中國(guó)地理空間框架建設(shè)的內(nèi)容與進(jìn)展

李維森

地理空間框架是當(dāng)今測(cè)繪工作的主要活動(dòng)和主要內(nèi)容。

地理空間框架究竟是些什么內(nèi)容？實(shí)際上，它是對(duì)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集加工，或者交換、服務(wù)的活動(dòng)，以及與這些活動(dòng)相關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)設(shè)施的一個(gè)總稱(chēng)。也就是說(shuō)，在政策標(biāo)準(zhǔn)各方面的支持下，建立相應(yīng)的機(jī)制，在相關(guān)技術(shù)的支撐下，通過(guò)人和設(shè)備。設(shè)施，向社會(huì)各方面提供地理信息的服務(wù)。地理空間框架也是當(dāng)今測(cè)繪工作的主要活動(dòng)和主要內(nèi)容。

為了把這項(xiàng)工作做好，貫徹落實(shí)中央的指示精神，國(guó)家測(cè)繪地理信息局和當(dāng)時(shí)的國(guó)務(wù)院信息辦（現(xiàn)已并入工信部）聯(lián)合出臺(tái)了關(guān)于加強(qiáng)數(shù)字中國(guó)地理空間框架建設(shè)應(yīng)用的一個(gè)指導(dǎo)性意見(jiàn)，對(duì)于地理空間框架和應(yīng)用，進(jìn)行了進(jìn)一步明確的規(guī)范。

這里面地理空間框架的構(gòu)成，具體而言包括了五大內(nèi)容：第一是數(shù)據(jù)部分，這是最基本的；第二個(gè)是目錄和交換，要建成一個(gè)交換體系；第三是提供公共服務(wù)體系；第四是政策和標(biāo)準(zhǔn)的支持；最后是要組織保障，沒(méi)有組織保障這項(xiàng)工作做不好的。這就是我們的地理空間框架的五大體系。五大體系的核心是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因?yàn)槠渌氖窍鄬?duì)固定的。所以我也會(huì)重點(diǎn)介紹數(shù)據(jù)體系。

地理空間框架要求從國(guó)家到省、到市縣是互聯(lián)互通的。國(guó)家一直是統(tǒng)一的，在全國(guó)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。這樣在全國(guó)的保障服務(wù)上是非常便捷的，也是非常豐富的。我說(shuō)的數(shù)據(jù)體系這個(gè)框架的核心，也是國(guó)家的自然資源和地理信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的主要內(nèi)容，還包括多尺度、多要素、多類(lèi)型、多時(shí)相，是一個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略性資源。

近十年來(lái)我們國(guó)家的數(shù)字中國(guó)地理空間框架到底建設(shè)到什么程度了？

新時(shí)代的坐標(biāo)體系建設(shè)

首先是國(guó)家層面的建設(shè)，就是地理空間框架數(shù)據(jù)體系這個(gè)核心的建設(shè)。要說(shuō)數(shù)據(jù)體系建設(shè)，首先要知道我們國(guó)家在做地理信息的采集、服務(wù)過(guò)程中的基準(zhǔn)問(wèn)題。所謂“基準(zhǔn)”就是坐標(biāo)體系。

地理空間信息中的任何一個(gè)點(diǎn)都有它的坐標(biāo)，這是我們測(cè)繪活動(dòng)的一項(xiàng)基礎(chǔ)。而這個(gè)基準(zhǔn)，是由平面基準(zhǔn)（平面坐標(biāo)）、高程基準(zhǔn)、重力基準(zhǔn)和深度基準(zhǔn)構(gòu)成的。重力基準(zhǔn)我們可能用得稍微少一些，但是在礦產(chǎn)方面用得比較多。

平面基準(zhǔn)，我們國(guó)家經(jīng)歷過(guò)三次變化：最早采用的是1954年的全國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)——北京坐標(biāo)系，作為我們國(guó)家平面控制網(wǎng)和控制坐標(biāo)系的原點(diǎn)。到了1982年我們又建立了西安坐標(biāo)系，也就是80系——1980西安坐標(biāo)系。這個(gè)坐標(biāo)系也是個(gè)平面坐標(biāo)系，那么這個(gè)坐標(biāo)系派生出來(lái)的圖和各方面的應(yīng)用，當(dāng)前也在用。到了2000年，隨著我們衛(wèi)星定位技術(shù)的提高——因?yàn)榍懊孢@兩種坐標(biāo)系都與衛(wèi)星定位不相關(guān)，所以這個(gè)坐標(biāo)系都是在過(guò)去要做各種三角點(diǎn)、天文大地網(wǎng)測(cè)量的這些基礎(chǔ)上建立的，與現(xiàn)在的精度不行——所以2000年以后，有了衛(wèi)星定位技術(shù)以后，國(guó)家開(kāi)始實(shí)施了2000坐標(biāo)系。這是以地心為中心的一個(gè)動(dòng)態(tài)的平面一致的坐標(biāo)系。

