论地理信息学的形成及其在跨世纪中的发展

论地理信息学的形成及其在跨世纪中的发展

一、地理信息学与信息高速公路

地理信息，由于它具有区域性、多维性和时序性，是人类生存和社会活动中连接各种信息、形成在空间和时间上连续分布的综合信息的基础。它既具有社会公益性，又具有市场价值，是我国解决人口、资源、环境和灾害等重大社会可持续发展面临的问题和促进国家经济持续、快速和健康发展的基本信息手段。

地理信息系统是一种特定的空间信息系统。它是由计算机硬软件、空间数据库、数据输入、输出、显示、转换和通信设备等组成的计算机系统。

经过几年来有关国家高校中测绘专业改名为Geoinformatics(荷兰ITC、香港理工学院)、Geomatics(加拿大拉瓦尔大学、卡尔加里大学)和Geomatic Engineering(澳大利亚新南威尔士大学)后，加拿大矿产资料能源部(EMR)下的测绘局(Sector of surveying and mapping)于1994年6月4日正式改为加拿大地理信息署(Geomatics Canada)，这标志着地理信息学(Geomatics)作为一门科学、技术和产业已经形成。

什么是地理信息学呢?

地理信息学(或译作地球信息学)是一个现代科学术语，代表了用各种现代化方法来采集、量测、分析、存贮、管理、显示、传播和应用与地理和空间分布有关数据的一门综合和集成的信息科学、技术和产业实体，是当前的测绘学、摄影测量与遥感、地图学、地理信息系统、计算机图像图形学、卫星定位技术、专家系统技术与现代通信技术等的有机结合。

地理信息来自多种数据源，如地球轨道资源卫星、空间定位卫星、机载和舰载传感器以及地面测量和调查的结果。

地理信息系统(GIS)是以上多学科集成的基础平台，用作搜集、存贮、管理和分析空间信息和数据。卫星定位、摄影测量与遥感是快速获取和更新地理信息的主要技术手段，目前正走向全数字化道路。地图学与图像图形学既用作地理信息的分析和处理，也用于地理信息成果的显示与表达。专家系统的引入将力求使数据采集、更新、分析和应用更加自动化和智能化。因此，地理信息学的形成和发展是整个信息科学和技术发展的一个重要组成部分，将会给相关学科的发展带来机遇和挑战。

地理信息学与信息高速公路有着相互依存、相互促进、共同发展的十分密切的关系。

首先，信息高速公路的建设为地理信息科学和地理信息产业的发展铺设了通行无阻的金光大道。由于地理信息和大量的空间数据都是以文字、数字、图形和影像方式表示的，将它们数字化，送入电子计算机，便可方便、快速和及时地将地理信息传送到需要的地方去，以发挥地理信息在国民经济建设、国防建设和文化教育等各行各业中的应用价值。

其次，信息高速公路为空间定位系统(如GPS)、数字摄影测量系统(DPS)、地理信息系统(GLS)和专家系统(ES)的集成提供了必要的通信和数据传输的保证。差分GPS依赖远程通信而成为实时的高精度定位和导航方法;遥感利用卫星通信而获得源源不断的对地观测数据;而地理信息系统的空间数据库则通过信息高速公路实现全国以至全球的数据交换和数据共享，并促成3S(或5S)的集成。3S的集成使得测绘、遥感、制图、地理、管理和决策科学相互融合，成为快速而实时的空间信息分析和决策支持工具。例如，利用GIS中草药电子地图和GPS接收机的实时差分定位技术，可以组成各种电子导航系统，用于交通、公安侦破、车船自动驾驶、大田农作物因地施肥、科学耕种和海上捕鱼等;利用GPS、GIS和CCD摄像机和DPS进行自动影像获取和处理的集成系统，可以用作高速公路、铁路的线路状况的自动监测、GIS的实时更新以及作战时的现场侦察和自动指挥系统等。

