构建数字中国地理空间基础框架总体战略研究.docx
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构建数字中国地理空间基础框架总体战略研究
构建“数字中国”地理空间基础框架总体战略研究
国家测绘局国土司
2002年2月
1建设“数字中国”地理空间基础框架的必要性与紧迫性
1．1国际背景情况
20世纪下半叶开始的信息技术革命引发了全球信息化浪潮，特别是到了20世纪80、90年代，世界加快了由传统工业社会向现代信息社会、工业经济向知识经济时代的转变。
90年代初，美国信息探索研究所在它出版的《1993一1994年鉴》中，以《知识经济：
21世纪信息时代的本质》为总标题，发表了6篇文章，从6个不同的方面审视了“明天信息社会”的特征和本质，明确地提出：
“信息和知识正在取代资本和能源而成为能创造财富的主要资产，正如资本和能源在200年以前取代土地和劳动一样。
”
1991年，美国政府智囊团首先提出“信息社会”概念。
1992年，西方七国集团在布鲁塞尔召开了“信息技术部长会议”，会上通过了建立信息社会的原则和中间试验计划，并首次确定了“全球信息社会”的构想。
1996年5月，联合国在约翰内斯堡召开了“信息社会和发展大会的部长级会议”，会上讨论了以信息高速公路为标志的信息社会的到来，将引起世界深刻的变化及国际间的合作问题，会上通过了全球Internet的建设计划、全球环境与资源管理计划、全球紧急情况（如特大自然灾害）管理计划、全球卫星计划（包括遥感卫星）和海洋信息社会建设等重大计划。
知识经济是世界进入信息传递高速化、商业竞争全球化、科技发展高新化的一种新经济，实质是建立在知识和信息的生产、分配和使用之上的经济。
信息和通信技术在知识经济的发展过程中处于核心地位。
1993年2月，美国时任总统克林顿签署法令，建设全美的信息高速公路，将信息技术推进到人们的日常生活，并扩展到全世界。
1994年4月，克林顿又签署了“协调地理空间数据的获取与访问：
国家空间数据基础设施”的12906号行政令，为信息高速公路生产和提供地理空间数据。
美国从其自身的利益和全球政治、经济、军事战略目标出发，于1998年1月又提出了“数字地球”的概念，认为“数字地球”是指以地球坐标为依据的、具有多分辨率、由海量数据组成的、能立体表达的虚拟地球。
并将数字地球描述为一个可以嵌入海量地理数据的、多分辨率的、真实地球的三维表示。
同样，具有高度洞察力的一些企业家已感受到现代信息社会、网络经济的脉搏与挑战，并采取相应对策。
如比尔·盖茨在它的一部著作中提出了“数字神经系统”的概念，并认为只有驾驭数字世界的企业才能获得竞争优势。
他说：
如果80年代的主题是质量，90年代的主题是结构调整的话，那么2000年以后企业经营管理的关键就是速度。
这种变革的发生，完全决定于数字信息流。
无论是文字、声音或影像，都将以数字的形式让电脑储存、处理和输送。
由此可知，信息流带动资金流进而推动物质流将成为21世纪信息时代的主要特征。
1．1．1发达国家空间数据基础设施（SDI）发展情况
日新月异的空间技术、信息技术的发展，促进了全球社会的信息化。
当今，谁能充分利用信息化手段，最大限度地开发和利用信息资源，谁就掌握了未来发展竞争的主动权和制高点。
信息社会的发展，一方面对地理空间数据提出了强烈需求；另一方面，又有力地推动着空间数据基础设施的建设与发展。
发达国家根据各自的需要，都在大力加强空间数据基础设施的建设。
（1）在美国，国家空间数据基础设施（NSDI）被定义为地球空间数据获取、处理、访问、分发以及有效利用所需的技术、政策、标准和人力资源。
其内容主要包括地理空间数据框架、空间数据交换网络、空间数据法规与标准以及空间数据协调管理机构等四个部分。
联邦地理数据委员会（FGDC）负责协调国家空间数据基础设施的建设。
