锐意创新铸辉煌 精彩纷呈“十二五”
——“十二五”中国测绘科学研究院测绘地理信息成就回眸

2016-01-08 来源:中国测绘宣传中心

吴亚祺

“十二五”期间,中国测绘科学研究院以服务测绘地理信息科学发展为主题,以支撑测绘地理信息发展方式转变为主线,以信息化测绘技术体系建设为主任务,开展核心技术攻关,加强关键装备研制,促进科技成果转化,在提升核心竞争力、提高服务保障水平、完善创新平台建设和增强国际影响力上又上新台阶。

坚持核心突破   提升创新能力

“十二五”期间,研究院承担了国家科技支撑计划地理国情监测技术平台,研究了地理国情监测平台总体技术框架、地理国情监测数据集群处理与智能解译、地理国情监测信息统计分析与公共服务等关键问题,在国内率先研发了地理国情监测综合平台,为地理国情普查与监测提供了从数据处理、解译分析、到服务应用的全流程技术手段。课题在内外业一体化协同采集作业模式、地理国情大数据高性能混合并行处理与计算模型、地理国情普查统计分析等方面实现全面创新性。课题成果已经服务于第一次全国地理国情普查,同时可推广到国家基础测绘、国土资源调查、生态环境监测等领域。

研发地理国情信息要素提取与解译软件系统。该系统作为第一次全国地理国情普查工程唯一中标软件平台,在全国范围内装配使用。截至2015年6月,为80多家省局测绘单位和公司进行现场技术培训,累计培训70余次、2000余名生产作业人员和管理人员,并建立网上信息平台,装备至全国31个省、自治区、直辖市9677套软件,为第一次全国地理国情普查提供了有力支撑。这些监测成果得到了相关领域专家和专业部门的高度重视。监测成果的发布,能有效推动相关领域的深入研究,为区域生态系统环境保护、城市可持续发展规划,以及政府宏观决策等提供有效的空间信息决策支撑。

2015年9月16日,经国家测绘地理信息局批准,研究院联合中国测绘宣传中心向社会公开发布了2014年重要地理国情监测研究成果:京津冀地区重要地理国情监测成果(重点大气颗粒物污染源空间分布监测、城市空间扩展监测、植被覆盖状况变化监测、地表沉降与地壳稳定性监测);青海湖水面面积变化监测成果;青海三江源国家生态保护综合试验区草地监测成果。

依托于国家高技术研究发展计划主题项目,针对SAR数据在地形地物、森林植被等方面的处理与解译难题,研究院利用多角度、多波段、多极化、极化干涉等多模式航空航天SAR数据,建立了基于散射机理的地物特性知识库,突破了地形辐射校正、极化干涉处理、立体测量、基于知识的解译等核心技术,实现了以精度高、可靠性强、识别类型丰富为特征的SAR影像高可信处理与解译,形成行业重大应用示范系统。取得了以下成果:(1)可处理PB级国内外航空航天SAR影像,具有立体、干涉、极化干涉SAR高精度三维信息提取能力的SAR影像高性能处理解译系统;(2)具备制作各级测绘产品与地表覆盖产品能力的地形测绘应用示范系统;(3)具备制作植被类型分布图、森林植被地上生物量分布图能力的植被覆盖监测应用示范系统;(4)地物散射模型与知识库,包含各要素的散射、纹理、极化、相干、物候特征,提供SAR影像解译的综合判别工具;(5)面积不小于1万平方公里的SAR综合试验数据集与地形测绘、植被覆盖监测专业应用产品。

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SAR 影像解译系统

“十二五”期间,研究院依托863项目海岛(礁)精确测量集成应用技术和 海岛(礁)测绘关键技术研究与示范应用,通过关键技术研究、作业平台构建、技术试验、示范应用与试生产,提升了我国海岛(礁)测绘科技水平,为国家927专项实施提供了坚实的技术支撑。