另一方面，地理信息学对信息高速公路的建设和运行也有着十分重要的贡献。由于GIS存贮的是描述地球表层，即大气圈、生物圈、水圈和岩石圈的空间及其相互关系的信息，它是关于人们赖以生存的重要信息。对社会持续发展起着重要作用。由于地理信息具有时空的变化和多尺度特点，将构成信息高速公路上川流不息的繁忙景象。

地理信息要想在信息高速公路上川流不息，在技术上对我们的挑战是要建立一个自动化、智能化和实时的对地观测数据处理系统实现GPS、DPS、RS、GIS和ES的整体结合。

这样的系统应满足下列基本要求:(1)必须实现从原始数据获取、预处理、信息自动提取和分析到决策应用的一条龙实时运行系统;(2)能同时处理国内外资源卫星、气象卫星、海洋卫星、定位卫星与航空、地面观测、物理化学勘探数据;(3)实现图像数据、影像数据和属性数据的一体化的、面积目标的数据库管理;(4)能自动地由数字影像或数字图形中提取语义、非语义信息;(5)建立一个基于GIS和RS的知识工程和知识发现系统，以提高整个系统的智能化水平;(6)建立一个兼容性好、面向用户、与用户友好、易于学习和掌握的“傻瓜式”用户界面。显而易见，建立这样的对地观测数据处理系统，不论对我国还是外国，均是一个具有极高难度的系统工程。它涉及系统组织、基金投入、技术攻关、系统实施等方面一系列的问题。从技术角度看，至少应解决下列关键技术问题:(1)星载GPS和微波测高技术相结合的遥感对地定位方法;(2)利用影像数据压缩技术的数据快速传输技术(达到100～200Mb/s的数据传输速度);(3)立体影像数据匹配的快速、稳健算法和多时相、不同分辨率影像的几何配准方法;(4)高水平影像理解和自动像片判读的专家系统研究;(5)基于图形、影像和属性数据的一体化数据结构而面向对象的数据模型;(6)图形、影像和文字数据的自动更新问题;(7)不同分辨率、不同精度、不同时间间隔多种数据的复合和多尺度GIS中的数据综合;(8)基于专家系统的地学对象的空间快速查询、分析和决策咨询系统的研制;(9)各种不同数据的质量模型和数据不确定性的处理方法;(10)由GIS和遥感影像中发现知识的知识工程系统;(11)自动化和智能化对地观测数据处理系统中草药人机协同等。

二、地理信息产业相关技术的发展趋势

(一)空间定位技术的发展趋势

这里主要指全球定位系统(GPS)技术的发展。

20世纪80年代以来，尤其是90年代以来，GPS卫星定位和导航技术与现代通信技术相结合，在空间定位技术方面引起了革命性的变化。用GPS同时测定三维坐标的方法将使测绘定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和外层空间，从静态扩展到动态，从事后处理扩展到实时(准实时)定位与导航，从而大大拓宽了它的应用范围和在地理信息产业中的作用。

国内外实践表明，用不同的作业和处理方法，GPS定位可以达到各种要求的精度。利用C/A码的广播星历，伪距法单点静态定位精度可达到±15～20m，静态伪距差分可达到±2～5m的精度。

美国军方从1993年底开始采用SA政策，将卫星轨道参数广播星历从25m降到100m(ε技术)，同时对卫星的基准频率(10.23MHz)施加高频拌动(σ技术)，此外还采用AS政策，将原来L频率的P码改为Y码，使用户无法接收精码。为此，各国发展了广域差分GPS技术。所谓广域差分GPS(WAGPS)系统，是通过设在已知坐标点的一个主站和几个副站对卫星进行同步观测，从而求出GPS观测值中的卫星星历误差改正、卫星钟差改正及电离层时间延迟改正，并将这些改正值传送给用户站，从而大大提高实时差分的精度，使之达到±1.0m之内，而且差分距离可由100km增加到1000～1500km。在未来五年之内，各国(包括我国)可望建成广域差分GPS网。

