第10版(科技园地)
专栏：
地理信息系统：走进高层决策
晓王
在一个100英寸的超大屏幕上，显示出世界政区图、中国政区图、中国各省区划图等地理信息，同时还提供全国各省、自治区、直辖市概况、工农业生产、商业贸易、农业耕地面积等文档数据和专题统计数据。这，便是《国务院综合国情地理信息系统》。如今，它已被安装在国务院常务会议室和中共中央政治局常委会议室，成为我国高层管理决策工作中得力的现代化手段。
80年代以来，采用地理信息系统（GIS）技术的高层宏观决策系统已相继在日本、英国等发达国家建立，成为规划管理与分析决策的有效辅助工具。时不我待，1992年2月，在充分论证的基础上，国务院秘书局与国家测绘局决定，共同主持研建《国务院综合国情地理信息系统》。
承担这一艰巨任务的，是中国测绘科学研究院“9202工程”课题组的27位科研人员。经过他们将近两年的紧张工作，“9202工程”一期工程终于如期完工，建成了由地理基础数据、综合国情文档数据和专题数据组成的综合性数据库实体，其中的文档数据包括各省概况、资源情况、工农业生产、交通邮电、教科文卫体、财政金融、商业贸易、对外开放、社会发展9大类23项数据；专题数据包括各省国民收入、社会总产值、农业耕地面积等共14类73项统计数据。科研人员还研制成功了电子地图检索、显示软件系统，可以在几十秒内，把领导同志需要的全国任何一地的地图及有关概况显示在100英寸的超大屏幕上。
“9202工程”一期工程的建成，成功地将空间地理信息同社会经济统计信息、国情文档信息有机地结合起来，为我国高层宏观决策提供了高效、直观的辅助分析工具，而且将带动我国地理信息产业的发展，前景喜人。
犹如春风吹皱一池春水，当“电子地图进入中南海”的消息传出后，全国各省、区、市也纷纷拨专款建立本省的“综合省情地理信息系统”。截至目前，全国已有14个省（区）正在或已经建立了本地的地理信息系统，有的已投入使用。各级领导者运用电子地图这一高新技术成果运筹帷幄，规划发展宏图的现实已经来到。
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专栏：小辞典
什么是“3S”技术
“3S”是地理信息系统、全球卫星定位系统和遥感技术的总称。以“3S”技术为代表的数字化测绘技术及数字通信网络技术，是现代测绘科技的标志。
地理信息系统（GIS）：集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体，它是由计算机硬件、软件、数据和用户几大要素组成的问答系统，包括以采集、存贮、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。
全球卫星定位系统（GPS）：具有全球性、全天候、全方位、连续快速和实时的高精度三维导航、定位和授时功能，可广泛应用于海陆空各个部门的导航和定位。
遥感技术（RS）：以航空航天等高技术作为手段，实现对各种空间信息的获取、处理直至应用的综合信息流程。
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专栏：
刘先林：仪器研制创一流
中国工程院院士、中国测绘科学研究院院长刘先林研制的解析测图仪，结束了我国先进测绘仪器全部依赖进口的历史，使我国此类仪器的水平步入国际一流水平，并且创造了一台仪器每年产出经济效益420万元，节省外汇30多万美元的突出成绩。
早在25岁时，刘先林便研究出“坐标法解析辐射三角测量”方法，把过去的图解精度提高了一倍，并被列入国家规范。他研制的数控测图仪、正射投影仪填补了国内航测仪器空白。
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专栏：
数字化测图：
创造新感觉
立实
