国家新型基础测绘体系建设研究

刘奇志，肖建华，李鹏鹏，彭清山，王祥，李海亭

(1.武汉市自然资源和规划局，湖北 武汉 430000； 2.武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430021)

1 引 言

1.1 建设背景

党的十九届五中全会提出，当今世界正经历百年未有之大变局，正处于新一轮科技革命和产业革命深入发展的新时期，要充分认识新发展阶段，贯彻新发展理念，构建新发展格局，坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位，建设高质量发展的国土空间布局和支撑体系，系统布局新型基础设施建设，加快数字化发展。

基础测绘面临着适应新形势、满足新需求、解决新问题、完成新任务、做好新服务等一系列挑战，这就要求我们在新时期新发展阶段下准确把握测绘工作的根本定位，即“支撑自然资源管理，服务生态文明建设，支撑各行业需求，服务经济社会发展”[1]，贯彻“测绘向策划升级，测量向调查转变”的新时期基础测绘工作新发展理念，构建全面融入自然资源管理体系中的新发展格局，不断促进基础测绘在新体制下保障经济社会高质量发展、服务国家治理体系和治理能力现代化建设等工作中发挥好支撑作用意义重大，开展新型基础测绘体系建设势在必行。

1.2 新型基础测绘体系

新型基础测绘是在保持基础测绘基础性、前期性、公益性的前提下，运用人工智能、大数据、物联网等新技术，采取“国家-省-市(县)”协同生产组织管理模式，遵循相关的标准规范形成全新的测绘产品体系，具有信息获取立体化、实时化，处理自动化、智能化，服务网络化、社会化的特征，是测绘发展进入新阶段，贯彻“两支撑、两服务”新理念，构建测绘体系新格局的重要工作，是现代城市测绘体系中最重要的内容，也是未来测绘工作的根基。

1.3 体系特点

新型基础测绘体系建设的“新”主要特点体现在新时期的新定位、新技术、新问题、新期待和新标准，其中：

(1)新定位：国务院机构改革后，测绘工作在自然资源管理大格局下明确了“两服务、两支撑”的新定位，基础测绘在为经济建设、社会发展和国防建设提供测绘服务保障的同时，也承担起支撑自然资源“两统一”管理职责履行，服务生态文明建设的新使命。

(2)新技术：在国家创新发展战略的驱动下，基础测绘体系建设加快转型升级，由“3S”(GIS、GNSS、RS)技术体系向“ABIS”(A-Artificial Intelligence，人工智能；B-Big Data，大数据；I-Internet of Things，物联网；S-Surveying and Mapping Technology，测绘技术，如倾斜摄影测量、无人机测图、LiDAR、移动测量等)新型技术体系转变。

(3)新问题：新时期基础测绘建设与经济社会发展的矛盾凸显，重复测绘、重复生产，成果分级与共享的矛盾，应用与需求不匹配，技术手段落后，成果单一等问题愈发突出，新型基础测绘建设愈发迫切，按照自然资源管理和信息发展的新要求，以“一个实体只测一次”为目标，探索基础测绘转型升级之路，是解决新问题的重要举措。

(4)新期待：新型基础测绘建设将逐步满足社会各行业对基础测绘成果更加丰富、更加多样、更加精准的需求，纵向上贯穿于经济社会建设各个阶段，满足成果更新周期的灵活定制和全生命周期管控等更高的要求，横向上支持多部门、跨行业应用的产品和服务需求。社会各界期待着新型基础测绘建设提供更为有力的支撑。

(5)新标准：基础测绘在标准体系转型升级上，由过去按照比例尺进行图面表达的要求和精度，向以地理实体为基础的依特征、需求进行综合表达和应用转化，按照“六个一体化”(地上地下、二维三维、空间属性、室外室内、陆地水域、时间空间)、“五精度”(几何、纹理、时间、类别、属性)原则和要求，制定或修订数据采集、处理、质检、建库、服务、评价等标准，逐步构建新型基础测绘标准体系[2]。

2 新型基础测绘体系建设的必要性

随着前沿技术的迅速发展和市场需求的不断增长，传统基础测绘成果的缺陷和组织管理方式的不适应，以及国家层面规划的要求，使得新型基础测绘建设日益迫切，其建设的必要性体现在以下三个方面。

