論MMS技術(shù)在地理國情監(jiān)測中的作用

吳滿意 秦廣田 周孝軍

（國家測繪地理信息局第一地形測量隊 陜西 西安 710054）

0 背景

黨的十七屆五中全會提出，我國經(jīng)濟社會發(fā)展要堅持以科學(xué)發(fā)展為主題和以加快經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹骶€，提高發(fā)展的全面性、協(xié)調(diào)性、可持續(xù)性。2010年12月20日，在全國測繪局長會議召開期間，中共中央政治局常委、國務(wù)院副總理李克強作出重要批示，要求國家測繪地理信息局加強基礎(chǔ)測繪和地理國情監(jiān)測，著力開發(fā)利用地理信息資源，豐富測繪產(chǎn)品和服務(wù)。2011年2月19日，胡錦濤總書記在省部級主要領(lǐng)導(dǎo)干部社會管理及其創(chuàng)新專題研討班開班式上發(fā)表講話時要求，要扎扎實實提高社會管理科學(xué)化水平。在這種背景下，測繪部門開展地理國情監(jiān)測，以第三方身份向政府、社會和百姓提供客觀的、真實的地理國情信息，對于提高政府管理決策的科學(xué)水平，服務(wù)和改善社會民生具有重要意義。2011年5月，李克強視察中國測繪創(chuàng)新基地時又強調(diào)“怎樣成功地實現(xiàn)我國的現(xiàn)代化，科學(xué)推進工業(yè)化，地理國情監(jiān)測至關(guān)重要?！蔽覀円凑铡皹?gòu)建數(shù)字中國、監(jiān)測地理國情、發(fā)展壯大產(chǎn)業(yè)、建設(shè)測繪強國”的總體戰(zhàn)略思想，抓住發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的機遇，加快地理國情監(jiān)測。監(jiān)測地理國情，是新時期經(jīng)濟社會發(fā)展對測繪工作的新需求、新要求，是測繪部門主動服務(wù)科學(xué)發(fā)展的重要職責(zé)和戰(zhàn)略任務(wù)。

1 MMS與地理國情監(jiān)測的概念

1.1 MMS技術(shù)的概念及其相關(guān)應(yīng)用

移動測量系統(tǒng)（MMS：Mobile Mapping System）代表著當(dāng)今世界最尖端的測繪科技，它是一種基于飛機、無人飛艇、火車、汽車等移動載體的快速攝影測量系統(tǒng)。作為一種全新的地理空間數(shù)據(jù)采集方式，MMS技術(shù)在軍事、勘測、電信、交通管理、道路管理、城市規(guī)劃、堤壩監(jiān)測、電力設(shè)施管理、海事等各個方面都有著廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為地理空間數(shù)據(jù)采集的最好解決方案，將在地理空間數(shù)據(jù)采集與更新中發(fā)揮越來越重要的作用。

地理空間數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性、現(xiàn)勢性和多樣性對地理空間信息服務(wù)、地理國情監(jiān)測應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。從地理空間信息服務(wù)的國際發(fā)展趨勢來看，信息化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化和智能化是當(dāng)今測繪地理信息發(fā)展的主要方向，從最初Map Quest單一的網(wǎng)上電子地圖到Google Map推出衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，都帶來地理空間信息服務(wù)應(yīng)用的革新和應(yīng)用面的升級，而地理空間信息服務(wù)數(shù)據(jù)也在從一維、二維、三維到多維發(fā)展，其視角從傳統(tǒng)的平面地圖、俯瞰的衛(wèi)星影像、更近距離的鳥瞰（微軟的Bird Eye）到近地面的Street View（亞馬遜的A9服務(wù)）、近地面360°街圖（微軟的Street Slider），其服務(wù)應(yīng)用的深度和廣度在不斷擴大，對地理空間信息服務(wù)數(shù)據(jù)的采集、生產(chǎn)和更新提出越來越高的要求，事實上，包含更多信息的、可高精度量算的近景影像資料不光是是未來GIS所不可或缺的，同時也是地理國情監(jiān)測所必需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料。日本等國已經(jīng)開始了新一代國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的重測工作，以滿足新興產(chǎn)業(yè)、新的應(yīng)用領(lǐng)域、新的政府宏觀調(diào)控等的發(fā)展需要，MMS技術(shù)將在數(shù)據(jù)采集與更新這一方面發(fā)揮越來越重要的作用。

1.2 地理國情監(jiān)測的概念及其任務(wù)

