10月22日，由中國測繪地理信息學會主辦的2015年學術(shù)年會在江西南昌召開。除特邀報告外，會議圍繞當今測繪發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，還設(shè)立以測繪地理信息裝備技術(shù)、傾斜攝影測量技術(shù)、測繪“一帶一路”、地理國情監(jiān)測等熱門話題的分論壇，詳具總結(jié)我國測繪發(fā)展成果，解讀和展望測繪技術(shù)和市場的未來。

 

會上，中國科學院院士龔健雅作了題為“全球測圖的關(guān)鍵技術(shù)”的報告。龔院士從技術(shù)的角度談了談全球測圖技術(shù)的進展情況，他同時指出，國內(nèi)測繪與遙感衛(wèi)星的發(fā)展，奠定了非常重要的基礎(chǔ)，而“一帶一路”國家戰(zhàn)略，將促進中國與世界合作，推進全球測圖新進程。

 

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

 

今天我要講的題目是“全球測圖的關(guān)鍵技術(shù)”，我想從這幾個方面來談一下：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。

 

第一，我們先看一下全球測圖的必要性。

 

中國是已經(jīng)發(fā)展中的大國，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，這是從社會可持續(xù)發(fā)展等多個方面，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，當出去的時候什么都沒有，我們只能用谷歌。谷歌在中國又被屏蔽了，我們現(xiàn)在要到國外找一個合適的賓館都沒有辦法。

 

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

 

在國際上一些主要的發(fā)達國家，實際上他們對空間信息的采集以及處理，都做了很多年了。我們知道，美國應(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。我們在谷歌上看到，都是0.45米以上正射影像產(chǎn)品，而90米分辨率全球DEM。日本跟美國合作也生產(chǎn)了全球30米分辨率DEM。德國在近幾年發(fā)布了全球15米分辨率DEM，而中國幾乎是過百的。我想這一直是困擾我們國家，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，作為一個社會大國、社會強國必須要面對和解決的問題。

 

我們以前問題最大的，因為做全球只能靠衛(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。這個事情，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問題做一個主要的說明。

 

第二，看看開展全球測圖的主要瓶頸。

 

要開展全球測圖的主要瓶頸有哪些?

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

從上面這些點具體來看。

 

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

 

二是全球測圖參考基準。如果要大家直接用CGCS2000，這個沒有問題。但是如果需要高程基準的，這個時候用什么方法?現(xiàn)在國際上有兩個全球通過衛(wèi)星，一個是美國的，一個是歐洲的。我們中國是直接用這兩個，它是通過全球重力衛(wèi)星做出來的。因為重力衛(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，像我們CGCS2000一樣的動力基準，這是需要研究解決的。

 

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

 

四是全球測圖技術(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。但是我想有幾個關(guān)鍵技術(shù)：

 

1. 高精度定位技術(shù)。

 

(1)基于全球地面定標場網(wǎng)絡(luò)場網(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。這個時候需要一個全球定標場網(wǎng)，這是我們需要解決的。

 

(2)基于多星、多時相數(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去，不能說我們可以派人出去，我覺得這個太危險了。

 

2.數(shù)據(jù)快速生產(chǎn)技術(shù)。

 

(1)基于匹配點云的DEM高效高精度生成技術(shù)。前面說了幾十年的時間，可能現(xiàn)在不需要這么長的時間，但是1：50000的衛(wèi)星，可能我們目前的技術(shù)還需要進一步提高。我們需要通過幾十臺、幾百臺，甚至幾千臺服務(wù)器，我們把數(shù)據(jù)分進去以后，可以獲得高質(zhì)影像

 

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

 

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)量怎么驗證?這是一個方面。另外我們的國際合作，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問題。矢量數(shù)據(jù)應(yīng)該多豐富

 

怎么分類?實際社到產(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)標準：是否以1：5萬空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品參數(shù)未指定新的標準?

 

這是需要解決的問題。因為全球測圖的問題，現(xiàn)在我們國家開始準備無論怎么樣要啟動這個事。

 

第三，談?wù)勅驕y圖關(guān)鍵技術(shù)的進展。

 

下面我介紹一下我們重點的全球測圖關(guān)鍵技術(shù)的光學遙感衛(wèi)星的進展。我們做了一個最主要的工作，就是最近幾年對資源三號開始，那時候就定位，要用于無控制的全球測圖，要解決它高精度幾何定位的問題。

 

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

 

解決這幾個問題：

 

1.天地一體化指標設(shè)計定量化。就是每一項應(yīng)該達到什么樣的精度，它的穩(wěn)定度，特別是我們提出了要做接收機，然后各種穩(wěn)定的相機，整個進行了全質(zhì)量的控制。大家也都知道，資源三號的數(shù)據(jù)是非常不錯的，也獲得了國家科技進步的一等獎。我想當時在整個設(shè)計過程中，大家費了很大的精力，這包括：

 

(1)相機結(jié)構(gòu)誤差分析語設(shè)計。

 

(2)軌道與姿態(tài)誤差分析語設(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達到5厘米。然后姿態(tài)誤差為角元素，這個精度我們可以看到，上面GPS幾個姿態(tài)。而現(xiàn)在資源三號的星敏感器是兩個德國的星敏，一個東部的國產(chǎn)星敏?，F(xiàn)在看來德國也好，中國也好，基本上能夠達到5到10米的精度。

 

2.時間同步誤差分析與設(shè)計。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。當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)計了它的角落，是22%多。所以從設(shè)計上來說，把這個工作已經(jīng)提高到，應(yīng)該說在測繪衛(wèi)星里面是比較及至的一個參數(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)進行統(tǒng)一的解算?這是一個很重要的技術(shù)。

 

關(guān)于幾何模型這一塊，最重要的我們做了一個比較好的定標的方法，就是在室內(nèi)怎么解，你定標誤差還是比較大的。所以我們建了一個高精度定表場，來消除相機畸變等，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，這是相當于軌道方向平行的，它實際上誤差都挺大的。就是說它是一個很大的系統(tǒng)性誤差，然后通過定標場，該把它拉回來。實際上只有0.25個項目。我們最近又在滎陽有一個更好的，0.2個的定標場。

 

第二個問題就是說震顫，由于衛(wèi)星上天以后說多種影響，還會有震顫的。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，可以通過幾個研究機構(gòu)，我們都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了資源三號震顫的頻率，他的振幅是多少。

 

現(xiàn)在我們通過一個方法，把震顫進行了一個消除，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。

 

走出去的國家戰(zhàn)略，特別是“一帶一路”戰(zhàn)略實施迫切需要全球地理空間信息的支撐;資源三號等立體測圖衛(wèi)星以及高精度測圖技術(shù)的突破口為我國開展境外測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)。當然要做全球，我想我們又需要時間，但是這個事情作為中國一個大國，必須要去做。