1992年在成都举行的海峡两岸测绘学术交流会上,我曾做了题为“测绘科技的新发展”的发言。那个时候我们已经处在高新科技迅猛发展的时期,测绘科技的发展也不例外,说起发展来总是用划时代的、革命性的、翻天覆地的这些辞句。实际上测绘学科的发展是具体地体现在遥感(rs)、地理信息系统(gis)、全球定位系统(gps)这三个为代表的新技术的出现和发展。这三门新技术代表了测绘学科的发展。巧的很,我们如果把这三门技术和测绘学科的三个基本组成部分即大地测量、摄影测量和地图制图一对一地相对照,正好可以看出前三者正是可以代表后三者的发展。
首先看遥感与摄影测量。两者都是不接触物体,摄取物体的影像而求得该物体的几何和物理特性的一门技术。可以说遥感是代表摄影测量的发展。两者的具体内容可以相差很多,但分析一下,那都是因为两者所处的时代不同,科技水平不同,本质都是一样的。
再看地理信息系统与地图制图。地图制图的发展有“机助地图制图”一项,又有所谓的“地图数据库”。现在大家都有共识,说gis脱胎于机助制图;脱胎于地图数据库。这正是意味着地图制图的发展是gis,或者更正确说法是地图制图中一部分的发展是gis。另外,还有土地测量中的土地信息系统(lis)是(gis)的一种,但出现的年月远早于gis,也可以说明这个问题。
再看gps与大地测量。大地测量的前沿发展是空间大地测量。空间大地测量中主要包括有甚长基线干涉仪(vlbi),人卫激光测距(slr),全球定位系统(gps)等,其中最主要的一种还是gps。它可应用于测量的所有方面,精度根据需要安排,而且,还很有发展改进的余地。所以可以说gps技术可以代表大地测量最重要一部分的发展。
以上所谈的前者代表后者一对一的发展,在这学科交叉,综合发展中也并不完全如此。比如,遥感是摄影测量的发展,可是地图制图也离不开遥感。比较起来大地测量同遥感技术的关系似乎少一些。但是当前在遥感中的合成孔径雷达(sar),有所谓的利用微波干涉的insar,更进一步差分算法的insar,称之为d-insar可用以精确地求一片地区的面高差,这一点,为gps所不及,将成为大地测量的发展范畴,称之为影像大地测量学(ima-geodesy)。这是就测绘范围以内讨论。在测绘学科以外的学科,如地理之类的学科,现在可是也离不开遥感了。gis也是这样,这门技术也并不单纯是地图制图的发展,而且也牵涉到摄影测量的发展,以至于大地测量的发展。这些都是当前学科综合交叉发展的体现。
rs、gis、gps等新技术的发展,使得传统测绘方面的应用大加扩宽,因此关于这些新技术的出现与发展都含有多种学科的科学工作者的贡献。测绘学科以外的学者从事这些新技术的人员远比测绘学科以内的学者还多,贡献也会更大一些。
以上这些情况,实际上在1992年的交流会上也都谈过。这些新学科的出现代表着测绘学科的发展。现在再谈当代的发展就应该是继续多谈一些关于rs、gis、gps各自的发展,以及这些新技术综合应用的发展,这种发展在一个国家的科技规划中往往列为重点课题,或者是重中之重。在这方面这次我没有准备介绍,实际上我也没有条件作这方面的介绍。
我现在准备谈的是自从1992年到现在1998年,从国民经济和社会发展对当代测绘学科的需求方面的变化。首先,我先列举以下,在这个时期里所发生的与测绘事业有关的几个事件。
1992年,就是我们在成都开会那年,联合国在里约热内卢召开了一个环境与开发大会,有178个国家政府首脑参加。讨论些环境、资源、人口、自然灾害等有关地球现在与未来的问题。会议发表了共同声明,通过“21世纪议程”。其中“可持续发展”成为世界各国共同接受的发展策略。在这里面,基本上都要依靠科学家们对地学研究的结论,需要大量的对地观测,以便提供地理信息供科学家们进行研究。
