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    高舉創新大旗 打造發展引擎——我國測繪科技發展40年成就綜述

    發布:2018-11-30 來源:中國測繪報 瀏覽:

           測繪地理信息作為一個技術密集型行業,創新是其最鮮明的稟賦。改革開放40年來,從以光學儀器為標志的傳 統測繪技術體系,到以航空航天遙感、衛星導航定位、地理信息系統為核心的數字化測繪技術體系,再到初步建立以數據獲取實時化、數據處理自動化、數據管理智能化、信息服務網絡化、信息應用社會化為特征的信息化測繪技術體系,測繪生產力水平實現了質的飛躍。從最初的大平板、三腳架、小筆尖,到今天的資源三號衛星遨游太空,航空攝影測量飛機、無人機俯瞰大地,各類移動測量系統掃描地面,探地雷達深入地下測繪,廣大測繪科技工作者以“板凳甘坐十年冷”的耐心和決心,潛心科研,矢志創新,攻克了全數字化自動測圖、地球重力場測量、衛星測繪等關鍵核心技術,成功研制出全數字攝影測量工作站、高精度定位芯片、傾斜攝影相機等大批技術裝備,取得了一大批具有國際先進水平的科研成果,走出了一條科技興測之路。如今,我國測繪科技整體水平已躋身世界先進行列,一些領域達到國際領先。

    自主創新成效明顯   測繪科技快速發展

      40年來,測繪地理信息部門深入貫徹《國家創新驅動發展戰略綱要》,著眼建成測繪地理信息強國,大力實施“科技興測”“人才強測”戰略,出臺了《關于加強測繪地理信息科技創新的意見》和《信息化測繪體系建設技術大綱》,著力發揮科技創新在產品、服務、管理、產業等全面創新中的引領作用,加快建設創新型行業,把握發展主動權,提高核心競爭力。測繪科技基礎理論日臻完善,關鍵技術攻關取得重大突破,儀器裝備實現升級,引領和推動了測繪地理信息事業發展。

    模擬測圖時代的數據生產。 

    信息化測繪數據生產。

      上世紀八九十年代,是傳統模擬測繪技術體系向現代數字化測繪技術體系轉變的關鍵時期。這一時期,測繪人積極應用3S技術對傳統測繪技術體系進行現代化改造,經典的大地測量地面定位手段逐漸被全球衛星定位系統取代,高分辨率遙感影像資料的廣泛應用大大加快了地理信息的更新速度,數字攝影測量和地理信息系統技術使傳統地圖制圖學科煥發出新的活力,3S 技術逐步開始向集成化和一體化發展。建立起相對完善的數字化測繪體系,建成了陜西、黑龍江、四川、北京、上海、廣東、湖北等十幾個具有一定規模的數字化測繪生產示范基地,基本確立了基礎地理信息從采集、處理、維護、更新到產品制作與應用服務的運行方式,極大地提高了我國數字化測繪生產力水平。通過組織實施國家基礎測繪設施項目,陸續在全國33個測繪單位開展技術成果應用與轉化,推進測繪生產組織結構調整、技術改造及測繪產品模式變革,全面建成數字化測繪技術體系。這是中國測繪發展歷程中內容豐富、影響巨大、社會評價極高的重要成果之一,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,培養和造就了一批測繪科技創新人才,更有力推動了測繪生產方式和組織結構的重大變革。

    資源三號02星成功發射。

      進入新世紀以來,隨著高性能計算機、分布式計算、互聯網等技術的飛速發展,數字化測繪技術日臻成熟,并開始向信息化測繪邁進。信息化測繪是我國測繪實現由傳統測繪向數字化測繪轉化跨越之后進入的又一個新的發展階段。這一時期,分米級精度似大地水準面、2000國家大地坐標系投入使用,以高精度、三維、動態、陸海統一為特征的國家現代基準體系建成,顯著提升了我國大地基準、高程基準、重力基準的現勢性、完整性和精確度,極大提升了測繪生產效率;我國民用高分辨率立體測繪衛星——資源三號01、02星成功發射,填補了我國衛星立體測圖領域的空白,地理信息空間信息自主獲取能力得到質的提升,我國成為世界上少數掌握高精度衛星立體測繪成套技術的國家之一;自主研發了國內首套機載雷達測圖系統、傾斜相機、無人機航攝等大批核心技術裝備并投入使用,部分性能指標優于國外同類產品;成功研制了北斗衛星導航定位芯片,結束了我國高精度衛星導航定位產品“有機無芯”的歷史;北斗導航衛星系統成功組網,全國各省均建成CORS站網,推動高精度定位和位置服務產業迅速發展;自動化、分布式、網絡化的高性能數據處理軟件推陳出新,面向政府、行業和個人的地理信息網絡化服務成為測繪地理信息服務的主要方式。信息化測繪體系的初步建成,成為測繪事業由生產型向服務型轉變的重要里程碑。

