李 曉

（西安測(cè)繪總站，陜西 西安 710068）

地理空間信息源于美國(guó)，英文為Geospatial intelligence（GEOINT），是指出事物在地球上所處的位置，是星載和機(jī)載傳感器采集的多種形式的數(shù)據(jù)以及各種數(shù)字化地理信息的集成成果，融合了地圖制圖學(xué)、影像分析、地理空間分析、航空分析、海洋分析以及區(qū)域分析等技術(shù)。信息化社會(huì)中，個(gè)人和機(jī)構(gòu)依靠地理空間信息的支持，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行分析和決策，通過(guò)對(duì)各種信息進(jìn)行篩選、融合，使新獲取的信息和已有信息重新組合，準(zhǔn)確評(píng)估不同地理環(huán)境下的城市交通、人文經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的拓展運(yùn)用，搶占先機(jī)，保證機(jī)構(gòu)機(jī)動(dòng)靈活，獲取最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)利益。由于地理空間信息在政治經(jīng)濟(jì)文化中的重要作用，受到許多國(guó)家的重視。

地理空間信息是指地理信息系統(tǒng)技術(shù)與地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合，對(duì)各種信息進(jìn)行分析、處理和顯示。美國(guó)地理空間信息采集技術(shù)是隨著現(xiàn)代科技尤其是影像技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展而逐步成熟并居于領(lǐng)先地位的，它主要以信息化時(shí)代政治經(jīng)濟(jì)文化理論和客觀需要為牽引，以概念技術(shù)演示、模擬訓(xùn)練為途經(jīng)，對(duì)影像、影像信息和地理空間信息與保障等概念及相關(guān)因素和體系進(jìn)行了全面深入的研究，取得了重要成果，數(shù)字化技術(shù)和信息系統(tǒng)、地理空間信息產(chǎn)品不斷出現(xiàn)。

1 美國(guó)地理空間信息采集的由來(lái)和發(fā)展

美國(guó)地理空間信息采集從圖像信息采集的萌生到其國(guó)家地理空間信息機(jī)構(gòu)的日趨成熟經(jīng)歷了200多年的歷程。

1.1 美國(guó)地理空間信息采集的由來(lái)

美國(guó)對(duì)地圖信息采集的最初需求始于1803—1806年之間，時(shí)任總統(tǒng)托馬斯·杰弗遜為促進(jìn)美國(guó)西部發(fā)展，組建探險(xiǎn)隊(duì)去考察新獲得的路易斯安那地區(qū)并為之繪制地圖。由于航行和攝像技術(shù)的發(fā)展，第一次世界大戰(zhàn)前產(chǎn)生了航攝照片。航攝照片可以從不用時(shí)間和不同角度反映同一目標(biāo)，使指揮員更準(zhǔn)確地感知作戰(zhàn)空間，航空照相技術(shù)成為獲得戰(zhàn)場(chǎng)信息的主要來(lái)源。圖像解讀員通過(guò)立體觀察器對(duì)采集的圖像信息進(jìn)行分析解讀。第二次世界大戰(zhàn)期間，航攝在速度、距離、目標(biāo)以及照明等方面的技術(shù)障礙逐漸得到解決，隨著航攝照相機(jī)、遠(yuǎn)射透鏡和閃光炸彈等技術(shù)的不斷進(jìn)步，美國(guó)對(duì)航空?qǐng)D像信息的采集和開(kāi)發(fā)更加重視，并利用獲取的圖像信息繪制地圖。1941年，美國(guó)雖然改進(jìn)了遙感器的精密性，但仍然缺乏像片判讀員這樣的專業(yè)人才來(lái)對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行縝密的分析。二戰(zhàn)后，美國(guó)空軍開(kāi)展廣泛的航空偵察，陸軍和海軍也努力在這方面尋求新的突破。為了滿足戰(zhàn)略高層對(duì)圖像信息采集的需求，美國(guó)開(kāi)始注重發(fā)展衛(wèi)星偵察，并成立了國(guó)家偵察辦公室。為了對(duì)獲得的圖像資料進(jìn)行充分的分析研判，1961年美國(guó)成立了國(guó)家圖像判讀中心，該中心在古巴導(dǎo)彈危機(jī)中發(fā)揮了巨大作用，標(biāo)志著美國(guó)地理空間信息采集的雛形形成。

