國外地理國情監(jiān)測概況與啟示

喬朝飛

(國家測繪局測繪發(fā)展研究中心，北京100830)

國外地理國情監(jiān)測概況與啟示

喬朝飛

(國家測繪局測繪發(fā)展研究中心，北京100830)

地理國情監(jiān)測已被確定為未來20年我國測繪工作的重點之一。簡要介紹歐美日等國家和地區(qū)開展地理國情監(jiān)測的若干實例，以及發(fā)達國家測繪相關戰(zhàn)略與規(guī)劃中地理國情監(jiān)測的有關內容。最后對我國測繪部門開展地理國情監(jiān)測提出有關建議。

地理國情監(jiān)測;發(fā)達國家;實例;測繪

一、引 言

當前，黨中央、國務院明確要求測繪部門開展地理國情監(jiān)測。開展地理國情監(jiān)測，是地理信息在更高和更廣層次的應用，是轉變我國測繪發(fā)展方式的重要舉措。從世界范圍來看，許多國家和組織都開展了地理國情監(jiān)測方面的項目或工程，以便更好地服務于本國或地區(qū)的資源、環(huán)境、能源、社會等領域。國外地理國情監(jiān)測的有益經(jīng)驗，對于我國開展相關工作具有很好的借鑒意義。

二、歐美日地理國情監(jiān)測概況

1.英國的全球干旱監(jiān)測網(wǎng)［1］

英國的全球干旱監(jiān)測網(wǎng)是一個免費的、實時監(jiān)測全球旱情嚴重程度的網(wǎng)站。該網(wǎng)站由倫敦大學學院本菲爾德災害研究中心創(chuàng)建和維護。全球干旱監(jiān)測網(wǎng)提供了當前全球范圍的水文旱災情況，網(wǎng)站每月更新，數(shù)據(jù)空間分辨率為100 km。用戶通過交互界面可選擇旱情評估的時間范圍(1～36個月)，顯示用戶定義區(qū)域內受旱災影響的人數(shù)，以及選擇是否顯示城市名稱、河流和湖泊等。通過網(wǎng)站發(fā)布的產品可以預警潛在的食物、水和健康問題。

2.歐洲發(fā)布全球分辨率最高的全球土壤覆蓋圖［1］

2008年3月，歐洲航天局和聯(lián)合國糧食計劃署在一次國際會議上共同展示了最新繪制的全球土壤覆蓋圖。該地圖根據(jù)最新拍攝的衛(wèi)星圖片繪制而成，分辨率超過以往任何地圖至少10倍以上，為世界首個分辨率為300 m的免費產品。圖中展示了22種不同的土地覆蓋類型，包括農田、沼澤、人工地表、水體和永久積雪和冰凍地等。為使用戶最大限度地受益，該圖的圖例與聯(lián)合國土地覆蓋分類系統(tǒng)兼容。

3.歐盟等組織擴大對糧食危機區(qū)的地理監(jiān)測［1］

2008年，全球糧食價格驚人地上漲，更多國家受到糧食不安全的潛在威脅，需要不斷地進行監(jiān)測，以便發(fā)現(xiàn)農業(yè)不利狀況的早期信號，基于衛(wèi)星的預報系統(tǒng)在未來幾年來將變得更加重要。為此，歐盟委員會聯(lián)合研究中心(JRC)、聯(lián)合國糧農組織(FAO)和美國饑餓早期預警系統(tǒng)網(wǎng)絡(FEWS NET)努力創(chuàng)新和加強其糧食安全監(jiān)測系統(tǒng)，并且正在開發(fā)更加有效的早期預警工具。

JRC的區(qū)域糧食監(jiān)測與預測系統(tǒng)是一個以衛(wèi)星數(shù)據(jù)和農業(yè)氣候模型為基礎的監(jiān)測系統(tǒng)，2010年JRC擴大了該系統(tǒng)的覆蓋范圍，不僅覆蓋到非洲最南端，而且還包括撒哈拉以南非洲地區(qū)的所有糧食不安全國家。由于該系統(tǒng)接收到的地球觀測和農業(yè)氣候數(shù)據(jù)是全球性的，所以非洲以外的其他國家的糧食安全情況也能被監(jiān)測到。

在美國，F(xiàn)EWS NET在2010年擴大了其糧食安全監(jiān)測系統(tǒng)，從現(xiàn)在的20個國家增加到50個。美國地質調查局(USGS)、美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)正在建立關于衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理和模型運行的快速程序，以支持FEWS NET的這一任務。