突破了测绘基准长距离传递、海岛岸线遥感测绘、海岛及周边空间信息集成自适应可视化、陆海数据整合与一体化制图等关键技术20余项,提出了海岸带多源重力场数据集成实用方法和满足厘米级精度的似大地水准面精化算法,建立了CGCS2000框架下高程基准与深度基准的统一方法,提出了基于本体的海陆要素语义整合模型,实现了岛礁地形要素符号库,构建了要素尺度变化模型。

在舟山试验技术试验区,开展了复杂环境下多工种、产学研相结合的海岛礁测绘技术试验与示范应用,来自科研单位、高等院校、生产单位和高新企业等160余位科技人员投入了攻关,装备投入近百台套,完成的试验任务多达10余项,获取了舟山群岛东极实验区以及西沙群岛示范区陆海一体化地理信息整合成果,构建了海岛礁测绘技术体系。

NewMap Server是研究院历经10年,从底层完全自主研发的面向网络的服务型GIS软件,用于开发基于网络的企业级服务器端程序。NewMap Server 的最新版本4.0,包括Web Services、Web 应用程序框架,方便用户灵活、快速的搭建专题业务系统,能够实现集群分布式部署,与云环境无缝集成,并且通过不同负载均衡算法实现任务分解快速处理对外提供服务。广泛应用于国土、规划、测绘、交通、国防、电信、电力、林业、城管、公安等数十个行业领域。

NewMap World软件摒弃了可视化的三维模型数据,创建了三维GIS模型,并以此为核心主持研制了三维系列标准,从底层原创了全新架构的超现实三维系统。NewMapWorld拥有出众的可视化效果、强大的空间分析、方便的数据与功能共享、灵活的异步事件驱动机制以及基于规则的三维符号抽象表达。

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NewMap World软件效果图

研究院原创了WJ地图工作站,实现快速自动地形成美观适用的多样化地图。该工作站由可分可合的全新制图模型、跨平台符号库以及自动综合与自动制图等核心部分组成,在全自动成图、多尺度融合制图和跨媒介保真等方面处于国际领先地位。

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利用NewMapWJ-II进行自动制图后的地形图

坚持专项引领   推动事业发展

为推进电子政务与地理信息技术融合,国家局在“十一五”、“十二五”期间设立了国家基础测绘项目电子政务空间辅助决策测绘保障示范项目。研究院作为项目承担单位,在国家局指导下,近5年来,开发完成了新一代政府管理与决策地理信息服务软件,建立了完整的政务地理信息框架资源库,构建了支撑政府宏观决策的空间信息应用系统,制定了面向政府部门的地理信息协同服务标准规范,形成了多部门在线协同与联动服务机制,开展了突发事件应急、热点问题处理、资源环境保护、经济与社会发展等方面应用建设,实现了应用系统业务化运行。主要成果包括:

政务地理信息服务软件平台。按照跨平台、全国产、可扩展的总体要求,完成了新一代面向电子政务的地理信息服务基础软件平台设计与开发。软件支持跨平台的政务信息资源整合,服务组件采用企业服务总线的方式集成,实现了政务信息与地理信息一体化全文检索,实现了知识化服务。

全国空间信息系统。基于政府办公业务资源网络构建了业务化应用的全国空间信息系统,丰富完善了防灾减灾、资源与环境、社会经济、战略资源、城市化扩展等专题,增加了海洋专题,内容包括海岛礁、海洋权益、海洋资源、海洋交通、海洋经济和辅助决策分析等专题内容,扩充了全球陆表植被覆盖、全球陆表水资源服务内容。

重大灾情专题信息服务。针对近几年发生的重大自然灾害,面向政府应急工作的需要,快速构建了多个应急地理信息系统,包括玉树地震、舟曲泥石流、抚州水灾、镇雄山体滑坡、雅安地震等,为应急救灾提供专题地理信息服务。

防汛气象信息服务。每年汛期,基于基础地理信息与防汛抗旱部门的专业信息,制作防汛气象期刊,为国务院领导同志提供汛情服务。期刊主要内容包括气象卫星云图、全国降水实况图、全国降水预报图、重要江河水情、全国最新灾情图、台风路径图和灾情遥感信息等。

