卧室养什么花最好旺财:1:5万更新工程项目部打造国际先进的数据库纪实

1:5万更新工程作业机房

    自主创新是支撑一个国家崛起的筋骨，自主创新是支撑测绘地理信息事业实现大发展的重要基石，自主创新为1:5万基础地理信息数据库更新项目插上了腾飞的翅膀。从2006到2011年的5年间，1:5万基础地理信息数据库更新项目部以高度的使命感、责任感，以只争朝夕的精神，处理了20多万景航空影像和8000多景航天卫星影像等海量数据，对我国760多万平方千米的陆地国土基础地理数据进行了全面更新，使得更新后要素总数达1.4亿多个，为地理国情监测提供了重要技术支撑。项目部坚持自主研发，将具有自主知识产权的技术成果迅速转化为现实生产力，建成了我国基础地理信息更新的工程技术体系，形成了规模化的生产能力，在世界同类国土规模的大国中居于先进之列，走出了一条以项目建设带动科技创新，依靠科技创新推动项目建设的良性循环的好路子，创造了重大工程“少花钱，多办事”的典范。
    中国工程院院士宁津生接受中央媒体采访时说:“大面积基础地理信息更新是一个世界性难题。迄今为止，国内外尚未建立公认的理论体系，也没有成熟的成套技术装备。1:5万数据库更新项目从我国实际出发，通过自主创新和集成创新，构建了我国基础地理信息更新的更新技术体系，在体系的系统性、与生产密切结合程度等方面具有显著的特色，形成了规模化生产能力，使我国居于国际上此类工作的先进之列。”中国工程院院士王家耀也对该项目给予高度评价：“这个项目综合运用了3S等高新技术手段，首次创建了我国的更新技术体系，有效实现了760多万平方千米陆地国土最新高分辨率航空或卫星影像的全覆盖，发展了大面积变化测定的多种更新技术，包括第一次大规模开展了基于1:1万的缩编更新，使得在5年内能够完成近2万幅的全面更新。这个项目的成功实施将我国1:5万基础地理信息的现势性提高了20至30年，达到了5年之内。据了解，在同类国土规模的国家中，美国的现势性也没有达到5年内，而俄罗斯、加拿大、巴西、澳大利亚等还没完全建库。可以说我们处在国际领先的水平。”

技术人员攻坚克难

构建国家级基础地理信息更新技术体系

    由于以往国内外同行主要关注基础地理信息的“初始建库”，对地理信息更新的理论探索、技术研究一直较为薄弱，既无公认的地理信息更新理论框架，也没有形成能覆盖更新各主要环节的成套技术与装备，基础地理信息更新所需的技术体系尚未建立。项目部的专家们攻坚克难，针对我国1：5万基础地理信息数据库更新的迫切需求，以多源现势资料整合、大范围变化测定、更新信息集成处理、更新信息多元传播为主线，通过技术研究与集成创新，发展形成了一整套的技术模型与方法，研制了一批生产性软件，制定了多项技术规范和规定，创建了我国国家级基础地理信息更新的技术体系，并在全国31个省（市、区）全面推广应用，形成了规模化更新生产能力。
    此次更新成功创立了1：5万地形数据缩编更新的成套技术方法，解决了从1：1万到1：5万的跨尺度联动更新技术难题，在国际上尚属首次。项目部自主研制的1：5万地形数据缩编更新生产软件，首次实现了数字化环境下国家1：5万地形数据大规模缩编更新的生产应用，完成了近3000幅1：5地形数据的更新生产，大幅提高了1：5万地形数据缩编更新的生产效率。
    在跨尺度变化信息提取与更新方面，国内外的研究大多停留在单纯理论算法上，缺少理论算法与工程实践的紧密集成应用。该项目所研制的软件实现了居民地、道路、水系等手工工作量大的地形地物要素的半自动式人机交互选取，可以直接利用16幅1：1万地形数据和其他专题数据，按照1：5万数据库更新生产的技术流程组织缩编更新生产，达到1人一个月完成一幅的效率，而常规缩编一幅1：5万地形图平均时间约为2.5人一个月，显著提高了缩编更新1：5万地形数据的生产效率，填补了国内空白。
    项目部还研发了综合利用多源影像和矢量数据的一体化更新技术，提高了基于高分辨率影像的地形数据更新生产效率与水平。通过集成国内外现有的先进技术，结合1：5万地形数据更新实际进行开发，实现了对多源数据的有机整合，利用高精度GPS道路数据和旧数字正射影像（DOM）数据等作控制，通过快速纠正生产数字正射影像数据，集成内业采编和外业调绘一体化作业和数据成果，建立了一体化作业环境，提供了内外业灵活组合作业流程功能，转变了传统综合调绘串行化作业的生产方式，提高了综合判调更新的数据采集与整理效率。
    项目部研发了高精度数字高程模型（DEM）精化技术，为1：5万DEM数据更新提供了有效方法。提出了基于地形特征提取的精化完善DEM数据的技术方法，并设计了全新的自动化提取算法，弥补了传统算法的诸多不足，解决了基于等高线更新DEM数据的生产需求。
    这一系列的自主研发创新，不仅为全国1：5万基础地理信息数据库第一次全面更新提供了强有力的技术保障，而且有效地提升了我国基础地理信息数据库更新的研究与应用水平，为今后建立应需更新技术体系奠定了扎实基础。

