從紙質地圖到3D數字地圖
經過30年的努力，我國測繪科技進步取得巨大成就，實現(xiàn)了從傳統(tǒng)大地測量到衛(wèi)星導航定位、從光學航空攝影到數字航空航天遙感、從手工繪圖到計算機制圖、從紙質地圖到數字地圖和地理信息系統(tǒng)的重大轉變。建立了以遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、網絡通信等技術為核心的數字化測繪技術體系，開發(fā)了一系列具有自主知識產權的測繪軟硬件產品，有力推動了測繪生產方式的重大變革和測繪事業(yè)的跨越式發(fā)展。特別是自主研發(fā)了一系列先進的測繪技術裝備，結束了我國精密測量儀器設備長期依賴進口的局面，使我國測繪科技整體水平步入世界先進行列。科技進步的“加速器”，助推測繪事業(yè)昂首闊步邁向信息化時代。
圖①：傳統(tǒng)模擬測繪與現(xiàn)代數字化測繪工藝流程對比。
發(fā)展歷程：三次技術革命夯實測繪發(fā)展基石
測繪是一個技術密集型行業(yè)，測繪的發(fā)展極大地依賴于測繪技術方法和儀器裝備的變革。改革開放30年，我國測繪事業(yè)經歷了以十年為一個周期的三次重大技術革命，對事業(yè)發(fā)展產生了巨大的影響和推動作用。
傳統(tǒng)測繪技術改造和模擬地圖生產。1978年開始的10年，我國測繪事業(yè)發(fā)展進入恢復與調整時期。在這一時期，以模擬測繪技術的數字化改造為重點，現(xiàn)代測繪技術體系建設開始起步。開展了空間定位技術應用、機助制圖和地理信息數據庫建庫以及遙感技術應用研究，解決了全國天文大地網、精密水準網、重力網平差問題，進行了攝影測量技術改造，形成了基本比例尺航測成圖及更新的新技術、新工藝，初步建成國家基準體系，基本完成了國家基本比例尺地形圖測制。這一時期的主要特點是，野外測量儀器仍以光學儀器為主，內業(yè)以解析測圖儀器為主，測繪技術相對落后，測繪生產作業(yè)勞動強度大，測繪成果與服務產品主要是紙質地圖。
數字化測繪技術體系形成和數字地圖生產。20世紀90年代，測繪部門應用計算機、衛(wèi)星定位、遙感、地理信息系統(tǒng)等現(xiàn)代高新技術改造傳統(tǒng)測繪技術，建立了數字化測繪技術體系，測繪生產方式和組織結構發(fā)生重大變革。全球定位系統(tǒng)技術全面用于大地測量定位，全數字化測圖系統(tǒng)、影像掃描系統(tǒng)、全數字攝影測量工作站等數字化測繪技術裝備以及地理信息系統(tǒng)基礎軟件和應用軟件相繼問世，實現(xiàn)了地理信息獲取、處理、管理和分發(fā)服務全過程數字化，測繪生產力水平和生產效率大大提高。這一時期的基本特點是，基礎地理信息數據庫建設全面展開，測繪成果主要是以4D（數字正射影像DOM、數字高程模型DEM、數字柵格地圖DRG、數字線劃圖DLG）及其復合產品為主體的數字地圖。
3S技術集成化和地理信息綜合應用服務。最近10年，隨著國民經濟和社會信息化進程加快，社會對地理信息資源的需求迅速增長，測繪技術手段和資源配置方式發(fā)生深刻變化，測繪部門開始向建立以“地理信息獲取實時化、處理自動化、服務網絡化和應用社會化”為特征的信息化測繪體系邁進?？臻g對地觀測技術、網絡化地理信息服務技術以及3S（GPS全球定位系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)、RS遙感）集成技術成為測繪技術體系的核心，測繪服務從標準化、專業(yè)化的地圖服務向全方位、高動態(tài)、數字化、網絡化的地理信息服務轉變。這一時期的主要特點是，地理信息與地理信息系統(tǒng)成為日益廣泛的需求，地理信息產業(yè)蓬勃發(fā)展。
圖②：高精度航空定位導航姿態(tài)測量技術用于西部測圖。
重大跨越：建立數字化測繪技術體系