无论是传统的航空影像，还是航天影像（卫星影像）、雷达影像，或是人工摄影相片，只要将它输入计算机，立刻就可在屏幕上清晰而准确地显示出物体（山、水、房屋等自然物）的空间位置、形状及想知道的所有实地景况，并自动地绘出各类物体的等高线。这就是武汉测绘科技大学测绘遥感信息工程国家重点实验室创造的奇迹。专家们研究的这一“全数字化自动测图的理论和方法”，不仅荣获了国家自然科学二等奖，而且已成为一套完整的具有国际先进水平的自动化测图系统投入应用。澳大利亚外商首家签约经销该产品，同时还出口到日本和港、台地区。
该实验室是利用世界银行贷款建设的，属我国133个国家实验室和专业实验室中的七个试点实验室之一，承担了国家“八五”攻关项目和国家有关部委重点科研项目二十余项，其中多项研究成果获国家级和部委级奖励。
据张祖勋教授介绍，早在1987年，该校运用卫星与航空照片，为黄石市的城市总体规划作遥感调查。黄石市原规划要把一条20公里长的环湖大道扩展到50米宽，但经遥感测定和计算机辅助分析，现有的道路堵塞，是由几处“瓶颈”造成的，只要疏通了这些卡子，路宽45米就够了。在后来的具体施工过程中，仅此一项，就减少不必要的拆迁面积12万平方米，减少占用耕地面积10万平方米，减少填湖面积2万平方米，节省工程费1000多万元。
1989年对沙市的遥感测量，则发现人的肉眼看不到的“奇观”：在沙市东南面，有多处历史上长江决口后形成的宏大冲击扇面。这个发现对沙市的总体规划起了重要的影响。“多么危险啊，在这之前沙市的工业区恰恰准备往东南方向发展，假如真的把工业设施建在这个冲击扇面上，势必发生诱发性堤崩！”
我国中厚钢板剪切长宽度测量长期以来一直是由人工操作，不仅耗费大量的人力物力，而且由于精度不能保证，常常造成钢材报废。1993年5月，武汉钢铁公司与武汉测绘科技大学联袂攻关，经过一年多的努力，终于研制成功在线剪切自动测量定位装置。该系统主要是运用图形测量技术，再装备高精度CCD摄像机同计算机对接，由计算机把钢板的长和宽显示在特设的大屏幕上，引导完成剪切。该系统设定的测量精度高，其误差只有国家允许误差标准的1／2。
地理信息系统是运用计算机技术，为对地理环境资源信息数据进行采集、存贮、处理、应用、管理而建立起来的软硬件系统。武汉测绘科技大学承担软件开发，所研制的百万元以上项目就有一大批。他们完成的深圳国土规划管理信息系统、广东大亚湾经济开发区建设管理信息系统、广东高明县土地管理与房产管理信息系统以及广西北海市土地信息系统，都显示了很高的实用价值和社会效益。
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专栏：
宁津生：探索地球重力场
武汉测绘科技大学校长、中国工程院院士宁津生教授，长期从事物理大地测量的理论和方法研究，是该领域重要的学术带头人。50年代至70年代，他主要研究我国天文重力水准的理论、方法和精度，其成果完善了苏联专家为我国设计的天文重力水准布设方案。70年代初，他参加了国家科研项目“应用重力资料推求高程异常和垂线偏差的精度估计”，为确定我国大地原点的地心坐标及椭球定位提供了科学依据。他潜心研究“WDM—89地球重力场模型”，该成果被认为是国内迄今为止阶次最高、精度最好的地球重力场模型。
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专栏：
陈永龄：珠峰测高第一人
陈永龄教授是一位在国内外测绘界极有影响的大地测量学家，中国科学院院士。60年代初，陈教授先后撰写了几篇重要论文，提出重新选择与我国大地水准面最佳拟合的椭球及定位，建立新的大地坐标系。之后，陈教授的愿望变成了现实——我国新的大地坐标系“1980西安坐标系”建立了！国家天文大地网整体平差也于1982年完成。这在当时是一项世界范围内前所未有的工程。众所周知，号称世界屋脊的珠穆朗玛峰海拔高程为8848．13米。测量珠峰的技术方案，就是陈教授作出的，他是精确测定珠峰高程第一人。陈教授曾力主引进卫星多普勒技术，1979年这个建议被采纳。
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专栏：