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全球植被覆盖情况

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雅安地震地理信息系统

坚持装备研发   提高保障服务水平

5年里,研究院依托国家重大测绘工程、国家科技计划项目等,开发了多波段多极化SAR测图导航系统、国家测绘地理信息应急监测系统、车载激光建模测量系统、无人机遥感系统、数字航摄系统等软硬件技术装备,实现了产业化、规模化应用,极大地增强了地理信息快速获取、处理和服务能力,有力地促进了我国地理信息产业发展。

多波段多极化干涉SAR测图系统。针对我国存在大面积光学遥感手段无法测图的问题以及发达国家在雷达测图领域的技术封锁,面向西部测图工程、应急测绘、国防安全等国家重大工程和重大战略的应用需求,研制了我国首套自主知识产权机载多波段多极化干涉SAR测图系统,建立了合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)测图生产的业务化运行机制,形成了我国SAR测图技术体系。

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机载多波段多极化干涉SAR测图系统(CASMSAR)完善了我国测绘技术体系,支撑了国家重大工程和重大战略的实施,经济效益超亿元,社会效益显著。在西部测图工程中,首次完成了世界级测绘困难区域之一的青藏高原与横断山脉22万平方千米的1:5万地形测图;纳入国家基础测绘体系,进行西南地区1:1万地形测图,填补大比例尺基础测绘区域空白;是927工程唯一中标的SAR测图系统;在全国建立了4大生产基地,装备SAR测图工作站100余套;及时为玉树地震等重大自然灾害提供了应急保障,获党中央、国务院和中央军委表彰。

国家地理信息应急监测系统。面向应急测绘需求,研制集无人机遥感影像获取、应急遥感影像快速处理、数据远程传输、远程会商和应急移动运输保障等为一体的地理信息移动监测平台,为重大自然灾害应急提供全流程应急测绘解决方案。

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国家地理信息应急监测系统

SSW车载激光建模测量系统以单传感器精确标定为基础,完成系统综合参数高精度标定,保障系统数据采集精度,满足大比例尺测图精度要求。系统集常规扫描、子车扫描、独立高台扫描多作业模式于一体,满足大路、小路、无路等多环境作业要求,可广泛应用于测绘、道路交通、城市管理、数字城市、智慧城市等领域和方向。车内升降机构使系统作业完成后自动收入车内,安全可靠,存储、运输方便,并带有自主研发的高分辨率全景相机,为街景、建模提供高清晰、高质量影像数据。系统是我国在移动激光测量系统方面推出的第一套完全自主知识产权的产品,成功促进了激光扫描仪和惯性导航装置两大核心部件的国产化,达到了国内领先、国际先进的水平。

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多作业模式的SSW-IV型车载激光建模测量系统

系统带有自主研发的高分辨率全景相机,为街景、建模提供高清晰、高质量影像数据。软件首次实现从点云中快速全自动提取路灯、电杆、行道树干、路栏栅、大小交通标志牌水平特征线等多种城市地物数据并进行矢量化、模型化。自动提取成功率>85%,正确率>75%

高精度轻小型航空遥感系统。针对我国国家重大工程、工程测绘、资源环境调查监测、减灾与应急等领域对高精度、高效率、灵活机动、低成本的轻小型航空遥感系统的迫切需求,突破了高精度POS与稳定平台、轻小型航空遥感载荷等核心技术瓶颈,研制了具有自主知识产权的高精度轻小型航空遥感系统,实现我国遥感技术的跨越式发展。

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高精度轻小型航空遥感系统

航空多角度倾斜摄影系统。我国自主知识产权的高分辨率、高精度的数字航空倾斜摄影系统,有利地推动了倾斜摄影技术在我国的应用,更好地为数字城市建设服务,为经济社会各方面提供可靠、适用、及时的测绘保障和地理信息服务。系统是国内第一套倾斜摄影相机,含五镜头倾斜摄影相机、基于GPS的自动曝光控制系统、倾斜摄影内外业作业流程等,填补了国内空白,有力推动了倾斜摄影技术在国内的发展。完成了国内30几个城市、2000多平方公里面积的倾斜摄影数据采集,并与国内外多款后处理软件结合测试,均取得了比较理想的效果和精度。