20世紀90年代初，以信息和空間技術為支撐的知識經濟浪潮勢不可當。隨著改革開放和國民經濟的飛速發(fā)展，社會對數字化測繪產品的需求越來越迫切。順應時代潮流，測繪部門積極應用3S技術對傳統(tǒng)測繪技術體系進行現(xiàn)代化改造，開始了一場“建立數字化測繪技術體系”的攻堅戰(zhàn)。
在國家科技攻關計劃的支持下，四川、陜西、黑龍江、北京、上海、廣東、湖北7個數字化測繪生產示范基地陸續(xù)建成；重點研發(fā)了VirtuoZo、JX—4全數字攝影測量系統(tǒng)，實現(xiàn)了航測儀器的更新?lián)Q代；高精度遙感影像掃描系統(tǒng)、激光掃描繪圖機等技術裝備的研制成功，徹底革新了地理信息提取、顯示與輸出技術；自主研發(fā)了具有空間數據采集與編輯、圖形與影像處理、空間查詢等功能的地理信息系統(tǒng)基礎軟件，為地理信息系統(tǒng)建設提供了基礎平臺；新型4D數字測繪產品的生產技術和工藝流程日趨成熟。到“九五”末，測繪部門已基本實現(xiàn)測繪裝備現(xiàn)代化、工藝流程系統(tǒng)化、測繪產品數字化。 #p#page_title#e#
1998年，數字地球概念首次提出，我國政府及科技界對此高度重視。仿佛一夜春風拂遍中華大地,數字中國建設很快提上議事日程。國家測繪局以建設數字中國地理空間框架為契機，加快了數字化測繪技術體系建設步伐。1999年11月，由國家計委批復的投資近2.6億元的國家基礎測繪設施項目正式啟動。經過承建單位5年的努力，最終建立了1個國家級基礎地理信息中心和31個省級基礎地理信息中心，建成了從基礎地理信息數據獲取、處理、管理到分發(fā)服務的較為完整的現(xiàn)代化測繪技術體系，極大地提高了測繪部門的數字化測繪生產效率和基礎地理信息更新水平。該項目的圓滿竣工，標志著我國傳統(tǒng)測繪技術體系實現(xiàn)了向數字化測繪技術體系的歷史性跨越。
數字化測繪技術體系的建立，堪稱過去30年中國測繪發(fā)展歷程中內容最豐富、影響最大、社會評價最高的重要成果之一。它不僅帶來了測繪生產力的巨大飛躍，提高了測繪技術裝備水平和隊伍整體素質，推動了測繪生產方式和組織結構的重大變革，更顯著提升了測繪對國民經濟建設與社會可持續(xù)發(fā)展的服務保障能力，并奠定了向信息化測繪發(fā)展的基礎。
圖③：VirtuoZo全數字攝影測量系統(tǒng)。
成果迭出：彰顯自主創(chuàng)新的廣闊天地
30年來，測繪部門大力實施“科技興測”戰(zhàn)略，不斷加強測繪科技創(chuàng)新體系建設，切實提高自主創(chuàng)新能力。廣大測繪科技工作者瞄準國際測繪科技前沿領域開展科學研究，增強科技發(fā)展后勁；針對測繪行業(yè)重大共性關鍵技術開展科技攻關，推動行業(yè)技術升級。一大批具有世界先進水平和實用價值的科技創(chuàng)新成果相繼問世，為推動測繪事業(yè)發(fā)展提供了強大動力。
大地測量與空間定位技術取得重大成果。從上世紀80年代開始，我國開展了全國天文大地網整體平差、GPS測軌網研究、似大地水準面精化等大規(guī)模技術攻關，建立了國家平面控制網，國家一、二等水準網，2000國家重力基本網，2000國家GPS大地控制網，完成了全國天文大地網與2000國家GPS大地控制網聯(lián)合平差，使我國測繪基準體系實現(xiàn)了從二維向三維、從靜態(tài)向動態(tài)、從參心坐標系向地心坐標系的轉變；空間定位、激光測距、甚長基線干涉測量、航空重力測量等高新測繪技術的研究應用，國家分布式廣域差分GPS服務體系的建立，北斗導航定位系統(tǒng)和水下DGPS定位系統(tǒng)的成功研建，標志著我國實現(xiàn)了從地面大地測量到衛(wèi)星導航定位、從地面水準測量到GPS高程測量、從地面重力測量到航空重力測量的跨越。