地动山摇谁先知？
——记我国科技工作者对丽江地震的研究
江为
我国科技工作者首次运用大地测量手段，成功地预测了1996年2月在云南丽江发生的7．0级大地震。这一成果在国内外地震界引起了轰动。
现代地壳运动及其动力学机制研究，是近十多年来国内外大地测量和地球物理学界极为关注的研究领域，它将大地测量学科扩展到研究地球动力学领域的发展方向。在武汉测绘科技大学赵少荣和晁定波等人完成的《青藏高原现今地壳运动的监测及其动力学机制的研究》的攻关项目中，他们根据大地测量反演理论，对丽江地震进行了预测。
该项目利用GPS（全球卫星定位系统）等现代大地测量技术，监测青藏高原地壳运动，优化设计大地测量监测网的布网方案，共完成GPS点131个；重力剖面3条，全长4383．9公里，重力点690个；水准路线13条，全长8429．7公里。随后，项目组人员经过认真的研究，从大地测量监测数据中定量分析了地壳形变的特征，同时对其进行了地球动力学的解释，形成了一套大地测量反演理论。该理论的核心内容是，因大地震孕震、发震过程常伴有地表大幅度水平和垂直形变，这种形变携带着地震震源信息，也携带着震源至地面之间地球介质的信息，所以可以根据震区地震前的多期GPS形变监测结果分析地震震源，即通过观测结果反推（反演）震源参数。基于这种理论，项目组人员在1993年利用国家地震局提供的1988年8月和1991年10月两期GPS基线变化数据，反演了红河断裂带现今活动段及其参数，发现在此断裂带地区的地壳深部11．6公里处有一个岩石圈大错位，由此预测了丽江地区在两年至三年内将发生强烈地震，预测震中位置为东经100．2度、北纬26．8度，震级为6．8级至7．0级，并将这一成果及时在国际著名地学期刊《地球动力学杂志》上发表。1996年2月，丽江发生了地震，震中位置为东经100．3度、北纬27．2度，震级为7．0级，与预测结果基本一致。
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专栏：科技杂谈
地图更新应有时
金祥文
我国疆域辽阔，仅就地形图覆盖率而言，在国际上似乎还说得过去。但是从现势性上讲，问题却很多。
所谓现势性是指地图的内容及时反映地理要素的最新变动情况。以我国经济建设中使用最多的1∶5万比例尺地形图为例，1990年后出版的仅占2．5％。发达地区或重点建设开发地区的1∶5万比例尺地形图，新测制的比例数同样很小。严重滞后的地图测绘、出版速度，与我国经济一日千里的建设速度形成了强烈的反差。
1985年大兴安岭森林失火时，黑龙江省领导指挥灭火用的1∶5万比例尺地形图竟还是60年代初测制的；1993年国务院作出了同意扩大陆上石油对外合作的决策后，多次出现我方提供的有关风险勘探区的1∶5万地形图资料过于陈旧，不敷使用，外方不得不采用卫星遥感资料临时成图的情况。我作为国家测绘局的负责人，常常为地图资料过于陈旧，根本无法满足用户部门需要而焦虑不安，苦恼内疚。如果长此下去，测绘局就会失去存在的价值。
测绘是国家建设的尖兵。测绘工作必须先行。测图计划应当比各项建设的日程表至少提前半拍到一拍，不然测绘工作就无从发挥前期性、基础性作用。为此，测绘部门把解决地图更新问题作为最突出的任务在“九五”计划中提了出来，下决心扭转基础测绘工作滞后于现代化建设的局面。
解决国家基本比例尺地图陈旧问题，从管理角度上讲，关键是看基础测绘工作能否列入中央和地方的年度计划。对此，国家计委经过反复深入的调查研究，在去年全国计划会议上，终于把专题报告《加强基础测绘工作，提高测绘保障能力》列入了1996年《中国计划白皮书》。专题报告中明确提出要建立国家基本比例尺地形图的定期更新机制，确定1∶5万比例尺地形图在一般地区的更新周期为10—15年，在重点地区和大中城市应为5—10年；1∶1万比例尺地形图的更新周期应当更短一些。今年8月下旬，国家计委在加强基础测绘问题上又跨出了关键性一步，决定从1997年起将基础测绘计划列入国民经济和社会发展年度计划。这一举措表明，在幅员辽阔的我国，地图更新机制的建立不久将成为现实。