通过FGDC，由相关部长与州、地区和地方政府等协作，共同建立NSDI的核心——一国家地理空间数据交换中心（NationalGeospatialDataClearinghouse），将地球空间数据的生产者、管理者和用户连接成一个网络。
美国联邦政府每年投入10－20亿美元用于NSDI建设，并通过税收和法规政策等促进私人企业投资。
1996年，在芝加哥召开了NSDI发展战略会议，提出了NSDI发展战略的前景，目标和任务。
1）发展前景
现势性好，精度高的地球空间数据，将很容易用在地方、国家和全球事务中，并对经济增长、环境质量改善和社会进步等做出贡献。
2）目标任务
——通过技术推广和培训，增进对NSDI概念、前景和效益的认识与理解。
——研制地球空间数据生成、访问和应用的统一解决办法，以满足不同用户的需求。
——通过有关社会各界的共同采集，扩大和维护合理决策所需的地球空间数据。
——在各组织之间建立良好的合作关系，以支持NSDI的持续发展。
美国地质调查局（USGS）国家测绘部（NMD）负责国家地理空间数据框架的建设。
地理空间数据框架的数据包括：
正射影像、高程、交通、水文、境界。
地籍和大地控制网等。
框架将提供一个数据共享的基础，任何组织和机构可以在其上添加其它专题的数据或者增加专题信息的应用。
NMD在地理空间数据生产方面，主要进行全国1：
24万比例尺的矢量数据（DLG）、数字高程模型数据（DEM）、正射影像数据（DOM）和栅格图形数据（DRG）、以及土地覆盖分类数据、地名数据的生产。
实施国家定期航空摄影计划（NAPP）。
在对地观测方面，美国航空航天局（NASA）在1999年发射了第一颗载有5种观测地球系统状况和监测全球环境变化先进仪器的地球观测卫星EOSAM－1，与1998发射的landsat－7、1999年发射的Meteor3M／SAGElll、2000年发射Jason－l，EOSPM－1相结合，构成了美国的地球观测系统（EarthobservationsystemEOS），从地球的地圈、水圈、大气圈、冰雪圈和生物圈等多学科领域收集丰富的数据和图像资料。
EOS平台安装了十多种高精尖的多波段高光谱分辨率、高灵敏度的仪器。
仪器频率覆盖宽，同时具有多视角多极化遥感能力。
从而给天气预报、气候预测以及全球生态变化监测等一系列重大的地学和环境科学问题带来突破性进展。
2000年2月美国发射了“奋进号”航天飞机，利用干涉雷达测量技术，仅九天时间，探测了地球75％地貌，绘制了4600多万张地貌图片，用其生成相当1：
5万比例尺精度的高程模型。
与此同时，具有高空间分辨率和立体成橡能力的制图卫星进入商业运行，如SpaceImaging公司1999年发射的Ikonos2地面分辨率达到0．82m，为快速制图提供了全新的信息源。
（2）在英国，国家空间数据框架（NnonalGeosPatialDataFr。
。
rk，NGDF）是1995年在英国地理信息协会年会AGI’95上提出来的，后得到英国军械测量局的支撑而发展起来。
NGDF的驱动因素是政府、企业和个人对创建NGDF有一些重大的需求：
如改进政府的效率和效益、提供新的就业机会、通过促进地理信息的应用开拓市场。
预测地理信息未来的需求。
NGDF的任务和目标包括：
鼓励和帮助数据提供者宣传他们拥有的地理信息数据，编制元数据库系统，使用户能够从Internet上找到所需数据；提供改进地理信息访问机制的指导建议，以帮助建立数据中介服务组织；寻求政府机构的支持，鼓励数据提供者使信息能为更多的人所应用；鼓励数据提供者使用NGDF编制的各种标准以及所推荐的直接或间接的参考系统；协调在元数据及其相关数据能够给用户带来信心的各种保险程序的引进；促进和刺激那些能够鼓励更大规模信息集成及其市场的发育；通过评价改进英国地理信息开发能力的有关事务、促进地理信息使用效益的提高，为信息的使用提出具体建议。
NGDF的战略目标包括：
1）数据基础设施的建设，给用户提供他们可利用数据的有关详细信息；促进对现有和潜在地理信息组织的服务；积极对各种信息源进行甄别、分类和评价，通过现有系统和中介服务，使信息的应用越来越广泛。
