关于新型基础测绘的思考

乔朝飞

（1.自然资源部测绘发展研究中心，北京 100830）

基础测绘是为经济建设、国防建设、社会发展和生态保护服务的一项重要公益性事业。目前，关于新型基础测绘的内涵仍处在探讨过程中。笔者曾于2017年撰文[1]分析了技术进步给基础测绘带来的影响，提出了发展新型基础测绘的有关建议。近年来，自然资源部大力推动新型基础测绘建设，在上海、武汉等城市开展了相关试点。随着新型基础测绘试点的推进，对其的认识也逐渐深入，本文拟再次就新型基础测绘的建设问题进行探讨，以抛砖引玉，促进对新型基础测绘内涵认识的深入。

首先分析了新时代对新型基础测绘提出的新要求，研究了新型基础测绘的核心内容和主要任务与现有基础测绘相比是否发生变化；然后从问题导向入手，分别探讨了新型基础测绘的数据体系和管理模式；最后指出新型基础测绘的“新”体现在哪些方面。

1 新时代赋予新型基础测绘的新要求

当今世界正经历百年未有之大变局，我国经济社会发展已进入新时代，党的十九届五中全会提出，要加快构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局。

新时代为新型基础测绘赋予了新的要求。坚持创新驱动发展，要求大力加强基础测绘相关的基础理论研究，研发适应信息和通信技术（ICT）时代的地图理论、新型地理信息数据模型等，实现更多从0到1的原始创新。发展数字经济，建设数字中国、智慧城市，要求基础测绘提供权威、高效、统一的数字“基底”。建设生态文明，开展自然资源调查监测，编制和实施国土空间规划，要求基础测绘提供统一的空间位置、空间关系和空间表达方式，并实现从二维到三维的升级。

2 新型基础测绘的核心内容和主要任务

在讨论新型基础测绘的内涵时，首先要明确一个问题；新型基础测绘的核心内容和主要任务与现有基础测绘相比是否有所不同？

2.1 核心内容

2017年新修订的《测绘法》中对基础测绘的核心内容进行了明确规定，主要包括；①建立全国统一的测绘基准和测绘系统；②开展基础航空摄影，获取基础地理信息的遥感资料；③测制和更新国家基本比例尺地图、影像图和数字化产品；④建立和更新基础地理信息系统。这一规定中隐含了从构建测绘基准、到测制基本比例尺地形图、再到建库的一整套生产流程。

综观国外，各国官方制图机构从事的地形图生产等活动虽然不叫“基础测绘”，但其性质与我国基础测绘基本相同。主要发达国家大地测量机构的核心内容依然是维护本国高精度测绘基准和测绘系统，这些国家的官方制图机构生产的产品主要仍为纸质和数字式系列比例尺地形图。美国民用地理信息数据主要由美国地质调查局（USGS）生产。USGS最重要的测绘产品是“国家地图”（The National Map），包含11种主要产品和服务，包括边界、高程、地名、水文、土地覆盖、正射影像、构筑物和交通等信息。“国家地图”的数据大部分来源于具有8个基础数据层的1∶2.4万比例尺地理信息数据[2]。加拿大官方生产的地形图主要包括1∶5万和1∶25万两种比例尺。英国官方测绘机构英国军械测量局生产的“主地图（Master Map）”包括地形层、高速公路网、绿色空间层、水系网和影像层5种数据，其中地形层是对英国地貌最详细和准确的描述，包含道路、田野、建筑物、树木、栅栏和路径等信息，比例尺为1∶1 250～1∶1万[3]。法国地理院生产的影像地图的比例尺为1∶2.5万～1∶100万[4]。荷兰官方生产的地形图的比例尺为1∶5 000～1∶150万[5]。德国联邦制图和大地测量局生产的地形图比例尺为1∶2.5万～1∶100万[6]。这些国家生产的数字产品类型仍以DLG、DEM、DRG等4D产品为主。

2018年自然资源部成立，基础测绘工作要适应自然资源管理工作的相关需求。基础测绘工作与自然资源管理工作二者既有联系，又相互区别。自然资源管理需要基础测绘提供技术支持。美国、加拿大、澳大利亚等发达国家的自然资源管理工作十分先进，这些国家的基础测绘也依然与自然资源管理保持相对独立。

