10月22日，由中國(guó)測(cè)繪地理信息學(xué)會(huì)主辦的2015年學(xué)術(shù)年會(huì)在江西南昌召開。除特邀報(bào)告外，會(huì)議圍繞當(dāng)今測(cè)繪發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，還設(shè)立以測(cè)繪地理信息裝備技術(shù)、傾斜攝影測(cè)量技術(shù)、測(cè)繪“一帶一路”、地理國(guó)情監(jiān)測(cè)等熱門話題的分論壇，詳具總結(jié)我國(guó)測(cè)繪發(fā)展成果，解讀和展望測(cè)繪技術(shù)和市場(chǎng)的未來。

 

會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院院士龔健雅作了題為“全球測(cè)圖的關(guān)鍵技術(shù)”的報(bào)告。龔院士從技術(shù)的角度談了談全球測(cè)圖技術(shù)的進(jìn)展情況，他同時(shí)指出，國(guó)內(nèi)測(cè)繪與遙感衛(wèi)星的發(fā)展，奠定了非常重要的基礎(chǔ)，而“一帶一路”國(guó)家戰(zhàn)略，將促進(jìn)中國(guó)與世界合作，推進(jìn)全球測(cè)圖新進(jìn)程。

 

以下是經(jīng)過編輯的龔健雅院士的演講實(shí)錄（內(nèi)容未經(jīng)本人核實(shí)）。

 

今天我要講的題目是“全球測(cè)圖的關(guān)鍵技術(shù)”，我想從這幾個(gè)方面來談一下：一是必要性;二是主要瓶頸;三是目前所做的工作;四是結(jié)語(yǔ)。

 

第一，我們先看一下全球測(cè)圖的必要性。

 

中國(guó)是已經(jīng)發(fā)展中的大國(guó)，而且GDP已經(jīng)到了世界第二?，F(xiàn)在我們都想走出去，需要拓展我們的空間，這是從社會(huì)可持續(xù)發(fā)展等多個(gè)方面，我們都需要電子信息方面的保障。但是一直以來由于測(cè)繪制約，基本上沒有海外的信息。大家知道，無論是我們的百度等，當(dāng)出去的時(shí)候什么都沒有，我們只能用谷歌。谷歌在中國(guó)又被屏蔽了，我們現(xiàn)在要到國(guó)外找一個(gè)合適的賓館都沒有辦法。

 

所以我們的信息是非常缺乏的。當(dāng)然，這是對(duì)我們普通老百姓來說，但是對(duì)國(guó)家應(yīng)急的事情，包括全球救援、全球運(yùn)輸?shù)?，我們都非常被?dòng)，缺乏高精尖的技術(shù)。而現(xiàn)在習(xí)近平主席又提出了新的“一帶一路”的戰(zhàn)略，這個(gè)戰(zhàn)略，首先要建立起“一帶一路”的基礎(chǔ)設(shè)施，要建立其整個(gè)龍頭的發(fā)展，但是我們用什么來支撐這個(gè)建設(shè)?我們對(duì)“一帶一路”，相信大家都在說，包括國(guó)家測(cè)繪局，還有一些單位，我們首先優(yōu)先要啟動(dòng)我們的空間信息來支撐。 所以對(duì)全球空間信息的需求是非常迫切的。

 

在國(guó)際上一些主要的發(fā)達(dá)國(guó)家，實(shí)際上他們對(duì)空間信息的采集以及處理，都做了很多年了。我們知道，美國(guó)應(yīng)該說全球的數(shù)據(jù)都非常重要，我們知道主要的1米以上全球數(shù)據(jù)都有。我們?cè)诠雀枭峡吹剑际?.45米以上正射影像產(chǎn)品，而90米分辨率全球DEM。日本跟美國(guó)合作也生產(chǎn)了全球30米分辨率DEM。德國(guó)在近幾年發(fā)布了全球15米分辨率DEM，而中國(guó)幾乎是過百的。我想這一直是困擾我們國(guó)家，我們需不需要?我們有沒有能力做?我們存在的問題在哪里?能做到什么程度?我想這是擺在我們面前，作為一個(gè)社會(huì)大國(guó)、社會(huì)強(qiáng)國(guó)必須要面對(duì)和解決的問題。

