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從產品向服務轉變
主要觀點
信息化測繪體現的是一個支撐作用,測繪的主要功能從原來單純地提供測繪產品轉換為提供地理空間信息綜合服務。
孫定: 以前人們心目中的測繪都是非常專業的領域,好像IT與測繪也距離很遙遠。但是近年來,城市的管理、中西部地區的開發、青藏鐵路等重大工程建設以及防洪救災等工作中,測繪發揮的作用越來越大。國家測繪局制定的《測繪科技發展“十一五”規劃》綱要指出,“十一五”期間,要初步形成信息化測繪體系。信息化測繪將在哪些方面發揮功能?
胥燕嬰: 信息化測繪的基本體現就是一個支撐作用。南水北調、西氣東輸、無線電管理、環保監控、災害監測等國家重大工程都離不開測繪工作的重要支撐。“十一五”期間,國家按照分級管理的原則,要重點更新完善1∶5萬比例尺基礎地理信息數據庫,完成我國西部地區200萬平方千米范圍1∶5萬地形圖空白區測圖任務,建設新一代大地測量基準,開展海島、海礁測繪工作,各地區重點推進1∶1萬和城鎮大比例尺基礎地理信息數據庫建設,目標是基本建成數字中國地理空間框架,為全面建設小康社會提供全方位的測繪保障服務。
測繪的主要功能從原來單純地提供測繪產品轉換到了提供地理空間信息綜合服務。目前由測繪局提供使用的數字化測繪產品模式,主要有數字線劃地圖、數字高程模型、數字柵格地圖、數字正射影像圖等。數字中國地理空間基礎框架已初具規模。
在政府服務方面,利用多尺度地理空間數據庫,疊加相關專題信息的國務院綜合國情地理信息系統,已經成為國務院領導進行重大決策的重要輔助工具;國家基礎地理信息中心利用國家基礎地理信息系統1:25萬數據庫等,量算南水北調“大西線”調水線路的各種高程、長度、剖面參數,對 “大西線”工程設想進行可行性科學論證,為有關部門提供了決策依據。另外,完善政府基礎地理信息門戶網站、開發網上產品也是測繪信息化的一項重要工作。
測繪提供的綜合服務加快了政府部門的信息化發展。信息化測繪促進了一些部門的管理方式的變革,提高了某些領域的信息化水平和工作效率。例如廣電部在西部進行基礎設施布局時,就是利用測繪資料和地理信息技術,掌握地形情況、基站覆蓋情況,再結合居民分布情況,進行選點建站。
交通部門利用測繪提供的準確數據,包括道路位置、寬度、長度,疊加路面設施的情況,例如每一段道路是幾級道路,路基、路塹、路面鋪裝情況,道路附屬設施情況,與交通部門原來掌握的一些表格或文字數據綜合,能幫助交通部門有效管理,比如哪個地方塌方了,應該采取什么措施,指揮中心的負責人坐在屏幕前就可以一目了然。
新農村是國家重點建設項目之一,測繪的服務功能還體現在農村基礎設施的布局以及農村規劃圖的制作,以及提供農業信息化基礎平臺,促進農產品的加工和流通上。
在企業服務方面,有了共用地理信息平臺,要鼓勵企業開展增值服務,比如商業網點布局、物流配送、輸電配電等應用。要支持企業對地理信息系統平臺的使用,推動導航定位、智能交通、電子商務、現代物流等新興產業的發展。
在公眾服務方面,隨著社會經濟的快速發展,人民生活的各方面對基礎測繪成果的需求量越來越大,對測繪成果形式和服務手段的要求也越來越高。通過地理信息系統服務網站,用戶可以更加方便、快捷地獲取基礎測繪成果以及各種相關信息。
孫定: 在信息化測繪體系建設過程中,測繪面臨哪些新的挑戰?
胥燕嬰: 信息化測繪簡單地來理解,就是需要做到數據獲取實時化、數據處理自動化、信息服務網絡化和信息應用社會化。
首先應解決測繪工作者觀念的轉變,以及測繪部門基本職能的轉變,現在我們要從提品轉換到提供服務。應提高測繪自主創新能力,加強測繪科研院校和測繪生產基地、地理信息中心等測繪單位的協作,建立產學研相結合的測繪科技創新體系。
中國地域遼闊、地形復雜,社會經濟處于快速發展階段,應用需求面廣,現在存在的主要問題就是要加大基礎地理信息更新力度和服務水平。技術方面,數據獲取能力和自動化批處理能力都有待加強,產品的加工能力以及傳輸手段都會對服務能力造成影響。
孫定: 我們也看到,許多城市都開始在建設“數字城市”,在這些數字城市試點項目中,測繪工作發揮了哪些作用?國家測繪局扮演了什么樣的角色?