2.1 需求导向

国家发展战略上，党中央、国务院要求大力发展“产业数字化、数字产业化”“统筹新型基础设施建设”，推动着测绘产业面向新需求的快速转型；城市治理上，特别是2020年新冠肺炎疫情的爆发，城市的精细化治理和应急管理面临着巨大挑战；技术上，人工智能、大数据、云计算、物联网、区块链等前沿技术迅速崛起和深化应用，助推我国经济社会进入高质量发展的轨道，新时期自然资源管理、生态文明建设、智慧城市建设、城市更新和精细化治理等各方面、各行业都对基础测绘工作提出了更高、更细、更精、更多的新需求，基础测绘建设转型升级迫在眉睫。

2.2 问题导向

在新体制下，基础测绘在自然资源管理中发挥“框架、基底、背景”的能力和水平尚存在短板，服务效能、产品成果、技术手段和创新发展等方面，新时期基础测绘建设还面临着诸多问题：沿用纸质标准、标准老旧的问题；成果未对象化、未实体化的问题；多尺度化分级、重复测绘的问题；强调分级管理、忽略统筹、共享难的问题；成果要素分类分级与自然资源登记管理不一致的问题；技术手段以3S技术为代表，基础测绘生产以3S为分工、以4D产品为目标的问题；测绘与互联网、大数据等新信息技术融合不够的问题等，新型基础测绘体系建设要求更加迫切。

2.3 目标导向

转型升级是基础测绘工作面临的重大课题。《国务院关于全国基础测绘中长期规划纲要(2015-2030年)的批复》(国函〔2015〕92号)提出：“到2030年新型基础测绘体系全面建成”，要求全面提升测绘地理信息服务能力，形成以基础地理信息获取立体化、实时化，处理自动化、智能化，服务网络化、社会化为特征的信息化测绘体系，基本形成以新型基础测绘、地理国情监测、应急测绘为核心的完整测绘地理信息服务链条。该批复中明确了对新型基础测绘体系建设的实施要求和建设目标[3]。

2019年全国自然资源工作会上要求“加快基础测绘转型升级，增强测绘地理信息公共服务能力”，2020年全国国土测绘工作会议上再次提出“大力推动新型基础测绘建设，加快构建实景三维中国”，明确了新时期测绘工作“两服务、两支撑”的根本定位。新型基础测绘体系建设目标明确，意义重大。

3 新型基础测绘体系建设的目标和要求

3.1 建设目标

国家新型基础测绘建设的根本定位是“两服务、两支撑”，主要任务是围绕自然资源“两统一”管理需求，为履行好《测绘法》赋予的为经济建设、国防建设、社会发展和生态保护提供全方位服务的职责，对基础测绘产品体系升级改造，构建新型基础测绘产品体系，以信息化测绘为技术支撑，构建新型基础测绘技术体系，根据新时期基础测绘生产服务流程和技术体系的业务要求，优化基础测绘组织架构和生产分工，构建新型基础测绘组织管理体系，形成系列标准政策，建立与新型基础测绘相适应的组织管理模式。

3.2 建设要求

全国开展新型基础测绘体系建设具体工作要求包括：

一是提高认识，主动作为。开展新型基础测绘建设，是贯彻落实党的十九大和十九届二中、三中、四中、五中全会精神，深入推进测绘地理信息领域供给侧结构性改革的重要举措。深刻认识新型基础测绘重大意义，加强组织领导，认真履行职责，主动开展新型基础测绘建设试点与研究，为加快新型基础测绘的建设贡献力量。

二是加强探索，深入研究。新型基础测绘工作涉及面广、技术性强，具有长期性和复杂性的特征，尚存在一些难点和困惑，没有成熟的经验可循。要科学研判国情省情市情，聚焦新型基础测绘产品形式和服务模式，加强对技术创新和体制机制的探索研究，有重点、有步骤、分阶段地推进新型基础测绘建设。

三是试点带动，逐步推广。自然资源部统一部署新型基础测绘试点工作。各省市积极参与，组织开展试点工作探索，扎实推动各项试点工作的有效落实，形成可借鉴、可复制、可推广的试点成果，为新型基础测绘全面铺开积累经验、创造条件。