 

我們以前問題最大的，因?yàn)樽鋈蛑荒芸啃l(wèi)星，現(xiàn)在雖然分辨率高了，但精度還是不夠，而且我們不能派人到外面去。我想大家都知道，測(cè)量是非常敏感的，我們也不可能派大量的人出去，包括投入很大，周期也很長(zhǎng)。這個(gè)事情，一直是困擾著我們需要做，大家都想去做，但是能不能做，要花多少錢做，我想效率怎么樣。所以我們今天把這個(gè)問題做一個(gè)主要的說明。

 

第二，看看開展全球測(cè)圖的主要瓶頸。

 

要開展全球測(cè)圖的主要瓶頸有哪些?

 

一是數(shù)據(jù)源，我國(guó)現(xiàn)有的衛(wèi)星遙感，應(yīng)該說光學(xué)最近幾年發(fā)展很快，現(xiàn)在基本上可以來支撐這個(gè)事。但是我們國(guó)家離遙感還有很大的差距，如果要做，我們只能跟國(guó)外的數(shù)據(jù)來做;

 

二是全球測(cè)圖時(shí)空基準(zhǔn)。我們都知道在國(guó)內(nèi)做的時(shí)候，我們高精的是靠水準(zhǔn)，把這個(gè)高層基準(zhǔn)，有人直接做。如果我們到國(guó)外去，我們的高層基準(zhǔn)怎么弄?如果是平面基準(zhǔn)可以用縣里面的，像導(dǎo)航數(shù)據(jù)，包括GPS、北斗數(shù)據(jù)直接定位。高層技術(shù)怎么弄?

 

三是全球測(cè)圖需要的地面接收站和定位場(chǎng)。雖然我們有很多的衛(wèi)星，但是這地面接收站和定位場(chǎng)是不夠的。

 

四是精度全球測(cè)圖的技術(shù)系統(tǒng)。我們生產(chǎn)國(guó)內(nèi)的數(shù)字地圖產(chǎn)品，能不能完全用于國(guó)外的。

 

五是產(chǎn)品形式和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是否需要改革。我們中國(guó)在全球如果做了6%、7%做了幾十年，如果做全球，這是多大一個(gè)量?這都需要我們認(rèn)真思考和解決的問題。

 

從上面這些點(diǎn)具體來看。

 

一是測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)源，現(xiàn)在一個(gè)比較好的消息，今天我后面會(huì)講，就是我們的資源三號(hào)衛(wèi)星和天繪一號(hào)為我們奠定了比較好的基礎(chǔ)。還有高分一號(hào)、高分二號(hào)、高分九號(hào)這些數(shù)據(jù)，都應(yīng)該說對(duì)我們?nèi)驕y(cè)圖已經(jīng)提供了一種可能。還有一個(gè)，高分計(jì)劃1：1萬立體測(cè)圖衛(wèi)星參數(shù)與發(fā)射計(jì)劃。當(dāng)然我們現(xiàn)在的衛(wèi)星是否可以用來測(cè)圖?最重要的是我國(guó)的InSAR衛(wèi)星，但是除了國(guó)外，我們最主要的是在討論InSAR的可能性。

 

二是全球測(cè)圖參考基準(zhǔn)。如果要大家直接用CGCS2000，這個(gè)沒有問題。但是如果需要高程基準(zhǔn)的，這個(gè)時(shí)候用什么方法?現(xiàn)在國(guó)際上有兩個(gè)全球通過衛(wèi)星，一個(gè)是美國(guó)的，一個(gè)是歐洲的。我們中國(guó)是直接用這兩個(gè)，它是通過全球重力衛(wèi)星做出來的。因?yàn)橹亓πl(wèi)星的數(shù)據(jù)是公開的，我們能不能用他重力衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，自己建立自己一個(gè)，像我們CGCS2000一樣的動(dòng)力基準(zhǔn)，這是需要研究解決的。

 