4.歐盟的“全球環(huán)境與安全監(jiān)測計劃”［2］

2003年，歐盟啟動了“全球環(huán)境與安全監(jiān)測計劃”(GMES)，主要目的是獲取影響地球和氣候變化的各類環(huán)境信息。目前還處于業(yè)務化運行前期階段，預計在2011—2013年實現(xiàn)初始運行，2014年實現(xiàn)全部設計目標。

GMES項目目前提供的服務主要有5大類:陸地監(jiān)測、海洋監(jiān)測、應急管理、大氣監(jiān)測和安全。陸地監(jiān)測服務涵蓋諸多領域，如土地利用和土地覆蓋變化、土壤固封、水體質量和可用性、空間規(guī)劃、森林監(jiān)測和全球糧食安全等;海洋環(huán)境監(jiān)測服務提供關于海洋安全、海洋資源、海洋和海岸環(huán)境、氣候和季節(jié)性預測等信息;大氣監(jiān)測服務涉及領域包括溫室氣體、影響空氣的反射氣體、臭氧層和太陽紫外線輻射以及氣溶膠等;應急管理服務涉及領域包括:洪水、森林火災、滑坡、地震、火山噴發(fā)、人道主義危機等;安全服務主要為邊境監(jiān)視、海上監(jiān)視、歐盟對外行動等領域制定相關的政策提供支持。

GMES項目的協(xié)調和管理由歐盟委員會負責，歐洲航天局負責對地觀測基礎設施中空間部分的建設，歐洲環(huán)境局和各成員國負責地面部分的建設。

5.美國國家生態(tài)觀測網(wǎng)

美國國家生態(tài)觀測站網(wǎng)絡(NEON)是美國國家基金委員會(NSF)于2000年提出建立的一個國家級網(wǎng)絡，目標是針對美國國家層面所面臨的重大環(huán)境問題，在區(qū)域至大陸尺度上開展全面、綜合的觀測和研究，深入認識環(huán)境變化實質，預測環(huán)境變化趨勢，保證美國的生物和生態(tài)安全。NEON網(wǎng)將美國劃分為20個生態(tài)氣候區(qū)，每個區(qū)域中設置若干觀測站點。

NEON項目目前由NEON有限公司實施，參與者包括許多美國政府部門和非政府組織，現(xiàn)正處在規(guī)劃和開發(fā)階段，2010年后期進入建設階段。整個NEON網(wǎng)絡的建設將耗時5年，到2016年實現(xiàn)完全運行。

6.美國地質調查局的“地理分析和動態(tài)監(jiān)測計劃”

2002年，美國地質調查局(USGS)啟動了一個為期5年的“地理分析和動態(tài)監(jiān)測計劃”(GAM)，目的是促進對美國所面臨的環(huán)境、自然資源和生態(tài)方面挑戰(zhàn)的理解。該計劃從空間和時間尺度評估土地覆蓋狀況。研究領域包括土地覆蓋現(xiàn)狀與趨勢、生態(tài)效益和氣候變化、社會脆弱性、生態(tài)地理、生態(tài)系統(tǒng)恢復和物候等。主要研究成果為國家土地覆蓋數(shù)據(jù)庫(NLCD)。

GAM的參與者既包括隸屬于美國內務部的土地管理局、國家公園服務局、漁業(yè)和野火服務局和土地復墾局，也包括環(huán)境保護局、森林服務局、海洋和大氣管理局(NOAA)、航空航天局(NASA)等其他部門。

7.日本地理信息局開展災害監(jiān)測［3］

日本是個自然災害頻發(fā)的國家，經(jīng)常受到地震、火山噴發(fā)、暴雨、臺風、洪水、海嘯等的威脅。日本官方測繪機構——地理信息局(GSI)負責減災管理，開發(fā)并提供與減災密切相關的各類信息。在自然災害監(jiān)測尤其是地殼形變方面，GSI所做的大量工作包括:①利用分布在日本各地的GPS控制點，對地殼實時移動進行持續(xù)觀測;②精確測量沿著高速公路設置的1.7萬多個標志的高程，通過分析這些高程數(shù)據(jù)，能夠獲得毫米精度的地殼垂直形變;③在地震或火山等災害高發(fā)區(qū)，建立稠密的移動觀測站網(wǎng)絡;④利用合成孔徑雷達(SAR)影像對地殼形變進行觀測。