四是密切配合，协同推进。自然资源部紧扣新型基础测绘的发展方向，围绕新型基础测绘的难点和关键环节，协同做好新型基础测绘的顶层设计；各省、市部门及相关单位积极配合，制定切实可行的设计方案，扎实有效地推进各项工作；各支撑单位强化沟通与交流，互相借鉴，互相学习，及时推广好的措施和经验，确保新型基础测绘建设顺利推进。

4 新型基础测绘体系建设的实施

4.1 建设部署

按照自然资源部的统一部署，国家新型基础测绘建设采取试点先行探索的模式。试点的设立总体上分省、超大城市、中等城市三级，每级各选取2～3个试点，其中省级试点目前已批准的有宁夏回族自治区试点，超大城市级试点已批准的有上海、武汉、西安，中等城市试点目前仍空缺。

试点的设立，是对新型基础测绘建设认识、概念、思路的尝试，秉承“试点有目标、创新无边界”的原则，对基础测绘转型升级之路大胆尝试，大胆探索，试出边界，试出经验，切实面向新时代的新需求，形成新型基础测绘可复制、可借鉴、可推广的经验。

4.2 武汉试点

2018年11月27日，为落实国家新型基础测绘建设要求，鉴于武汉市已具备较好的新型基础测绘体系建设试点工作基础，为加快推进基础测绘管理、技术、产品、服务创新和人才队伍建设，武汉市人民政府向自然资源部申报国家新型基础测绘体系建设试点城市。2019年1月21日，自然资源部复函同意武汉市作为新型基础测绘建设试点城市，武汉市成为全国首个新型基础测绘建设试点城市。2019年8月26日，自然资源部国土测绘司复函同意试点项目实施方案，项目正式启动实施。

4.2.1 工作基础

武汉市基础测绘20年来的发展历程中，始终坚持继承与创新并重，通过基础测绘工作“四进”，即“进法规”“进预算”“进职责”和“进规划”[4]，逐步走出一条具有武汉特色的基础测绘创新探索与实践道路，从根本上扭转了基础测绘供给能力严重不足的被动局面。

1999年，基础测绘工作首次纳入武汉市国民经济和社会发展计划。自2001年起，基础测绘正式纳入市财政预算。通过《武汉市“十五”期间基础测绘实施计划》《武汉市基础测绘“十一五”规划》《武汉市基础测绘“十二五”发展规划》《武汉市基础测绘发展“十三五”规划》四个“五年规划”的实施，武汉基础测绘工作从探索起步到规范运行，逐渐形成了较为完整的基础测绘体系。基础数据覆盖范围日益扩大，从武汉主城区扩展到全市域并延伸到武汉“1+8”城市圈；内容内涵不断拓展和创新，城市建筑信息调查、地下管线普查、地下空间调查、水下地形测绘、地理国情监测等均已纳入基础测绘范畴；技术手段和技术装备不断丰富提升，从传统平板测图到现在CORS精确定位、数字航空摄影、像素工厂、InSAR、倾斜摄影、水下地形测量、实景三维采集、海量遥感影像处理等；应用服务模式不断升级创新，从地图为主发展到围绕地理信息的获取、处理、挖掘、集成和服务提供；标准体系从无到有，技术人才储备跨越式发展，服务保障能力日益强大。

武汉基础测绘成果已经广泛应用于科学研究、经济建设、文化教育、国防建设和行政管理等诸多领域，有力地支撑和保障了武汉城市规划、建设、管理和发展，也为新型基础测绘试点打下了良好基础。

4.2.2 建设目标

武汉试点项目计划用2年时间，按照自然资源管理和信息化发展的新需求，完成对武汉市基础地理信息数据库的升级改造试点试验；以基础测绘产品体系升级改造为牵引，带动技术体系、生产组织体系和管理体系的创新，形成系列标准政策，实现“一库多能、按需组装、定制服务”，为全国新型基础测绘建设提供可借鉴、可复制、可推广的经验和成果。