载波相位差分GPS还可以提供更高的相对定位精度。利用设在地面参考点上和飞机上的GPS接收机进行载波相位差分测量和自动空中三角测量，可以满足各种比例尺空间数据库的要求，在小范围内，可以达到厘米级精度。星载GPS接收机测定在轨及其垂直方向的位置精度为±10m，而高度的测定精度为±15m。美国航天局与法国国家空间研究中心于1992年联合发射的Topex/ Poseidon海洋测量卫星上利用星载GPS接收机和微波测高仪，以求获得海面地形测量达到±13cm的高精度。

接下去的发展是卫星全球导航、定位、通信三位一体的系统，即卫星全球导航/移动通信系统，从而在“信息+经营=财富”的全球经济剧变中，将整个世界收缩为一个崭新的电子地球村(Electronic Global Village)。

(二)摄影测量向全数字化方向的发展

过去一百多年来，摄影测量经历了模拟法和解析法的阶段，现已进入数字摄影测量时代。广义的数字摄影测量包含了硬拷贝的机助测图和软拷贝的数字测图，因为它们都能获得数字地图产品，而目前更多的人将它理解为全数字化摄影测量。它是一种基于数字影像的摄影测量计算机处理系统，在美国又称软拷贝摄影测量或像素摄影测量。

数字摄影测量系统利用人工和自动化技术，由数字影像结合各种数字摄影测量处理(包括各种数字图像处理)而生成各种数字和模拟的产品，可按常规摄影测量成果硬拷贝输出，也可直接将数字产品送入GIS或CAD系统中使用。

数字摄影测量系统可以说是用标准的计算机硬件及影像输入输出设备加上专用设备摄影测量软件而构成的，这就从根本上改变了长期以来摄影测量仪器的生产格局。

尽管在现阶段，数字摄影测量系统上仍可以“人工”作业，但系统所追求的无疑是高自动化、高速度和高可靠性。利用机载、星载GPS技术和高精度多片自动化影像匹配确定像片控制点和连接点，目前的空中三角测量测定点位的过程已经可以实现全自动化。随着影像分析方法由低水平(基于数据的方法)向高水平(基于知识的方法)的发展，航空和航天立体影像对的数字影像匹配方法用于自动建立数字地面模型和生成数字正射影像已经取得成功，并开始推向应用。目前的产品有美国海拉瓦HAI-750(现通过莱卡公司以DPW系列产品出售)、德国阿克曼教授的Matching-T(通过蔡司厂以PHODIS产品出售和Intergaph公司以Image Station出售)和我国武汉大学的WuDAMS(正与澳大利亚合作以Virtuozo产品名推向市场)。它们都是利用多条核线、多点二维整体匹配、多层影像金字塔和带几何约束条件的松弛解法，将基于特征和基于灰度的匹配方法结合在一起。目前在工作站上的解算速度为每秒100～200秒点左右、甚至1000点以上，一个立体像片对扫描输入后经2～4h计算机处理，便可获得数字地形模型，解决地貌测绘的任务，而且还可得到数字正射影像。近期的研究在于研制影像匹配质量的自动论断系统，以提高方法的可靠性。

以上属于影像中非语义信息的自动提取，摄影测量中的地物自动测绘则属于语义信息的自动提取。目前主要采用关系匹配、基于模型和假设的广义模型、基于小波的多尺度多级分辨率变换和信息融合技术，已能从航片和SPOT影像上自动识别出主要人工目标，如道路、机场、房屋等。利用单片或正射影像的半自动化地物目标信息提取也是人们正在研究的内容。

对于小比例尺遥感图像的自动判读，过去20年中已经有一些研究成果和许多专题判读的专家系统。今后随着遥感数据多谱段、多分辨率等多重信息的特点和从GPS中自动提取影像判读所需知识技术的发展，将会提高遥感图像自动判决的精确性和可靠性。