攝影測量與遙感技術體系基本形成。經過30年的不懈探索，我國目前已具備了接收國外高分辨率衛(wèi)星數據的能力以及研制發(fā)射多種對地觀測衛(wèi)星的能力，初步建立了國家級遙感衛(wèi)星數據接收和服務體系；研制了低空無人遙感系統(tǒng)、GPS 輔助空中三角測量、數字航空攝影儀等技術設備，豐富了攝影測量與遙感的數據獲取手段，實現(xiàn)了從航空攝影到航空航天遙感，從單一平臺遙感到多層次多平臺遙感，從膠片式相機到數碼相機的轉變；研制開發(fā)了JX-4和VirtuoZo全數字攝影測量系統(tǒng)、數字攝影測量網格、高精度影像掃描儀、遙感圖像處理系統(tǒng)等技術裝備，并投入規(guī)模化生產，不僅推動了遙感數據處理從模擬、解析向數字化的發(fā)展，而且結束了我國圖形圖像輸入、處理、輸出設備長期依賴進口的局面，多數產品還成功打入國際市場。
地圖制圖與地理信息系統(tǒng)技術飛速發(fā)展。上世紀80年代以來，我國地圖生產逐步擺脫了傳統(tǒng)手工編繪方式，地圖制圖與出版一體化的數字制圖系統(tǒng)已成為地圖生產的基本技術手段；地圖信息圖譜、地圖自動綜合、地圖認知論等地圖學理論研究取得突破性進展，地理信息表示從二維、靜態(tài)向多維、動態(tài)發(fā)展，地理信息數據存儲實現(xiàn)分布式管理；成功開發(fā)了具有自主知識產權的地理信息系統(tǒng)基礎軟件和多種應用軟件，并廣泛應用于地理信息數據生產和地理信息系統(tǒng)建設，徹底改變了國外軟件一統(tǒng)天下的局面；開展了基礎地理信息數據庫建庫關鍵技術研究，相繼建成國家基礎地理信息系統(tǒng)1：400萬、1：100萬、1：25萬、1：5萬數據庫；研建了國務院綜合國情地理信息系統(tǒng)等一大批專題系統(tǒng)，基于地理信息系統(tǒng)的各種應用系統(tǒng)已滲透到經濟社會發(fā)展的方方面面。 #p#page_title#e#
3S集成技術與地理信息產業(yè)蓬勃興起。進入21世紀，隨著信息技術的飛速發(fā)展，3S技術逐步與計算機、網絡、通信等高新技術相集成，并得到廣泛應用，從而使地理信息產品的技術含量和網絡化服務能力不斷提高；車載導航、個人移動定位、互聯(lián)網地圖等新型高科技產品與服務蓬勃興起，涌現(xiàn)出一大批具有自主創(chuàng)新能力的地理信息企業(yè)，有力促進了地理信息產業(yè)的發(fā)展。以3S技術為支撐、以空間信息資源為核心的地理信息產業(yè)現(xiàn)已成為現(xiàn)代服務業(yè)新的經濟增長點，并為測繪事業(yè)開拓了更加廣闊的服務領域和發(fā)展空間。
同樣值得關注的，還有體制改革為測繪科技工作帶來的深刻變化。自上世紀90年代初開始，測繪科技體制改革以加強科技創(chuàng)新體系建設、促進科技成果轉化和產業(yè)化為目標，以調整結構、轉換機制為重點，采取了一系列重大改革措施，取得了重要突破和實質性進展。初步建立了由科研機構、大學、重點實驗室、工程技術中心、科技企業(yè)及生產單位等多元化主體組成的測繪科技創(chuàng)新組織體系，以及由科技發(fā)展基金、科技進步獎勵、科技人才培養(yǎng)與人才激勵等組成的測繪科技政策體系，科研機構的活力和競爭意識明顯增強，科技人員的創(chuàng)新熱情顯著提高，測繪科技自主創(chuàng)新能力不斷提升，一個以需求為導向、產學研相結合的測繪科技創(chuàng)新格局基本形成，為引領測繪未來發(fā)展、提高我國測繪科技實力奠定了良好基礎。
如果說科技體制改革為測繪科技創(chuàng)新注入了活力的源泉，那么一支勇攀高峰的優(yōu)秀科研隊伍則為測繪科技的騰飛提供了強大支撐。改革開放以來，測繪部門始終堅持人才資源是第一資源的理念，不斷建立和完善測繪科技人才引進、使用和評價機制，營造出尊重知識、尊重人才、尊重創(chuàng)造的良好氛圍，形成了由科技領軍人才、學術技術帶頭人、科技新秀和基層技術骨干組成的合理的人才結構。到2007年底，測繪系統(tǒng)專業(yè)技術人員中大專以上學歷的有9768人，占專業(yè)技術人員總數的71.6%，其中本科以上學歷的有5732人，高級專業(yè)技術人員中45歲以下人員比例達67%。