此外，从技术上讲，国际上高分辨率传感器的投入运行，使得大范围实施地图更新计划成为可能。测绘部门已对大范围地图更新工作做好了必要的技术准备。“七五”、“八五”期间，测绘部门牢牢把握住了传统测绘产业向现代地理信息产业发展的方向，积极跟踪国际先进测绘技术，组织科研攻关，研制成功了具有国际一流水平的关键性技术——全数字化测图系统。大力应用以“3S”技术为代表的数字化测绘技术对传统测绘技术体系进行了现代化改造，建立了七个数字化测绘生产示范基地，为大规模采用数字化修测技术做了必要的产业性准备。
地图资料陈旧问题，是测绘事业发展进程中首当其冲需要加以解决的一个前提性问题。有了良好现势性的基础地理数据的支撑条件，才可能建立起高质量的地理信息系统，才可能真正实现遥感技术的深层次应用。
（本文作者为国家测绘局局长）
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专栏：
王之卓：摄影测量冠神州
国际摄影测量与遥感学会荣誉会员，是世界摄影测量与遥感界的最高荣誉，全世界仅有七人，我国王之卓教授是其中之一。
这位武汉测绘科技大学名誉校长、中科院院士，半个多世纪以来，始终站在测绘学科发展的最前沿。早在50年代，他在一篇论文中推导了“起伏地区航摄相片相对定向元素解算公式”，被学术界称为“王之卓公式”。60年代，他发展了解析空中三角测量理论和解析测图仪的思想。70年代初，他提出了全自动化自动测图课题，亲自制订研制方案并领导这一课题的研究。80年代，他的著作《摄影测量原理》荣获全国高校优秀教材特等奖。
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陈俊勇：巧绘大地参考系
为发展我国卫星测地技术和建立符合中国实际的坐标系，中科院院士陈俊勇教授首次利用卫星大地测量资料，对我国参考椭球定位进行了研究，为后来形成我国“1980西安坐标系”作出了重要贡献；他主持推算和提供了我国首次民用的地心坐标转换参数；1981年，他以优异的成绩完成了奥地利格拉茨技术大学卫星大地测量专业的学习，成为新中国成立后测绘界的第一位博士；他推导出的世界“1980大地参考系”全套参数计算公式，被国际组织IUGG通过并采用至今，这标志着中国人首次进入了为全球测量参考基准提供数学基础的行列。
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李德仁：百年之谜迎刃解
在武汉测绘科技大学任教的中科院院士、中国工程院院士李德仁教授，至今保持着德国斯图加特大学博士论文得分最高纪录。
1982年，李德仁赴德国波恩大学进修。其间，他提出了比传统的“丹麦法”更加优越的粗差定位验后方差选权迭代法，被国际测量学界称为“李德仁方法”。1983年，他转入斯图加特大学攻读博士学位。两年后，他完成了“摄影测量平差中控制点粗差和相片系统误差区分可能性理论和试验”，这一超前课题的研究解决了经典理论中不同模型误差的区分和同一模型误差的定位等难题。他的论文得到最高评分：一分加五星。
格拉法韧教授在李德仁博士论文上批道：“我为这篇文章而激动，它解决了测量学上一个百年未解的难题。”今天，即使是最发达的国家，也要用李德仁的理论去校正自己的航测平差系统。
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专栏：
我国辽阔的大地上，几乎每年总有一些地方要发生洪涝灾害。洪水肆虐给人民生命财产但与过去不同的是，我们防灾的意识在逐步加强，损失的程度在逐年减轻，门对灾情的掌握在日趋准确……这些可喜的变化有赖于科技工作者利位系统等高新技术为科学决策提供的可靠依据——
洪水万顷尽收图中
李众