4.2.3 建设思路

武汉试点项目在前期调研和研究的基础上，结合自然资源部、国土测绘司的批复要求和武汉市锚定国家中心城市、长江经济带核心城市、国际化大都市的总体定位，确定了试点建设“123456”的总体建设思路。

(1)一个产品体系

新型基础测绘产品体系为“211”架构(图1)，“2”是“地理场景数据、地理实体数据”，两个“1”分别是标准化产品和应用产品。

传统基础测绘的服务形式主要是在完成测绘数据处理后提供不同比例尺的全要素地图图纸或者数据库，而在新型基础测绘中，面对自然资源管理和各行业应用的更精细的需求，必须要提供更丰富、更精准的产品服务，以定制化、个性化的服务模式将相应的成果服务提供给用户。基础测绘的服务将会向覆盖各发展阶段和全生命周期的服务升级转变。

图1 产品体系“211”设计框架

(2)两种创新模式

一是继承式创新，即以传统存量数据改造为抓手，实现实体化、一体化、语义化和自动化的地理实体数据建库。继承武汉市多年来基础测绘工作已形成的组织实施的经验、成熟的技术体系、丰富的成果基础，继续传承基础测绘的基础性、公益性属性。

二是实现突破式创新，实现“两地融合”(地理信息和地质调查)、“两域一体”(陆域和水域)、“两室打通”(室内和室外)及实现市区两级协同更新并细化五个维度(时间、几何、属性、类别和纹理)精度指标内容，创新建设和完善新型基础测绘产品体系和技术手段，谋划探索新型基础测绘组织实施和服务模式。

(3)三项工作原则

继承与创新并举。继承武汉市多年来基础测绘工作已形成的组织实施的经验、成熟的技术体系、丰富的成果基础，继续传承基础测绘的基础性、公益性属性，围绕新时代自然资源管理、城市治理等各方面新需求，创新建设和完善新型基础测绘产品体系和技术手段，谋划探索新型基础测绘组织实施和服务模式。

统筹与试点并重。系统谋划全市基础测绘工作转型升级，统筹试点期与“十四五”新型基础测绘建设探索的工作安排。加强新型基础测绘工作组织，落实保障措施，发挥东湖高新区“先行先试”作用，完成好试点项目各项任务。

重点与全局并进。以基础地理信息数据库的升级改造和相关标准规范政策制定为重点，深入服务自然资源管理，完善标准规范，创新管理机制，探索形成以地理实体为基础的集成聚类新方式，形成各类信息要素实体化、一体化建库新流程，保障全局基础测绘各项工作开展的同时，加强基础地理信息数据库的升级改造和相关标准规范政策制定等重点工作推进，深入服务自然资源管理，创新管理机制确保试点期工作实效，开启武汉市新型基础测绘建设新局面。

(4)实景三维武汉建设

实景三维武汉是武汉试点项目着力生产的新型基础测绘典型产品，是客观真实反映现实世界的三维模型，具有单体化、实体化、结构化、语义化的特点，包括模型三维、倾斜三维、全景三维等多种形式，是可空间量算和综合分析的模型，人机兼容，人眼可读，机器能懂。

(5)四个工作阶段

武汉新型基础测绘建设分为四个工作阶段：

第一阶段是3 km2样例数据生产，包括地理实体的分类、分级、粒度、编码、数据组织结构、建库等设计思路和技术方案的验证，总结实践经验；

第二阶段是优化完善分项详细设计并编制作业指导书，为试点任务的正式推进提供支持；

第三阶段是推进试点任务100 km2范围全面建设，即武汉市江汉区 28 km2和东湖高新技术开发区 72 km2的生产工作；

第四阶段进行总结归纳，形成相关标准和成果。

(6)四个合作层面

武汉新型基础测绘建设在四个层面上与各科研机构、高等院校、公司企业和城市勘测单位开展合作：

在顶层设计层面，与“国家队”开展广泛合作，同中国测绘科学研究院开展项目的顶层设计和统筹规划研究合作，同国家基础地理信息中心开展数据建库方面的合作，同国家测绘产品质量检验测试中心开展数据质量的检验合作，同自然资源部测绘标准化研究所进行了标准体系研究和标准规范制定方面的合作。

