美國的“地理國情普查”和“一張圖”

為了落實國家測繪地理信息局“走出去”戰(zhàn)略，國家基礎地理信息中心與美國喬治梅森大學（George Mason University，GMU）于2010年簽署了雙邊合作框架協(xié)議，由后者提供測繪地理信息技術與管理講座、培訓，并組織相關學術技術交流。在此協(xié)議框架下，2013年10-11月，湖南省測繪科技研究所副所長湯仲安博士赴美參加了第三期“高級地理信息技術”培訓班，以下為其培訓總結報告的部分內(nèi)容選編。

——編 者

美國地理信息領域一般并不采用最前沿最高科技技術，而是往往采用較為成熟穩(wěn)定的技術，但在其產(chǎn)業(yè)發(fā)展中蘊含的開放理念、市場觀念和人人參與機制等令人耳目一新。

此次訪美培訓的專題是“地理信息平臺建設及國情監(jiān)測”，目的是向學員介紹美國有關地理信息平臺建設和國情監(jiān)測等方面的科研與應用進展情況，同時了解美國和國際測繪行業(yè)先進技術和管理經(jīng)驗，為做好我國正在開展的“天地圖”、“地理國情監(jiān)測”等重點建設項目提供技術借鑒和經(jīng)驗。

美國地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和壯大，與其政策靈活、產(chǎn)學研結合緊密、用戶需求定位準確等息息相關。在參觀訪問學習中，我們普遍感覺，美國地理信息領域一般并不采用最前沿最高科技技術，而是往往采用較為成熟穩(wěn)定的技術，但在其產(chǎn)業(yè)發(fā)展中蘊含的開放理念、市場觀念和人人參與機制等令人耳目一新，值得國內(nèi)相關行業(yè)領域借鑒。

“無處不在”的美國地理國情監(jiān)測

美國沒進行類似于我國的地理國情普查和地理國情監(jiān)測項目，但地理國情監(jiān)測技術及應用無處不在，各類研究深入到各個行業(yè)，并把研究的方法及成果具體實施到監(jiān)測中去。通過多年的積累擁有大量相關的信息資源，并利用科技界的最新成果和各部門的信息共享來實現(xiàn)信息資源的更新、維護和利用。

高度的數(shù)據(jù)共享。學習期間，深切地感受到了信息資源共享給美國的技術進步、成果應用帶來的巨大效益。在美國，所有政府投入的項目一經(jīng)完成，成果必須共享，無論是政府部門、企業(yè)還是個人都可以申請使用成果。數(shù)據(jù)共享不僅拓寬了行業(yè)間研究方向，也豐富了跨行業(yè)應用，為社會所需提供了全面細化的服務。例如路易斯安那州立大學的Fahui Wang 教授調(diào)取了美國從1790年到2010年，每隔10年的人口普查數(shù)據(jù)，利用空間統(tǒng)計的方法研究人口、經(jīng)濟和航空的變化軌跡；全球環(huán)境和自然資源研究所的John J. Qu 教授在做自然災害與糧食問題研究時，無償使用了MODIS（搭載在terra和aqua衛(wèi)星上的一個重要的傳感器，是衛(wèi)星上唯一將實時觀測數(shù)據(jù)向全世界直接廣播，并可以免費接收數(shù)據(jù)并無償使用的星載儀器）數(shù)據(jù)，分析土壤濕度、植被覆蓋及氣候變化；研究機構做美國農(nóng)作物產(chǎn)量預估時，會共享農(nóng)業(yè)部門提供的每個地塊的種植情況，結合衛(wèi)星影像，利用遙感影像分析技術對每個階段的生長情況進行監(jiān)測、評估產(chǎn)量。所有的研究、分析、評估、預報成果都將提供共享，為社會、經(jīng)濟的決策提供服務。

便捷的云計算服務。云計算”是目前美國發(fā)展較為前沿的技術領域，相關的標準和政策法規(guī)等正在討論制定和初步形成中，但在具體的技術方面已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。美國的商業(yè)運作機制較為完善，因此云計算中的計算服務也作為一項重要的服務內(nèi)容由各大專業(yè)公司向社會開放，也在很大程度上促進了海量數(shù)據(jù)的實時計算與服務。

由于不存在信息資源保密問題，計算者可以租用公有云（如亞馬遜）平臺進行海量計算。氣候部門做氣候模型計算時，要用到全球范圍近200年的氣候數(shù)據(jù)，描述海洋大氣、海冰和地表要素的變量超過300個，時間分辨率為“月”，空間分辨率為4*5度，數(shù)據(jù)量約750GB，共有300個計算模型，按照常規(guī)計算至少需要3個月時間，楊朝偉教授的研究團隊利用亞馬遜的云服務，利用并行計算技術在短短的3個小時就完成了計算任務。