今年7月上、中旬，湖南洞庭湖地区发生了百年不遇的特大洪涝灾害。洞庭湖大堤决口，数百万亩农田被淹。灾情发生后，党中央、国务院十分重视，国家测绘局防汛领导小组当即组成调查小组奔赴灾区。科技工作者采用遥感、地理信息系统和全球卫星定位系统相结合的手段，经四次近14个小时的有效航飞，获取了受灾地区的第一手资料，这些资料和数据被及时标绘在1∶5万比例尺和1∶1万比例尺地形图上，仅用一周时间，便向国家防总和国务院有关部门上报了洞庭湖地区淹没面积、居民地、受灾人口、村庄、耕地、林地、空地和13个县市1185个村庄八个方面的受灾情况，为准确评估灾情、科学决策提供了可靠依据。
充分利用遥感等测绘技术手段，为防灾减灾提供及时准确的服务，已经成为测绘部门多年来责无旁贷的任务。
让我们把历史的镜头推到15年前的那个不眠之夜。1981年7月14日，四川省合川县政府接到洪水警报：特大洪峰将于7月16日晨到达合川，洪水水位将达海拔219米，比枯水位高出33米。由于测绘部门早已将合川县城的每条街道、每个工厂的海拔高程，沿江各乡镇的重要地段、山头的海拔高度进行了精确测量，及时准确地为县政府提供了海拔在219米以下的街道和地区名称等测绘资料，使即将受淹的6．2万名居民，在一天之内有计划有秩序地迁至安全区。沿江各乡镇不仅帮助危险区的农民搬了家，并且抢收了低于洪峰水位线以下已经成熟的数万亩玉米。灾后人们发现，这次历史上罕见的洪水几乎淹没了整个县城，但因提供的测绘数据准确可靠，组织疏散及时，该县在特大洪峰到来后无一起伤亡事故。
历史有时会出现如此惊人的相似。1985年6月12日凌晨3时45分至4时20分，位于湖北省宜昌市长江上游72公里处的长江西陵峡西段——兵书宝剑峡出口处的秭归县龙口区新滩镇岸坡，发生了一起震惊全国的新滩大滑坡。3000余万立方米土石自100米高处的广家岩坡脚，以排山倒海之势，高速下滑，将古镇新滩全部摧毁，堵塞长江江面达1／3，江中激起巨浪高达54米，涌浪波及上下游江段42公里。但是，滑坡区内的457户1371人却已在灾害发生前全部安全转移，无一人伤亡。当时在险区上下游行驶的11艘客轮，也因事先得到通知停航。这个奇迹是怎么出现的？原来测绘工作者提前已掌握了地壳形变监测的资料。他们通过近十年持续不断的观测结果分析，终于成功地预报了新滩滑坡的时间和范围，在灾难发生之前及时发出了警报。
近些年来，由于我国气候异常，长江、黄河、淮河、太湖等流域的干流、支流时常发生洪涝灾害，中央和各级防汛指挥部门急需了解洪水肆虐的情况、过去兴建的防洪水利设施是否有效。这时，测绘部门制作的洪涝灾情标图便成为了上至党和国家领导人、国家防总，下到各级政府和防汛指挥部门不可或缺的决策依据。但如果仍利用传统的方法，组织人员现场勘测，层层统计上报，需要的几天到十几天的周期，无法满足指挥防洪抗灾的需要。1989年，中国测绘科学研究院与国家科委、水利部、中科院等部门的专家共同研究开发，利用遥感技术、通讯技术和地理信息系统相结合，形成了一套完整的洪水灾情动态监测与评估技术系统，实现了对洪水的实时监测及全天候准实时监测。该系统用机载合成孔径雷达获取现场洪水灾情，不管当地云层多厚，在飞机起飞后4—5小时就可以将灾区现场图像和有关灾情数据报告防汛指挥部门，与此同时，利用其中的地理信息系统，结合地形图、航空图片、卫星图片进行解译和面积量算，对受灾区的淹没面积、内涝面积、受淹村庄等内容进行统计，迅速准确地提交了有关灾情的客观数据。
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改革开放以来，我国科研工作条件发生了巨大变化，多数领域的科研仪器及设备的水平已接近或达到国际水平。图为中国测绘科学研究院工作室一角。刘工河摄
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陕西测绘局的科技人员对秦陵兵马俑进行近景摄影测量，制作出等值线图、立面线划图、相片纠正图等作为资料存档，为有关部门保护、维修、复制文物提供了准确的数据。董秦川摄