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论"信息化测绘体系"

信息化测绘是地理信息产业的基础和支柱,本文试图在理解“信息化测绘”的基础上,从测绘发展的历史脉络进行剖析、梳理,回答“测绘体系”与“信息化测绘体系”究竟是什么,论述它们的概念与内涵。

  信息化测绘无疑是地理信息产业的基础和支柱,地理信息产业的发展必然要走以信息化测绘体系建设为核心的可持续发展道路。然而,“信息化测绘”一词并非经国际流行、引入的外来语,而是我国测绘业面对信息化社会的发展趋势与需求,提出的一个创新词汇;同样,对于“信息化测绘体系”,也是一个全新的概念,它的内涵、构成,目前尚未形成系统、完整的科学定义,至今也还在讨论甚至争议之中。本文试图在理解“信息化测绘”的基础上,从测绘发展的历史脉络进行剖析、梳理,回答“测绘体系”与“信息化测绘体系”究竟是什么,论述它们的概念与内涵。

  一、“信息化测绘”的概念

  (一) “信息化测绘”是我国测绘发展的又一个历史阶段

  与国际上一样,我国的测绘发展也带有明显的阶段性。从建国初期到目前为止,我国测绘的发展大致经历了两个时期、三大阶段。

  两个时期:以改革开放为界进行划分。改革开放前,在计划经济体制下我国创立和发展了完整的传统测绘体系;改革开放后,在世界新技术革命浪潮推动和我国建立社会主义市场经济体制要求下,我国传统测绘体系沿着两个根本性转变的道路向着现代测绘体系过渡和转变。

  三个阶段:从50年代到80年代末属于“模拟时代”;从90年代初由于微机的出现与普及,传统测绘开始向数字化测绘转变,到2003年(以“大专项”验收为标志)基本完成,实现了测绘的“数字时代”;目前,在21世纪社会经济信息化浪潮的推动下,测绘将进入一个全新的发展阶段,即将开创测绘的“信息时代”,也就是“信息化测绘”。显然,“信息化测绘”将成为我国测绘现代化建设一个新的战略发展方向。

  (二) “信息化测绘”的主要特征

  1. 数据获取实时化、动态化

  数据形态的转变,由“静态”到“动态”,从静态测量的数据资料到随时空变化的地理信息。地理信息数据的获取将由静态测绘(指更新周期长)转变为动态变化监测和实时更新。技术手段将主要依赖空中对地观测,综合应用航天、航空、地面和水上等一切可使用的对地观测技术,如卫星导航快速定位技术、航天航空遥感遥测技术等,可以快速、动态地获得测绘需要的各类数据,实现数据获取实时化、动态化。当然,实时化一时还难以实现,目前应努力做到适时化(尽可能缩短更新周期)、及时化(按需更新)。

  2. 数据处理智能化、自动化

  技术形态的转变,从“人工∕交互”到“自动”。地理信息的数据处理将由目前主要依靠人工或人机交互逐步转变到广泛采用智能化、自动化技术,实现数据的快速处理,极大地提高数据处理、特别是影像处理的效率。

  3. 数据交换服务网络化

  服务方式的转变,从“面对面”到“网络”,从面对面的直接服务转向网络化、流程化信息服务,信息流通更快速,获取更方便。从“局域网”到“广域网”,网络的应用将从涉密局域网内的数据交换(数据生产与建库),向政府专网上的数据共享、综合服务以及广域互联网上信息发布的方向扩展。地理信息的查询、传输、交换和服务全部在网络上进行,可对分布在不同地点的地理信息进行“一站式”检索、浏览和按权限下载,任何人在任何时候、任何地点都可得到权限范围内的地理信息服务。

  4. 信息应用社会化

  应用对象的转变,从“内部”到“开放”,从“专业”到“公众”。地理空间信息将从公益性、专业性测绘保障向整个地理信息产业体系的应用方向扩展,从面向政府部门、专业领域扩大到面向社会公众,按需求、分密级向企事业单位和社会公众用户提供地理信息,形成开放性的应用机制。由此,地理信息资源在经济社会发展和人民生活中将得到广泛利用,应用领域更加多元化,凡与地理空间分布有关的诸多领域如环境监测与分析、资源调查与开发、灾害监测与评估、城市管理、应急处理、交通、物流、导航等,地理信息都发挥着重要作用,地理信息的应用真正实现社会化。但与此同时必须解决好地理信息的安全保密问题。

  5. 功能取向服务化

  功能取向的转变,从“生产”到“服务”。测绘队伍的功能取向,将由围绕数字产品的“生产”转向围绕地理空间信息的全方位“服务”。传统测绘产业链 “数据源获取”、“数据处理生产”和“数据应用服务”三个基本环节中,两头小、中间大的资源配置将要调整,重点向“应用服务”转移。经过数据整理加工开发出更多的、社会化的信息应用产品,同时提供深层次的地理信息服务,促进地理信息及其技术服务的一体化、多样化,通过数据挖掘使得服务的数据信息更加丰富,服务的技术内涵如分析、预测与辅助决策等功能灵活多样。

