新型基础测绘刍议

乔朝飞

(国家测绘地理信息局 测绘发展研究中心，北京 100830)

0 引 言

我国基础测绘工作经历了几十年的发展经历，取得了辉煌成就。在当前的信息化时代，“互联网+”、大数据、云计算、物联网等新一代信息技术蓬勃兴起。与此同时，我国融入全球化发展的步伐不断加快，一系列新的战略布局和重大改革先后实施。新的形势下，基础测绘工作面临着转型升级的重大使命。2015年6月，国务院批复同意的《全国基础测绘中长期规划纲要（2015-2030年）》（以下简称《规划纲要》）中提出，到2030年全面建成新型基础测绘体系[1]。“新型基础测绘”这一概念自提出后，就引起了测绘地理信息业内的广泛关注。目前，关于新型基础测绘的内涵，还没有形成统一的认识。笔者针对新型基础测绘的相关内容，谈一谈自己的认识和理解。

1 基础测绘的特性

无论是传统的基础测绘，还是新型基础测绘，其本质属性不会发生变化，一般都具有以下几种特性。

1.1 自然垄断性

根据西方经济学理论，市场所提供的各类物品，可以根据消费该物品时的两个特性对其进行分类，一是排他性，即：是否可以阻止人们使用该物品？二是竞争性，即：一个人使用该物品是否会妨碍其他人对其的使用？根据上述两个特性，可将各类物品分为四类：私人物品（既有排他性又有竞争性）、公共物品（既无排他性又无竞争性）、公共资源（无排他性但有竞争性）、自然垄断物品（有排他性但没有竞争性）[2]。基础测绘成果具有排他性（利用保密政策可以阻止非经授权的公众用户使用测绘成果），没有竞争性（一个用户使用基础测绘成果并不会妨碍其他用户使用）。因此，基础测绘具有自然垄断的特性。如果保密政策放开，基础测绘成果的排他性将下降，具有公共物品的特性，自然垄断的地位也将下降。这要求基础测绘必须不断改革创新、转型升级，避免被边缘化。

1.2 权威性

基础测绘是向全社会各类用户提供统一、权威的空间定位基准和基础地理信息服务的工作，基本比例尺地图等基础测绘成果代表国家意志，具有权威性。

1.3 基础性

基础测绘是经济建设、国防建设、社会发展和生态保护的一项十分重要的前期性、基础性工作，广泛服务于国家宏观管理、资源调查开发、环境监测保护、区域经济规划、土地开发利用、不动产管理、灾害监测、城乡规划建设、农业、林业、水利、交通、能源、通信、国防建设等各个领域。

1.4 公益性

所谓公益性是指需要由政府财政投资。由于基础测绘是一项基础性的工作，而且基础测绘项目一般规模大、系统性强、周期长、服务面广，基础测绘产品涉及国家秘密和国家安全，因此，世界各国的基础测绘一般都是由政府投资，具有公益性。

2 基础测绘面临的形势及其发展方向

当前，我国基础测绘工作面临新的发展形势。国家一些新型战略布局的提出对基础测绘工作提出了新的需求。同时，信息化时代，基础测绘的主要产品——地图的内涵和表现形式都发生了巨大变化。

2.1 国家新战略布局提出新需求

现阶段，我国正处在全面建成小康社会的关键时期。党中央、国务院先后部署了一系列新的发展战略。“一带一路”、长江经济带、京津冀协同发展、主体功能区、大数据等战略实施取得重大进展，生态文明体制改革先后推出了一系列重要举措。这些新战略布局要求基础测绘“与时俱进”，为战略实施提供有力支撑。

这里以生态保护为例。2017年7月1日起施行的新《测绘法》第一条增加了测绘为生态保护服务的规定。这就要求基础测绘的工作内容要进行相应的改变。比如，基础测绘成果中要进一步丰富自然生态有关要素的种类，如植被覆盖、水系等要素的种类。同时，要求基础测绘成果的更新周期缩短。考虑到自然要素随季节的变化，更新周期一般为半年甚至更短。

