美国地质测量局GIS技术最新发展

美国地质测量局GIS技术最新发展 根据中美测绘科技合作议定书及1994一1995年工作计划，应国家测绘局邀请，美国地质测量局（USGS）地理信息系统（GIS）专家P.M.Young和D.Sechrist先生于1995年5月1日至18日来华访问，就发展GIS的有关技术问题与中国测绘科学研究院专家进行合作研究。美方专家参观了我院已经完成和正在开展的研究项目，包括GPS、RS及GIS硬件、软件和应用课题。着重了解了国家基础地理信息系统一期工程成果及其最新进展，包括全国1:25万地形和地名数据库设计、数字栅格图形（DRG）数据库试验、基于全国1:100万数据库的数字产品Arc-China（国际版）及各种模拟地图产品设计，以及在城市地理信息系统方面的研究和开发成果等。美方专家通过演示、技术报告，与我方专家合作研究和讨论等形式与我方交流了GIS技术研究、开发和应用等方面的成果和经验。他们还专程赴上海参观访问了上海市测绘院，并与该院专家进行了学术交流。 这次美方专家来访充分展示出USGS在GIS技术方面的最新发展。 USGS的国家测图计划方向的主要任务是保证满足国家对基础地理空间数据和信息的需求。当前主要活动包括多目标数字制图数据库、通用目标的基本地图、数据管理和分发。目前主要产品品种有地形图、数字线划图形数据（DLG）、数字高程模型（DEM）、数字正射影象数据（DOQ）、数字栅格图形数据（DRG）等。其长期发展趋势表现为对基础地理数据需求的增涨，数字正射影象数据重要性的提高，地区级数字产品的增加和更加强调合作。USGS重新确定其基本职责为：对基础地理空间数据生产单位进行全国性协调，研制和维护有关技术标准，管理国家地理／制图数据库，通过合同和合作方式采集数据，对地理空间研究和技术发展进行领导。 USGS几年前开始研究和生产数字正射影象数据（DOQ ），去年正式推出第一张数据光盘（CD-ROM）。迄今已完成全国领土的大约1/20区域DOQ产品生产。其比例尺为1:12000，分辨率为实地1米，以县为单位存放在光盘上。 DOQ除可作为GIS的一个正射影象数据层使用外，也可用来与矢量数据迭加，更新1:24000图形数据。USGS还用DOQ数据派生1:100000土地利用/土地复盖数据。 USGS从1994年开始研制数字栅格图形数据（DRG）。它是将1:24000地形图扫描，经过重采样和压缩处理生成的彩色数字栅格数据。每幅地形图的处理只需40分钟。它可以与DOQ数据迭加生成数字影象图，同时可以对地形图进行更新。USGS已生产出包含全美国50个州首府的1: 24000DRG的光盘（共1张），数据文件为经过压缩的TIFF格式。 DOQ和DRG是USGS近年研究开发的新数字产品。该局多年来一直从事的全国l:200万、1:10万、1:24000数字制图数据库建库工作仍在继续进行。其中，1:200万数据经过更新，最近刚制成更新版光盘（共1张）。全国范围1:10万水系和交通数据已于去年制成光盘，全套共14张光盘。其它要素尚在采集中，均已完成全国一半以上区域；1:24000数据库中，水系和交通已完成约1/5区域，境界接近一半区域，估计尚需10年左右时间才能全部完成。7'.5的数字高程模型已完成全国2/3区域，格网单元尺寸为7米*7米。为了加决数据库建设进程，正在对外单位采集的数据进行分析评价，并进行数据转换、集成试验。 USGS与ESRI（美国环境系统研究所）合作用ARC/INFO AML开发的数据更新软件， RevPG (Revision Product Gereration) 已制成光盘，可随ARC/INFO软件免费赠送给用户。该软件以菜单形式提供了数据更新所需的各种功能，包括各种类形数据，如矢量或栅格图形数据，DOQ数据等的安装转换、编辑、迭加、屏幕数字化等，可以大为加快数据更新速度，提高数据质量和标准化水平。 