2）通过标准使地理信息的集成更容易。
NGDF要建立一个英国标准地理数据库（UKSGB）网关，为全英国提供空间参考数据；建立一个NGDF支持标准的框架和指南，鼓励、指导和提高对标准的使用，推动对更大规模信息集成的认识。
3）鼓励更广泛地应用地理信息。
NGDF要调查限制地理信息应用的主要因素，通过NGDF认可的信息的现有和潜在应用，扩大地理信息的效益；建立与其他支持和扩充NGDF工作的项目接口。
4）对用户的信息一致性及其质量保证作出规定。
NGDF要从长远角度协调元数据和数据保险（安全）机制的引入。
5）给政府部门提出地理空间信息方面的建议。
NGDF要给政府部门提出地理空间信息管理在政策、法规方面的建议，通过说服政府、取得他们的支持，提高自己的影响。
战略计划分为两个阶段。
第一阶段是到2001年，主要的努力集中在早期有形成果提交上，效益可通过有尽可能多的用户实现。
第二阶段将把努力集中在一些有长期效果，加扩大信息使用范围、改进信息质量的活动上。
英国从1970年开始数字化制图，已完成全国范围的1：
5万、1：
25万及城市地区1：
1250、农村1：
2500、山区1：
10000的矢量地图。
英国军械测量局在矢量数据的基础上推出国家道路、道路中心线、邮政编码分区、境界数据、地名等框架数据。
（3）在加拿大，空间数据基础设施KGDn建设的宗旨是：
通过联邦、州及地方政府与私营部门合作，发展空间数据访问的战略，设计相应的系统；发展数据访问协议，引导数据集成；建立现有数据资源的元数据库；改造现有的系统和数据库，确保其互操作性；增强现有的或增加新的软、硬件设备，以建立一个“公共窗口”把数据提交给用户。
CGDI持续发展和成功使用的最基本因素是来自加拿大不同机构和学科的数据很容易地集成与应用。
CGDI必须保证现有的大量数据能够有效地被访问和使用，而且还必须给广大数据生产者和用户提供今后收集和维护数据所需的基础设施，从而使一个在线的、分布式的、能更新和可充分集成的国家地理信息集成建设成为现实。
并提供一个数据基准图层作为可视化的参考系统，使各种新老数据集在地理空间上得以相互配准，免费提供用户使用。
另外还特别注意数据标准建设，各部门共同参加标准的制定过程，确保标准的实用性，用户需要在内容更为广泛的国际标准基础上，发展适合加拿大国情的标准集，产业部门根据这些标准生产相应的商业化产品，数据生产者须严格地按照这些标准收集生产和分发销售数据。
近几年，加拿大推出了地理信息联网计划，其内容包括：
——地理信息快速访问计划，使政府机构里的地理信息通过Internet成为大家可访问的资源；
——国家地理信息框架计划，使来自不同组织机构的多种数据，可作为基础集成和建造各种专题数据库；
——地理信息伙伴计划，建立联邦、省、地方伙伴关系，推动数据共享；
——地理信息创新计划，对私人企业进行投资，以发展新的工具和创新技术，鼓励产业增长和商业化以及下一代产品的开发；
——可持续发展社区计划，建设或加强加拿大社区利用通过Internet提供的地理信息服务，有效地规划和管理自身经济、环境和社会发展的能力；
——国家地图集计划，利用Internet为各年级学生和一般公众提供有关加拿大自然、环境、经济、社会和文化等方面的地图。
（4）亚太地区空间数据基础设施（APSDI）
亚太GIS常设委所规划的亚太空间数据基础设施是一个数据库网络，这些数据库分布于整个地区，而又一起为地区的经济、社会、人力资源开发以及环境目标的实现提供所需的基础数据。
亚太GIS常设委开发了一个空间数据基础设施的模型，该模型由机构体系、技术标准、基础数据和接口网络4个核心部分组成。
亚太GIS空间数据框架的主要内容：
大地控制网：
基础地理参考框架，大地测量控制点，大地测量参数
高程：
高程数据、地面高程模型
水系：
天然和人工流域要素，江河、运河、水体、海岸线和流域集水处
交通：
公路、铁路、海港和机场
居民地：
城市、主要市镇的地理位置、范围