2.2 信息时代地图的特点

信息时代，地图的表现形式是以二进制编码存储在计算机中的数字地图。数字地图和模拟地图具有迥然不同的特点。

1）模拟地图是静止的

一是图形是一成不变的。一幅制作好的地图，其上面的各种要素是固定不变的。无论什么时候翻看这幅地图，它上面的内容都是不变的。

二是版本是一成不变的。无论是首次编制的地图，还是之后复印的地图，其内容都是相同的。无论在任何地方、任何时间购买到同一幅地图，只要是同一个版本，它的内容都是相同的。

三是介质是一成不变的。如果保护得当，一幅纸质地图可以保存很长时间（比数字格式多保存几个世纪），而地图上的内容不会因为年久而改变。

四是完成度是一成不变的。一张地图编制完成，意味着其上面的内容“盖棺定论”，不会再发生变化。以印刷品形式出现的地图，部分魅力就在于它把自身交付给了纸张，几乎如同誓言一般。而地图作者的权威和可信度就建立在此之上。

2）数字地图是动态的

今天，地图更多的是以数字形式出现。从国家基本比例尺地形图到车载导航地图，再到手机地图，都是以电子形式出现。许多纸质地图也都被扫描数字化后存储到计算机中。与模拟地图上述一成不变的四个特点相对应，数字地图具有如下四种动态性：

一是图形是动态的。数字地图中的图幅成为一种灵活的单位。从智能眼镜上的微小屏幕，到一整面墙的大小，数字地图的内容会流动缩放以适应任何可用的空间，它可以适配读者喜爱的阅读设备和阅读风格。

二是版本是动态的。数字地图的版本可以根据读者的不同而变化。对于对地图内容不熟悉的读者，他拿到的版本可能更为详尽。对于已经对地图内容有所了解的读者，他拿到的版本可能会略去那些他已经熟悉的内容。个性化的地图会在真正意义上为读者“量身打造”。

三是介质是动态的。数字地图在云端保存的成本很低，几乎可以忽略。只要网络带宽足够大，数字地图还能在瞬时间发往地球上任何的地方，无论发送时间如何，接受对象是谁。

四是完成度是动态的。数字地图的内容可以随时更新，也可以逐步更新。与静止不变的纸质地图相比，更新永无止境的数字地图具有的永葆鲜活的流动性，也鼓舞着更多的人成为地图的创造者和读者。

从模拟地图到数字地图，体现了从停滞到流动，从一成不变到奔流不息。这种变化带来的最大好处是，可以在无休止的变化中，制作出新的地图产品。

传统的地理信息系统（GIS）对客观世界的描述是以地图为基础，是一种间接的建模方式。国内有学者正在研究在计算机中构建与现实世界完全对应的数字世界，这是一种直接的建模方式[3]。此类研究如出现重大突破，必将会对现有的GIS理论产生颠覆式改变。

2.3 基础测绘的发展方向：全自动化、全内业化

一般而言，任何一个由技术主导的行业的发展初期采用的均是高精尖的技术，只有专业人员才能掌握和使用，行业进入的门槛很高。之后，随着技术的进步，技术变得更易于使用，被越来越多的人所掌握，行业进入的门槛越来越低。基础测绘的发展历程也是如此。在模拟地图时代，测制基本比例尺地形图时主要采用航测方法，需要昂贵的专业设备，人员需要进行经过若干年的培训后才能熟练掌握相关技术，外业调绘的工作量较大。可以预计的是，随着技术的发展，未来基础测绘生产将会实现全自动化，艰辛的外业工作将消失，操作全部在内业环境下完成。虽然在短时期内这一目标难以实现，但总的发展趋势是不会变的。