    測繪科技成果豐碩  能力水平節節提高

      改革開放40年來,通過大力實施“科技興測”戰略, 我國地理信息獲取能力持續擴展,地理信息處理能力不斷提高,地理信息服務能力逐步增強,自主研發技術裝備日益成熟,數字航攝儀、機載合成孔徑雷達系統、低空無人飛行器航空攝影系統等裝備快速取代進口產品,對于發展民族工業,保障國家地理空間信息主權、安全和利益具有重要意義。

      大地測量領域取得重大成果。40年來,測繪地理信息部門積極開展全國天文大地網整體平差、多普勒衛星定位測量、GPS測軌網研究、似大地水準面精化和2000國家大地控制網構建等大規模技術攻關活動,有力促進了我國測繪基準體系從二維向三維、從靜態向動態、從參心坐標系向地心坐標系的轉變。空間定位、激光測距和航空重力測量等高新測繪技術的應用,推動我國大地測量與空間定位技術實現了從傳統大地測量到衛星導航定位、從地面水準測量到GNSS高程測量、從地面重力測量到航空重力測量的跨越。經過科研人員長期不懈的努力,實現了超長距離跨海高程傳遞,成功利用GNSS觀測所得的相對大地高差,聯合精確的似大地水準面模型,將黃海高程傳遞到了距離上海30公里的洋山島上。在國家“863”計劃的支持下,科研人員在海島(礁)測繪自主核心關鍵技術方面取得重大突破,使我國具備了對難以到達或不宜到達島(礁)進行準確定位測量、淺水海域水深測量、海島岸線測繪及島礁地理信息快速獲取等能力。導航技術飛速發展和普及,使高精度位置服務成為一項普惠大眾的重要技術。

      地理信息數據獲取技術發展迅速。在航空遙感數據獲取裝備方面,先后研制配備了一大批IMU/DGPS輔助數字航空攝影測量、大面陣大重疊度航空數碼相機、機載激光雷達系統、機載合成孔徑雷達系統、數字低空遙感裝備等,在生產中發揮了巨大作用。特別是我國自主研發的SWDC 系列數字航攝儀,填補了國內空白,大面積取代進口產品。以激光掃描儀為主要傳感器的新一代移動測量系統——車載激光移動測量系統得到廣泛應用,促進地理信息的快速獲取與利用。在衛星測繪領域開展了多學科交叉研究和多領域協同攻關,系統研究了衛星測繪數據獲取、處理、生產應用的基礎理論和關鍵技術,初步構建了衛星測繪從理論研究、技術創新到工程應用的創新體系。以資源三號、高分一號、高分二號、天繪一號、吉林一號等為代表的測繪遙感衛星的投入使用,使我國衛星遙感數據獲取、處理與應用能力顯著提升。在國產測繪衛星強大數據獲取能力的支撐下,我國開展了全球地理信息資源建設工程,其成果將在維護國家安全、保障國家利益等國家戰略實施中發揮重要作用。

    JX5數字測量系統正式發布。

      攝影測量與遙感數據處理技術體系形成。在中國工程院院士劉先林、張祖勛的帶領下,我國成功研制集光機電計算機技術于一體的JX系列解析測圖儀和VirtuoZo 軟件,占領了國內80%的市場,使得攝影測量擺脫了昂貴的解析和模擬測圖儀器的限制,計算機軟硬件逐步取代了昂貴的光機設備,推動了攝影測量技術的普及,使我國攝影測量技術步入世界先進行列。進入新世紀以來,數字化測繪開始向信息化測繪逐步轉型,研發的PixelGrid、DPGrid 等具有自主知識產權數據處理軟件達到國際先進水平,全面實現了衛星影像、航空影像、低空無人機影像、推掃式航空影像數據的集群分布式、自動化的快速處理,實現了高分辨率遙感影像數據的一體化測圖。SAR 成像及數據處理技術也日趨成熟,廣泛用于解決多云、多雨和多霧地區的測圖問題。

      國家基礎地理信息系統研究成績卓著。我國相繼建成了國家基礎地理信息系統1:100 萬、1:25 萬和1:5 萬數據庫, 1:5萬基礎地理信息數據庫實現年度更新。近年來,隨著互聯網、云計算、物聯網等新型信息技術不斷發展,測繪服務方式由傳統的地圖產品服務向信息服務、知識服務轉型。在廣大科研人員的共同努力下,以SuperMap、NewMap 等為代表的國產化的地理信息服務軟件平臺不斷發展壯大,推動了地理信息應用從提供數據發展到提供服務的新階段,并對全國數字城市和智慧城市建設發揮積極的推動作用。

      標準體系日臻完善。目前,我國已經建立了由114項國家標準、151項行業標準、50余項地方標準構成的測繪地理信息標準體系,并開始主導國際標準制定,實現了測繪標準與技術變革協同發展。

      40年來,測繪地理信息部門不斷研發具有市場競爭力的測繪高新技術產品,積極推進先進的測繪科技成果產業化,測繪科技應用亮點紛呈。

      在珠峰高程復測中,測繪隊員采用衛星大地測量、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”衛星發射過程中,現代大地測量、遙感等技術為衛星發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,制作出了月球地貌圖。