在科研创新层面，与各相关大专院校开展广泛合作。同武汉大学就全息采集、智能处理等关键技术研究上开展联合攻关，与中国地质大学开展城市多要素地质调查探索，与中国科学院开展地质调查相关工作的合作，与华中农业大学开展国土空间规划研究应用合作等。

在应用服务层面，同行业前沿公司企业进行了地理实体数据转换、实体处理工具研发、软件开发等方面的研究合作。

在共享支撑层面，同上海、西安等城市勘测单位在成果共享、平台支撑等方面开展合作。

(7)五项关键技术

武汉试点技术体系5项关键技术包括“全息采集、智能处理、变化发现、实体建库、定制服务”技术。

“全息采集技术”(即智能化全息采集)主要实现泛在信息获取。它是根据地理实体建库需要，以地理信息服务精细化、精确化、真实化、智能化为目标，利用空地一体的倾斜摄影、激光扫描等多源传感技术获取包括地上、地下、室内、室外且涵盖多时态、多尺度、多层次、多粒度、多来源、多维度、多类型的等全息地理实体要素信息[5]。

“智能处理技术”主要实现空间信息提取。它是通过深度学习等AI技术，对全息采集获取的泛在信息自动或半自动化地提取建立地理实体的矢量、三维模型等数据。

“变化发现技术”主要实现数据高效更新。它是针对互联网蕴藏着丰富的公开空间信息和人文社会信息，且具有“现势性高、传播快、信息丰富和数据量大”等特点，通过互联网抓取技术和数据挖掘分析技术，从海量众源数据中自动发现并提取，作为快速更新与完善地理实体信息的数据源。

“实体建库技术”主要实现地理实体数据成果的生产、检查与建库。围绕自然资源“两统一”和“两服务、两支撑”职责要求，以应用为导向，根据本项目制定的地理实体数据标准等规范，构建“对象化、语义化、三维化”的地理实体数据库，并附加必要的自然、社会与经济属性。

“定制服务技术”主要实现成果应用服务。它是为了满足自然资源管理和社会经济建设各行业对地理空间信息个性化应用需要，基于构建的地理实体数据库，研发智能化的数据服务、功能服务和应用服务定制接口。

(8)五个精度指标

为满足新型基础测绘产品“看得清、看得对、看得准、看得及时”和“更新时间越短越好，精度合理就好”的基本要求，为避免新型基础测绘建设中出现过度测绘和质量浪费，根据产品级别、类别、应用需求、表现形式及数据结构、数据组织等各方面特点，结合新型基础测绘建设武汉试点项目的产品设计和生产成果经验，地理实体的精度主要体现在几何、时间、纹理、类别和属性等五个方面。

几何精度是人机对新型基础测绘产品能够识别和获取的最小单元的尺寸大小的数据，是表达空间分辨率的指标。几何精度分为平面精度和高程精度两个部分，具体精度等级划分，如表1和表2所示。传统基础测绘产品中的精度指标，可以通过数值运算，转换为上述新型基础测绘产品精度指标，从而实现利用新型基础测绘产品精度指标评价传统基础测绘产品的精度等级。如原 1∶500比例尺地籍图中界址点精度是图上 0.1 mm，即实际距离为 0.05 m，则该界址点满足P0精度等级要求。

地理实体平面精度 表1

地理实体高程精度 表2

时间精度是对产品生产更新的时间间隔进行精度评定的指标，即时间分辨率。时间精度的设计主要从产品的选型、生产更新技术路线选取、应用服务需求等多方面考量，对产品的实效性、更新频率进行针对性设计。原则上单体级重点区域(重点监测、中心城区建设区域等)以周为周期进行生产更新，框架级城市区域更新以月为周期进行生产更新，地形级宏观区域更新以年为周期进行生产更新。

纹理精度是对新型基础测绘产品外观沟纹、图案、形态等结构特征表现能力的尺度描述。对新型基础测绘产品纹理精度进行设计时，首先要明确的是，纹理精度是针对具备纹理表示条件的二维或三维产品进行的描述或评价，一维数据或二维线划数据不具备纹理表示条件，故不讨论。具备纹理的二维产品是卫星影像、航空影像或低空无人机影像，三维产品即是地形级、框架级和单体级的实景三维数据。实景三维纹理精度的设计参考了CH/T 9015-2012《三维地理信息模型数据产品规范》中纹理精细度要求，如表3所示：