8.亞太地區(qū)環(huán)境革新戰(zhàn)略項目環(huán)境綜合監(jiān)測子項目［4］

亞太地區(qū)環(huán)境革新戰(zhàn)略項目(APEIS)是日本2001年啟動的一個環(huán)境方面的重大研究項目，由日本環(huán)境省資助，亞太地區(qū)各國的相關研究機構參加。環(huán)境綜合監(jiān)測子項目(IEM)是APEIS的3個子項目之一，旨在建立和發(fā)展一個綜合性的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，對亞太地區(qū)的環(huán)境破壞、環(huán)境退化和生態(tài)脆弱區(qū)進行長期有效的監(jiān)測。

IEM起初由日本國立環(huán)境研究所(MES)和中國科學院地理科學與資源研究所(IGSNRR)共同合作建設，之后，新加坡國立大學和澳大利亞聯(lián)邦科學產業(yè)研究組織(CSIRO)地球觀測中心也宣布加入。

三、發(fā)達國家測繪相關戰(zhàn)略與規(guī)劃中地理國情監(jiān)測內容

一些發(fā)達國家的測繪與地理信息相關規(guī)劃和戰(zhàn)略中，都將開展地理國情監(jiān)測作為重要任務之一。

《美國地質調查局地理科學研究戰(zhàn)略(2005—2015)》中提出，要研究土地變化的模式和過程，利用各種地理分析方法研究土地變化，預測土地變化趨勢，評估社會、經(jīng)濟、政策、技術和環(huán)境等因素在土地變化中產生的影響和作用機理。利用遙感技術收集環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析土地利用變化和土地覆蓋變化在導致“人類—環(huán)境”系統(tǒng)脆弱性及風險過程中的作用。

美國國家研究委員(NRC)2007年年初公布的未來10年地球空間觀測戰(zhàn)略報告指出，在2010年以前，美國宇航局的衛(wèi)星上安裝的地球監(jiān)測設備大部分已經(jīng)超過了計劃服役年限，到2010年能夠保持運行的設備數(shù)量可能會減少40%，這會使氣候研究、預防自然災害和監(jiān)測陸地利用的數(shù)據(jù)丟失。為此NASA和NOAA應該對已有和以前計劃的衛(wèi)星項目保證提供長期的支持。

《美國國家大地測量局(NGS)10年規(guī)劃(2008—2018)》中提出，將有效監(jiān)測水位觀測數(shù)據(jù)，努力提高國家海岸測量的水平精度，實施海洋與海岸帶綜合測圖計劃(IOCM)。

《美國宇航局科學規(guī)劃(2007—2016)》中提出，要監(jiān)測地球冰川覆蓋變化和海面、陸地水位變化。

《加拿大大地測量署戰(zhàn)略規(guī)劃》中提出，將對地理坐標參考基礎、水和氣候變化、自然災害3方面的科學研究提供支撐，并開展更廣泛的GNSS服務，及監(jiān)測加拿大大陸運移等。

《澳大利亞對地觀測戰(zhàn)略規(guī)劃》中提出，將利用新一代對地觀測傳感器提供關于降水模式、地表土壤濕度、地表溫度、積雪覆蓋、全部儲水量變化的精度更高、空間上更詳細的信息;測制近岸和近海海域航行所需的導航海圖，用于保障沿海水域和公海海運行動的安全，以及用于海嘯預警;開發(fā)一套有關特定生物物理參數(shù)的國家級的對地觀測數(shù)據(jù)集，用于監(jiān)測農業(yè)、林業(yè)和生態(tài)系統(tǒng);改進海平面上升區(qū)域、沿海環(huán)境脆弱性、沿海資源分配等海岸和海洋監(jiān)測。

四、對我國開展地理國情監(jiān)測的啟示

1.應充分發(fā)揮測繪部門在地理國情監(jiān)測中的主體作用

綜觀國外，多數(shù)國家的測繪部門均是本國一個部級綜合部門的下屬部門，由于行政級別不高，在開展地理國情監(jiān)測方面不能發(fā)揮主導和組織作用。反觀我國，國家測繪地理信息局雖是國土資源部管理的部管局，但其業(yè)務相對獨立，近年來測繪保障服務較為及時有力，越來越受到黨中央、國務院的重視和社會各界的認可。同時，經(jīng)過幾十年的努力，我國測繪部門已經(jīng)積累了大量基礎地理信息數(shù)據(jù)，具有技術、裝備、人才等方面的優(yōu)勢，為開展地理國情監(jiān)測奠定了良好基礎。這些都是國家測繪地理信息局獨立組織開展地理國情監(jiān)測的有利條件。因此，測繪部門應充分發(fā)揮在地理國情監(jiān)測方面義不容辭的主體作用，積極推動該項工作的開展。