地名：
正式承认的地理和人文要素名称
植被：
天然植被、森林和庄稼
自然灾害：
地震区、泛滥平原、火山等
政区：
国界、省界等
土地利用：
农业、自然保护区、人口分布等
亚太空间数据基础设施将在现有的国家数据的基础上建立、支持各成员国中有效国家空间数据基础设施的发展。
（5）全球空间数据基础设施（GSDI）的建设，把国家、区域委员会及其相关的国际机构在灵活、简单、持续的原则框架下组织在一起。
它对于支持全球经济增长、实现各国社会和环境目标是必不可少的。
GSDI的常务委员会包括一个执行委员会，顾问小组和一些分组委员会。
GSDI目前的一项重要工作是执行全球测图计划，即是一种1：
100万比例尺全球空间数据产品的开发，它将提供一种工具帮助决策者说明人类社会的全球环境事务。
自1996年以来，GSDI会议已开了六次，我国作为A类成员国积极参加其活动。
1．1．2空间数据基础设施（SDI）发展趋势
纵观国际地理空间数据的获取与应用方面（SDI）的发展，有如下趋势：
（1）空间数据基础设施（SDI）建设已被越来越多的国家、地区所重视，并随着经济全球化、全球信息化的进程，已成为国际联合行动，如全球空间数据基础设施（GSDI）的建设。
（SDI）一般包括地理空间数据框架、地理空间数据交互网络、数据标准和空间数据协调管理机构四个部分，但各国对SDI的建设有其自己的国家目标。
（2）空间信息获取、处理技术发展迅速，如高分辨率卫星遥感技术，以数字激光测图、激光成像雷达、数字相机为主体的机载三维摄影测量系统，大容量数据存贮技术和高速宽带网络技术的发展，使地理空间数据从快速获取、建库、更新到提供使用的水平不断提升，从而能应对现代信息社会对地理空间数据时空要求的挑战。
（3）地理信息系统的网络化已成为一大发展趋势，无论是建库、数据传输。
应用服务均在网上进行。
加之空间信息应用技术的开发，如智能化系统、空间决策支持系统、虚拟现实技术的开发与应用，使地理空间信息数据的应用深入到各行各业乃至家庭、社会的各个角落。
（4）全球定位系统技术日趋完善，美国、俄罗斯和欧洲等卫星定位系统的不断加强，不仅服务于它的自身的军事目的，而且也为快速、实时、精确定位，监测地壳运动，预测地震灾害创造了条件。
全球定位技术（GPS）与无线通信（WAP）、掌上电脑（PDA）和地理信息系统（GIS）相结合的基于位置服务的LBS（Locationbasedservices）系统，将全新改变人们的工作、生活方式，为公众提供信息服务，辅助公众进行行为决策，使地理空间信息的应用更加社会化。
个性化，可以认为是未来信息社会的一个缩影。
1．2国内情况
1．2．1党和政府对推进国民经济和社会信息化建设十分重视
（1）早在1984年，邓小平在给国家信息中心成立时的题词中就提出：
“发展信息产业，服务四化建设”。
江泽民也在多次讲话中指出：
“四个现代化，哪一化也离不开信息化”。
“知识经济、创新经济对我们2I世纪的发展至关重要”。
1994年，国家成立了有15个部委参加的“国家信息化联席会议”，并专门成立办公室，负责领导和组织国家信息基础设施的启动。
1997年4月，国务院在深圳召开了“全国信息工作会议”，会上正式提出了“国家信息化”的号召和实现国家信息化要坚持“统筹规划，国家主导；统一标准，联合建设；互联互通，资源共享”的方针，力争在2001年初形成一定规模和比较完整的国家信息系统（即国家信息基础设施Nil），并指出要把信息资源的开发利用作为信息化的核心。
2000年4月，经国务院批准，由国家发展计划委员会牵头，科技部、国防科工委、财政部、信息产业部、国土资源部、建设部、农业部、中国科学院。
国家测绘局和解放军总装备部等11个部委组成国家地理空间信息协调委员会，其主要任务是，研究提出我国空间信息基础设施和地理信息系统的发展战略，统筹规划和协调我国地理信息系统技术、产业和应用系统的发展，促进空间信息基础设施和地理信息系统及相关产业的高起点、高效率建设。