      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測量系統等先進技術,使航空攝影測量作業大量減少或完全免除地面控制點,從而大大縮短了作業周期,提高了生產效率,降低了成本,較好地解決了西部困難地區像控點測量難題。

      在政府宏觀決策與管理中,國務院綜合國情地理信息系統、防災減災信息服務系統、人口普查地理信息系統、邊界談判地理信息系統等一批專題應用系統,為實現科學化決策和信息化管理發揮了重要作用。

      在西部大開發、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,環境監測與保護,防災減災,環境污染等突發公共事件應急處置,社會主義新農村建設等方面,現代測繪技術為測繪工作更有效地服務經濟社會發展提供了有力支撐。

      互聯網地圖服務網站天地圖正式上線,測繪服務方式實現了由離線提供地圖、數據服務向在線提供地理信息服務的根本性轉變,更好地滿足了國家信息化建設的需要,為社會公眾工作和生活提供了方便。

      我國在世界上首次研制成功30米分辨率地表覆蓋數據產品,并由中國政府贈送給聯合國。該成果被國際同行評價為“對地觀測與地理信息共享領域的里程碑成就”,在關鍵技術指標上達到國際領先水平,實現了我國在該領域從跟跑到領跑的跨越。

      開展了首次地理國情普查,采用測繪高新技術對地形、水系、交通、地表覆蓋等要素進行動態和定量化、空間化監測,形成了反映各類資源、環境、生態、經濟要素的空間分布及其發展變化規律的監測數據、地圖圖形和研究報告,為政府、企業和社會各方面提供準確權威的地理國情信息。

    科研機構逐步建立  創新體系不斷完善

      改革開放以來,測繪科技體制改革取得重要突破,初步建立了由科研機構、高等院校、重點實驗室、工程技術中心、科技企業及生產單位等多元化主體組成的測繪科技創新組織體系,以及由科技發展基金、科技進步獎勵、科技人才培養與人才激勵等組成的測繪科技政策體系。尤其是近年來,通過開展公益性行業科研專項試點,加強測繪科技發展頂層設計,切實加快推進測繪地理信息科技體制改革,持續推進協同創新,使得科技創新政策環境不斷優化,科技自主創新能力顯著提升,企業技術創新主體作用日益凸顯,科技創新平臺布局不斷優化,科技創新人才培養成效顯著。

      國家級和區域性創新平臺建設取得重要突破。成立了行業首個國家級工程中心,航空遙感數據獲取與服務等5個技術聯盟被認定為國家級產業技術聯盟, 測繪地理信息科技創新聯盟、長江經濟帶地理信息協同創新聯盟、智慧中原等一批區域協同創新中心相繼成立,服務示范、支撐引領、集聚融合、輻射帶動作用日益突出,初步形成了覆蓋全國、協同創新的科技創新平臺體系。

      國際合作平臺建設不斷加強。與國外多家科研機構聯合成立了首個國家級國際聯合研究中心,為測繪地理信息科技走向世界搭建重要平臺。建成目前亞洲唯一的國際衛星導航定位服務數據分析中心,精度和穩定性水平進入國際前三名。

      行業創新平臺穩步推進,先后組建測繪地理信息重點實驗室和工程中心27家,初步形成了覆蓋全國、協同創新的科技創新平臺體系。行業學會、協會等社團組織在促進測繪地理信息科技進步和學科發展等方面取得可喜成績。

      廣大地理信息企業堅持自主創新,以科技創新促進產業進步,在北斗導航與位置服務、位置云技術、地理信息平臺、地圖應用服務、多源遙感影像集成處理、測繪地理信息裝備等方面的技術研究和產品研發不斷取得新突破。

      科研人員是科技創新的主力軍,激發他們的創新積極性需要寬松和活躍的政策環境和創新氛圍。40年來,測繪地理信息部門不斷營造科技創新環境,最大限度地激發科研人員的創新潛力。目前,測繪地理信息行業擁有“兩院”院士29名、省部級及以上專家350人、各類科技人才達16.8萬人,形成了以兩院院士、青年學術技術帶頭人、科技領軍人才為主體的科技骨干人才梯隊和規模較大的專業技術人才隊伍。近5年來,測繪地理信息系統科技成果獲得國家科技進步獎15項、國家發明獎5項,3人獲全國創新爭先獎,1個團隊獲國家創新團隊獎。這些榮譽,提升了測繪地理信息科技創新在國家總體創新鏈條中的地位,激發了科研工作者的積極性。

      科技是國家強盛之基,創新是民族進步之魂。40年來,我國測繪科技事業發展與國家改革開放同頻共振,實現了從“基本跟蹤、快速追趕”到“三跑并存、領跑并跑漸多”的跨越式發展。測繪科技發展取得的輝煌成就再一次有力證明:科學技術是第一生產力,只有始終不渝堅持科技創新,事業發展才會有源源不斷的前行動力。(寧靜慧)

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