2.選好地理國情監(jiān)測的切入點

地理國情監(jiān)測是一項全新的工作，測繪部門應早日開展有關頂層設計，規(guī)劃、設計好工作機制和模式。當前工作的重點是要選好地理國情監(jiān)測的著力點和切入點。以往，各地測繪部門在城鎮(zhèn)化變遷、海岸帶、水系、地表變形、交通、自然資源、生態(tài)環(huán)境、重要地理信息數(shù)據(jù)發(fā)布等方面，已經(jīng)開展了相關地理國情監(jiān)測工作，今后要繼續(xù)發(fā)揮行業(yè)優(yōu)勢，深入分析本地自然地理、生態(tài)環(huán)境的實際，在上述領域開展工作。同時，應以為國家重大戰(zhàn)略、重大工程提供監(jiān)測評估服務為切入點，促進地理國情監(jiān)測工作業(yè)務化。

3.同相關部門密切合作

地理國情的內涵十分豐富，涉及的地理要素眾多，測繪部門在開展監(jiān)測時，會受到專業(yè)領域的局限。因此，測繪部門在開展地理國情監(jiān)測時，既要堅持以我為主，又要同國土、水利、環(huán)保、林業(yè)、海洋等相關部門密切合作，尋求他們的支持，充分借助上述領域專家的力量。

4.大力發(fā)展相關基礎設施

國外在開展地理國情監(jiān)測中，對地觀測系統(tǒng)和技術發(fā)揮著重要作用，而我國測繪部門在對地觀測方面則不具有優(yōu)勢，測繪衛(wèi)星仍未發(fā)射，航空遙感裝備也比較缺乏。為此，要大力改善地理國情監(jiān)測基礎設施狀況。按計劃在2011年年底發(fā)射資源三號衛(wèi)星，加快建設衛(wèi)星應用系統(tǒng)。盡快開展資源三號后續(xù)衛(wèi)星以及激光測高、干涉雷達、重力等衛(wèi)星的可行性方案研究和綜合立項論證，列入衛(wèi)星發(fā)射計劃，“十二五”期間爭取發(fā)射2～3顆。大力發(fā)展無人機航攝系統(tǒng)、移動測量車等數(shù)據(jù)獲取裝備。

五、結束語

“十二五”時期，是我國全面建設小康社會的關鍵期，經(jīng)濟社會發(fā)展與資源環(huán)境約束二者之間的矛盾日益突出。準確掌握各種地理國情，為政府宏觀調控、制定有關政策等提供有力依據(jù)，顯得越來越重要。當前和今后一個時期，世情、國情繼續(xù)發(fā)生深刻變化，測繪部門應充分利用自身優(yōu)勢，開展地理國情監(jiān)測，滿足政府決策、經(jīng)濟和社會發(fā)展、人民生活各方面的需求，提供可靠和權威的地理國情信息。

［1］ 中國科學院資源環(huán)境科學與技術局.科學研究動態(tài)監(jiān)測快報［EB/OL］.［2011-04-05］.http:∥www.rcees.ac.cn/xwzx/kydt/201102/P020110222728608447733.pdf.

［2］ Gmes.Gmes.info［EB/OL］.［2011-04-06］.http:∥www.gmes.info/.

［3］ GSI.Disaster Prevention Activities by GSI［EB/OL］.［2011-04-19］.http:∥www.gsi.go.jp/ENGLISH/page _e30067.html.

［4］ 渡邊正孝，王勤學，林誠二，等.亞太地區(qū)環(huán)境綜合監(jiān)測的研究方法［J］.地理學報，2004，59(1):3-12.

Review of Overseas National Geographic Conditions Monitoring

QIAO Chaofei

0494-0911(2011)11-0081-03

P208

B

2011-05-03

喬朝飛(1974—)，男，河南清豐人，博士，副研究員，主要研究方向為測繪發(fā)展戰(zhàn)略與政策。