  6. 信息共享法制化

  信息生态的转变,由“专有”到“共享”。改变测绘成果由单位所有、部门专用的状态向信息资源依法共享转变。妥善解决信息共享中的安全问题和数据产权问题,建立信息共享相关的法规、标准体系和运行机制,实现信息共享法制化。

  (三) 信息化测绘与测绘信息化的关系

  从以上论述可知,“信息化测绘”,不仅是对测绘所处发展阶段的界定,表明它不同于模拟测绘,也不同于数字测绘;同时也指明了测绘面对信息时代、信息社会的需要所必须具有的信息化特征。从语义上理解“信息化测绘”,“测绘”是主词,“信息化”是用来定义测绘的,就是指在信息时代、采用信息化方式、具有信息化特征的“测绘”。

  而所谓“测绘信息化”,从语义上理解,主词是“信息化”,强调是测绘的信息化,而不是水利的信息化、交通的信息化。这里的“测绘”意含着所有的“测绘活动”,就是说不但是测绘产品要信息化,信息发布产品服务要信息化,以至数据源管理、生产过程管理、用户管理等也要信息化。所以,“测绘信息化”也可以理解为:在测绘行业的各个领域各个方面,充分应用现代信息技术,广泛开发利用信息资源,采用信息技术推动测绘产业优化升级,发展地理信息技术和产业,加速实现测绘现代化进程,逐步形成“信息化测绘体系”,提高测绘保障和服务的综合能力,发挥测绘在社会经济发展中不可缺少的贡献作用。

  由此可见,测绘信息化与信息化测绘的关系就如同中国的现代化与现代化的中国一样,前者强调过程,后者表达结果,就像是一枚硬币的正反两面,是对同一个事物从两个不同视角的描述,所表达的内涵也因此更完整、更丰富。

  二、“测绘体系”的构成

  (一) 关于“体系”与“系统”的概念

  根据词典诠释,“体系”是若干事物(或某些意识)互相联系而构成的一个整体,如工业体系、金融体系、思想体系等。所谓“系统”,则是指同类事物按一定关系组成的整体。钱学森对系统的定义是:系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的具有特定功能、结构和环境的有机整体,如火箭系统、银行系统、教学系统等。

  可见,“体系”的概念比较大,是互相联系的若干事物的集合;而“系统”的概念相对较小,是“有因果关系的一系列同类事物”的集合。譬如一个人体的生命体系可以由消化系统、血液循环系统、神经系统、呼吸系统、大脑系统……构成。“系统”有大有小,大系统、巨系统、复杂系统、系统的系统可以由若干子系统构成,而系统、子系统则由具体的运行部件及其属性、关系组成。这样,就形成了“体系-系统-子系统-部件”的体系结构。

  我们常说的“系统工程”实际上就是一个庞大的“体系”(如航天工程等),它由若干工程系统、技术系统等构成。所谓“工程系统”,是指有目的、有计划、有组织、大规模的人工系统,如航天工程中的火箭系统、飞船系统、测控系统;而“技术系统”是作为实现人工系统的手段和方法,发挥极为重要的支撑作用。所以,工程系统具有特定的目标、非常严密的计划;每个工程系统的目标任务各不相同,具有专一性,几乎不存在重复性;而工程系统的实现要利用多种技术,以至多类技术系统,并要求是可靠的现实技术系统,所以任一工程系统都具有技术的综合性;对于任一工程系统,从设计到实施一般不允许失败,直到工程系统全部实现,因而任一工程系统不带有试验性。任一工程系统所能达到的水平,既取决于相关技术系统的水平,又取决于综合地、合理地组合或集成相关技术系统的水平。

  上述有关“系统工程”的概念,对于我们认识、分析“信息化测绘体系”及其工程系统、技术系统的划分具有十分重要的指导意义。

  (二) “体系”结构划分的基本原则

  对于一个“体系”,究竟由哪些部分(“系统”)组成,如何划分?从不同视角、不同原则可能有不同的结果,但也可能因为划分的不当而模糊了问题的焦点、偏离了真正的目标。从以上对体系与系统的概念介绍可以看出,信息化测绘体系建设作为一项人工实施的工程,采用“系统工程” 的视角与方法进行系统的划分更科学、更适用。以探月工程为例,它的成功组织实施给予我们很多重要启示。整个探月工程分为五大系统:卫星系统、火箭系统、发射场系统、测控系统、地面应用系统,这五大系统实际就是整个探月工程的“工程系统”。仔细分析,这种划分遵循了以下基本原则:

  (1)整体性原则:五大系统涵盖了整个探月工程的每一个环节,从头到尾形成了一个完整的整体;

  (2)独立性原则:五大系统中的每一个系统都是相对独立的,工程任务相对集中,可以独立组织实施;