1993年9月美国政府提出国家信息基础设施(nii,俗称信息高速公路)。于是建设以internet为核心的信息高速公路的浪潮,席卷全球。本来信息高速公路一类的技术,原属于电信学科,但电讯传输与网路建设对我们所从事的学科关系至为密切,如rs技术中必须依靠卫星通讯而获得源源不断的对地观测数据。gis将向网路gis发展,以达到数据共享,而gps则其差分gps,依赖远程通讯,才能成为实时的高精度定位。更进一步研究rs、gis及gps三者的集成时,也会需要相互间必要的通讯。
1994年9月在北京,联合国召开亚太地区“空间促进发展部长级会议”。我们所从事的rs、gis、gps等都是空间技术里主要的项目。
1994年4月美国有30多所著名大学共同提出建立国家空间数据基础设施(nsdi)。所谓空间数据基础设施,包括有存储和管理控制数据、地形数据、土地利用数据、自然与存储和管理控制数据等,可以利用internet快速传输。这就相应于在传统测绘中的经常性产品,即标准的地形图和专题图之类。sdi属于国家范畴的为各自的nsdi,属于区域的叫rsdi,属于全球的叫gsdi。几次的联合国会议都强调要敦促各国建立nsdi。许多国家如加拿大、澳大利亚等都已经响应实施。这个世界统一的规划确定了测绘工作今后的主要作业。
鉴于上述的近期事件,有的有联合国出面倡议和组织,有的有多国的首脑出面,有的由各国的部长出面,说明现代测绘集体工作的重要性。因此,在今后的测绘工作中将会有以下的几个特点:
首先是测绘工作重要性的提高。因为现在是到了信息时代,而测绘是属于信息科学,主要负责地理信息的获取,处理和管理工作。地理信息约可占世界总信息量的80%。
其次,测绘工作的业务范围扩大很多。已往对经典的测绘工作,总是说是所有一切建设事业的尖兵,包括有数不清种类的工程测量,还有海洋测量、地籍测量等等。现在又有“21世纪议程”中的世界性问题。主要是提供所需要的地理信息,用以研究人类赖以生存的地理环境,争取社会可持续发展问题。
这种地球环境的变化有两大类,一类是自然界不停的物质和能量交流,如大气环流、气象变迁、地壳变动、沙漠演化、海浪海流等。最近发生的厄尔尼诺现象,是海洋环境变化的一种强信号,我们已经体验到一些这种环境变化的巨大影响。据说接着又来了拉尼娜现象,影响还要更大一些。另外一类是由于人类的活动和过度开发所导致的环境与资源问题。例如,人口的增长,都市的扩展,工业化所产生的温度效应,酸雨的形成,土地荒漠化,以及地球上生物多择性的减少等等。这些问题都还没有研究清楚。如果做了错误的决策,其影响是巨大的。例如,有人认为工业化产生的二氧化碳,使得气温升高,冰川融解,海水平面因此升高,将能吞没大量的沿海地带,但是反面的意见则认为远在人类工业活动以前就存在有纯自然的全球性气温升高现象,但只有每10年才升高0.2℃。现在气温的升高也只有这么大,1997~1998年气温还没有上升或下降。地球两极的冰川气温是在-80℃~-50℃之间,依现在气温变化的幅度,如何能使冰川融化?冰川是大气历史的档案库,可藉以分析出15万年前到现在的温度分布及二氧化碳的含量,可以从中发现这两者之间并不完全有关系等等。又如南极附近臭氧层薄,有臭氧洞产生,也说是人类工业化的结果。反对人的意见,就认为是南极那里有强大的高气压吹散臭氧层,而不是人为的影响。否则为什么臭氧层不出现在人口集中的北半球?