地理信息在城市研究與規(guī)劃中的應用

美國各行業(yè)對測繪地理信息的工作及成果利用廣泛，幾乎所有行業(yè)都會將本行業(yè)的數(shù)據(jù)定位在地理信息數(shù)據(jù)上，進行統(tǒng)計分析應用，為本行業(yè)的決策提供科學的依據(jù)。

我們選取目前與地理信息結合較為緊密的城市規(guī)劃業(yè)務來做參考。城市規(guī)劃是指導城市建設，促進社會經(jīng)濟發(fā)展的“龍頭”，是城市建設和管理的依據(jù)。地理信息系統(tǒng)是地理空間分析技術和計算機信息處理技術交叉的產(chǎn)物。它于20世紀80年代早期最先在歐洲等發(fā)達國家的城市規(guī)劃中獲得應用。

路易斯安那州立大學的Fahui Wang教授在關于“公共服務便捷度的度量、影響與優(yōu)化”講座中，重點提到了城市規(guī)劃中公共服務便捷度以及其與地理信息的關系。

便捷度就是區(qū)位，學校、醫(yī)院、體育設施、公共綠地和休閑場所等資源的合理分布。公共資源單由市場經(jīng)濟無法合理調(diào)控。而規(guī)劃工作通常是以公眾行為的便捷性和城市的發(fā)展為基礎的，因此便捷度的研究對規(guī)劃工作很有幫助。

而基于GIS對便捷度的度量實現(xiàn)研究，可以了解資源有多稀缺，可以確定供給和需求量的匹配比，了解資源有多遠，分析距離、時間、路費、行為距離、心理距離等。在此基礎上分析公共設施便捷度，從而對相應的城市規(guī)劃和管理實行調(diào)整，比如通過對上班便捷度的調(diào)查研究，直接影響到相應的城市用地、公共交通的調(diào)整等。

由此形成城市規(guī)劃的新理念——公共資源可達性的均等化，平等的理念由可達性的均等化來實現(xiàn)，絕對的平等不可行，可行的目標是把不平等最小化。

美國的“一張圖”平臺

美國內(nèi)政部官員Jerry Johnson講授了美國內(nèi)政部在通過地理空間技術支持開放政府和開放數(shù)據(jù)中的所做的工作以及取得的成效。

美國內(nèi)政部有72000名員工，管理30.35億畝的土地，17.6億畝的大陸架，8500多個石油合約，管理水資源、水庫、大壩、戶外活動設施（如公園、具有歷史意義的地址等），保護自然資源、歷史資源。為本土文化和保護組織提供服務。

2009年1月21日，奧巴馬政府發(fā)布公告，提出了開放政府的理念：政務透明、公眾參與、基于合作。美國擁有24000個政府網(wǎng)站，使用者很難從網(wǎng)站上快速高效地查找到所需要的信息，有的網(wǎng)站只對系統(tǒng)內(nèi)部開放，公眾很難查找信息，且有的網(wǎng)站沒有采用新的技術。

基于這種現(xiàn)狀，美國聯(lián)邦政府決定建立開放型政府網(wǎng)站，由白宮科學技術辦公室，與地調(diào)局一起，負責網(wǎng)站運行管理。利用網(wǎng)站把數(shù)據(jù)集中在一起，提供數(shù)據(jù)共享、下載，促進應用程序的開發(fā)，提供各種各樣的服務。而怎樣提供服務，則由公司來負責實現(xiàn)。并根據(jù)不同的領域建設社區(qū)，一個領域對應一個社區(qū)，大家根據(jù)自己的興趣，可以加入到社區(qū)中來。

網(wǎng)站建立后，在短短的幾年內(nèi)，由當初的37個數(shù)據(jù)集發(fā)展到幾十萬個數(shù)據(jù)集。隨著數(shù)據(jù)的開放與應用，產(chǎn)生了很多提供數(shù)據(jù)服務的公司，帶動了創(chuàng)新與市場應用。

2013年5月9日，奧巴馬簽署聯(lián)邦法案，確定網(wǎng)站數(shù)據(jù)對公眾開放，免費訪問。開放數(shù)據(jù)政策指的是：支持公眾對數(shù)據(jù)的訪問，實行數(shù)據(jù)共享，并加強數(shù)據(jù)與信息的管理，但涉及私有的信息不放到網(wǎng)上，由核心部委管理。將在六個月內(nèi)，所有政府部門被要求列出所有的數(shù)據(jù)資產(chǎn)詳細目錄，并公布所有能供公眾訪問的數(shù)據(jù)清單。所有的數(shù)據(jù)信息均作為財產(chǎn)管理，并由聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會（FGDC）負責國家數(shù)據(jù)空間基礎設施的建設。