  (3)无缝性原则:五大系统相互严密衔接,没有任何缝隙。

  以上划分原则对一个系统工程(体系)的组织实施来说,既科学合理,又清晰实用。当然,除了“工程系统”之外,还分别有若干“技术系统” 进行支撑,但这些不同的技术方法、实现的手段以及所需要的软硬件环境条件都将融入到各个工程系统的建设之中,在组织实施时体现。这些原则同样适用于对“信息化测绘体系”的剖析、分解,应该加以借鉴。

  (三) “测绘体系”的基本构成

  在研究“信息化测绘体系”的构成之前,首先要剖析“测绘体系”的基本构成。测绘发展经历了“模拟--数字--信息”三个阶段,三个阶段既然一脉相承,就有必要探讨它们之间的联系以及体系构成的共同基础是什么。

  通过研究、分析,不同阶段测绘体系的内容构成都可按“工程系统”、“技术系统”进行归纳,分为纵、横两个方面:

  (1)纵向为“工程系统”:参照探月工程的系统划分,描述整个测绘活动的业务流,即测绘需要“做什么?”归纳为测绘工作的对象,可称为测绘的“对象维”。具体可划分为三大系统:时空定位与数据获取处理系统、成果资源与管理系统、分发服务系统(见图1)。

  (2)横向为“技术系统”:描述测绘工作“如何去做?”需要哪些手段和方法进行支撑,归纳为测绘工作的方法,可称为测绘的“方法维”。也可分为三个系统:技术与标准系统、组织装备运行系统、政策法规系统。
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  其中之所以将技术与标准作为一个系统,是因为标准与技术是密切相连的,主流技术发生了变化,时空定位与数据获取处理的方法、产品模式、服务手段随之改变,相应的标准也应与之适应配套。从这个意义上说,将标准与技术划为一个系统,比将标准与政策法规划为一个系统更科学合理,也更易于实施。按照这种划分,测绘体系就可用工程系统与技术系统的二维结构来加以描述(见图2)。
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  由图2可以看出,“对象维”所包含的“工程系统”(实框),是按数据获取处理、管理、应用的信息流程分解而成,属于刚性的建设工程;而“方法维”所包含的“技术系统”(虚框),则是实现工程系统所需要的手段和方法,属于柔性的工程支撑保障,它将渗透融入到各个“工程系统”中体现。就如同探月工程中,同样存在技术与标准、组织装备运行、政策法规等方面的内容。但是并不把它们视为“工程系统”而独立存在。

  在此基础上,进一步分析不同发展阶段的测绘体系,可以发现“工程系统”与“技术系统”的系统构成并没有发生根本性变化。但是,由于处于不同的历史时代、不同的发展阶段,不同的科技水平,各个阶段测绘体系体现在系统构成的具体内容上,却发生了“质”的变化。举例说,同样的“时空定位与数据获取处理系统”,对于模拟测绘、数字测绘、信息测绘来说,具有完全不同的内涵。所以,在以上二维系统结构的基础上,加上“时间维”,即模拟时代、数字时代、信息时代,就形成了“测绘体系”完整的三维结构(见图3)。
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  图3可以理解为“测绘体系”的三维结构概念模型,它完整地表达了测绘体系的发展阶段、体系构成、实现方法及其之间的内在关系。

  图2 测绘体系的二维系统结构。

  图3 测绘体系的三维结构模型。
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  (四) “测绘体系”三个发展阶段的系统构成及其主要内容

  为了进一步了解模拟测绘、数字测绘、信息测绘三个不同历史阶段“测绘体系”的具体内涵及其发展脉络,加深对信息化测绘发展趋势的理解与认识,现分别按“工程系统”与“技术系统”的系统构成及包含的主要内容,进行列表归纳。

  (五) “测绘体系”在三个发展阶段的主要区别

  从“测绘体系”三个发展阶段的主要特征,可以看出它们之间的明显区别,归纳为表3。

  三、结语

  综上所述,“信息化测绘”是指在信息时代、采用信息化方式、具有信息化特征的“测绘”,而“测绘信息化”是说所有的测绘活动,包括测绘成果、信息发布、产品服务以至数据源管理、生产过程管理、用户管理等都要信息化,前者定性结果,后者强调过程。“测绘体系”是一个具有三维结构的完整模型,包含了时间维-对象维-方法维。具体说,每一发展阶段的“测绘体系”,都是由“工程系统”和“技术系统”两大部分构成。其中,“工程系统”包括了时空定位与数据获取处理系统、成果资源与管理系统、分发服务系统,而“技术系统”则包括了技术与标准系统、组织装备运行系统、政策法规系统,前者是建设目标,后者是支撑保障。作为“信息化测绘体系”,在各个“工程系统”和“技术系统”的内涵中,都体现出鲜明的信息化特征和信息时代高新技术及其标准的印记。(周一)
 

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