自主研制的数字高程模型更新系统

实现高分辨率影像最佳覆盖与精化处理

    项目部励精图治，研究解决了更新区域大范围高精度本地影像库构建与更新的关键技术，实现了760多万平方千米国土的高分辨率影像最佳覆盖与精化处理。1：5万基础地理信息数据库更新区域覆盖面积占我国陆地国土面积的80%，实现高分辨率影像的最优覆盖需要解决一系列问题。然而国家航空摄影经费有限，难以采用扫帚式地成片实施高频度航空摄影或多期卫星影像订购，可供利用的高分辨率影像类型各异、分布离散、来源多样，需要进行综合分析、科学统筹和有效整合。更新区域的部分航摄困难地区，受气候等因素制约，要在短期内实现高分辨率影像的全部覆盖，难度很大，需要采取特殊的影像获取手段与措施。从满足地形要素综合判调更新年度生产的实际来看，高分辨率影像的时相分辨率应先于综合判调更新的生产年度，但保持正射影像产品的现势性又要求影像的时相尽可能新，这就要求对同一区域往往要收集至少两次高分辨率影像资料，构建多时相的正射影像数据库，但是采取全野外方式需大量布测外业控制点，投入大、周期长，因此，研究解决大范围高分辨率影像几何纠正的控制问题，减少外业像控，提高高精度几何纠正处理的效率便成为当务之急。为此，项目部大力组织科技攻关，创新了高精度航空定位导航姿态测量系统技术、稀少控制点卫星影像纠正等航摄和遥感新技术在影像获取、规模化生产、信息采集等方面的技术流程体系和相关标准规范，利用最少的经费投入，解决了航摄遥感高新技术工程化应用问题以及困难区域的正射影像生产难题，首次实现了更新范围区域内的高精度正射影像覆盖。
    更新工程还解决了按照不同标准要求生产的正射影像数据集成问题，实现了国家、省、重大项目、企业等多渠道生产的正射影像数据的共享集成，为今后基础地理信息数据的分建共享与快速服务奠定了基础。国家1：5万正射影像建设的思路就是要充分利用各部门共享的DOM成果，减少重复投入和浪费。国家1：5万基础测绘、省局1：1万基础测绘、部委专项工程、企业影像服务等所生产的正射影像的分辨率都是1米或2.5米，但因需求和有关标准不同，其分幅、精度、影像色彩、坐标系统、元数据等方面存在显著差异。如何在仅有建库经费保障的情况下，将这些不同单位生产的数据有效集成，快速处理整合成符合国家1：5万正射影像生产规范要求的正射影像数据产品，对外开展测绘保障服务，需要克服技术上一系列难题，高效的自动处理软件是关键。项目部在充分分析各个共享单位正射影像数据基本情况的基础上，分别制定了不同来源渠道的数据整合处理流程，研发相关的自动（半自动）处理软件，按照1：5万正射影像产品规定要求，对分幅、元数据、坐标系统等进行标准化处理，优化调整正射影像色彩，改进提高精度比较弱的图幅，最终将不同来源、不同标准尺度的正射影像数据整合处理成了各类指标一致、满足1：5万数据库更新工程要求的正射影像数据集。
    此次1：5万更新生产共完成了19076幅图幅的正射影像数据生产和整合，正射影像分辨率为1或2.5米，影像现势性在2005至2010年之间。和其他相类似的大面积大范围正射影像生产建库工程比较，1：5万正射影像更新经费投入最少、精度指标最高、分辨率和现势性相当，即大部分地区正射影像分辨率为1米。可以说，正是由于这一系列的影像技术创新，才使高分辨率高精度正射影像数据库在5年内顺利建成，这也为今后开展影像服务、应急服务以及国家基础地理信息数据的持续更新奠定了坚实的基础。