因此，无论是依据《测绘法》的规定，还是参考国外的做法，新型基础测绘的核心内容与原有基础测绘是相同的。

2.2 主要任务

那么，新型基础测绘的主要任务与原来相比是否发生了变化呢？

《测绘法》中规定了基础测绘的核心内容，并未对基础测绘的主要任务进行明确规定。《全国基础测绘中长期规划纲要（2015-2030年）》中指出了新型基础测绘的主要特征，即“全球覆盖、海陆兼顾、联动更新、按需服务、开放共享”[7]。这5个特征分别描述了基础地理信息覆盖范围、更新方式的变化以及基础测绘服务模式的变化。

以往基础测绘的覆盖范围是陆地国土，没有涉及海洋，也没有涉及国外，因此新型基础测绘的主要任务需进行拓展，实现“全球覆盖”和“海陆兼顾”。

问题是研究的起点、创新的起点。分析新型基础测绘的内涵，应以问题为导向。归纳起来看，以往基础测绘被用户诟病最多的问题主要有两个；①基础测绘成果不好用，如要素偏少、格式单一等；②分级管理导致重复测绘，浪费财政资金。第一个问题涉及基础测绘的生产力，第二个问题涉及基础测绘的生产关系。生产力决定生产关系，因此本文先探讨生产力——新型基础测绘的数据体系，再探讨生产关系——新型基础测绘的管理模式。

3 新型基础测绘的数据体系

3.1 信息时代的地图学

新型基础测绘的数据体系与地图直接相关。地图是精心设计的工具，用于在事物空间关系中记录、计算、显示和分析事物。地图最基本的作用是把地球表面的事物收入视野[8]。地图是根据人类认知习惯对地球表面的抽象，已去除了影响人们读图的冗余信息和噪声信息，还增加了一些地球表面没有的信息，如境界线等，具有高度的科学性。千百年来，人们的认知已习惯于二维地图，因此要想改变人们对二维平面地图的认知习惯，绝非易事。影像地图是从空中视角观察地面形成的结果，且其上地表各类要素没有经过抽象加工，若直接给普通人一幅影像图，由于噪声太多，又没有综合后的图形符号，反而不能很容易地识别出各类地理要素。

近30 a来，ICT迅速发展，数字技术给地图带来了信息空间的数字自由[9]。与纸质地图相比，数字地图具有4种动态性；图形是动态的、版本是动态的、介质是动态的、完成度是动态的[1]。数字地图实现了传统地图从二维到三维的转变，表达更为灵活多样，且突破了比例尺的限制[9]。然而，从本质上看，目前的ICT给地图学带来更多的是地图“表达”上的突破，而并未给地图学理论带来新的实质性突破。一些地图学、地理学领域的专家正在探索数字时代地图新的内涵和表达方式，如探索场景学作为地图学新理论的可能性[10]。

传统地图学的理论框架和技术核心是地图投影、地图综合和符号系统[9]。这是一套严谨的科学体系，支撑着地图成为人类认识世界、改造世界的有力工具。目前，地图学理论尚未出现新的实质性创新，传统二维地图的理论根基依然不可动摇。

3.2 数据体系的拓展

现有基础测绘存在的一个弊端是成果不好用，如要素偏少、格式单一等。解决该问题需分别从信息采集和提供服务两个方面入手。

1）信息采集端。受图幅大小所限以及使用的需要，传统地形图上一般显示地貌、水系、土质植被、居民地、道路、行政境界等常见的地理要素。在信息化时代，地图的信息承载量大幅提升，地形图上所表示的地理要素种类可大幅拓展和增加，如城市中的大量兴趣点要素可增加至地理信息数据库中。此外，传统地形图只表示地球表面以上的自然和人文地理要素，今后可加入地球表面以下的地理要素，如城市的地下管网数据、人防工程数据等。

2）服务端。《全国基础测绘中长期规划纲要（2015-2030年）》中指出新型基础测绘的特征之一是“按需服务”。“按需服务”和“按需测绘”是两个不同的概念，前者是指后端的服务，是在基础测绘成果上“再加工”所形成的产品和服务，而不是基础测绘成果本身；后者是指前端的数据采集，是按照用户的要求有选择地采集地理信息要素。由于基本比例尺地形图是一种普适性的产品，其满足的是不同用户的通用需求，因此基础测绘在数据采集时不存在“按需测绘”的问题。“按需服务”的提出，主要是为了解决基础测绘成果不好用的问题。在模拟地图时代，纸质地形图一旦生成就无法更改，很难满足用户更多、更精细的需求；而在现代ICT的支持下，则可实现“按需服务”，如可通过分层技术，将用户需要的地理要素分层提出、显示，使用户可按“菜单”“点菜”。