而對(duì)于高程坐標(biāo)系，就是我們國(guó)家哪一點(diǎn)多高。這個(gè)高程坐標(biāo)系是我們1956年建成的黃海高程。到了1985年做了一次改造，然后建成了1985的高程，這個(gè)高程的原點(diǎn)是在青島。青島市觀象山的水陸原點(diǎn)，和海平面相接的一點(diǎn)作為我們國(guó)家高程的零點(diǎn)。所以到哪個(gè)城市說(shuō)海拔多少，就是以之為計(jì)算點(diǎn)的。這是高程系統(tǒng)。

要開(kāi)展建設(shè)離不開(kāi)這個(gè)系統(tǒng)。因?yàn)檫@些基準(zhǔn)都有些過(guò)時(shí)了，為了提高我們現(xiàn)在測(cè)繪基準(zhǔn)的水平，適合國(guó)際要求，特別是衛(wèi)星定位技術(shù)的要求，所以從2000年起，國(guó)家就批準(zhǔn)了一個(gè)測(cè)繪基準(zhǔn)現(xiàn)代化建設(shè)的工程。這個(gè)工程國(guó)家投資了5個(gè)多億，2001年建設(shè)完成，這就是建立我們國(guó)家的在2000坐標(biāo)系環(huán)境下的三維動(dòng)態(tài)陸海一體的高程技術(shù)。這個(gè)系統(tǒng)，要建立360個(gè)國(guó)家衛(wèi)星定位的連續(xù)運(yùn)行的基準(zhǔn)站。一開(kāi)始這360個(gè)站基本上都是GPS站，現(xiàn)在我們國(guó)家的北斗系統(tǒng)出來(lái)了，現(xiàn)在我們的這360個(gè)站，既滿足GPS的要求，也可以和格洛納斯、伽利略以及我們的北斗兼容。這些系統(tǒng)都可以共享。這360個(gè)站分布在我們國(guó)家各地，是國(guó)家統(tǒng)一建設(shè)的，但各個(gè)省市也在建省內(nèi)范圍的。目前我們掌握的衛(wèi)星定位基準(zhǔn)站，全國(guó)有2000多個(gè)。我們?nèi)珖?guó)除了東北和西北部分區(qū)域以外，發(fā)達(dá)省區(qū)的基準(zhǔn)站基本上都建成了。

基準(zhǔn)站體系建成以后，可以解決什么問(wèn)題呢？解決了我們測(cè)控制點(diǎn)，不需要再用經(jīng)緯儀?，F(xiàn)在只要拿著衛(wèi)星定位儀——GPS儀器或者北斗儀器，往任何一點(diǎn)一放，這個(gè)系統(tǒng)就可以收到信號(hào)。一般精度的，放一下大概就是一分鐘不到，這一點(diǎn)的平面位置就出來(lái)了。這些點(diǎn)建了以后，我們測(cè)量的精確程度和技術(shù)水平就有大大的提高。這是解決了我們平面測(cè)量的效率問(wèn)題，和衛(wèi)星技術(shù)是緊密相連的，給全國(guó)提供了平面的基準(zhǔn)。

而在高程系統(tǒng)方面，我們?cè)谌珖?guó)開(kāi)展了12萬(wàn)公里的水準(zhǔn)測(cè)量——一等水準(zhǔn)測(cè)量。通過(guò)這次測(cè)量完以后，我們和現(xiàn)在的GPS點(diǎn)，以及國(guó)家的重力點(diǎn)，一起對(duì)全國(guó)的地質(zhì)進(jìn)行了一次模擬的計(jì)算。計(jì)算完以后，把這套系統(tǒng)和之前的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)系統(tǒng)一結(jié)合，這時(shí)候我們到任何一點(diǎn)就可以不僅獲取它的平面位置，還可以獲取它的高程。這就是我們的大地基準(zhǔn)，到2016年將全部建成。這項(xiàng)工作是在全國(guó)大規(guī)模地鋪開(kāi)。

