空間信息系統(tǒng)的集成與實現(xiàn)

　　李德仁院士為課題主持人，由數(shù)十名教授、副教授、博士生和碩士生組成課題組，對空間信息系統(tǒng)的集成與實現(xiàn)進行了深入的理論探討和一系列的實驗。經(jīng)過數(shù)年的艱苦努力已取得重要進展，成果已被整理成50余篇論文在國內(nèi)外的刊物或?qū)W術(shù)會議上公開發(fā)表，它們涉及地球空間數(shù)據(jù)和信息從采集、處理、量測、分析、管理、存儲到顯示和發(fā)布的全過程，促進了地球空間信息科學(xué)理論框架的完善、技術(shù)體系的建立和應(yīng)用領(lǐng)域的形成。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過進一步加工和系統(tǒng)化，形成了空間信息系統(tǒng)的集成與實現(xiàn)一書。近二三十年來，現(xiàn)代空間信息技術(shù)的綜合應(yīng)用有了飛速發(fā)展，使得人們能夠及時和連續(xù)不斷地獲得有關(guān)地球表層及其環(huán)境的大量幾何與物理信息，形成地球空間數(shù)據(jù)流和信息流，從而促成了地球球空間信息科學(xué)技術(shù)體系的產(chǎn)生。在這個技術(shù)體系中，最基礎(chǔ)和基本的技術(shù)核心是“3S”技術(shù)及其集成。所謂“3s”是全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和遙感（RS）的統(tǒng)稱。沒有“3S”技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)實變化中的地球是不可能以數(shù)字的方式進入計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的?！?S”集成是指將上述三種對地觀測新技術(shù)及其它相關(guān)技術(shù)有機地集成在一起。這里所說的集成，是英文Integration的中譯文，是指一種有機的結(jié)合、在線的連接、實時的處理和系統(tǒng)的整體性。GPS、GIS、RS集成的方式可以在不同技術(shù)水平上實現(xiàn)?！?S”集成包括空基“3S”集成與地基“3S”集成?？栈?S”集成：用空：地定位模式實現(xiàn)直接對地觀測，主要目的是在無地面控制點（或有少量地面控制點）的情況下，實現(xiàn)航空航天遙感信息的直接對地定位、偵察、制導(dǎo)、測量等。地基“3S”集成：車載、艦載定位導(dǎo)航和對地面目標(biāo)的定位、跟蹤、測量等實時作業(yè)。“3S”的提法雖已經(jīng)廣為流傳，但由于將空間定位技術(shù)（目前主要指GPS技術(shù)）、遙感技術(shù)和地理息系統(tǒng)技術(shù)集成為一體，不論從理論上還是在實踐中，都是一項難度很大的工作，即使在發(fā)達(dá)國家也僅屬起步階段，而國內(nèi)實際上還處在理論探討階段。鑒于這種原因，為了跟上國際在該領(lǐng)的發(fā)展，結(jié)合過去10年中武漢測繪科技大學(xué)在GPS輔助空中三角測量、國產(chǎn)GIS軟件GeoStar和CCD實時立體攝影測量方面的成果，借助測繪遙感信息工程國家重點實驗室的支持，在國家自然科學(xué)基金重點項目“遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)集成理論與關(guān)鍵技術(shù)”的資助下，以李德仁院士為課題主持人，由數(shù)十名教授、副教授、博士生和碩士生組成課題組，對空間信息系統(tǒng)的集成與實現(xiàn)進行了深入的理論探討和一系列的實驗。經(jīng)過數(shù)年的艱苦努力已取得重要進展：（1）在GIS與RS、GPS與RS、GPS與GIS兩兩的集成理論與關(guān)鍵技術(shù)方面已取得一系列成果；（2）已對GPS+RS+GIS、GPS+GIS+CCD的整體集成開展了有成效的理論與實際工作；（3）在空間信息的融合、空間概念的形成與聯(lián)想、空間知識發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)挖掘等方面做了大量開拓性的工作，它們對促進空間信息系統(tǒng)的集成有重要作用。以上成果已被整理成50余篇論文在國內(nèi)外的刊物或?qū)W術(shù)會議上公開發(fā)表，它們涉及地球空間數(shù)據(jù)和信息從采集、處理、量測、分析、管理、存儲到顯示和發(fā)布的全過程，促進了地球空間信息科學(xué)理論框架的完善、技術(shù)體系的建立和應(yīng)用領(lǐng)域的形成。