地理國情監(jiān)測是綜合利用全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)（GPS）、航空航天遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）等現(xiàn)代測繪技術(shù)，綜合各時期已有測繪成果檔案，對地形、水系、交通、地表覆蓋等要素進行動態(tài)和定量化、空間化的監(jiān)測，并統(tǒng)計分析其變化量、變化頻率、分布特征、地域差異、變化趨勢等，形成反映各類資源、環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟要素的空間分布及其發(fā)展變化規(guī)律的監(jiān)測數(shù)據(jù)、地圖圖形和研究報告。地理國情監(jiān)測通過對地理國情進行動態(tài)地測繪、統(tǒng)計，從地理的角度來綜合分析和研究國情，為政府、企業(yè)和社會各方面提供真實可靠和準(zhǔn)確權(quán)威的地理國情信息。

地理國情是從地理的角度分析、研究和描述國情，即以地球表層自然、生物和人文現(xiàn)象的空間變化和它們之間的相互關(guān)系、特征等為基本內(nèi)容，對構(gòu)成國家物質(zhì)基礎(chǔ)的各種條件因素做出宏觀性、整體性、綜合性的調(diào)查、分析和描述。例如，對國土疆域概況、城市布局和城鎮(zhèn)化擴張、孕災(zāi)環(huán)境與災(zāi)害分布等基本狀況的調(diào)查、分析和描述等。地理國情綜合反映了一個國家或區(qū)域人地關(guān)系的協(xié)調(diào)程度，是國家和地區(qū)科學(xué)發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展、和諧發(fā)展的重要決策依據(jù)。地理國情是重要的基本國情，是國土疆域面積、地理區(qū)域劃分、地形地貌特征、道路交通網(wǎng)絡(luò)、江河湖海分布、土地利用與土地覆蓋、城市布局和城鎮(zhèn)化擴張、生產(chǎn)力空間布局等自然和人文地理要素的宏觀性、整體性、綜合性體現(xiàn)。

2 MMS技術(shù)在地理國情監(jiān)測中的應(yīng)用

2.1 無人飛機航攝系統(tǒng)在地理國情監(jiān)測中的應(yīng)用

無人飛機航攝系統(tǒng)已在國家重大測繪工程、基礎(chǔ)測繪、數(shù)字城市建設(shè)以及測繪應(yīng)急保障服務(wù)等方面發(fā)揮重大作用，其服務(wù)領(lǐng)域不斷拓寬。貴州、云南、江西、湖北等各省級測繪部門、測繪單位利用無人飛機航攝系統(tǒng)為各部門應(yīng)用服務(wù)取得豐碩成果。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國各省市無人飛機航攝系統(tǒng)已累計飛行超過500架次、450個飛行小時，獲取影像數(shù)據(jù)超過25萬余張。特別是在2010年青海玉樹地震、貴州關(guān)嶺特大型滑坡、四川洪災(zāi)、云南怒江滑坡和泥石流災(zāi)害、海南巨大水災(zāi)，2011年云南盈江地震、廣西桂林泥石流等重大自然災(zāi)害事件中，無人機憑借其機動靈活、高效快速、精細(xì)準(zhǔn)確的特點為應(yīng)急救災(zāi)提供了有效保障。同時，無人機還在在江西、貴州、湖南、湖北等省的防汛抗旱指揮決策中起到了關(guān)鍵作用，成效顯著。

圖1 青海玉樹地震災(zāi)區(qū)無人機拍攝的高清影像圖

2010年4月，無人機順利完成了對玉樹地震災(zāi)區(qū)結(jié)古鎮(zhèn)的1：1000比例尺航攝數(shù)據(jù)采集工作，獲得了0.1米分辨率的影像數(shù)據(jù)。

此成果成功應(yīng)用于災(zāi)區(qū)抗震救災(zāi)、移民安置、城鄉(xiāng)規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、災(zāi)后重建等工作。