3 关于新型基础测绘发展的若干建议

《规划纲要》中指出，新型基础测绘的主要特征是“全球覆盖、海陆兼顾、联动更新、按需服务、开放共享”[1]。“全球覆盖”和“海陆兼顾”表明基础测绘的工作范围由国内扩展至全球、由陆地扩展至海洋。“联动更新”是指国家和地方各级比例尺基础地理信息资源协同更新。这3个特征不难理解。本节针对“按需服务”和“开放共享”以及健全基础测绘分级管理体制，提出促进新型基础测绘发展的相关建议。

3.1 压缩基本比例尺地形图的数量

我国基本比例尺地形图的比例尺系列包括11个，即：1:1000000、1:500000、1:250000、1:100000、1:50000、1:25000、1:10000、1:5000、1:2000、1:500等[4]。《基础测绘条例》规定，国家测绘地理信息局组织实施测制和更新全国1:1000000至1:25000国家基本比例尺地形图；各省、自治区、直辖市测绘地理信息部门组织实施测制和更新本行政区域1:10000至1:5 000国家基本比例尺地形图；设区的市、县级人民政府依法组织实施测制和更新1:2 000至1:500比例尺地形图。

在模拟地图时代，之所以设置比较多的比例尺层次，主要是为了满足不同的特定使用需求和携带方便。测制和更新这些不同比例尺的地形图需要花费大量的工作量。在电子地图时代数字制图技术可以提供“光学变焦”（比例尺改变）和“数字变焦”（像素尺度改变）的手段，使地图图面可以任意缩放或改变像素大小[5]。因此，也就没有必要设置过多的比例尺系列。建议将原有的比例尺数量压缩至3个：国家层面保留1:50000比例尺，省级层面保留1:10000比例尺，市县级层面保留1:500比例尺（郊区可以保留1:2000比例尺）。这样，就能大幅减少各级基础测绘的工作量，如无需再用大比例尺地形图级联更新小比例尺地形图。若要使用其他较小比例尺的地形图，可以利用地图自动综合软件随时生成。

3.2 生产适应信息化特点的基础地理信息产品

模拟测绘阶段，基础测绘的重点是测制和更新基本比例尺地形图。数字测绘阶段，基础测绘的重点是建设和更新基础地理信息数据库。然而，由于地图学理论的滞后[5]，现有的基础地理信息数据产品依然沿袭传统地图的理论基础和生产模式，没有体现出数字化的优势和特点。在生产基础地理信息产品时，应充分考虑数字化和信息化的特点。

数字化条件下，地形图、地理信息数据库、遥感影像的作用、使用频率和地位已经发生了变化。

高俊院士曾深刻地指出[5]，模拟时代，地形图是各类地理信息唯一的信息源；数字时代，由框架数据、影像数据、DEM数据等组成的基础地理信息数据库成为了信息源，地形图则根据需求可以随时从数据库中提取数据来制作，成为可视化产品的一种，变为数据库的附属物。基于此变化，要大力开展信息时代地图学基本理论的创新[6]，研制基于地理信息数据库开发新型地图产品的技术方法。

航空航天遥感影像以前主要是作为更新地形图的资料，少量的也作为产品（如影像地图）。当前，航空航天遥感已成为获取地理信息数据的主要手段，种类丰富的遥感影像可以直接被加工为最终产品，而不是作为更新地形图的中间材料。美国USGS早已将DOM（数字正射影像）作为一类数据产品。今后，在小于1:10000比例尺的地形图上，居民点和一般能够通过影像辨别的其他构筑物的几何信息，可以直接用DOM代替，避免将大量精力花费在建筑物和居民地的综合取舍上[7]。DEM（数字高程模型）目前主要是由DLG（数字线划图）中的等高线内插生成，不是直接由影像生成。另一种生成DEM的方式是由DOM生成DSM（数字表面模型），然后将DSM中的建筑物、植被等去除，生成DEM。这种方法需要依靠人工识别建筑物和植被，自动化程度不高。今后随着技术难题的突破和新型遥感产品（如雷达遥感影像）的大规模应用，将更多地采用后一种方法生成DEM。需要指出的是，遥感影像产品并不能完全代替DLG等地图产品。因为对于大多数缺少判释能力的使用者来说，一幅遥感影像能够提供的信息量往往远不如一幅地图的信息量大。可以说，地图是为广大读者服务的，而影像是为具有较丰富影像识别经验的专业人员服务的[5]。