三是全球測(cè)圖需要的地面接收站和定標(biāo)場(chǎng)。我們現(xiàn)在最大的瓶頸，因?yàn)椴幌衩绹?guó)，美國(guó)在國(guó)際商有幾十個(gè)定位接收站，我們國(guó)只有少量的該接收站，這些接收站需要從國(guó)外以后再進(jìn)入到中國(guó)回訪，這樣耽誤時(shí)間，影響效率。另外我們很多實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)一圈大概100分鐘。所以我們?nèi)绻鋈驕y(cè)圖，一定要想辦法能夠跟國(guó)際合作，到外面去建站，或者是跟人家合作建站。但是由于我國(guó)限制了外交各方面政治的原因，這個(gè)困難也是非常大的。全球布局定標(biāo)場(chǎng)非常重要，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)定標(biāo)場(chǎng)有哪些?性質(zhì)又如何?我們又如何到國(guó)外進(jìn)行檢驗(yàn)，這也是我們需要面臨和解決的問題。

 

四是全球測(cè)圖技術(shù)系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)。目前我們做1：10000、1：50000，主要的是可以用的。但是我想有幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：

 

1. 高精度定位技術(shù)。

 

(1)基于全球地面定標(biāo)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)網(wǎng)，這是我們需要的。我們不需要人出去，能得到高精度滿足我們要求的幾何位置的產(chǎn)品。這個(gè)時(shí)候需要一個(gè)全球定標(biāo)場(chǎng)網(wǎng)，這是我們需要解決的。

 

(2)基于多星、多時(shí)相數(shù)據(jù)的全球聯(lián)合平差技術(shù)?，F(xiàn)在我們得到這些數(shù)據(jù)，如果不能建立在我們得到的控制點(diǎn)去，不能說我們可以派人出去，我覺得這個(gè)太危險(xiǎn)了。

 

2.數(shù)據(jù)快速生產(chǎn)技術(shù)。

 

(1)基于匹配點(diǎn)云的DEM高效高精度生成技術(shù)。前面說了幾十年的時(shí)間，可能現(xiàn)在不需要這么長(zhǎng)的時(shí)間，但是1：50000的衛(wèi)星，可能我們目前的技術(shù)還需要進(jìn)一步提高。我們需要通過幾十臺(tái)、幾百臺(tái)，甚至幾千臺(tái)服務(wù)器，我們把數(shù)據(jù)分進(jìn)去以后，可以獲得高質(zhì)影像

 

(2)多層次海量空間數(shù)據(jù)快速計(jì)算技術(shù)。有效整合，能夠快速計(jì)算。

 

3.開源矢量數(shù)據(jù)的快速整合技術(shù)。矢量怎么做?現(xiàn)在有一些開源的數(shù)據(jù)，但是這些開源的數(shù)據(jù)質(zhì)量怎么驗(yàn)證?這是一個(gè)方面。另外我們的國(guó)際合作，能不能建立一種共享的合作模式，讓全球更多的一些人來參與，這也是我們需要解決的一個(gè)問題。矢量數(shù)據(jù)應(yīng)該多豐富

 

怎么分類?實(shí)際社到產(chǎn)品形式與技術(shù)表針。產(chǎn)品形式：數(shù)字表面模型、數(shù)字高程模型、數(shù)字正涉影像、數(shù)字矢量地圖、地表覆蓋;技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：是否以1：5萬空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品參數(shù)未指定新的標(biāo)準(zhǔn)?

 

這是需要解決的問題。因?yàn)槿驕y(cè)圖的問題，現(xiàn)在我們國(guó)家開始準(zhǔn)備無論怎么樣要啟動(dòng)這個(gè)事。

 

第三，談?wù)勅驕y(cè)圖關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)展。

 

下面我介紹一下我們重點(diǎn)的全球測(cè)圖關(guān)鍵技術(shù)的光學(xué)遙感衛(wèi)星的進(jìn)展。我們做了一個(gè)最主要的工作，就是最近幾年對(duì)資源三號(hào)開始，那時(shí)候就定位，要用于無控制的全球測(cè)圖，要解決它高精度幾何定位的問題。

 

從誤差分析語(yǔ)指標(biāo)設(shè)備、定標(biāo)與見證、衛(wèi)星地面數(shù)據(jù)處理等，這里一整套的技術(shù)，我想跟大家做一個(gè)匯報(bào)。主要是針對(duì)于資源三號(hào)衛(wèi)星做的一些工作。

 

解決這幾個(gè)問題：

 

