美国地理空间信息采集的发展与启示

李 晓

（西安测绘总站，陕西 西安 710068）

地理空间信息源于美国，英文为Geospatial intelligence（GEOINT），是指出事物在地球上所处的位置，是星载和机载传感器采集的多种形式的数据以及各种数字化地理信息的集成成果，融合了地图制图学、影像分析、地理空间分析、航空分析、海洋分析以及区域分析等技术。信息化社会中，个人和机构依靠地理空间信息的支持，对相关信息进行分析和决策，通过对各种信息进行筛选、融合，使新获取的信息和已有信息重新组合，准确评估不同地理环境下的城市交通、人文经济等领域的拓展运用，抢占先机，保证机构机动灵活，获取最大的经济和社会利益。由于地理空间信息在政治经济文化中的重要作用，受到许多国家的重视。

地理空间信息是指地理信息系统技术与地理信息数据库相结合，对各种信息进行分析、处理和显示。美国地理空间信息采集技术是随着现代科技尤其是影像技术和计算机技术的迅速发展而逐步成熟并居于领先地位的，它主要以信息化时代政治经济文化理论和客观需要为牵引，以概念技术演示、模拟训练为途经，对影像、影像信息和地理空间信息与保障等概念及相关因素和体系进行了全面深入的研究，取得了重要成果，数字化技术和信息系统、地理空间信息产品不断出现。

1 美国地理空间信息采集的由来和发展

美国地理空间信息采集从图像信息采集的萌生到其国家地理空间信息机构的日趋成熟经历了200多年的历程。

1.1 美国地理空间信息采集的由来

美国对地图信息采集的最初需求始于1803—1806年之间，时任总统托马斯·杰弗逊为促进美国西部发展，组建探险队去考察新获得的路易斯安那地区并为之绘制地图。由于航行和摄像技术的发展，第一次世界大战前产生了航摄照片。航摄照片可以从不用时间和不同角度反映同一目标，使指挥员更准确地感知作战空间，航空照相技术成为获得战场信息的主要来源。图像解读员通过立体观察器对采集的图像信息进行分析解读。第二次世界大战期间，航摄在速度、距离、目标以及照明等方面的技术障碍逐渐得到解决，随着航摄照相机、远射透镜和闪光炸弹等技术的不断进步，美国对航空图像信息的采集和开发更加重视，并利用获取的图像信息绘制地图。1941年，美国虽然改进了遥感器的精密性，但仍然缺乏像片判读员这样的专业人才来对所采集的数据进行缜密的分析。二战后，美国空军开展广泛的航空侦察，陆军和海军也努力在这方面寻求新的突破。为了满足战略高层对图像信息采集的需求，美国开始注重发展卫星侦察，并成立了国家侦察办公室。为了对获得的图像资料进行充分的分析研判，1961年美国成立了国家图像判读中心，该中心在古巴导弹危机中发挥了巨大作用，标志着美国地理空间信息采集的雏形形成。

1.2 美国地理空间信息采集的发展

越战之后影像信息采集按照知识的特殊化与普遍化两种补充方式不断发展，地球科学专业也注重整合商业卫星成像、火箭成像、GIS、GPS、世界大地坐标系以及计算机辅助制图等相关技术。这种整合能够将分析特定地理区域分析、武器装备系统和新兴技术专业人员与掌握通常技能的并能够处理各种地理边界问题的跨职能专家有效地结合起来，使得影像信息采集更加完整准确。由地理信息系统的开发和应用而发展起来的空间数据库，是美国地理空间信息采集的重要组成部分，是其他应用部分的前提和基础。GIS的关键是地理空间信息的获取与更新，这成为了当时制约GIS发展的瓶颈。