这里需要澄清一个问题。一些业内人士认为，新型基础测绘生产今后应遵循“应采尽采”的原则，尽可能多地采集地表各类要素。如果这样做，会大大增加工作量和财力投入，而各级财政投入基础测绘的经费是有限的。因此，新型基础测绘生产中要素采集的范围不宜过多扩展，而是适当增加需求相对较多的少量要素种类。地理国情监测、时空大数据分析中所需的专业领域的属性数据，需要通过地理信息资源共享的方式，从相关专业部门获取。

3.3 努力实现按需服务

传统基础测绘的主要任务之一是生产基本比例尺地形图。基本比例尺地形图上通常包括七类自然地理要素和地表人工设施，即：水系、居民地及设施、交通、境界及政区、地名、地貌、植被与土质等。基本比例尺地图上之所以表达这七类要素，是因为这些要素是人们通常使用最为频繁的。这七类要素可以看作是地球表面各类自然地理和人文设施要素的“最大公约数”。因此，基本比例尺地图满足的是各行各业的普适需求[5]。

新型基础测绘的特征之一是“按需服务”。简单地从字面上理解，“按需”就是指产品或服务只针对一个特定的服务目标。与“按需”一词紧密联系的一个词是“定制”。既然是定制的，则为A目标定制的产品或服务，就不能用于B目标。这是显而易见的。所以说，“按需”就意味着个性化、非标准化。

信息化条件下，技术的进步使得新型基础测绘“按需服务”成为可能。可以利用地理信息自动提取、地形图制图等技术，从基础地理信息数据库中生成各类专题地图、公众版地图、图集图册等产品，满足不同的需要[8]。

在计划经济时代，基本比例尺地形图的生产者和用户之间往往“老死不相往来”，生产者不会关心用户的需求在哪里，是什么，很少做用户调查。这样导致的结果就是生产的地图产品往往与需求相脱节。当今时代，“互联网+”、大数据的出现，使得“用户至上”的理念深入人心。笔者多年前就曾建议[9]，测绘地理信息部门应设置专门的机构，调查各类用户对基础地理信息产品的需求，了解用户对产品的使用情况，根据调查结果不断改进服务效果。

现有的一些地理信息产品之所以不受用户欢迎，一个重要原因就是过于复杂，难于操作和使用。因此，在开发新型地理信息产品时，要注重遵循“简约”的原则，使产品直观、简洁、易用，符合通常的逻辑思维和使用习惯。产品只有“简单”，用户才会喜欢[7]。

3.4 加强基础地理信息资源开放共享

1）加强基础地理信息资源开放

开放是共享的前提。长期以来，我国基础测绘成果保密范围过大、尺度过严问题广为诟病。信息化条件下，要解决此问题，可以从以下3个方面入手。

一是调整保密思路。任何国家的安全战略，最终都是由非技术性的认知和观念所决定的，人的主观认识在其中发挥的作用才是决定性的[10]。我国现有的测绘成果保密的思路是以“保”为主，而目前国内外形势与以往已经发生巨大变化，单纯的“保”的思路已经不适应形势变化。本着实事求是的原则，测绘成果保密必须调整现有的保密思路，对于那些已经无需保密或者事实上保不住的测绘成果，应该尽快公开。

二是调整测绘成果保密划分的原则。现有划分测绘成果保密范围的原则是基于比例尺的大小，涉密和非涉密要素在一个图层，这种“一刀切”式的密级划分标准过于宽泛，极大地限制了测绘成果的广泛使用。为克服按比例尺划分密级的不足，建议采用“比例尺+要素”定密的方法，根据涉密要素类型，将保密对象映射为一个个保密要素，根据要素空间精度、几何特征、属性特征、时间特征、范围数量等综合确定测绘成果的密级[11]。