二三维同屏的服务系统

成功实现快速制图与集成管理

    为了全面提升工作效率，项目部在1：5万地形图快速制图与集成管理方面也大胆创新。时间紧任务重，项目部首先创建了基于数据库驱动的地形图快速制图与集成管理的成套技术，构建了一整套全新的生产模式和工艺流程，研制了实用化的软件系统，形成了系统性的数据库建库—地形图制图—集成管理—同步更新解决方案。 其次，项目部研发了地形数据库驱动的地形图制图数据模型和数据库管理机制，实现了地形数据库和制图数据库的紧密关联和集成管理，以及对分散编辑的制图数据与地形数据库的整体融合建库，并可实现对两个数据库的联动编辑和同步更新。第三是研发了一系列基于地形数据库制图的规则和算法，包括23个大类、数百种要素图形组合配置规则，较好实现了制图要素符号、注记、图外整饰的自动优化配置，可进行灵活的制图编辑及图形关系处理，成倍提高了生产效率。第四是研制了适用于地形图出版要求的地名字库和系统，地名字库包含约6万个常用字和3000多个生僻汉字，以及5种字体和6种字形，成功实现生僻字地名与普通汉字地名的同样输入、显示、检索和制图输出，从根本上解决了地名生僻字技术难题。第五是研发了地形图制图数据质量控制和自动检查技术方法，通过对地形数据库基于权限和要素分层分类的编辑锁定，确保在制图生产环节地形数据不被随意修改；通过地形数据库和制图数据库的一体化存储模型与相互关联，实现了两库之间的自动差异比对与质量检查，成倍提高了质量检查效率和准确性。

更新质量检查软件

高效完备的质检技术为更新工程护航

    如此浩大的工程，质检技术高效精准至关重要。为此，项目部发挥科技优势，研究提出了实用高效完备的成套质检技术，成倍提高了1：5万地形数据质量检查的效率，并保证了成果质量。项目部建立的先进的国家1：5万基础地理信息数据库质量控制技术体系，解决了国家级大型基础地理信息数据库建库与更新工程中的质量控制难题。
    项目部将理论、技术与工程应用一体化集成，直接面向国家重大工程项目需求，建立技术先进、设计完善的大型空间数据库建设工程质量控制技术体系，编写完善了一系列科学合理的质量检查验收规范，设计开发了多种空间数据质量检查的技术方法与先进算法,并研制完成了系列数据质量检查软件系统，形成了工程化质量控制技术体系，在工程中得到了全面推广应用，成倍提高了生产效率，有效保证了数据库质量。他们建立了完备的国家1：5万基础地理信息数据库建库与更新的数据质量控制指标体系，包括质量控制内容、质量要求、质量控制技术方法、质量评价等方面，涵盖了1：5万矢量数据库、数字高程模型数据库的数据生产、数据库建库、数据库更新等内外业工序。令项目部自豪的是，这些相应的质量控制指标已全部作为各项目规范得到应用，1：5万数据库更新的内外业质量控制指标已转化为测绘行业标准。
    针对矢量地形数据和数字高程模型数据的各个质量元素，项目部确定了采用软件自动检查和人工辅助检查的技术方法，改善了传统作业中自动化程度低、以人工检查为主的质检现状，明显提高了质量控制工作效率，降低了人员工作量，保证了数据成果质量。
    项目部研制了成套、实用和高效的基础地理信息数据质检软件系统，并且实现了在国家级大型基础地理信息数据库建库与更新工程中的全面应用。项目成果在全国测绘系统的各级生产单位得到推广，包括陕西、黑龙江、四川、海南、重庆和各地方测绘地理信息部门，软件系统先后安装达到2000多套，先后全面应用于全国1：5万数字高程模型生产与建库、1：5万核心地形数据库建库、国家1：5万数据库更新等重大工程项目的数据质量控制，广泛应用于生产单位的两级检查、一级验收，以及入库检查中，大大提高了数据质量控制的工作效率，有力保障了成果数据质量，获得用户单位的广泛好评，取得了良好的社会效益和经济效益。
    1：5万基础地理信息是目前覆盖全国范围的精度最高、内容最丰富的基础测绘成果，是用途最广、使用频率最多的品种之一，是国民经济建设、国防建设、国土整治、资源开发、环境保护、防灾减灾、文化教育等不可或缺的基础性、战略性信息资源，是促进经济社会可持续发展的基础工具和重要保障。为此，在构建了完备的数据后，项目部又群策群力，研究设计了国家基础数据库管理和服务新模式，实现了对数据库的安全管理和灵活服务应用。他们先后研发了1：5万更新数据库管理系统、1：5万更新数据库服务系统，实现了对工程所有数据成果基于空间关系数据库方式的安全高效管理和维护更新，实现了对生产元数据、服务元数据、测绘成果发布元数据的统一管理与转换，且与国际通用的数据服务发布技术衔接，达到了灵活方便的数据服务和实时发布，为各部门提供了海量数据库分发服务的快速通道。
    科技演绎奇迹，创新推动发展。瞄准世界地理信息发展的最前沿，揽四方菁华，纳八面来风，积极整合现有技术，推进集成创新，积极转化科研理论，充分消化吸收再创新，相信1：5万基础地理信息数据库将会在已经奠定的良好基础上走得更好更远！