基础测绘要真正实现“按需服务”，是一个艰难的过程。首先，向社会提供公益服务的测绘事业单位必须要转变观念，切实秉承以用户为中心的理念，放低姿态。很多时候，用户并不知道自己的需求在哪里，这就要求切实加强地形图等理论基础研究，研究ICT时代地图的数字建模、表达等，给用户提供颠覆性的新型基础地理信息产品。其次，要建立有关需求获取机制，深入了解不同领域用户对基础测绘成果和服务的实际需求，根据需求逐步改善成果形式和服务方式。最后，要建立用户反馈机制，及时获取用户对成果和服务的意见、建议，并在此基础上不断改进成果和服务。

自然资源部成立后，测绘地理信息工作融入自然资源管理工作大局。作为测绘地理信息工作的核心内容之一，基础测绘工作需要更好地为自然资源统一管理提供支撑和保障。因此，需要针对自然资源管理工作的实际需求，研发新型基础测绘产品；开发能够灵活表达各类主要自然资源的地图符号，以及能够动态表达各类自然资源变化状况的地图产品，为自然资源调查监测、确权登记和开发利用等工作提供有力支撑。

3.3 关于地理实体的讨论

原国家测绘地理信息局在上海和武汉开展新型基础测绘试点时，把地理实体作为一个探索的重点。原国家测绘地理信息局在国测函[2017]127号《关于上海市新型基础测绘试点项目立项的批复》中，建议上海围绕云计算、物联网、大数据等高新技术在基础测绘工作中的应用创新，开展基于地理实体的全息地理时空数据获取、处理、建库、管理和分析等试点工作，拓展地理信息要素内容，建设新型基础地理信息时空数据库，并形成相关标准规范。

地理实体的内涵目前尚在探索中。笔者理解，地理实体是地球表面和地表下各类由人们主观所定义的独立要素。正如地图上的各类符号是对现实世界的抽象一样，地理实体也是对现实世界的一种抽象。大者如珠穆朗玛峰、长江都可作为一个实体，小者如城市中的井盖、路灯也可被视为一个实体。长江等大实体又可细分为许多小实体，如长江的各支流均可视为一个实体。由于地理实体的划分具有高度的主观性，因此不同的人对地理实体的定义可能大相径庭。事实上，在现有生产方式下，采集基础地理信息时已经是按要素进行的，与按地理实体采集是类似的。

在基础测绘现有的分级管理模式下，不同比例尺地形图所采用的生产方式是不同的。国家和省级中小比例尺地形图主要是利用摄影测量方式，基于航空航天遥感影像生成；城市级别的大比例尺地形图则主要采用地面实地测量的方式。上海和武汉试点中生产的是城市区域大比例尺基础地理信息数据，在数据采集阶段由作业人员决定应采集哪些地理实体，可能会由于作业人员的不同而不同。新型基础测绘的试点选在上海和武汉两个城市，而基础测绘的重点则是在省和国家两级。将城市的试点成果向省级和国家级推广，还有很多工作要做，如在城市大比例尺地形图上可显示的地理要素，很多时候并不能在中小比例尺地形图上显示，这就需要大量的地图综合过程。

基础测绘业务是建立在完备的包括地图学在内的测绘学科理论基础之上的，传统地图学尽管在ICT时代面临诸多新的挑战，但时至今日，传统的二维地图仍是描述现实世界最好的模型和工具。在新的能够替代传统地图学理论的新理论出现之前，现有基础测绘的理论根基不会发生太大的变化。

3.4 新型基础测绘数据体系构建的技术基础

新型基础测绘需要新的技术体系支撑。在基础测绘生产中应融合应用大数据、云计算、人工智能、5G、国产密码和区块链等高新技术手段，构建新的基础测绘技术体系和工艺流程。适应测绘技术智能化的发展方向，新型基础测绘建设中应借助人工智能等新技术、新手段，归纳提炼环境感知、空间认知等自然智能和先验知识，将其融入基础地理信息数据获取、处理、分析服务的过程中[11]。