1.2 美國(guó)地理空間信息采集的發(fā)展

越戰(zhàn)之后影像信息采集按照知識(shí)的特殊化與普遍化兩種補(bǔ)充方式不斷發(fā)展，地球科學(xué)專業(yè)也注重整合商業(yè)衛(wèi)星成像、火箭成像、GIS、GPS、世界大地坐標(biāo)系以及計(jì)算機(jī)輔助制圖等相關(guān)技術(shù)。這種整合能夠?qū)⒎治鎏囟ǖ乩韰^(qū)域分析、武器裝備系統(tǒng)和新興技術(shù)專業(yè)人員與掌握通常技能的并能夠處理各種地理邊界問(wèn)題的跨職能專家有效地結(jié)合起來(lái)，使得影像信息采集更加完整準(zhǔn)確。由地理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，是美國(guó)地理空間信息采集的重要組成部分，是其他應(yīng)用部分的前提和基礎(chǔ)。GIS的關(guān)鍵是地理空間信息的獲取與更新，這成為了當(dāng)時(shí)制約GIS發(fā)展的瓶頸。

1994年4月，時(shí)任總統(tǒng)克林頓提出建立國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，針對(duì)各級(jí)政府、私營(yíng)和非盈利機(jī)構(gòu)以及學(xué)術(shù)界，定義了他們共享地理空間數(shù)據(jù)時(shí)所需的政策、技術(shù)和人力資源。此后，美國(guó)地理信息系統(tǒng)（GIS）發(fā)展非常迅速，覆蓋了民用和國(guó)防軍事等諸多領(lǐng)域。1996年美國(guó)成立了國(guó)家影像與測(cè)繪局（NIMA），主要目的是滿足國(guó)家和軍隊(duì)對(duì)影像、影像情報(bào)和地理空間信息產(chǎn)品日益增長(zhǎng)的需求，并努力促進(jìn)影像與地理空間情報(bào)這兩大學(xué)科的有機(jī)融合。由于測(cè)繪與影像分析處理畢竟不屬于同一學(xué)科領(lǐng)域，NIMA成立后最初幾年工作卓有成效，但在促進(jìn)兩種學(xué)科領(lǐng)域的融合，從而提高整體保障效能方面并不十分理想，大量的衛(wèi)星影像得不到有效的利用，信息優(yōu)勢(shì)無(wú)法轉(zhuǎn)化為決策優(yōu)勢(shì)。2002年1月25日，美國(guó)國(guó)家圖像與測(cè)繪局（NIMA）在其《戰(zhàn)略意圖報(bào)告》中提出用“地理空間信息”取代傳統(tǒng)意義上劃分的“圖像、圖像信息與地理空間信息”任務(wù)概念。2003年1月，“地理空間信息”被確定為NIMA的頂層概念，并收錄美國(guó)國(guó)家安全辭典。同年為了讓政府和社會(huì)各界順利訪問(wèn)地理空間信息，美國(guó)政府制定“地理空間一站式訪問(wèn)”（Geospatial one stop.GDS）計(jì)劃，向公眾開(kāi)放幾乎官方所擁有的全部信息，包括官方GIS數(shù)據(jù)。2003年11月24日，美國(guó)國(guó)防部國(guó)家影像與測(cè)繪局（NIMA）正式更名為“國(guó)家地理空間情報(bào)局（NGA）”，標(biāo)志著美國(guó)測(cè)繪保障進(jìn)入了“地理空間信息”時(shí)代。NGA建立了接近全球范圍的中等分辨率地理空間信息框架，即基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括影像數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)、自然要素和人文要素，精確定位數(shù)據(jù)、航空導(dǎo)航安全數(shù)據(jù)以及水道導(dǎo)航安全數(shù)據(jù)等。NGA通過(guò)支援分隊(duì)搭建了覆蓋全球的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)，裝備了數(shù)據(jù)搜集系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)，并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的形式加強(qiáng)與用戶的聯(lián)系，能夠根據(jù)用戶的不同需求提供個(gè)性化的解決方案。由于RS，GPS和GIS三大測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展與融合，使影像與地圖這兩類產(chǎn)品的界限日益接近，這在技術(shù)上為地理空間信息與影像分析的集合奠定了基礎(chǔ)。美國(guó)從90年代中期開(kāi)始投入大量資金，2003年建成地理空間信息和影像數(shù)據(jù)庫(kù)，其中，國(guó)家信息庫(kù)（NIL）是目前全球規(guī)模最大、獲取速度最快的數(shù)字影像檔案庫(kù)。2010年，美國(guó)建成地理空間基礎(chǔ)框架數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)地物數(shù)據(jù)庫(kù)和控制數(shù)據(jù)庫(kù)，這些數(shù)據(jù)庫(kù)與全球信息網(wǎng)絡(luò)配套。