1∶50000地圖的全國(guó)覆蓋與更新

同時(shí)，按國(guó)家的要求，我們要將1∶50000的地圖對(duì)全國(guó)進(jìn)行全覆蓋。這是一項(xiàng)重大的工作。我們?cè)?006年以前，曾把過(guò)去測(cè)繪的1∶50000的圖都輸進(jìn)去建立了數(shù)據(jù)庫(kù)，但這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)是比較陳舊的。所以從2006年起，國(guó)家又專(zhuān)門(mén)投資了5.4億，對(duì)過(guò)去的老的1∶50000的地形圖進(jìn)行更新。這個(gè)更新工程，從2006年起，到2011年結(jié)束。

我們用5年多的時(shí)間，把總共19000多幅地形圖測(cè)完。2011年舉行了項(xiàng)目的驗(yàn)收，這部分占了全國(guó)面積的80%。而青藏高原——新疆、西藏、青海這一部分，海拔在4千米以上，過(guò)去有很多無(wú)法測(cè)，隨著技術(shù)水平的提高可以實(shí)現(xiàn)后，國(guó)家就西部這個(gè)項(xiàng)目就投資了11個(gè)億，同樣也是2011年竣工完成。

工程順利完工以后，我們?cè)趪?guó)務(wù)院新聞辦公室就對(duì)這兩項(xiàng)工程進(jìn)行了聯(lián)合發(fā)布：全國(guó)的最新的1∶50000數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了全國(guó)的全覆蓋。這個(gè)全覆蓋，在國(guó)際上都是非常罕見(jiàn)的。除了美國(guó)的基本圖是1∶24000以外，像加拿大、俄羅斯都沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在各個(gè)省，任何地方和部門(mén)都可以拿到這個(gè)數(shù)據(jù)。

完成了陸地測(cè)量后，陸地的延伸——海島礁的問(wèn)題怎么解決？所以在很多部門(mén)、專(zhuān)家的要求下，我們提出了關(guān)于開(kāi)展海島礁的一個(gè)測(cè)繪工程。這項(xiàng)工程是以總參謀部和國(guó)土資源部聯(lián)合的名義申報(bào)中央的，具體實(shí)施由國(guó)家測(cè)繪局、總參測(cè)繪局、國(guó)家海洋局和海軍司令部四家聯(lián)合來(lái)組織實(shí)施，由國(guó)家測(cè)繪局來(lái)牽頭。項(xiàng)目由時(shí)任國(guó)務(wù)院總理溫家寶親自批的，胡錦濤總書(shū)記和中央軍委幾位副主席都在上面簽了字。

這項(xiàng)工程國(guó)家投入了15.6個(gè)億，從2009年開(kāi)始，今年一期工程完成，明年上二期。這項(xiàng)工程我們主要對(duì)600多個(gè)大于500平方米的島嶼進(jìn)行定位和測(cè)圖，同時(shí)要全面摸清我們國(guó)家到底有多少個(gè)島礁是實(shí)際被外國(guó)在控制著。

這三項(xiàng)工作做完后，我們的測(cè)繪工作，從國(guó)家的角度就全面完成了。但是因?yàn)槲覀儑?guó)家的建設(shè)發(fā)展速度非?？欤芏嗖块T(mén)特別是道路交通部門(mén)提出來(lái)，能不能每年把圖可以快速地更新？

在這種訴求下，我們就開(kāi)展了定期更新的工作。因?yàn)槲覀儑?guó)家有自己的測(cè)繪衛(wèi)星，數(shù)據(jù)源沒(méi)有什么成本，所以大概每年只要花將近1個(gè)億左右的經(jīng)費(fèi)，就可以把全國(guó)的1∶50000地形圖的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全面的更新。通過(guò)各種努力，這幾年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。從2012年開(kāi)始，對(duì)重要的地理信息要在全國(guó)范圍內(nèi)，每年做一次更新。

這個(gè)年度的更新出來(lái)以后，給相關(guān)部門(mén)提供使用，反映非常好。我們不僅實(shí)現(xiàn)了全覆蓋，而且實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)更新，很多數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性很高。應(yīng)該說(shuō)我們國(guó)家的數(shù)據(jù)在1∶50000的尺度上是非常豐富，而且現(xiàn)勢(shì)性非常好，所以在各個(gè)部門(mén)像國(guó)土方面使用的地質(zhì)調(diào)查等等，應(yīng)用很廣。

地理信息公共服務(wù)平臺(tái)和數(shù)字城市建設(shè)

我們建立了這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)以后，同時(shí)為了滿足各方面的要求，建立起國(guó)家的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)。