为了适应全数字化摄影测量工作站的需要，已研制出能对成卷航摄软片进行数字化的摄影测量扫描仪，如蔡司厂的SCAI等，从而可解决扫描影像的超大数据容量问题。数字地形模型和数字正射影像的自动快速建立，加上全自动化GPS空中三角测量，可以快速而又及时地提供三维可量测的空间信息，使得美国和其他西方国家决定用它来取代通过地图数字化以建立空间数据库的十分缓慢的进程。这一动向需引起我们重视。国际学术界认为，这将是高分辨率立体摄影测量与遥感在未来10年中的一个新的腾飞机遇。

(三)未来10年中的遥感对地观测计划及其特点

随着计算机技术和空间技术的发展，卫星遥感和卫星定位技术经历了30年的发展和进步，目前将进入一个能快速、及时提供多种对地观测海量数据的新阶段。

遥感图像的空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率都有极大的提高。利用CCD阵列传感器，可望达到1m分辨率(Eyegiass)，军用甚至达到10cm。带侧内倾斜的一行CCD影像只能提供由两个轨道上获取的立体像对;利用二行或三行CCD阵列可由同一轨道上获取几乎无时差的立体像对;可任意旋转45°的一行CCD，则可提供同轨或异轨立体像对。成像光谱仪可以达到5～10nm的光谱分辨率，如EOS计划中装有0.4～1.04μm的64波段中分辨率和0.4～2.5μm的192波段高分辨率成像光谱仪，从而获得立方体的丰富图谱数据。微波遥感，尤其是合成孔径雷达，可以包括L波段(24cm)、C波段(5.7cm)和X波段(3.1cm)和四种不同极化方式，以解决阴天、云雾、雨天的遥感信息获取。各种不同空间分辨率传感器具有不同的时间分辨率。如EMTEOSAT每30min即可获得同一地区的图像，NOAA气象卫星每天收到2次图像，EOS重复周期为1～3天，ERS-1为3天，陆地卫星为16天，MOS-1为17天，SPOT为26天，印度的IRS-1为22天，日本的JERS-1为44天。

未来的卫星遥感计划将尽可能地集多种传感器、多级分辨率、多谱段和多时相为一体，并与GPS、INS激光测高及激光断面扫描技术相集成，形成智能传感器。

随着信息量的增大，必须注意两个技术特点。

其一是空间、时间和光谱分辨率是可以相互转化的。如成像光谱仪的高光谱分辨率特征可以使得图像分类到混合像元(或称子像素)精度，从而提高了空间分辨率，又如长期无法更新的高空间分辨率影像提供的土地利用结果在几何精度上可能会低于可实时更新的低分辨率的气象卫星图像。

其二是要善于集各种不同遥感影像的优点，发展必要的影像融合方法。用于融合的数据可以是多种传感器的、多谱段的、多分辨率的或是多时相的;融合的方法可以是基于像素的、基于特征的和决策水平上的融合，可以是几何信息的融合，也可以是语义信息的融合，或者是两者之间的融合。SPOT影像(高空间分辨率)与TM影像(高光谱分辨率)的融合已为大家熟知，而光学图像与雷达图像的融合所带来的效果正在引起更多的学者转入这方面的研究，将在不久的未来取得好的成果。

合成孔径雷达除了全天候、影像纹理信息丰富外，还有另一个引人注目的是雷达干涉测量技术(InSAR)，它可以用来提供大范围内的DEMM(数字高程模型)，而且差分干涉雷达技术(DInSAR)还可以用来监测地表的水平和垂直移动，以及地表面土地利用状况的变化。比较乐观的报道，利用沿着或垂直于飞行轨迹的两个天线构成的基线，可以由雷达相位观测值中导出地面的高差，精度可达到±3m(近程)到±9m(远程)。基于空间重复轨道的雷达干涉测量，如利用相隔几天的ERS-1重复轨道数据和最近用ERS-1和ERS-2的重复轨道数据也导出了±5m最佳精度的DEM。差分干涉雷达测定相对位移量甚至可达到厘米和毫米级精度。