胥燕嬰: 基礎測繪在數字城市的建設中同樣發揮了很大作用,國家測繪局、國務院信息化辦公室和地方政府正在采取聯合共建的方式,目前已開展了30個數字城市地理空間框架試點建設工程。主要內容是建設統一的基礎地理信息公共服務平臺,開發典型應用示范項目。統一規劃,統籌協調,避免資源浪費和重復建設。首先建立一個公共平臺,統一數據目標、數據內容、數據格式。有了準確的基礎測繪數據后,再將地下管線、道路橋梁、建筑設施等信息疊加上去。在此基礎上,推進城市應急、公安、智能交通、電子政務等應用,保證城市可持續發展。
目前,數字城市的建設還在示范階段,各個城市的應用側重點都有所不同,每個城市要根據自己的特點,以兩個試點應用為龍頭,比如數字房產、土地管理、數字醫療等。其他應用要疊加在統一平臺上,而不能像建煙囪一樣,有一個應用建一套地理信息系統,造成資源浪費、基礎信息重疊、標準不一。
這項工作最好由各省、市政府推進,由業主單位建設和維護,才能做到上下貫通,帶動城市良性發展。比如北京市東城區的網格管理,現在許多城市都在推動這樣的模式,使城市管理工作精細化、統籌化。2008年北京奧運會開幕之前,青島市也在積極把旅游、交通、市政資源集成在基礎地理信息平臺上,更好地為奧運服務,并帶動地區經濟發展。
數字城市搞了很多年,各地的發展水平和認知度都不一樣,應用的推進程度也不一樣,但是作為基礎平臺來源的測繪數據,在各個數字城市項目中都是首先需要建立的,因此要保證測繪數據的準確性、現勢性,做到可持續發展,為今后的升級改造奠定基礎。
在“數字城市地理空間基礎框架建設”工作中,國家測繪局主要發揮政策引導、規范標準、組織試點工程來引導推進的作用。我們提出了工作的總體原則和目標,確立了國家、省、城市共建共享,政府主導、多部門參與的模式,組織制訂了統一的技術指導性文件和數據標準,在此基礎上,通過總結經驗并加以推廣,引導、促進全國數字城市建設健康、快速、可持續發展。
在“保密”和“公開”間博弈
主要觀點
空間位置服務在“保密”和“公開”的天平上從來沒有平衡過。近年來,電子地圖信息不斷增加,它在提供一定服務功能的同時,也帶來了許多安全隱患。測繪產品的市場化面臨新的難題。
孫定: 基礎地理信息系統建設屬于基礎測繪,是社會公益性事業,應該向社會提供公共服務。但是在地理信息系統共享的同時,也不乏安全隱患。測繪部門以前就是進行測繪,現在存在一個怎么樣來管理市場,督導、制定政策,讓市場健康發展的問題,這方面你有什么樣的看法?
