按相應(yīng)的尺度進(jìn)行表達(dá)。針對非尺度地理實(shí)體數(shù)據(jù)的自動綜合、智能制圖和可視化表達(dá)等關(guān)鍵問題，構(gòu)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(shù)體系和工藝流程。

5 思考與建議

5.1 加強(qiáng)頂層設(shè)計，注重區(qū)域特色

各地新型基礎(chǔ)測繪建設(shè)均處于探索階段，雖然試點(diǎn)區(qū)域的先行探路，已形成了一定的成功經(jīng)驗(yàn)，但不同試點(diǎn)區(qū)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(fā)了《新型基礎(chǔ)測繪體系建設(shè)試點(diǎn)技術(shù)大綱》，進(jìn)一步明確了新型基礎(chǔ)測繪的頂層設(shè)計。省級、市縣級層面，則需要在國家框架下，根據(jù)本區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展情況與特色需求，開展相適應(yīng)的新型基礎(chǔ)測繪建設(shè)，形成全國統(tǒng)一基準(zhǔn)、統(tǒng)一結(jié)構(gòu)的整體數(shù)據(jù)框架，又能體現(xiàn)區(qū)域特色，開放共享的成果與應(yīng)用模式。

5.2 建設(shè)與應(yīng)用融合發(fā)展

在新型基礎(chǔ)測繪試點(diǎn)建設(shè)過程中要注意以需求為導(dǎo)向，堅持邊建設(shè)邊應(yīng)用才能讓數(shù)據(jù)具有鮮活性、持續(xù)性與實(shí)用性，缺少實(shí)際應(yīng)用的建設(shè)，容易缺失方向，出現(xiàn)閉門造車、空中樓閣的局面。在頂層設(shè)計的引領(lǐng)下，在實(shí)際應(yīng)用中更能發(fā)現(xiàn)問題，在解決問題過程中才能完善自身，從而使新型基礎(chǔ)測繪更可靠、更完善、更健壯并更具應(yīng)用性。

5.3 整合數(shù)據(jù)資源，物盡其用

經(jīng)過多年基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)生產(chǎn)的積累，國、省、市、縣各級部門均已形成了不同尺度豐富的數(shù)據(jù)資源，數(shù)字城市建設(shè)、智慧城市建設(shè)、第三次國土空間調(diào)查、林草資源調(diào)查和不動產(chǎn)調(diào)查等各項(xiàng)任務(wù)的開展，也積累了面向不同應(yīng)用方向的數(shù)據(jù)資源。在新型基礎(chǔ)測繪建設(shè)中，應(yīng)盡量整合已有數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)物盡其用，避免重復(fù)建設(shè)，構(gòu)建各數(shù)據(jù)間有機(jī)整合、智能提取轉(zhuǎn)化的技術(shù)流程與工作方法。

6 結(jié)束語

新型基礎(chǔ)測繪是國民經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展新時期的必然產(chǎn)物，面對時代發(fā)展的新需求，先進(jìn)技術(shù)的強(qiáng)大推力，新型基礎(chǔ)測繪的構(gòu)建是新時期測繪地理信息重點(diǎn)工作內(nèi)容，是測繪地理信息跨域發(fā)展的重大機(jī)遇。本文分析了傳統(tǒng)基礎(chǔ)測繪和新型基礎(chǔ)測繪的區(qū)別特征與關(guān)聯(lián)，提出新型基礎(chǔ)測繪的背景要求與發(fā)展趨勢，探討了構(gòu)建新型基礎(chǔ)測繪的關(guān)鍵技術(shù)，闡述了關(guān)于新型基礎(chǔ)測繪構(gòu)建的幾點(diǎn)思考建議。新型基礎(chǔ)測繪剛剛啟航，測繪地理信息工作者還需不懈努力，瞄準(zhǔn)前進(jìn)方向，共繪基礎(chǔ)測繪美好未來。