美國(guó)地理空間信息采集的發(fā)展始終同計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。由于計(jì)算機(jī)軟件集成技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)地理空間信息采集的發(fā)展也隨之進(jìn)入了快車道，基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)規(guī)?；?，系統(tǒng)集成化，平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化和應(yīng)用社會(huì)化。地理空間信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化，空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)組織的一體化，以及空間分析功能的多樣化。地理空間信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與運(yùn)用，在美國(guó)電子政務(wù)中占據(jù)了很重要的地位，政府和商業(yè)機(jī)構(gòu)建立網(wǎng)絡(luò)化的地理空間信息集成平臺(tái)，通過(guò)平臺(tái)發(fā)布地理空間數(shù)據(jù)，用戶在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢，使用其分析功能。例如通過(guò)網(wǎng)絡(luò)用戶可以方便地查找銀行、酒店或商場(chǎng)的地址。

美國(guó)對(duì)地理空間信息采集的研究與運(yùn)用處于領(lǐng)先地位，美國(guó)地理空間信息在各種決策進(jìn)程中充當(dāng)關(guān)鍵空間信息，為全源信息分析提供了核心的空間基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，美國(guó)逐步建立起針對(duì)不同層次的地理空間信息的組織體系和技術(shù)規(guī)范，制造出一系列地理空間信息產(chǎn)品，并將其廣泛運(yùn)用于民眾日常生活和信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中。

1.3 美國(guó)地理空間信息采集的啟示

美國(guó)地理空間信息采集技術(shù)是隨著現(xiàn)代科技尤其是影像技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展而逐步成熟并居于領(lǐng)先地位的，它對(duì)影像、影像信息和地理空間信息與保障等概念及相關(guān)因素和體系進(jìn)行了全面深入的研究，取得了重要成果，數(shù)字化技術(shù)和信息采集系統(tǒng)、地理空間信息產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，美國(guó)地理空間信息采集的發(fā)展給我們帶來(lái)了兩個(gè)啟示：一是充分借助社會(huì)力量、盟國(guó)的力量，使地理空間信息和保障活動(dòng)真正實(shí)現(xiàn)綜合化和一體化。美國(guó)國(guó)家地理空間情報(bào)局將一體化與協(xié)作作為自己成功的基石，并把協(xié)作與合作定為自己發(fā)展的方向和目標(biāo)，這個(gè)目標(biāo)與國(guó)家的重大情報(bào)及國(guó)防目標(biāo)任務(wù)始終保持一致。二是利用商業(yè)服務(wù)優(yōu)勢(shì)是美國(guó)地理空間情報(bào)局的新型戰(zhàn)略性目標(biāo)。將地理空間信息作為一種服務(wù)，是地理空間信息發(fā)展道路上具有里程碑意義的轉(zhuǎn)變。