胥燕嬰: 空間位置服務在“保密”和“公開”的天平上從來沒有平衡過。隨著大家對公共地理信息的需求越來越大,為了提供更好的服務,信息共享和公開是必不可少的。同時,我國是一個發展中國家,保守國家秘密、保證信息安全,對國家的和平發展也是至關重要的。然而,如何把握這一尺度,基本原則就是“該保的保住、該放的放開”。
一段時間以來,由于一些互聯網信息提供者維護國家版圖、保證國家安全和遵守地圖管理法律、法規的意識淡薄,造成網上地圖出現了一些影響惡劣的政治性問題和嚴重的泄密問題。在國際上,由于在Google Eerth在線地理信息服務軟件提供的衛星地圖上,可以看到非常清晰和詳細的地理信息,一些國家已經提出它對本國國家安全構成了潛在威脅。
電子地圖行業仍然屬于測繪范疇,網上地圖傳播面廣,容易復制下載,影響范圍大,測繪產品的市場化面臨新的難題。但是這并不意味著因噎廢食,我們正盡可能地在可行范圍內出多品種地圖,根據國家測繪局、新聞出版總署和信息產業部《關于加強網上地圖管理的通知》規定,網站登載的地圖應使用曾經在網絡以外載體上依法出版的地圖或從國家測繪局網站下載的地圖;并將登載的地圖報所在地省級測繪主管部門和新聞出版局備案。
基礎測繪這部分數據屬于上游,各種服務類地圖屬于下游,現在上、下游都在快速地發展,上游發展主要還是為了下游更好地應用,而下游的開發如果沒有上游的資源,也會源盡而絕。因此打開中間的瓶頸很關鍵,即要把從上游向下流轉換過程中的保密及數據處理這個中間環節處理得更好。
孫定: 導航電子地圖是個新興的產業,由于電子地圖傳播速度快、傳播范圍廣,發展非常迅猛,以往制定的法律、法規往往對這一領域針對性不是很強,因此,國家測繪局在產業政策制定方面也加強了力度。目前導航電子地圖制作資質的審核有哪些規定?是否存在一定的門檻和數量上的限制?
胥燕嬰: 今年國家測繪局分別在6月份和4月份批準通過了3家具有導航電子地圖制作資質的企業,加上原來的9家(其中有一家已經被收購了),這樣行業內就有11家企業擁有了資質。結合導航電子地圖制作的特點,國家測繪局制定了《導航電子地圖制作資質標準》,作為《測繪資質分級標準》的補充標準。 申請導航電子地圖制作資質的企業必須是全內資的,注冊資金要有5000萬元,企業測繪專業技術人員要80人以上。在保密方面,這些企業不得雇用境外人員,并且應按有關規定對人員進行審查、教育、培訓。另外,企業所擁有的儀器設備也會作為一項考核指標,對導航儀系統、GPS接收機、野外采集作業車、野外網絡傳輸存儲設備等均有數量上的要求。
只要符合條件的企業就可以申請資質,每年沒有限額。但它們必須擁有完整的導航電子地圖制作工藝技術,具備獨立完成導航電子地圖設計、編輯、制作的能力。
申請導航電子地圖制作資質的單位,除符合《導航電子地圖制作資質標準》的各項考核指標要求外,還應當符合《測繪資質分級標準》規定的其他考核條件。
國家測繪局通過對導航電子地圖的空間位置和內容做出安全處理的限制性標準,使其達到公開出版、傳播和使用的要求,從另一個角度來說這也促進了導航電子地圖產業健康、有序地發展。
“標準” 難題待解
主要觀點
標準化問題已成為制約我國基礎地理信息共享的一大瓶頸,要從技術標準和建設機制兩方面解決。
孫定: 在信息化領域中,“標準統一”是一直以來的一項難題,“標準缺失、重復交叉、使用混亂、難以協調”矛盾越來越突出,在地理信息與測繪標準化工作中,如何解決這一難題?
胥燕嬰: 標準化問題已成為制約我國基礎地理信息共享的一大瓶頸。由于缺乏統一標準,數據格式不一,給社會化的數據共享和交換都帶來了極大的不便。“數字行業”、“數字城市”、“數字社區”等均投入了大量經費進行研究,為了避免以后集成和共享中的重復投資,地理信息標準化更加顯示出迫切性。
“十一五”期間,測繪部門通過制訂規劃、建立標準體系和標準一致性測試機制、加大標準制定和標準貫徹工作力度等舉措,統籌協調,促進標準的規范和統一。
孫定: 基礎地理信息系統特別強調可持續建設能力,而數據是不斷變化的,平臺之間的連接和數據共享問題如何解決?