2.2 地理信息應(yīng)急監(jiān)測車在地理國情監(jiān)測中的應(yīng)用

近年來，隨著各地自然災(zāi)害頻發(fā)，干旱、洪澇、地震、泥石流等災(zāi)害時有發(fā)生，測繪技術(shù)和地理信息在重大自然災(zāi)害的應(yīng)急救災(zāi)工作中的作用日益凸顯。盡管測繪型無人機，在地震、洪水、特大泥石流等自然災(zāi)害的災(zāi)情遙感監(jiān)測已廣泛應(yīng)用。但是，測繪無人機存在遙感數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸慢、無法進行現(xiàn)場遙感數(shù)據(jù)實時處理等技術(shù)難題，影響了應(yīng)急測繪成果應(yīng)用的時效性。為解決突發(fā)事件應(yīng)急和小區(qū)域測繪服務(wù)保障等問題，國家測繪地理信息局于2011年3月決定組織研制"國家地理信息應(yīng)急監(jiān)測車"，歷時近半年時間終于研制成功。充分體現(xiàn)了國家測繪地理信息局對推動測繪地理信息科技創(chuàng)新工作的高度重視，也體現(xiàn)了國家測繪地理信息局對測繪地理信息事業(yè)發(fā)展的關(guān)心與支持，對于完善全國應(yīng)急保障體系、增強各級政府處置各種突發(fā)性事件和自然災(zāi)害的能力具有十分重要的意義。

圖2 地理信息應(yīng)急監(jiān)測車

地理信息應(yīng)急監(jiān)測車是基于運載車輛，通過航空、航天、計算機、通訊、導(dǎo)航、以及“3S”技術(shù)的集成應(yīng)用，形成機動靈活、集成度高、性能可靠、保障能力強的移動式車載應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)，具備快速響應(yīng)、快速獲取、快速處理、快速判讀、實時傳輸、信息及時發(fā)布的技術(shù)能力，能夠及時、動態(tài)地提供準(zhǔn)確的監(jiān)測信息，為應(yīng)急指揮和搶險救援工作提供強有力的技術(shù)保障。

2.3 飛艇遙感信息系統(tǒng)在地理國情監(jiān)測中的應(yīng)用

為貫徹落實國家測繪地理信息局“構(gòu)建數(shù)字中國、監(jiān)測地理國情，發(fā)展壯大產(chǎn)業(yè)、建設(shè)測繪強國”的總體戰(zhàn)略，國家測繪工程技術(shù)研究中心與中航工業(yè)特種飛行器研究所簽訂戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，成立“國家測繪工程技術(shù)研究中心湖北荊門飛艇遙感研發(fā)試驗基地”。依靠中航工業(yè)特種飛行器研究所飛艇研發(fā)的雄厚基礎(chǔ)和技術(shù)，推動飛艇遙感信息系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化，為國家測繪地理信息局提供新技術(shù)、新裝備保障。為我國地理國情監(jiān)測及測繪地理信息應(yīng)急保障工作提供了重要裝備支撐。2011年3月，無人飛艇順利完成了分辨率是0.1米的西安世界園藝博覽會園區(qū)航攝影像圖的采集工作，同時也圓滿的完成了無人飛艇“巡邏”世園的區(qū)域性地理國情監(jiān)測重要任務(wù)。

3 結(jié)論與展望

根據(jù)地理國情監(jiān)測任務(wù)要求，可將其技術(shù)體系劃分為地理要素信息的動態(tài)獲取技術(shù)、統(tǒng)計分析與綜合評估技術(shù)、產(chǎn)品生產(chǎn)與網(wǎng)絡(luò)發(fā)布技術(shù)三個基本方面。地理信息數(shù)據(jù)采集是所有后續(xù)工序進行的基礎(chǔ)，為統(tǒng)計分析、綜合評估等提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。全面、實時、準(zhǔn)確的獲取數(shù)據(jù)是地理國情監(jiān)測過程中的重要環(huán)節(jié)。MMS技術(shù)是當(dāng)今發(fā)展非常迅速、非常先進的數(shù)據(jù)獲取手段，因此，MMS技術(shù)將是數(shù)據(jù)采集中非常有效的辦法，特別是“天、地、空”一體化MMS數(shù)據(jù)采集模式的提出，將實現(xiàn)全天候、多元遙感影像的全域覆蓋，基本能滿足地理國情實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)源需求。再輔以基礎(chǔ)、歷史數(shù)據(jù)資料，更加快捷、有效、實時的保障了地理國情監(jiān)測工作有效展開。

隨著傳感器、圖像處理技術(shù)的不斷提高，可大大提高MMS的數(shù)據(jù)處理效率，從而使得地圖數(shù)據(jù)處理更加快捷，有助于MMS技術(shù)的迅速推廣和發(fā)展，因此，下一步實現(xiàn)地理要素信息的動態(tài)獲取，需著力解決基于多元遙感信息的地理要素變化的自動發(fā)現(xiàn)、識別、自動提取和數(shù)據(jù)庫自動增量更新技術(shù)等方面。

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