三是测绘成果实行军民分版。测绘成果之所以要保密，主要是出于确保国家安全的考虑。然而，不能以国家安全为借口不合理地限制测绘成果的广泛使用。解决测绘成果保密与应用的矛盾，一个根本解决方法是地形图分版，即将地形图分为民用版和军用版。国内外的实践证明，这是解决测绘成果保密问题的一条理想途径[11]。

2）加强基础地理信息资源共享

一直以来，我国地理信息资源共享是一个“老大难”问题。国家各有关部门先后开展了多项资源、环境、人口等的调查，如土地调查、森林资源调查、湿地调查、水利普查、人口普查、地名普查等。由于各类调查数据依据的标准不同，调查结果相互之间经常存在矛盾，同时也造成重复投入。这些调查中都需要高分辨率遥感影像和详细的地理信息作为基础资料，如果能够实现地理信息资源共享，做到“一图多用”，则将节省大量国家财政资金，而且也能避免各种调查数据相互之间“打架”的现象。

由于部门利益的掣肘，基础地理信息资源共享问题只能在国家层面统筹解决。做好顶层设计很关键。《“十三五”国家信息化规划》中要求，统筹国家基础数据资源建设，全面建成人口、法人、自然资源和地理空间等基础信息数据库；完善政务基础信息资源共建共享应用机制，依托政府数据统一共享交换平台，加快推进跨部门、跨层级数据资源共享应用。测绘地理信息部门和相关部门要按照规划要求，依托政府数据共享交换平台，基于统一的空间定位基准，整合与地理位置相关的部门数据。国家应明确由测绘地理信息部门统一负责组织实施高分辨率遥感影像的获取和分发。今后，在更新基础地理信息数据时，所需的专业部门的属性数据将由相关专业部门提供，测绘地理信息部门无需再重新采集。这样既能保障数据的准确性、权威性，也避免了财政重复投入。

3.5 健全分级管理体制机制

《测绘法》中规定：国家对基础测绘实行分级管理。按照各级政府财权与事权一致的原则，实行基础测绘分级管理是十分必要的。但是，目前的分级管理存在国家对地方统筹不足、重复测绘等问题。

一些专家提出基础测绘分级管理的形式不变，内容应改变，建议按精度等级和地域明确国家、省、市、县各级测绘地理信息部门在基础测绘建设中的分工和权责[12]：市县测绘地理信息部门测制本级行政区内的大比例尺基础地理信息数据，省级测绘地理信息部门负责将本省区域内各市县的大比例尺基础地理信息数据进行整合、综合，国家测绘地理信息局再将各省份的基础地理信息数据进行整合、综合。

上述设想是一种比较理想的模式，在现有技术条件下的可行性值得商榷。原因在于，地图综合是一个世界性的难题，目前自动化程度不高，必须辅助人工操作，工作量很大。笔者虽然没有做过相关试验，但是可以预计，利用自动综合方法由大比例尺地理信息数据生成小比例尺地理信息数据需要大量人工干预，其花费的工作量将远远大于直接由影像生成小比例尺地理信息数据的工作量。

基础测绘无论发展到何时，其最主要的任务仍然是生产地形图，而不是生产一堆存储在计算机中的数字。正如高俊院士所说：“不做地图，要测绘干什么？”[5]而比例尺是地图自身所固有的、不可分割的属性之一。无论采用何种方法采集地理信息数据，都必须在一定的比例尺条件下进行。所以，本质上按比例尺分工的分级管理体制会长期存在。

4 结束语

信息化时代，基础测绘的重点从制作国家基本比例尺地形图转为基础地理信息数据库的生产、更新和服务保障。这一转型升级的重点和难点在于如何使基础测绘成果更好地贴近需求、满足需求。只要广大测绘地理信息工作者认准目标，牢记服务宗旨，坚持用户至上，通过锲而不舍的努力，一定会推动基础测绘不断取得新的更大成绩，为经济社会发展、国防建设、生态保护提供坚实有力的服务保障。