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企業(yè)動態(tài)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):
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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。