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中国地图的“三维”

2002-12-27 15:08 作者:蔡伟 2002年第5期
类似的项目也许并不只“数字中国”一个。中国地图出版社的王全国主任透露,我国在“十·五”计划期间完成了重点项目“国家空间信息框架”,其核心就是“数字城市,数字地区,数字地球”。他指出,目前正在进行的还有“数字北京”,以及投资1~2亿元的“数字福建”等。这些都属于“数字中国”的范畴。可见在三维地图方面,中国的测绘工业早已悄然前行。

Aster卫星拍摄的美国加州死谷的红外多光谱3D图片。由于地面不同物质释放的能量不同,Aster卫星的13、12和10波段在图上分别显示为红色、绿色和蓝色

中国地图出版社电子信息制作中心的王全国主任指出,测绘界有一句名言:“有80%的信息与地理位置有关。”国家测绘局审图中心的韩权卫先生对此举例说明,诸如建设移动通讯地面网站这样与国计民生息息相关的工程,需要精确的测量国土的地形地貌、海拔高度,以便使地面基站尽量避免地形地貌阻碍,尽可能实现以最少的地面站来覆盖最大的地面范围。这一切如果采用传统的人工实测,耗时长,效果差。如果有了精确的三维数字地图,工作就容易得多。

与业内万众瞩目的美国SRTM计划制成的三维地图相比,我国的三维数字地图却鲜为人知。不过据韩权卫先生表示,我国目前部分地区的地形地貌也已实现了数字化。韩先生透露,我国正进行的“数字中国”项目,主要内容就是测绘我国的三维数字地图。不过他指出,“数字中国”属于一个较大的概念,它包括许多子项目。韩先生表示,目前我国1∶5万级的数字地图正在制作之中,其数据库包括2万多幅三维图形。“对1∶25万级的数字地图,一般拥有700幅左右的三维图形,耗资已高达几千万人民币。”韩先生指出,“1∶5万级的数字地图耗资将是1∶25万级三维地图的上百倍。”

类似的项目也许并不只“数字中国”一个。中国地图出版社的王全国主任透露,我国在“十·五”计划期间完成了重点项目“国家空间信息框架”,其核心就是“数字城市,数字地区,数字地球”。他指出,目前正在进行的还有“数字北京”,以及投资1~2亿元的“数字福建”等。这些都属于“数字中国”的范畴。可见在三维地图方面,中国的测绘工业早已悄然前行。

无论是“数字中国”还是“国家空间信息框架”,从技术水平上距美国SRTM计划制成的三维地图都存在着相当大差距。不过在记者的采访中多位专家都表示,中国在测绘技术的后端,也就是制图技术方面其实处于世界先进水平。专家指出,所谓制图技术包括数据处理、模型仿真、地貌再现和制图绘图等。目前我国相对落后在测绘技术的前端,诸如雷达、航天、卫星和航空技术。

“另一个瓶颈在于经济上的投入。”王全国主任表示。韩权卫则指出,目前我国每年投入在航拍方面的经费为几千万人民币,仅能对诸如三峡库区之类的重点区域、重点工程地段进行局部拍摄。卫星方面,除中科院地面遥控卫星接收站外,从国外购买卫星图片也是重要来源。总体来看,我国目前地形地貌的数据来源主要还是以航拍为主,卫星为辅。从我国目前的财力来看,在“测”这方面的大规模投入还需要一个很长过程。这也许是我国距离“完美”的真实距离。

从纸质地图转向数字地图,需要相当大的投资以使其计算机硬件和软件基础设施现代化。据美国国防科学委员会特别工作组在2000年4月提供的报告称,建成操纵整个地图生产过程的系统需要30亿美元。

2001年3月,NIMA的局长詹姆斯·C·金和NIMA官员进行会晤,讨论SRTM计划需要美国工业界支持的项目。工业公司坚持认为,需要数千万美元用于NIMA设备的现代化。这也许是一个相当保守的数字。2001年4月,SRTM计划的重要用户之一的美国陆军在美国国家训练中心进行作战演习。演习中使用的陆军作战指挥系统(ABCS)的系统计算机可以提供彩色数字地图。然而少有人知道,该系统耗资高达200亿美元。

王全国表示,从平面地图普及到三维数字地图,对使用者也存在硬件系统升级的问题。他指出,三维数字地图提供的并非类似VCD或DVD这样的“影像”,而是一种虚拟现实技术。使用者能够主动选择查阅内容,而非被动观看。王全国进一步说明,从技术上看,每一幅动态图像每秒钟需要播放25~30帧静态图像,这样的图像使用专业的图形工作站需要20秒钟生成,而普通商用电脑则需耗时20分钟。由于三维数字地图容量大,在硬件上需要足够好的设备。以美国目前拥有的几千万台家用和商用电脑为例,如果达到使用三维数字地图的能力,其升级费用将远远超过建立三维地图的投入。

与我国不同的是,美国长期以来将科研工作交给工业部门完成,军方相对来说在科研技术上投入较少。但由于美国众多尖端技术都是由军方投资,因此美国高新技术的第一用户往往都是美国军方。例如因特网、移动通讯、卫星电话等尖端技术早在几十年前就开始在美国军方使用,即便这些技术在今天大规模普及之后,其核心技术仍由军方掌握,在技术级别上要比民用的技术高许多。

三维地图这样的技术无疑对国民经济部门的价值不可估量,但军方专家表示,根据以往经验,其他国家能否利用,与这些国家在美国国家战略和国家关系中的地位有直接关系。美国军方表示,世界范围的90米精度数据谁都可以给。“但30米(精度的)数据只能供美国使用。”据美国联邦科学家及太空和军事政策专家约翰·派克指出,军事当局会合理考虑这些高分辨率数据的对外公开问题。“这种信息对别国军事也具有潜在用途,国防部必须考虑提防它们落入敌手。”

采访中,几位专家都提到中国测绘领域与国外的许多差异。王全国主任指出,我国与国外的测绘体系不同,尤其是在数据管制方面差异很大。国外的地图几乎完全市场化,使地图业能够迅速从市场获得回报。而韩权卫则指出,国家测绘总局制作的1∶25万三维地图虽然已经交付国民经济各部门使用,但由于属国家投资,各部门在使用过程中只需要象征性缴纳很少使用费,基本属于无偿使用。

我国目前在地图测绘和使用方面执行的是严格的保密体制,1∶1万级别的地图如果丢失就是严重的失密。而国外许多国家对卫星图片采取非常开放的管制态度,卫星图片不但可以公开买卖,甚至连1米分辨率的高精度卫星图片都可以买到。目前在北京“IKONOS”商用卫星图片代理处,1∶1万级别的国外卫星图片,报价仅为每平方公里33美元。

行政上的控制无疑从某种程度上限制了中国地图技术和应用的发展和普及。不过王全国强调指出,由于我国国情不同,这样做诚属“迫不得已”。由于发达国家长期以来对我国众多技术领域采取严格封锁或限制,中国并无可能自由采购西方国家的技术,这当然包括地图数据在内。因此中国今天独立发展起来的测绘工业已位居世界先进水平,诚属来之不易。三维地图后面的秘密,绝非如想象般简单。

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