圖④：JX-4全數字攝影測量系統(tǒng)。
科技應用：為測繪服務經濟社會發(fā)展提供有力支撐
今年5月12日，四川汶川發(fā)生特大地震。測繪部門充分發(fā)揮測繪高新技術優(yōu)勢，在第一時間調集了國內外高分辨率多光譜衛(wèi)星、雷達衛(wèi)星，飛機、直升機、無人機，以及數碼航空攝影相機、慣性導航系統(tǒng)、廣域數據傳輸網絡等先進技術裝備，利用具有國際先進水平的遙感影像獲取技術、影像數據快速加工處理技術、三維地理信息系統(tǒng)技術等高新技術，及時獲取到災區(qū)震后遙感影像，并以最快速度制作完成災區(qū)遙感影像圖、災區(qū)地震前后比對圖、災區(qū)地理信息應急服務系統(tǒng)等，為各級領導指揮決策提供了直觀、可靠的基礎資料?？梢哉f，沒有現(xiàn)代測繪高新技術的支撐，是難以滿足抗震救災對測繪保障的緊迫要求的。
抗震救災中展現(xiàn)出的測繪快速反應能力，是測繪科技應用領域的一個縮影。進入新世紀以來，3S技術、網絡、通信等高新科技的發(fā)展，極大地提高了地理信息數據獲取、處理與服務的能力和效率，使測繪高新技術與成果越來越廣泛地應用和服務于經濟社會發(fā)展的各個方面。測繪部門加快開發(fā)具有市場競爭力的測繪高科技產品和服務，積極推進先進測量儀器、數字攝影測量系統(tǒng)、遙感數據處理軟件、地理信息系統(tǒng)軟件等測繪科技成果產業(yè)化，大力發(fā)展車載導航電子地圖、個人移動定位等高科技產品服務，測繪科技應用亮點頻現(xiàn)。
在珠峰高程復測中，測繪隊員采用衛(wèi)星大地測量、GPS測量、精密水準測量、重力測量、三角測量、導線測量、雪深雷達探測等多項現(xiàn)代測量技術，測定了迄今為止世界上最準確的珠峰高程。在“嫦娥一號”衛(wèi)星發(fā)射過程中，現(xiàn)代大地測量、遙感等技術為衛(wèi)星發(fā)射和運行提供了精確的測控基準數據，并獲得了月球表面影像，制作出了月面地貌圖。在奧運場館建設中，高精度測量機器人、精密工程測量、控制測量技術的應用，確保了水立方泳池和鳥巢跑道的長度誤差僅有毫厘之微。在填補國家空白的西部測圖工程中，大面積采用了高分辨率航空航天遙感影像測圖技術、高精度航空定位導航姿態(tài)測量系統(tǒng)等先進技術，使航空攝影測量作業(yè)大量減少或完全免除地面控制點，從而大大縮短了作業(yè)周期，提高了生產效率，降低了成本，較好地解決了西部困難地區(qū)像控點測量的難題。在政府宏觀決策與管理中，國務院綜合國情地理信息系統(tǒng)、防災減災信息服務系統(tǒng)、人口普查地理信息系統(tǒng)、邊界談判地理信息系統(tǒng)等一批專題應用系統(tǒng)，為實現(xiàn)科學化決策和信息化管理發(fā)揮了重要作用。在西部大開發(fā)、西氣東輸、西電東送、南水北調、三峽工程、青藏鐵路等重大工程以及交通、水利、能源、通信等基礎設施建設，國土資源調查，環(huán)境監(jiān)測與保護，防災減災，“非典”、環(huán)境污染等突發(fā)公共事件應急處置，社會主義新農村建設等方方面面，現(xiàn)代測繪技術為測繪工作更有效地服務經濟社會發(fā)展提供了有力支撐。 #p#page_title#e#
30年，在中華悠悠五千年歷史中非常短暫。但正是這短短的30年，中國測繪事業(yè)在改革開放中煥發(fā)出旺盛的生機與活力。測繪科技的發(fā)展，是中國測繪事業(yè)改革開放以來波瀾壯闊發(fā)展的重要一頁。測繪科技取得的輝煌成就有力地證明：只有堅持自主創(chuàng)新，才能充分發(fā)揮科學技術在測繪事業(yè)發(fā)展中的支撐和引領作用；只要堅持自主創(chuàng)新，中國測繪事業(yè)就能在21世紀真正佇立信息化潮頭。
圖⑤：應用GIS與虛擬現(xiàn)實技術制作的布達拉宮三維影像。
圖⑥：GPS與甚長基線干涉測量