1994年4月，时任总统克林顿提出建立国家空间数据基础设施，针对各级政府、私营和非盈利机构以及学术界，定义了他们共享地理空间数据时所需的政策、技术和人力资源。此后，美国地理信息系统（GIS）发展非常迅速，覆盖了民用和国防军事等诸多领域。1996年美国成立了国家影像与测绘局（NIMA），主要目的是满足国家和军队对影像、影像情报和地理空间信息产品日益增长的需求，并努力促进影像与地理空间情报这两大学科的有机融合。由于测绘与影像分析处理毕竟不属于同一学科领域，NIMA成立后最初几年工作卓有成效，但在促进两种学科领域的融合，从而提高整体保障效能方面并不十分理想，大量的卫星影像得不到有效的利用，信息优势无法转化为决策优势。2002年1月25日，美国国家图像与测绘局（NIMA）在其《战略意图报告》中提出用“地理空间信息”取代传统意义上划分的“图像、图像信息与地理空间信息”任务概念。2003年1月，“地理空间信息”被确定为NIMA的顶层概念，并收录美国国家安全辞典。同年为了让政府和社会各界顺利访问地理空间信息，美国政府制定“地理空间一站式访问”（Geospatial one stop.GDS）计划，向公众开放几乎官方所拥有的全部信息，包括官方GIS数据。2003年11月24日，美国国防部国家影像与测绘局（NIMA）正式更名为“国家地理空间情报局（NGA）”，标志着美国测绘保障进入了“地理空间信息”时代。NGA建立了接近全球范围的中等分辨率地理空间信息框架，即基础数据，包括影像数据、高程数据、自然要素和人文要素，精确定位数据、航空导航安全数据以及水道导航安全数据等。NGA通过支援分队搭建了覆盖全球的网络服务系统，装备了数据搜集系统和信息处理系统，并且通过网络化的形式加强与用户的联系，能够根据用户的不同需求提供个性化的解决方案。由于RS，GPS和GIS三大测绘技术的发展与融合，使影像与地图这两类产品的界限日益接近，这在技术上为地理空间信息与影像分析的集合奠定了基础。美国从90年代中期开始投入大量资金，2003年建成地理空间信息和影像数据库，其中，国家信息库（NIL）是目前全球规模最大、获取速度最快的数字影像档案库。2010年，美国建成地理空间基础框架数据库、基础地物数据库和控制数据库，这些数据库与全球信息网络配套。

美国地理空间信息采集的发展始终同计算机信息技术的发展息息相关。由于计算机软件集成技术、网络技术的发展，美国地理空间信息采集的发展也随之进入了快车道，基本实现了数据规模化，系统集成化，平台网络化和应用社会化。地理空间信息系统实现了数据采集自动化，空间数据和属性数据组织的一体化，以及空间分析功能的多样化。地理空间信息系统的开发与运用，在美国电子政务中占据了很重要的地位，政府和商业机构建立网络化的地理空间信息集成平台，通过平台发布地理空间数据，用户在网络上进行空间数据浏览、查询，使用其分析功能。例如通过网络用户可以方便地查找银行、酒店或商场的地址。

美国对地理空间信息采集的研究与运用处于领先地位，美国地理空间信息在各种决策进程中充当关键空间信息，为全源信息分析提供了核心的空间基础。经过多年的发展，美国逐步建立起针对不同层次的地理空间信息的组织体系和技术规范，制造出一系列地理空间信息产品，并将其广泛运用于民众日常生活和信息化战争中。

1.3 美国地理空间信息采集的启示

美国地理空间信息采集技术是随着现代科技尤其是影像技术和计算机技术的迅速发展而逐步成熟并居于领先地位的，它对影像、影像信息和地理空间信息与保障等概念及相关因素和体系进行了全面深入的研究，取得了重要成果，数字化技术和信息采集系统、地理空间信息产品不断出现，美国地理空间信息采集的发展给我们带来了两个启示：一是充分借助社会力量、盟国的力量，使地理空间信息和保障活动真正实现综合化和一体化。美国国家地理空间情报局将一体化与协作作为自己成功的基石，并把协作与合作定为自己发展的方向和目标，这个目标与国家的重大情报及国防目标任务始终保持一致。二是利用商业服务优势是美国地理空间情报局的新型战略性目标。将地理空间信息作为一种服务，是地理空间信息发展道路上具有里程碑意义的转变。