由USGS等单位专家组成的国家委员会通过10多年的努力研制和测试的美国国家空间数据转换标准（SDTS），1992年8月经美国商业部国家技术标准局批准为联邦信息处理标准发布后，现已作为一种标准格式在一些商业软件中使用，为数据交换和共享提供了更好的基础。例如，ARC/INFO V.7.0已具备与SDTS格式的双向转换功能。SDTS不仅在美国，而且在欧洲和澳洲一些国家受到重视，有成为国际标准的可能。 在GIS应用研究方面，借助于数字制图数据的帮助，重现佛罗里达半岛城镇建筑区、耕地、湿地等随人口增涨发生的变化；应用GIS技术分析1993年密西西比河洪水造成的影响；利用DEM、DOQ数据和三维动画技术制作的三维数字模型，可以动态模拟飞行通过(fLg through)时的区域景观；利用GIS数据制作的旧金山市1840一1990年150年间城市发展模型，能动态显示该城市逐年变化的趋势；还利用土地特征数分析水质量；为了便于用户及时了解USGS各种数据生产情况，用ARC/INFO软件开发了有关AML，能逐月输出USGS各种数据库、各层数据完成情况的索引图，而以前采用常规方法制图只能半年发布一次。 1994年4月11日美国总统克林顿签署了12906号行政命令，“协调地理数据获取和使用：国家空间数据基础设施”，要求联邦地理数据委员会（FGDC）在命令发布9个月内提出计划和日程安排以便到2000年：月完成国家数字地理空间数据框架(Framework)的建设，到1998年1月至少要完成交通、水系和境界数据，以支持2000年的十年一度的人口普查。Frameworkl作组1995年4月的报告指出，Framework意思是统一的基础地理空间数据及支撑服务。其数据内容包括测量控制点、数字正射影象、高程、交通、水系、境界、地藉等。Framework对数据生产者和用户均有好处，如可以得到更多用户，降低数据费用，使用户能将重点放在主要的应用目标上，简化和加快应用开发，更容易使用其他单位的数据等。Framework所需制定的标准涉及地理参照系统、信息内容、数据质量、数据集成和数据转换等方面。USGs正就与Framework有关的各项内容积极地开展研究工作。 USGS于1995年3月完成了一项对其现有产品的用户调查分析。该局拟出63个问题，向18500名用户进行书面调查，征询对USGS数字线划图数据（DLG）、数字正射影象数据（D0Q）、数字高程模型（DEM）、数字栅格图形数据（DRG）及印刷地图等产品的精度、内容和使用情况的意见。对反馈意见的分析显示：90%希望DLG数据包括地名，82%对1:24000高程数据以英尺为单位感到满意，大多数用户希望DLG数据现势性不低于10年；95%对7'.5DEM感到满意，多数用户希望DOQ数据的现势性不低于5年，15%使用DRG产品,另有74%希望将来能使用DRG数据；关于信息详细程度，83%需要1:24000DLG数据或地图，11%需要1:10万数据或地图，6%需要其它产品；关于数据产品介质，68%选择光盘（CD－ROM）、14%选择互连网络（Internet）、12%选择8mm磁带、2%选择9磁道工业磁带、4%选择其它介质；就数据分类而言，71%对高速公路/公路分类感到满意，81%赞成水系的分类。诚然这些调查结果是与美国国情相一致的. USGS出版的模拟地图最新变化是在图上印刷了条形码，以适应现代化管理的需要。 总之，USGS在GIS技术研究和数字产品生产方面取得了新的进展，尤其是DOQ、DRG、SDTS和Framework展示了GIS技术发展和应用的新趋势，值得引起注意。 中美测绘科技合作发展GIS技术合作研究还将继续开展。通过这一合作，双方专家不仅交流了技术，还建立了友谊，为中美两国人民的友好合作出了贡献。