实景三维中国近年来受到测绘地理信息业界的热捧。《自然资源部信息化建设总体方案》中要求建立全覆盖的三维自然资源数据底板[12]。今后应深入开展对三维数据模型的研究，研究建立科学严谨的表达现实世界的三维数据模型，以及如何从三维数据中提取出二维地形图，便于实际使用。地图上二维实体的空间关系分析具有严谨的科学理论支撑；而目前的实景三维数据仅能起到展示作用，无法反映三维实体之间的空间关系，未来需在三维实体空间关系建模方面加强研究。在生产模式方面，应探索建立基于行业纵向和部门横向的数据统筹共享、基于互联网的众源获取和基于大众的众包采集等生产组织方式。

4 新型基础测绘的管理模式

基础测绘现有的分级管理模式，是与国家的分税制密切相关的。1994年我国开始实施分税制财政管理体制，以事权划分为基础来划分中央与地方政府间的财政支出，按税种的归属来明确中央与地方政府间财政收入的范围，同时辅之以财政转移支付制度。与分税制相适应，1997年基础测绘实行分级管理、分级投入，对推动全国各地的基础测绘建设起到了积极作用。2017年新修订的《测绘法》中进一步明确；国家对基础测绘实行分级管理。2016年国务院发布了《关于推进中央与地方财政事权和支出责任划分改革的指导意见》，2019年9月国务院印发了国发［2019］21号《实施更大规模减税降费后调整中央与地方收入划分改革推进方案》，旨在进一步理顺中央与地方财政的分配关系，稳定分税制改革以来形成的收入划分总体格局。可以确定的是，今后相当长的时期内，基础测绘的分级管理体制依然保持不变。

在分级管理体制不变的前提下，如何改进基础测绘现有的生产模式呢？不妨借鉴一下第一次全国地理国情普查的工作模式[13]。

2013-2015 年我国开展了第一次全国地理国情普查，按照“全国统一领导、部门分工协作、地方分级负责、各方共同参与”的原则组织实施，所需经费按工作任务由中央财政和地方财政分别承担[14]。在任务实施上，国家层面的主要任务是负责建立普查的生产组织体系和技术标准体系；统筹航空航天遥感资料获取；建立质量控制体系；帮助中西部贫困地区完成地理国情普查工作；汇总各省（区、市）普查信息，建设全国地理国情本底数据库；开展重要地理国情信息的综合统计和分析评价等。省级层面的主要任务是按照统一要求和有关标准，开展本地区地理国情普查底图制作、数据处理、数据库建设；做好本地区普查成果的检查验收和汇总上报；完成本地区数据处理、统计分析等[15]。

综上所述，在地理国情普查的组织实施中，国家层面的主要任务是全面统筹，包括制定标准、统筹购买影像资料、帮助困难地区完成工作、建设全国本底数据库等；各省的主要任务是完成本地区的地理国情普查任务、保障本地区普查成果的质量等。

以第一次地理国情普查工作的组织实施方式为借鉴，新型基础测绘可采用类似的分级管理模式。在国家和省级分工上，国家层面主要负责全面统筹，包括建立全国统一的测绘基准和测绘系统，统筹获取基础地理信息的遥感资料，建立质量控制体系，帮助困难地区完成基础测绘工作，建设全国基础地理信息数据库等；省级层面主要负责完成本地区的基础测绘任务，包括按照统一标准开展本地区基础地理信息获取、数据处理、数据库建设，做好本地区基础地理信息成果的质量检查验收和汇总上报等。在这种模式下，需要确定一个科学合理的数据采集尺度（如1∶2 000）。国家和各省份基础测绘所需经费由各自的工作量决定。国家拥有全国基础地理信息数据成果的分发权，各省拥有本地区基础地理信息成果的分发权，既避免了重复建设，又确保了基础地理信息成果的共建共享。在省和市县分工上，同样可采取上述分级管理方式。省级层面主要负责所属各市县基础测绘生产任务的统筹，各市县主要负责完成本地区大比例尺（1∶500）基本地形图的生产。省和市县基础测绘所需经费由各自的工作量决定。

5 结 语

新型基础测绘的“新”究竟体现在哪些方面，不同的专家看法不一[16]。基于上述讨论，新型基础测绘的“新”除了体现在“全球覆盖”、“海陆兼顾”、“按需服务”上以外，在数据体系方面，未来的创新将是从二维向三维的跨越，并实现智能化生产；在管理模式上，新型分级管理模式能减少重复测绘，还可促进各级测绘地理信息部门之间数据的共建共享。