胥燕嬰: 數據共享是一道難題,體現在兩個方面,一個是技術標準問題。由于建設渠道不一樣,采用的技術和平臺軟件也不盡相同,數據分割嚴重,這些是技術上的因素造成的。因此我們倡導統一標準。另外還有機制上的問題,過去都是各自為政,你搞一套,我搞一套,發展到一定階段,當大家都認識到共享是非常必要的時候,又會涉及到把誰的拿出來共享、數據是完全開放還是局部開放、由誰來統一實施等問題,所以要從建設機制上來推進共享,首先可以在政府部門電子政務中先行實踐,帶動全社會共建共享的逐步完善。
采訪手記:何止責任重大
今年3月,北京市房山區青龍湖鎮的85棟違規別墅被,退還了別墅區范圍內非法占用的集體土地4.7畝,起因是由于國家進行衛星測量時發現了這片違法用地。這類利用高科技手段監測到的違章建筑案例,不在少數。
測繪部門作為提供國土資源基礎數據的源頭單位,為守護國土資源筑起第一道防線。
當信息化與國土資源聯系在一起的時候,其意義何止“責任重大”這幾個字所能概括的。測繪學科主要由大地測量學、攝影測量與遙感學、地圖制圖與地理信息工程學、工程測量學、海洋測繪學等分支學科構成。隨著現代技術革命浪潮的推進,特別是由于空間技術、信息技術等現代高新技術的發展和在測繪領域的滲透與融合,從20世紀70年代開始,出現了以“3S”技術(全球定位系統GPS、遙感RS和地理信息系統GIS)為代表的現代測繪新技術體系,推動了世界范圍的傳統(模擬)測繪向數字化測繪的過渡與轉化,并繼而向信息化測繪方向升華。與此同時,傳統的測繪學科體系也發生了深刻的變化,發展了新興的地球空間信息學科體系。
關鍵詞:水文監測 高新技術 明渠截流 三峽工程 長江
1 前言
長江三峽工程導流明渠截流具有截流落差高、流速流量大、截流總能量高、施工強度高等特點,影響因素眾多,技術問題復雜。截流戧堤落差、堤頭流速分布、戧堤形象、導流底孔分流比等水文信息對指導截流施工起著重要的支持作用。截流施工現場作業面較小,明渠內流態紊亂,封航前必須保證通航等原因使許多常規方法的水文測驗無法實現。運用有線和無線網絡、多波束測深和前視聲吶系統、全球定位流量測量系統、激光全站儀、電波流速儀等高新技術和方法,及時準確地收集了大量流速、流量、水位、戧堤形象等實時資料,實現了信息的采集和自動化,避免了常規測驗方法的缺點,確保了安全。截流過程中收集到的大量水文實測信息對指導截流施工起到了重要的作用。
2 網絡技術應用
三峽工程明渠截流水文信息處理數據量大,時間要求緊迫,如果按照常規方法處理,不可能滿足工作需要。明渠截流期間,水文氣象信息處理中心(以下簡稱中心)負責水位、流量、流速分布、導流底孔與壩址的分流比、固定斷面監測、水面流速流向等數據的收集、分析、計算、整理、歸檔,并向截流決策部門、施工單位水文信息。利用現代計算機網絡技術和信息處理技術建設現代化的信息服務系統,實現從信息采集到基于Web的實時,是明渠截流對水文信息處理工作的要求。
2.1網絡硬件環境
三峽工程明渠截流水文氣象信息網絡,包括中心局域網、中心與長江三峽工程開發總公司(以下簡稱公司)網連接、公司網與長江水利委員會水文局(簡
稱水文局)網連接。
中心局域網包括1臺服務器、7臺微機、6臺筆記本計算機、2臺打印機,用雙絞線連接到交換機。這臺服務器兼WEB服務器、數據庫服務器和撥號服務器。5條電話線路接調制解調器,用于客戶撥號訪問中心的網絡。在其中的一臺計算機上連接水位自記儀和無線數據傳輸電臺。各外業站點配備計算機,其數據通過Internet、無線數據傳輸電臺、或無線對講機傳到中心。
在中心的服務器上安裝雙網卡,一塊用于連接中心局域網,另一塊用于與公司網互聯。與公司網聯接的網卡通過公司網分配的IP地址、網關聯到公司網、上互聯網。該IP地址由公司的域名服務器解析,公司用戶用域名即可訪問到中心的網站。
2.2網絡軟件環境
中心的服務器采用Windows 2000 Server網絡操作系統。客戶機及外業站點微機的操作系統為Windows 98/Windows 2000。外業站點與中心無線數據傳輸采用自行開發的通訊軟件,或用電子郵件發送數據到中心。數據處理中心用自行開發的一系列軟件建數據庫、計算、分析、處理數據。在公司網上使用Lotus Notes中文版網絡軟件。
