“数字中国”地理空间基础框架的需求与发展趋势分析

“数字中国”地理空间基础框架的需求与发展趋势分析1 经济全球化、全球信息化，发达国家空间数据基础设施发展情况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--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 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——国家地理空间数据交换中心（National Geospatial Data Clearinghouse），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1：2.4万比例尺的矢量数据（DLG）、高程数据（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EOS AM-1，与1998发射的landsat-7、1999年发射的Meteor3M/SAGEIII、2000年发射Jason-1,EOS PM-1相结合，构成了美国的地球观测系统（Earth observation system EOS），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辩率、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像能力的制图卫星进入商业运行，如Space Imaging公司1999年发射的Ikonos 2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 (National Geospatial Data Framework，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，如扩大信息使用范围、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（CGDI）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，并免费提供用户使用。

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，数据生产者必须严格地接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。