（2）2000年10月中共中央关于制定国民经济和社会发展第十个五年计划的建议中指出：
“信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，也是我国产业优化升级和实现工业化、现代化的关键环节。
要把推进国民经济和社会信息化放在优先位置。
顺应世界信息技术的发展，面向市场需求，推进体制创新，努力实现我国信息产业的跨越式发展。
”“要在全社会广泛应用信息技术，提高计算机和网络的普及应用程度，加强信息资源的开发和利用。
政府行政管理、社会公共服务、企业生产经营要运用数字化、网络化技术，加快信息化步伐”。
2001年3月九届人大四次会议通过的《国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》把加速发展信息产业，大力推进信息化，加强信息资源开发，强化公共信息资源共享，推动信息技术在国民经济和社会发展各个领域的广泛应用和建设基础国情、公共信息资源、宏观经济数据库及其交换服务中心，完善地理空间信息系统等列入“十五”计划。
（3）2001年8月，中央为加强对全国信息化工作的领导，决定重组成立以朱鎔基为组长，胡锦涛、李岚清等为副组长的国家信息化领导小组，并于12月26日召开了第一次会议。
会议指出，加快信息化建设，是我国面临的历史机遇，也是我国现代化建设的迫切需要，明确了推进国家信息化必须遵循的五点方针。
（4）关于“数字地球”和国家空间信息设施建设，“数字地球”的概念提出以后，我国党和政府领导、科技界对此高度重视。
江泽民在1998年6月11日接见两院院士时谈及了“数字地球”问题。
中国科学院地学部于1998年11月初在北京香山召开了“资源环境信息与数字地球”研讨会，在此基础上，于1999年1月20日向国务院提交了“中国数字地球发展战略的建议”。
建议书中提出：
“数字地球不是一个孤立的项目，而是一个整体性的、导向性的发展战略措施，它反映了科学技术乃至经济和社会的跨世纪发展的国家目标。
”“在中国跨世纪的发展中，实现经济和社会的可持续发展、保持和平安定的国际环境。
发展科学技术的自主创新能力，是三项重大战略目标。
从我国的国家目标出发，我们迫切需要一个中国数字地球或数字中国。
”国务院李岚清副总理在1999年北京的数字地球国际会议上强调，无论是促进社会的可持续发展，还是提高人们的生活质量；无论是推动当前科学与技术的发展，还是开拓未来知识经济的新天地，“数字地球”都具有重要意义。
中国政府高度重视数字地球的作用，实行“需求牵引、统筹规划、阶段发展、共建共享”的方针，将力争在数字地球建设中实现跨越式发展。
中国现时和未来的社会需求是发展数字地球的巨大驱动力。
我们需要从数字地球的战略高度，在全球、国家和区域三个层次上，长远地规划地球表层信息的获取、处理、应用等相关工作，从系统论和一体化的角度整合已有的或者正在发展的与数字地球相关的工作，从而更广泛、深入地为社会提供服务，造福于人类。
（5）2001年7月，国务院办公厅转发了国家计委等11个部门“关于促进我国国家空间信息基础设施建设和应用若干意见的通知”。
《意见》提出，“为了进一步促进我国地理空间信息的共享和广泛应用，充分发挥地理空间信息在我国国民经济和社会信息化以及经济结构战略性调整中的作用，需不失时机地加快我国国家空间信息基础设施建设，健全地理空间信息标准和政策法规，建立完善的公益性、基础性地理空间信息系统及其交换网络体系，为相关产业的发展创造条件。
”《意见》关于加强地理空间信息资源建设问题中强调，“当前，要进一步加大投资力度，完善我国大地测量基准系统，遥感和卫星定位导航信息服务体系，国家基础地理信息系统，人口、资源环境与地区经济信息系统，宏观经济社会地理信息系统。
”
1．2．2地理信息系统已广泛应用于国民经济各个领域
地理信息系统是指基于同一空间定位基准的自然、人文、经济信息获取。
储存、处理、应用的计算机系统。
由于人类活动所接触和利用的信息中有80％以上与地理空间位置相关，因此地理空间信息是最基本、最基础的信息。