地理信息公共服務(wù)平臺(tái)分三種類(lèi)型：一個(gè)是涉密版，因?yàn)?萬(wàn)的地形圖是機(jī)密版，機(jī)密版是不能賣(mài)的，也不能泄露的，所以我們就設(shè)置了平臺(tái)的涉密版；其他兩個(gè)是政務(wù)版和公眾版。

涉密版主要是公安部門(mén)需要的，而其他政府內(nèi)網(wǎng)環(huán)境下運(yùn)行的是政務(wù)版。現(xiàn)在我們各個(gè)城市的數(shù)字城市基本上是政務(wù)版的偏多。同時(shí)我們從2010年開(kāi)始，實(shí)行了一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的公眾版，就是天地圖。天地圖和現(xiàn)在的谷歌地圖是相類(lèi)似的。我們想通過(guò)我們?nèi)珖?guó)的努力，實(shí)現(xiàn)某種形式替代谷歌?，F(xiàn)在天地圖除了西藏沒(méi)有連上以外，其他的對(duì)全國(guó)實(shí)現(xiàn)了對(duì)接聯(lián)網(wǎng)。

國(guó)家在測(cè)繪地理信息方面實(shí)行的是分級(jí)管理。國(guó)家完成了1∶50000的，任務(wù)基本上是完成，可以提供保障了。省這一級(jí)的，是要求1∶10000或者1∶5000的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；而到市縣這個(gè)層級(jí)，就是1∶2000甚至1∶500。因?yàn)楝F(xiàn)在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和衛(wèi)星影像的技術(shù)提高，大家對(duì)大比例尺、高精度的數(shù)據(jù)需求非常旺盛。所以這時(shí)候我們地方不能全靠國(guó)家的這個(gè)版本，所以數(shù)字省區(qū)和數(shù)字城市也是在這個(gè)環(huán)境下提出來(lái)的。

數(shù)字省區(qū)的建設(shè)內(nèi)容，我們?cè)?009年就印發(fā)了關(guān)于數(shù)字省區(qū)建設(shè)的技術(shù)大綱。數(shù)字省區(qū)到底怎么建，數(shù)字省區(qū)建設(shè)的數(shù)據(jù)體系方面，也就主要是三個(gè)方面：一個(gè)是我們現(xiàn)代的基準(zhǔn)要和國(guó)家基準(zhǔn)一致；一個(gè)是數(shù)據(jù)庫(kù)，就是1∶5000和1∶10000的數(shù)據(jù)庫(kù)；再一個(gè)就是要建立起公共平臺(tái)，包括涉密版的和政務(wù)版的。

由于各地的發(fā)展不平衡，我們對(duì)建設(shè)數(shù)字城市也不能一刀切。對(duì)具備硬件環(huán)境的城市，對(duì)數(shù)據(jù)要求比較緊迫的城市，從2006開(kāi)始，提出了建設(shè)數(shù)字城市的全國(guó)性工程。

這項(xiàng)工程實(shí)際上是在總結(jié)國(guó)家和省的建設(shè)的基礎(chǔ)上，提出了四項(xiàng)工作：第一是建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，就是以為1∶10000、1∶5000、1∶2000和1∶500為基礎(chǔ)的，覆蓋城市市域和市中心的數(shù)據(jù)庫(kù)；第二是在這個(gè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立起一個(gè)公共服務(wù)平臺(tái)，同樣分為政務(wù)版、涉密版和公眾版的，為各方面服務(wù)；第三是建立一套機(jī)制，在市域范圍之內(nèi)，政府來(lái)主導(dǎo)，大家共享，測(cè)繪地理信息部門(mén)、國(guó)土部門(mén)來(lái)做基礎(chǔ)的技術(shù)保障支持，來(lái)做更新；同時(shí)第四點(diǎn)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)若干應(yīng)用——各個(gè)部門(mén)在應(yīng)用，以此實(shí)現(xiàn)政府間的數(shù)據(jù)互通共用，一套數(shù)據(jù)解決大家的問(wèn)題。

我們的要求是十二五期間，333個(gè)地級(jí)市要全面完成。現(xiàn)在的情況是到目前為止，324個(gè)地級(jí)市已經(jīng)開(kāi)展了這項(xiàng)工作。

（本文根據(jù)作者在8月湖南數(shù)字城市地理信息基礎(chǔ)工程市長(zhǎng)研討班上所作報(bào)告錄音整理而成，有刪節(jié)，未經(jīng)作者本人審閱）