纹理精度 表3

类别精度是对地理实体间本质差异的定性的一种语义描述。地理实体类别精度指标的设计是根据地理信息的来源，即自然地理信息和人文地理信息，将地理实体的分类，从门类、大类、中类、小类四个定性精度层级。

属性精度是对地理实体性质和关系的描述表达详细程度的衡量。

(9)六个一体化

在信息域上，实现二维三维一体化，时间空间一体化，空间属性一体化；在空间域上，实现地上地下一体化，室外室内一体化，陆地水域一体化。

5 思考与建议

新型基础测绘体系建设是一项全新的，带有系统性、全局性、根本性变革的测绘事业转型工作，加强试点统筹规划实施，推进体系科学高效建设，是测绘工作立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局的重要举措。关于新型基础测绘体系建设，笔者提出以下五个方面的思考和建议。

5.1 强化顶层设计，统筹总体谋划

针对新型基础测绘体系建设试点工作开展以来调研和总结归纳，建议中国测绘科学研究院等负责顶层设计的科研院所，就新型基础测绘建设的产品体系、技术体系、组织管理体系和标准体系设计方面加强总体谋划和技术指导，牵头组织试点省市和主要的大专院校、公司企业开展新型基础测绘建设研讨，研究新型基础测绘建设的边界、实施路由、重难点等问题，巩固新型基础测绘体系建设基础。

5.2 聚焦核心要义，推进产学研用

重点聚焦新型基础测绘地理实体定义、分类、分级、施测粒度、精度、质量评价、建库、服务以及实景三维建库等关键问题，联合中国测绘科学研究院、武汉大学等大专院校、研究院所，以及行业前沿的企业单位、城市测绘单位，各抒己见、各司其职、发挥长处，进行研究探索、采集生产、建库服务、推广应用等，推进产学研用有机结合，推动新型基础测绘体系建设。

5.3 主攻关键技术，制定标准规范

在“ABIS”技术体系(人工智能、大数据、物联网、新型测绘技术)的驱动下，在全息采集、智能处理、变化发现、实体建库、定制服务、质量评价评定等关键技术和问题进行攻关，拓展新型基础测绘技术方案，总结形成指导性好、可操作性强的经验，并研究、制定和修订相关技术标准规范，切实提高新型基础测绘技术体系的服务能力和支撑水平。

5.4 试出试点经验，驱动转型升级

通过试点建设，进行地理实体数据和地理场景数据生产建库实践，形成服务自然资源管理、服务智慧城市建设的新型基础测绘产品体系，扩展服务形式，拓展服务面，构建新时期新型基础测绘服务模式，以“一个实体只测一次”为目标，创新多级联动的基础测绘组织管理模式，健全新型基础测绘标准体系，真正形成可推广、可借鉴、可复制的新型基础测绘体系建设经验。

5.5 动态数据更新，提升成果活力

“创新是源动力，实用是硬道理，更新才有生命力”，拓宽新型基础测绘成果更新渠道，提升成果更新和维护的质量、效率，充分应用大数据挖掘、人工智能、物联网等技术手段，发挥众包、众源测绘优势，落实“多测合一”更新地理实体办法，采用定期更新机制和灵活机动的更新手段相结合、主动更新和动态维护相辅助的方式，提高新型基础测绘成果的生命力。

6 结 语

新型基础测绘体系建设必须坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，以需求为导向，以测绘地理信息供给侧结构性改革为主线，创新升级基础测绘产品体系、技术体系、组织管理体系、标准体系，提升新时代基础测绘有效供给，满足新时代自然资源“两统一”职责履行和城市更新等各方面的新需求，推动基础测绘服务能力和水平大幅跃升，促进自然资源管理和治理能力现代化，服务国民经济社会各领域的高质量发展。

新型基础测绘体系建设是一项开创性的工作，极具挑战，需要广大的测绘工作者深入探索、勇于创新，通过锲而不舍的研究和奋斗，共同推进全国新型基础测绘体系建设迈上新台阶。