2.3網站建設與維護
制作了三峽水文氣象信息網,包括水文監測、壩址水情、龍口預報、氣象信息、水文計算、上游水情等主要欄目。
2.4數據收集、處理
各外業站點的測驗數據通過無線對講機、無線數據傳輸電臺、Internet郵件等傳入數據處理中心。從外業站點發回數據處理中心的各種信息,全部存放在計算機硬盤上。由于采用了網絡技術,整個系統的硬件、軟件及數據資源都能共享,這樣,數據處理中心工作人員就可相互協同工作,減小了各種數據在中心的滯留時間。數據處理中心工作人員,每收到一類信息,立即將其進行分析、計算、整理、歸檔,并及時向截流決策部門、施工單位水文信息。
為了保證成果質量,點繪了落差與水位關系曲線、上下龍口最大流速過程線、上下戧堤水面寬變化過程線、導流底孔分流比過程線、壩址流量過程線等大量的圖形,用于數據的合理、正確性分析。
2.5信息
主要內容包括水位、流量、流速、水面流速流向、固定斷面、水下地形等資料和相關的分析成果。
信息主要以網站的形式,輔以電子郵件、電話、傳真、手機短信、人工遞送等。公司網絡用戶直接上網訪問網站。公司外用戶可用撥號方式撥入中心的撥號服務器或公司的撥號服務器,來訪問網站。
網站采用動態的形式發數據,只要登錄到數據庫中的數據,即可在網站上及時看到。與此同時,根據截流的進展情況,一天一次、一天兩次或兩小時一次,制作水文監測綜合信息,在網上。
對公司的主要領導、相關單位及有關人員,將水文監測信息發送到他們的電子郵箱(或公司Notes郵箱)。
對不能上公司網的單位,我們用傳真的方式,發送水文信息。
對現場決策、管理及施工單位,用手機短信或電話,及時發送主要數據。在形成龍口后,從其他作業組抽調了兩人,用電話逐時水文監測數據。
對公司主要領導、檔案館等有關單位,我們一天一次或兩次,將水文監測資料、信息,制成紙介質文檔,用人工遞送。
3 多波束測深及前視聲吶系統
3.1 系統簡介
多波束測深系統也稱聲吶陣列測深系統。隨著計算機硬件與軟件不斷完善,以及GPS全球定位系統的應用,系統不僅在海洋測繪中得到廣泛應用,而且在江河湖泊水下測繪中的作用日益廣泛。多波束測深系統不僅實現了測深數據自動化和在外業準實時自動繪制出測區水下彩色等深圖,而且還可利用多波束聲信號進行側掃成像,提供直觀的測時水下形態,被形象地稱為“水下CT”。
多波束測深系統工作原理和單波束測深一樣,是利用超聲波原理進行工作的,不同的是多波束測深系統信號接收部分由n個成一定角度分布的相互獨立的換能器完成,因此系統每次能采集到n個水深點信息。
明渠截流水文監測中使用的多波束測深系統型號為SeaBat 9001S,它具有兩種發射工作方式。
3.2 系統組成
多波束系統是一套多傳感器系統,除多波束本身外,還包括定位測量系統、船舶姿態測量系統和船艏向測量系統。SeaBat 9001S多波束測深系統由甲板單元處理器和水下探頭兩部分組成。其它配置包括處理器控制指令、采集和顯示數據,水下探頭發射和接受聲吶脈沖;選件配置包括計算機、DGPS、運動傳感器(MRU)、電羅經(CYRO)、視頻信號記錄器、旁掃記錄器等。
3.3 在明渠截流中運用
在明渠截流中,SeaBat 9001S多波束測深系統主要用于明渠上、下戧堤圍堰形象監測
施測前,在臨時船閘LS01號固定斷面上進行了系統標定,標定項目包括導航系統時延(Latency)、縱偏(Pitch)、橫偏(Roll)和艏偏(Yaw)。
擔任本次測量導航的軟件為Hypack MAX,作業時用圖形和數字方式指示測船的航跡、偏航等各種導航信息。多波束數據采集由SeaBat 9001S隨機攜帶的“6042”軟件完成。多波束數據后理采用加拿大通用系統公司(Universal System)開發的商用軟件“CARIS”。由于隨著上、下戧堤龍口不斷縮小,流速不斷面增大,故本次采用從上游往下游施測線路,結果表明多束波信號接收良好。部分成果見圖3:
圖3
下戧堤龍口水下地形圖