表1为目前已列入计划的未来10年中陆地数据卫星的发射计划。可以明显地看出追求高空间分辨率和高光谱分辨率的特点。表1中的同轨立体指的是同一轨道上向前、向下或向后扫描，这样获得的立体影像没有明显的时间差。而异轨立体指的是在不同两个轨道上的侧向倾斜扫描获得立体像片，它一般有良好的基高化，但可能有较大的时间差，而影响立体量测。从表1中还可看出，美国现有三家商业公司对发和射分辨率卫星计划有极大兴趣。这是因为1～2m高分辨率具有重要的军事和经济价值，是生成数字高程模型(DEM)和正射影像(DOQ)的主要数据源。

表1　未来10年中目前已计划的陆地数据卫星发射计划

三、西方各国地理信息产业基础设施建设情况

信息化的浪潮正从整体上引导着世界经济和社会发展的进程，并将世界推向一场历史性的大变动。地理信息是其中十分重要而又基础的信息，西方发达国家对此给予了十分有力的投入和极大的关注。

以美国为例，其国民经济生产总值约为5万亿美元，政府对地理信息产业的投入每年约为16.5亿美元，占国民生产总值的3.3/10 000，至今已花费50～100亿美元用于生产地理数据。1988年统计，美国84%的联邦机构已使用和计划使用地理信息系统(GIS)，7万多个地方政府机构已建立了GIS服务系统。在美国，政府部门使用的空间数据库(从1∶24400到1∶100万)均由美国地质调查局USGS(民用)和国防制图局DMA(军用)生产，1990～1992年三年中，仅美国地质调查局的空间数据库的投入就分别达到4.73亿美元、5.78亿美元和7.54亿美元。随着美国地理信息产业的发展，每年的应用项目多达一万个，使成本降低了5～10亿美元，并新创产值在10亿美元以上，而且效益会越来越大。

值得注意的是，美国总统威廉J·克林顿于1994年4月11日(即发布建设信息高速公路的“国情咨文”一年两个月之后)签发了“协调地理数据的获取和使用:国家空间数据基础设施(NADI)”的行政命令。该行政命令要求成立联邦地理数据委员会(FGDC);发展国家地理空间数据交换网络(NGDC);在FGDC组织下制定数据标准;并在2000年1月完成美国的国家数字地理空间数据框架(ND GDF)。

联邦地理数据委员会(FGDC)已于1995年4月向联邦管理与预算局(OMB)(OMB，Office of Management and Budget)提交了国家数字地理空间数据框架的研制报告，所计划的信息内容包括大地测量控制、数字正射影像、数字高程模型、交通、水文、行政单元以及公用地块的地籍数据。为了满足不同用户的要求，以上数据具有1m、10m和50m的标称精度，并覆盖全部国土。该数据框架至少必须支持在2000年将开展的十年一度的人口调查，这个计划比之原定的建立全美国1∶24 400比例尺矢量空间数据库更易于实现，并提供更新支撑、时序分析，可广泛提供各种经济和商业应用。

美国国家数字地理空间数据框架的实施分三个阶段，即确认数据源、初步实施和全面实施，可望在2000年建成。

在英国，由女皇签署下达任务给英国标准测量局(OS)，负责全英国系列数字地图的制作更新和分发。数字地图包括两个系列:大比例尺(1∶1250、1∶2500、1∶10 000)和小比例尺(1∶50万和1∶62.5万)数字地图数据库，目前已完成，并实现了数据的连续更新，在全国建立了完善的修测网络。对大比例尺数字地图产品每月提供一个版本，对小比例尺数字地图产品每年提供一个版本。