TOPDC系列数字航摄系统包括中画幅量测型数字相机、大幅面数字航摄系统、倾斜数字航摄系统、全自动航摄相机稳定平台、航摄任务规划与精确设计系统、航摄任务飞行管理与控制系统。系统解决了大幅面与多视倾斜数字航摄系统的传感器参数优化设计、高精度同步控制与系统结构模块化设计技术;解决了大幅面数字航摄系统高精度平台检校与虚拟影像拼接技术。打破了国外产品的技术封锁,系统整体技术指标与国际同类产品相当,应用性能稳定可靠。可满足国家基本比例尺测图、数字城市大比例尺测图与快速精细建模的技术要求,并在江西、河南、内蒙等摄区的数字航空摄影与数字城市建设工程项目中广泛应用,取得了良好的经济与社会效益。

系列无人机遥感系统。研究院研制了长航时型、高升限型及通用型等系列无人机遥感系统,建立了无人机航测遥感测绘的工艺流程和标准体系;建立了无人机航测遥感系统技术研发与生产基地、数据加工处理基地、技术培训及技术支持基地,实现产业化。

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中测系列无人机遥感系统

国家级无人机航测遥感系统填补了我国民用测绘无人机装备空白,制了长航时型、高升限型及通用型3个系列6种型号的无人机航测遥感系统,具有16小时超长航时、6000米海拔升限及全国大部分地区的航测遥感能力,经国家测绘地理信息局和国家国防科技工业局鉴定,成果达到国际领先水平;在国内首次建立了我国无人机测绘标准体系和工程化的工艺流程,立了我国无人机测绘的技术体系,填补了国内空白;开创了我国民用测绘无人机产业化装备和应用的先河,国内首次实现了产业化装备,批量装备了国家级测绘单位52套,占全国总装备量的76.5%;在西部测图、927测绘等国家重大工程,以及汶川、玉树、舟曲、武隆等灾区应急测绘中广泛应用。

坚持深化合作   增强国际影响力

5年间,研究院与美国、英国、法国、芬兰、澳大利亚等国家深度合作,开展中英科技创新计划(Innovation China UK)、澳中环境发展计划项目、中芬科技合作项目、中欧科技合作“龙计划”项目等合作项目。成功举办了地理空间信息技术在应急管理中的应用暨中国测绘科学研究院建院50周年国际会议、困难(边远)地区高分辨率三维地表成像分析国际研讨会、2011影像和数据融合国际研讨会、3S技术支持的精细农业研讨会、第三届影像和数据融合国际研讨会、第二届国际形变监测学术会议及地理国情监测国际学术研讨会等国际会议,推动了测绘地理信息行业国际交流。

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研究院荣获世界地理空间信息杰出工程奖

这5年,研究院着力提升测绘科技创新能力,积极承担国家科技计划、国家自然科学基金、测绘地理信息行业公益性科研专项、国家重大测绘工程、国家基础测绘等项目,增强了测绘基础研究、应用研究、前沿技术研究和关键技术攻关实力,在国家测绘地理信息科技创新体系中发挥了重要作用。进一步扩大国内外科技合作与交流,鼓励科技人员主持和参与国际科技合作项目,培养更多具有国际视野的优秀科技人才。支持专家学者在国际测绘组织和机构中任职,提高我国测绘的国际地位和话语权。统筹国内外资源,初步建成了与国际接轨的创新平台,为进一步扩大合作范围奠定了基础。多项科研成果成功转化走向市场,近3年的科技成果转化收益约为2.5亿元。

未来,面对新一轮科技革命与产业变革与我国加快转变经济发展方式历史性交汇,研究院将全面贯彻科学发展战略,按照国家局发展战略要求,深化体制改革,加强科技创新,促进成果转化,以科技创新推动和引领测绘地理信息改革创新发展。

(中国测绘报2016年1月8日第十六版)