今后测图的第三个特点是要速度更快、更及时。当前,正当科学技术高速发展的时候,国民经济和社会发展的步伐自然速度也会加速。尤其是因特网的实用,使得政治、经济、社会、生态的事件立刻产生全球影响,等于把现实的地球形成为一个小小的“地球村”。在传统的测绘条件下往往是全国基础测绘成果滞后于实际的需要。这一点需要加以纠正。当代的测绘事业将以建立空间数据基础设施(sdi)为主。为了加速成图的周期,除在科技方面改进测图的方法而外,将不采取全要素地形图的模式,而提出4d产品的模式:即dem(数字高程模型),dom(数字正射影像),drg(数字栅格图形)和dlg(数字线划矢量图形,分为交通、水系、境界等等若干层)。其中以dlg为4d中最重要的一种。这种4d相辅相成,可以根据使用者具体的需要,采用不同的模式一种或叠合其中的一二种。这也是加速满足使用者的需要的一种措施。但是,对每个国家或地区的具体做法,还应该根据各自条件研究决定。
由以上的分析看来测绘事业的变化特点是重要性提高了,业务范围扩大了,成图的形式改变了,而且有加快出成果的要求。在高新科技的应用方面,着重研究其在各种作业环节中智能化、集成化和移动化(动态)的可能,以取得更大的效益。
最后谈一谈测绘事业的产业化或商业化问题。测绘事业所从事的商品化是指其地理信息产品和技术服务。由于现代化的地理信息产品和技术服务在经济与社会可持续发展中的重要作用越来越明显,许多相关领域都看好这一新兴的产业,纷纷跻身于竞争行列。为了在商业竞争的行列中取得胜利,测绘工作者还必须学会多做一些那些为用户的服务工作,例如,用户培训、应用示范、手册编制、售后服务等工作。台湾在吸收外来技术,面对国际市场进行再开发方面,是有许多自己成功的经验的。
现在再谈一点关于当代测绘学科的新名称问题。当代测绘学科包括原有的子学科和新兴的技术一共有:大地测量、摄影测量、地图制图、工程测量、地籍测量、遥感、地理信息系统、全球 定位系统以及虚拟现实、计算机视觉等,要概括这许多内容,取用一个学科的总名称,颇不容易。沿用旧有的测绘名称也确实有点欠妥。加拿大的测绘工作者在90年代初率先使用geomatics这个字。把加拿大测绘学会改称为加拿大geomatics学会,把加拿大测绘学报改称为geomatika,把加拿大国家自然资源部的测绘及遥感局改称为geomatics canada。其后其他的国家,如美国、澳大利亚、新西兰、英国等地的大学里,也都有类似的更改。
对geomatics这个字,现在的人一看总会理解为一个组合字,由两个字根geo和matics组成。地学工作者则理解为geo(或geographical) informatics,但也有的大地测量学工作者理解为geodetic automatics。查字典则在小字典里查不到这个字,大一点的字典,包括美国在1993年出版的webster大字典的解释为:geographical mathematics,这就离题太远了。从1990年加拿大的测量杂志上查到的对geomatics这个字的来源,说是在60年代由法国人首先提出,后来有人用于测绘科技,说是其含义则随年代的发展而有所不同。总之这个字的意义是很含混不清的。
现在为了讨论方便,姑且按geographical informatics来理解。译成中文就是“地理信息学”或“地理资讯学”。这个名称一看就是地理学家所从事的学科。据说,地理学中有一个前沿学科叫“信息地理学”,内容当然可包括有遥感、地理信息系统等在内,但更主要的是要论述与分析各种“地理信息”自身的存在和发展的规律以及其相互间的作用和影响,这样方可以叫做“地理信息学”或者“信息地理学”。对于测绘性质的学科名称,叫做“空间信息学”(spatical informatics)或者像isprs,comm.iv所用的geo-information technology那样也比较适宜。总之,这种名称问题还是值得大家,特别是在有关测绘各方面的学者们公开进行讨论的。
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