1.天地一體化指標(biāo)設(shè)計(jì)定量化。就是每一項(xiàng)應(yīng)該達(dá)到什么樣的精度，它的穩(wěn)定度，特別是我們提出了要做接收機(jī)，然后各種穩(wěn)定的相機(jī)，整個(gè)進(jìn)行了全質(zhì)量的控制。大家也都知道，資源三號(hào)的數(shù)據(jù)是非常不錯(cuò)的，也獲得了國(guó)家科技進(jìn)步的一等獎(jiǎng)。我想當(dāng)時(shí)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，大家費(fèi)了很大的精力，這包括：

 

(1)相機(jī)結(jié)構(gòu)誤差分析語(yǔ)設(shè)計(jì)。

 

(2)軌道與姿態(tài)誤差分析語(yǔ)設(shè)備。我們用了軌道誤差為線元素誤差的方法，做了數(shù)據(jù)處理，能夠使GPS達(dá)到5厘米。然后姿態(tài)誤差為角元素，這個(gè)精度我們可以看到，上面GPS幾個(gè)姿態(tài)。而現(xiàn)在資源三號(hào)的星敏感器是兩個(gè)德國(guó)的星敏，一個(gè)東部的國(guó)產(chǎn)星敏?，F(xiàn)在看來德國(guó)也好，中國(guó)也好，基本上能夠達(dá)到5到10米的精度。

 

2.時(shí)間同步誤差分析與設(shè)計(jì)。目前來說，我們的同步精度較低。

 

3.貫徹條件誤差分析與設(shè)計(jì)。當(dāng)然大家知道立體條件最好的是45度角，所以我們現(xiàn)在設(shè)計(jì)了它的角落，是22%多。所以從設(shè)計(jì)上來說，把這個(gè)工作已經(jīng)提高到，應(yīng)該說在測(cè)繪衛(wèi)星里面是比較及至的一個(gè)參數(shù)了。

 

高分辨率遙感衛(wèi)星在軌幾何定位模型與方法。如何把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的解算?這是一個(gè)很重要的技術(shù)。

 

關(guān)于幾何模型這一塊，最重要的我們做了一個(gè)比較好的定標(biāo)的方法，就是在室內(nèi)怎么解，你定標(biāo)誤差還是比較大的。所以我們建了一個(gè)高精度定表場(chǎng)，來消除相機(jī)畸變等，以減少誤差。我們可以看到這是原始的，這是在垂直一軌道方向，這是相當(dāng)于軌道方向平行的，它實(shí)際上誤差都挺大的。就是說它是一個(gè)很大的系統(tǒng)性誤差，然后通過定標(biāo)場(chǎng)，該把它拉回來。實(shí)際上只有0.25個(gè)項(xiàng)目。我們最近又在滎陽(yáng)有一個(gè)更好的，0.2個(gè)的定標(biāo)場(chǎng)。

 

第二個(gè)問題就是說震顫，由于衛(wèi)星上天以后說多種影響，還會(huì)有震顫的。震顫問題發(fā)現(xiàn)以后，如么解決?這次我們數(shù)據(jù)出來以后，可以通過幾個(gè)研究機(jī)構(gòu)，我們都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了資源三號(hào)震顫的頻率，他的振幅是多少。

 

現(xiàn)在我們通過一個(gè)方法，把震顫進(jìn)行了一個(gè)消除，基本上現(xiàn)有的數(shù)據(jù)0.6%，最后把它消除了，我們能夠到0.1%左右。從0.6%提高到0.2%的效果。

 

最后總結(jié)一下。

 

走出去的國(guó)家戰(zhàn)略，特別是“一帶一路”戰(zhàn)略實(shí)施迫切需要全球地理空間信息的支撐;資源三號(hào)等立體測(cè)圖衛(wèi)星以及高精度測(cè)圖技術(shù)的突破口為我國(guó)開展境外測(cè)圖奠定了一定的基礎(chǔ)，但是如果要把工程拿下來，還有很多的工作需要做。我們希望在幾年內(nèi)，能完成1：5萬的數(shù)據(jù)模型，還有少量的史料數(shù)據(jù)。當(dāng)然要做全球，我想我們又需要時(shí)間，但是這個(gè)事情作為中國(guó)一個(gè)大國(guó)，必須要去做。