全球测图国际指导委员会（ISCGM）制定通过的《全球测图技术规范》及《对已有全球空间数据测评指南》重要文件中，要求第一期数字化的全球地图定期更新，采用ITRF94国际地球参考框架和GRS80参考椭球体，栅格数据分辨率为Iklll，矢量数据为1：
100万比例尺。
《全球测图技术规范》着重指出：
全球地图由交通、行政区边界、水系、高程、植被、土地利用和土地覆盖数据矢量和栅格层构成。
在我国，随着经济建设的发展和国民经济信息化的推进，地理空间信息系统及其技术已广泛应用于环保、地矿、土地、气象、地震、水利、交通、电力、海洋、石油、通信、公安、农业、林业、卫生、航天、科研、教育等各个领域；是政府决策、管理，工程规划设计，企业生产经营的有力工具。
特别是在国家“十五”信息化计划的带动下，各经济专业部门、各地区都纷纷提出信息化、数字化计划。
如“数字国土”、“数字海洋”、“数字省区”、“数字城市”，一个“信息化”、“数字化”的浪潮席卷中华大地。
（1）国土资源部召开国土资源信息化工作会议，提出国土资源信息化建设的总体目标，即以满足国家社会经济发展和国土资源管理的需要为宗旨，在现代化信息技术的支持下，建立结构完整、功能齐全、技术先进并与国土资源工作现代化要求相适应的国土资源信息系统，形成完善的国土资源信息化体系，全面实现国土资源调查评价、政务管理和社会服务三个主流程的信息化。
（2）我国环境污染和生态破坏形势严峻，环境保护工作任务艰巨。
针对这种情况，国家环保部门提出建设国家环境地理信息系统的目标与任务：
建立国家级网络化地理信息系统，形成国家级环境地理信息系统应用平台和应用体系，充分利用地理信息系统的技术特点和优势提高国家环境信息获取和处理水平，为国家环保部门和有关机构提供基于地理信息系统的环境管理与决策支持手段，为社会提供全方位的环境地理信息服务。
（3）建设部在“关于加快建设系统信息化进程的若干意见”中提出：
“建设系统的信息化是实现城乡现代化的重要前提条件。
我国已进入全面建设小康社会和社会主义现代化建设的新的发展阶段，在城乡现代化进程中，建设系统担负着城乡规划、建设、管理、服务的重要职能，管理着城镇正常运转所必须的水、气、热、交通、环卫、生态、建筑等生命线工程，掌握着大量城市基础信息资料、统计数据和动态数据，如城乡规划信息、市政公用信息、建设工程信息、工程建设标准信息、地籍地质信息、房地产开发交易管理信息等，这些信息数据既是建设系统重要的业务资源，也是国民经济各行业发展所需的重要信息，这些信息数据能否实现有效地管理、传递、共享，是衡量城乡现代化水平的重要标志”。
“城市地理信息系统（UGIS）是城市信息化建设的关键”。
“城市地理信息系统围绕业务所涉及的人地关系这一管理的中心环节，实现数据共享，可以大大地提高管理的质量和效率，减少因缺乏信息共事所造成的工作失误，同时也可以为政府其他部门及企业和市民提供更多的信息查询服务。
因此，城市地理信息系统是城市各管理系统的基础平台，是建设系统信息化建设的重点内容，应当引起建设主管部门的高度重视。
”
（4）全国已有十多个省区提出“数字省区”计划
陕西省为实施“山川秀美工程、基础设施建设、电子政务、电子商务工程。
产业结构大调整、生态省建设…等”，提出建设“数字陕西”地理空间基础框架，并已列入陕西省国民经济和社会发展“十五”计划。
海南省提出为加快信息智能岛建设步伐，促进“一省两地”产业升级，实现跨越式发展，实施“数字海南”计划。
“数字海南”即是利用已有的信息基础设施，在多尺度、多分辨率的空间数据库和空间数据交换网络的支撑下，通过对社会、政治、经济、文化、环境、资源、科研等信息在空间位置和表达方式上的整合，使之成为一个有机的整体，构筑一个“数字海南”，为政府科学决策管理、产业结构调整和实现海南经济建设和社会跨越式发展服务。
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