德国的要求更严。内务部测量局于1989年决定建立全国官方的地形和制图信息模型DKM。数字景观模型是具有拓扑关系的三维空间信息系统，包括数字地物模型和数字高程模型，只有采样分辨率，并无地图比例尺概念，以便于各种专业信息系统的需要。而数字制图模型是二维多层片结构的，有矢量和栅格两种形式。DKM是由DLM导出的，并考虑了符号化和图画上的容量和目视化需要，有比例尺概念，需要地图综合取舍的过程，实际上是一种符号化的数字地图，主要用于制作地形图和专题图的电子地图，或作为背景在屏幕上显示。各州测量负责完成DLM25和DKM25(即全国1∶25000比例尺国土基础信息系统)。其主要地物要求精度为±3m，次要地物精度可放宽到±10m(相当于图上±0.12～±0.40mm)。应用大地测量研究所(IFAG)负责完成全国的DLM200和DLM1000，即1∶20万和1∶100万全德国地形数据库。如果运行顺利，将于1995年底建成，并转入运营和用卫星影像进行实时更新，ATK15计划中还包括了地物分类目录(ATKIS-OK)、符合分类目录(ATKIS-SK)、DLM和DKM的数据模型等标准。

为此，德国研制了MOMS-0.2电遥感传感器，在美国航天飞机上的D2飞行试验，可获得4.5～13.6m分辨率的全色立体和多光谱影像。计划在1996年初送入俄罗斯的和平号(Mup)空间站投入运行两年，我国大部分地区(至北纬51.6°范围内)可得到这种影像。

法国由国家地理院IGN(相当于国家测绘局)负责，从1985年起建立全国地形数据库(BDTOPO)，要求X、Y精度为±2.5m，Z精度为±1.0m。法国采用摄影测量和遥感方法，全面提供数字的地形信息，并用SPOT进行实时更新，目前已投入24台解析测图仪和24台数字摄影测量工作站，估计要花200万立体测图小时，合15，即要到2000年才能完成。另一种10m精度的BDCARTO数据库近期可以完成。法国全国数据转换格式(EDIGEO)已经制定。

加拿大地理信息署(Geomatics Canada)负责全加拿大的国家地形数据库(NTDB)，1∶25万地形数据库已完成，1∶5万的在南部人口密集地区也已完成。各省已着手大、中比例尺数字地形数据库。如安大略省已在3000多个城市建立了1∶2000空间数据库，全省南部地区建立1∶10000地形数据库、北部地区建立1∶20000地形数据库。这些数据可统一转换到国家地形数据库中。即使像以色列这样的国家，政府也要求其测绘局建立国家数字地图的数据库(DMDB)和国家GIS，用作地图制作、国家空间分析和处理等的法定空间数据源，以色列目前用1∶40000航片来建立和更新1∶5000到1∶25000比例尺系列地形数据库。

此外，北欧诸国的国家空间数据库建立和使用也是较有特色的。

这里还要提一下，1995年2月26～27日，七国集团召开了信息社会部长级会议。他们提出从工业化向信息社会部长级会议。他们提出从工业化向信息化过渡，实现全球信息社会，是行动纲领。会上制定了8项基本原则和11项计划。其中的第六项计划为环境和自然资源管理计划，要将与环境和自然资源有关的各种数据库实现电子互连，使全球信息数据库一体化，并将航天遥感数据进行综合处理。这标志着地理空间数据已进入全球联网的阶段。

四、大力推进我国地理信息产业的发展

从以上分析可以看出，空间定位系统(GPS)、遥感(RS)技术和地理信息系统(GIS)技术的成就和未来10年中的发展已经使地理信息学(Geomatics)快速形成，并将成为从工业化向信息化过渡，实现全球信息社会的一个重要信息产业，已列为美国和西方七国集团的行动计划。

改革开放以来，尤其进入20世纪90年代以来，我国的地理信息产业从无到有迅速建立起来。在此期间，国家测绘局在全局实施数字化测绘生产基地的建设，作为我国地理信息产业的基本力量，我国相继建成了一批基础信息系统和专业信息系统，并已在国民经济和社会的规划决策中发挥了良好的作用。有代表性的信息系统有以下几种:

(1)国家测绘局建成了百万分之一的“国家基础地理信息系统”(NLGIS)，为全国其他专业信息系统的研建提供了空间数据支撑。NLGIS由3个数据库组成，分别为全国百万分之一地形数据库、全国百分之一地名数据库和试验重力数据库，此外，还建成了全国百万分之一数字高程模型(DEM)。到目前为止，NLGLS已向许多专业部门提供了数据服务，取得了明显的社会效益和一定的经济效益。比如，NLGIS数据的应用增强了秦山核电站处理突发事件的能力;NLGIS数据与军事要素叠加在作指挥演示系统中发挥了良好的作用，受到解放军二炮部队首长的好评;DEM数据与地震数据相结合，可用于我国中长期地震预报等。

(2)1993年，国家测绘局与国务院办公厅秘书局联合建成了“国务院综合国情地理信息系统”(9202工程)。“9202工程”是一个融GIS与办公自动化为一体的空间型信息系统，它遵循GIS建设的基本原理和方法，以NLGIS数据、政务信息数据和国民经济统计数据为基础，旨在为国务院高层领导机关研建一个以高新技术为支撑的宏观分析决策系统。到目前为止，一期工程已经完成，已在国务院办公厅秘书局、中共中央办公厅信息中心和若干政府办公厅投入运行，受到各级领导的好评。一期工程的应用推动了省级GLS的建设，河北省、江苏省、山东省、陕西省和广西自治区的综合省情信息系统进展较快，已初见成效。

(3)重大自然灾害的监测与评价信息系统。该系统由7个系统构成，以监测和评价洪水、干旱、林火、地震、雪灾、沙害和松毛虫害等7种主要灾害为目标，分别建成了相应的数据库、分析评价模型和试运行系统，提出了自然灾害区划和综合自然灾害危险程度的分区，从而构成了一个以GIS和RS技术为支撑的重大自然灾害监测评估的集成系统。该系统在监测评估近年来发生的重大自然灾害方面发挥了重大作用，受到各专业用户的好评。

(4)重点产粮区主要农作物估产信息系统。该系统以估算松辽平原、黄淮海平原、江汉平原和太湖流域的玉米、小麦和稻米的产量为目标，综合利用GIS和RS技术并与野外调查相结合，提出了上述农作物播种面积的估算方法，建立了各自的单产模型，经过多次完善和多级集成，建成了一个重点产粮区农作物估产的信息系统。

(5)辽宁省国土资源信息系统。该系统是一个多要素、多层次的空间型信息系统，是全国第一个省级国土资源信息系统，旨在为辽宁省政府机关提供一个用于对国土资源进行分析评价和规划应用的辅助决策工作。系统的一期工程已经完成，且已投入试用。在一期工程中，建成了覆盖全省的1∶25万综合数据库，开发了辽宁省中部地区土地资源评价模型和矿产资源分布与工业布局模型，为研建省级国土资源信息系统积累了宝贵经验。

除上述有代表性的GIS外，各专业部门还建立了各具特色的信息系统，如城市地理信息系统、地籍管理信息系统、军事指挥信息系统、城市公安信息系统、投资环境信息系统、旅游资源信息系统等。

在研建上述空间地理信息系统的过程中，我国造就了一批GIS专家和产业队伍，形成了多个GIS的研究基地、培训基地和数据生产基地，我国地理信息产业的雏形已初步形成，为我国地理信息产业的持续发展打下了基础。

但是与西方七国相比，我国的地理信息产业尚处于起步阶段，中国的国民生产总值约为4300亿美元，据外商估算，1993年是我国地理信息系统大发展的一年，其投入也只有2000万美元，占国民生产总值的比例仅为0.47/10000，与美国投入3.3/10000相差一个数量级。中国是一个发展中国家，未来10年将是从粗放型向集约型经济转变的关键时刻，也同样是从工业化向信息化、进入信息社会的关键时刻。控制人口、节约资源、保护环境和防治灾害是关系到社会可持续发展的重大战略问题。地理信息作为信息社会中的一种重要的基础信息，既是社会公益性产品，又具有重要市场价值。因此，加强领导、增大投入、大力发展我国地理信息产业是一项十分重要而又紧迫的任务。为此，建议抓好以下几件大事:

(1)建议将中国国家空间数据基础设施(CNSDI)列入“九五”国家重点工程，可简称金图工程。

此项工程包括成立中国国家地理数据委员会(CNGDC)，依托国家公共信息通信网建立国家地理空间数据库交换网络(CNGDC)，制定我国地理空间数据标准，并在2000年初步建成我国的国家数字地理空间数据框架(CNDGDF)，向其他八金工程提供技术服务。

关于我国的国家数字地理空间数据框架，建议构成点、线、面结合，多分辨率的数字地理空间数据库。即在全国范围内完成1∶100万和1∶25万矢量空间数据库和大地测量控制网。东部经济发达地区和沿海、沿江、沿铁路线建立1∶5万数字正射影像、数字高程模型、交通、水系、行政境界、土地利用数据库。在主要大城市和特区建立1∶1万空间数据库，从技术条件讲是成熟的，关键是投入和组织。

(2)以市场为导向，大力发展GPS、RS及GIS的“3S”集成系统，为国民经济主战场服务。要发展的关键技术包括:

——建立DGPS广域和局域网，为全社会各种精度要求的快速定位和实时导航提供多方面服务;

——发展GPS与GIS的集成系统，努力在导航、实时定位、交通、公安、消防、保险、林业、农业和渔业方面开拓应用;

——发展摄影测量、遥感与GIS的集成技术，以解决地理空间数据的自动获取和实时更新，满足全球变化、环境监测、灾害防治、土地管理方面的需要;

——抓紧国产大规模GIS基础软件的研制，形成GIS软件产业，逐步实现地理信息基础软件的国产化、标准化和保证软件的及时升级;

——发展多媒体和超文本GIS与电子地图技术，开拓在办公、教育、文化和旅游业中的电子地图服务。

(3)建立一支以现代高新技术武装的地理信息产业队伍。

我国现在有27万人从事测绘工作，已随着技术的进步转为地理信息产业的基本队伍，加上各行各业中从事遥感、地理信息系统工作的人员，估计约有50万人正在从事地理信息产业工作。由于地理信息产业是一个高技术、无污染的集约型信息产业，为了满足信息社会的需要，这支产业队伍需要发展和提高，包括:

——有计划地建立若干个数字化地理信息基地，成为我国地理信息产业的骨干。国家测绘局在“八五”攻关项目中形成的数字化测绘基地，应当在“九五”建成为在计算机网络环境下，为我国及时采集、更新、管理和分布国家基础地理信息的基地。

——分步骤地推动地理信息系统在有关行业中的应用。在“九五”，期间建议抓好“9202工程”的续建、全国主要农作物估产信息系统、减灾防灾地理信息系统和亚太地区全球变化系统，使它们转入长期的运行和服务。同时，积极支持各种小型、多样的地理信息应用系统，投入市场，在市场服务中获得发展。

——抓好多层次地理信息人才的教育和培训工作。

地理信息系统是一个包括各级用户在内的系统工程，地理信息人和包括系统设计、系统开发、系统管理、系统操作和面向各级用户的系统服务人员。这是一个需要长期和连续不断进行教育和培训的庞大的群体。

国际上大的地理信息系统工程，总投资为30%以上用于人员培训，而在我国这方面投入极低，导致系统硬软件大量购进后，建不成系统或无法正常运行，这应引起各级领导的重视。美国为了加强地理信息人才培养和科学研究，于1988年建立了包括加州大学(Santa Barbara)、纽约州立大学(布法曼分校)和缅因州立大学在内的由美国国家科学基金会资助的国家地理信息和分析中心(NCGIA)。

我国目前有两个国家级开放实验室(中科院地理所资源环境信息系统国家重点实验室和武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室)，以地理信息学为主要研究方向，高等学校中也有以地理信息学为主方向的专业，但是要对几十万从事地理信息工程的各个层次人员进行教育和培训，无疑是一个十分艰巨的任务，必须遵循科教兴国的精神，花大力气抓好。

我们相信，我国的地理信息产业将会在深化改革过程中抓住机遇，得到顺利的发展。

(世界科技研究与发展，1996(5))