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過進一步加工和系統(tǒng)化，形成了空間信息系統(tǒng)的集成與實現(xiàn)一書。本書大致可分為五個部分。在緒論部分主要闡述了地球空間信息科學(xué)技術(shù)體系，及作為其基本技術(shù)核心的“3S”技術(shù)及其集成的理論與關(guān)鍵技術(shù)。由于空間信息的融合、空間概念的形成與聯(lián)想、空間知識發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)挖掘等是空間信息系統(tǒng)的集成與實現(xiàn)中的重要方法或手段，因而在第2至第4章作了詳盡的介紹。從第5章到第8章主要就“3S”中的集成問題進行了探討，主要涉及：車輛定位與自動導(dǎo)航，以及道路信息和其它環(huán)境信息的采集；將GPS動態(tài)相位差分技術(shù)用于航空航天攝影測量進行無地面空中三角測量；利用RS數(shù)據(jù)和GIS數(shù)據(jù)快速發(fā)現(xiàn)空間對象的變化，同時，對GIS數(shù)據(jù)庫進行快速更新；從GIS數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)知識用以輔助遙感數(shù)據(jù)處理；車載GPS，GIS與CCD（包括其它測繪傳感器）集成系統(tǒng)等。以空間定位技術(shù)、遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)為基礎(chǔ)的集成數(shù)據(jù)庫技術(shù)是空間信息集成中的熱點問題之一，它包括GPS數(shù)據(jù)、RS數(shù)據(jù)和GIS數(shù)據(jù)的一體化存貯與管理，也包括利用遙感數(shù)據(jù)制作導(dǎo)航數(shù)字影像地圖以及基于數(shù)據(jù)集成的3D可視化模型。第9章專門就這方面內(nèi)容作了介紹。最后一章介紹了目前國際上剛剛開始但討論很熱烈的地球空間數(shù)據(jù)框架等問題，并就它們與3S""的關(guān)系作了闡述，同時介紹了我們在這方面的工作?？梢钥闯?，空間信息系統(tǒng)的集成與實現(xiàn)一書是集體智慧的結(jié)晶，是數(shù)十名教授、副教授、博士生和碩士生辛勤勞動的成果。其中，李德仁院士不僅是整個研究的主要負(fù)責(zé)人，而且對全書進行了縝密的構(gòu)思與組織，關(guān)澤群教授在他的指導(dǎo)下執(zhí)筆完成此書。陳小明博士、仲思東教授、龔健雅教授、袁修孝教授、邸凱昌博士等為本書的完成也起到了重要的作用。本書的出版，得到了武漢測繪科技大學(xué)出版社任翔先生的支持，在此一并致謝。我國在空間信息系統(tǒng)集成領(lǐng)域的研究工作經(jīng)過不懈努力取得了許多優(yōu)秀成果，培養(yǎng)了一大批具有較高素質(zhì)的中青年學(xué)術(shù)骨干，為學(xué)科的發(fā)展作出了自己的貢獻。但是，我們必須清醒地認(rèn)識到，由于在傳感器、計算機、通訊以及綜合國力等方面與先進國家存在較大差距，使得相當(dāng)長的一段時間在空間信息系統(tǒng)集成的若干方面難以擺脫落后于國際先進水平的狀況。為國際先進水平的差距，為我國的經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和社會發(fā)展做出自己的貢獻。

　　李德仁，男，生于1939年12月，祖籍江蘇丹徒。1985年獲得聯(lián)邦德國斯圖加特大學(xué)工學(xué)博士。中國科學(xué)院院士，中國工程院院士，武漢測繪科技大學(xué)校長，第九屆全國政協(xié)委員。長期從事攝影測量、遙感、全球定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的教學(xué)、科研、應(yīng)用和軟件開發(fā)工作。發(fā)表論文230余篇，主要著作有《誤差處理與可靠性理論》等7部。培養(yǎng)了100余名博士和碩士生。關(guān)澤群，男，1957年生于安徽合肥。博士，教授。主要從事遙感、圖像分析和地理信息系統(tǒng)的教學(xué)和科研工作。在國內(nèi)外刊物上共發(fā)表中英文論文40余篇，參與撰寫著作2部?！渡炭臻g下的遙感圖像分析理論探討》已入選中國首屆優(yōu)秀博士論文。