之后，由于目錄服務中的數(shù)據(jù)，對于非專業(yè)人士來說，不容易訪問，并且網(wǎng)站建立后，不可以在一個地方開放發(fā)布數(shù)據(jù)。同時FGDC采用了很多標準，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)在美國政府部門中的共享，但由于每個部委技術實力不一樣，碰到不少障礙，投入后，達不到效果。

為解決以上問題，總統(tǒng)簽署法案，建立“一張圖”服務，在同一個地理信息平臺上集成各種信息。在處理墨西哥灣石油泄露事件中，內(nèi)政部要求各部門利用“一張圖”發(fā)布各自專題信息，將當?shù)匕l(fā)生的事件、周圍的環(huán)境以及人們受到的影響等盡量放在平臺上，通過地圖服務，將復雜問題進行集成，將分布的、不同的數(shù)據(jù)，更快更好地集成，將以前認識不到的通過地圖，直觀明了展現(xiàn)出來，為決策者們更加有效地工作提供支持。平臺建設中采用開放標準，如WAIS、CS-W等，使共享很容易實現(xiàn)，并集成到平臺中。

美國政府通過地理空間服務平臺的建設，加強了數(shù)據(jù)在不同部門、不同用戶中的使用、共享以及應用服務，極大地加快數(shù)據(jù)的更新，加快了數(shù)據(jù)的應用，開拓了市場，同時促進了地理信息技術的發(fā)展。在未來可以可借鑒美國的經(jīng)驗，將不同部門間開放數(shù)據(jù)統(tǒng)一 “一張圖”平臺中，在各部門間加強數(shù)據(jù)共享，減少重復建設，最大地利用資源。

由“美國經(jīng)驗”得到的啟示

加強地理國情監(jiān)測技術共享。我國的地理國情監(jiān)測正在全國范圍內(nèi)大面積的開展，相關的技術規(guī)范和指標已經(jīng)制訂但需要經(jīng)過實踐的驗證和調(diào)整。美國對此方面相近的研究已經(jīng)有很多具體的成功實例，雖然中美兩國國情不同，監(jiān)測指標不同，但監(jiān)測的手段與技術方法值得借鑒的。建議進一步加強合作和交流，充分借鑒國內(nèi)外已有成功案例，對地理國情監(jiān)測的方法、指標、分析、應用等進行完善。使我國的地理國情監(jiān)測項目盡快發(fā)揮作用，產(chǎn)生成效。

加快地理信息共享政策制定。我國地理信息的共享，國家測繪地理信息局采用與其他部門簽署共享協(xié)議的方式，雖然取得了一定的進展，但總體效果不佳，造成地理信息資源分散。建議借鑒美國的信息共享立法推進的經(jīng)驗，將信息共享納入法律范疇，采用立法的方式促進信息共享，打破部門壁壘，促進地理新產(chǎn)業(yè)發(fā)展與繁榮。

探索公眾參與地理信息更新的辦法。隨著地理信息的社會化應用，公眾參與地理信息更新的熱情度高，是一股龐大的力量。社交媒體信息（微博、Twitter、Facebook等）在美國的公共交通、災害評估、商業(yè)消費等領域已經(jīng)得到了極其廣泛的應用，已經(jīng)成為地理位置相關的快速分析和決策的重要信息源。由公眾廣泛參與提供位置相關的專題信息，并通過網(wǎng)絡匯總分析后實時或準實時反饋給公眾，反過來更進一步促進了公眾參與度和認同度。我國擁有巨大的公眾資源和良好的網(wǎng)絡構架，如何將其充分利用將是地理信息領域今后的一個重要發(fā)展方向。

建議廣泛借鑒google地圖、Twitter、Facebook等國際著名網(wǎng)站、社交媒體的運作機制，建立我國公眾參與地理信息更新的體制機制，利用我國現(xiàn)有志愿者地理信息的良好基礎，依托“天地圖”為公共平臺，通過各種方式激勵和引導公眾廣泛參與志愿者地理信息提供，探索公共數(shù)據(jù)分發(fā)服務、基礎地理信息更新、應急響應機制建立的新策略和新方法，制定志愿者地理信息規(guī)范和標準，使國家測繪地理信息局成為我國志愿者地理信息市場的規(guī)劃者和引導者。