喬朝飛

(國家測繪局測繪發(fā)展研究中心，北京100830)

國外地理國情監(jiān)測概況與啟示

喬朝飛

(國家測繪局測繪發(fā)展研究中心，北京100830)

地理國情監(jiān)測已被確定為未來20年我國測繪工作的重點(diǎn)之一。簡要介紹歐美日等國家和地區(qū)開展地理國情監(jiān)測的若干實(shí)例，以及發(fā)達(dá)國家測繪相關(guān)戰(zhàn)略與規(guī)劃中地理國情監(jiān)測的有關(guān)內(nèi)容。最后對我國測繪部門開展地理國情監(jiān)測提出有關(guān)建議。

地理國情監(jiān)測;發(fā)達(dá)國家;實(shí)例;測繪

一、引 言

當(dāng)前，黨中央、國務(wù)院明確要求測繪部門開展地理國情監(jiān)測。開展地理國情監(jiān)測，是地理信息在更高和更廣層次的應(yīng)用，是轉(zhuǎn)變我國測繪發(fā)展方式的重要舉措。從世界范圍來看，許多國家和組織都開展了地理國情監(jiān)測方面的項(xiàng)目或工程，以便更好地服務(wù)于本國或地區(qū)的資源、環(huán)境、能源、社會(huì)等領(lǐng)域。國外地理國情監(jiān)測的有益經(jīng)驗(yàn)，對于我國開展相關(guān)工作具有很好的借鑒意義。

二、歐美日地理國情監(jiān)測概況

1.英國的全球干旱監(jiān)測網(wǎng)［1］

英國的全球干旱監(jiān)測網(wǎng)是一個(gè)免費(fèi)的、實(shí)時(shí)監(jiān)測全球旱情嚴(yán)重程度的網(wǎng)站。該網(wǎng)站由倫敦大學(xué)學(xué)院本菲爾德災(zāi)害研究中心創(chuàng)建和維護(hù)。全球干旱監(jiān)測網(wǎng)提供了當(dāng)前全球范圍的水文旱災(zāi)情況，網(wǎng)站每月更新，數(shù)據(jù)空間分辨率為100 km。用戶通過交互界面可選擇旱情評估的時(shí)間范圍(1～36個(gè)月)，顯示用戶定義區(qū)域內(nèi)受旱災(zāi)影響的人數(shù)，以及選擇是否顯示城市名稱、河流和湖泊等。通過網(wǎng)站發(fā)布的產(chǎn)品可以預(yù)警潛在的食物、水和健康問題。

2.歐洲發(fā)布全球分辨率最高的全球土壤覆蓋圖［1］

2008年3月，歐洲航天局和聯(lián)合國糧食計(jì)劃署在一次國際會(huì)議上共同展示了最新繪制的全球土壤覆蓋圖。該地圖根據(jù)最新拍攝的衛(wèi)星圖片繪制而成，分辨率超過以往任何地圖至少10倍以上，為世界首個(gè)分辨率為300 m的免費(fèi)產(chǎn)品。圖中展示了22種不同的土地覆蓋類型，包括農(nóng)田、沼澤、人工地表、水體和永久積雪和冰凍地等。為使用戶最大限度地受益，該圖的圖例與聯(lián)合國土地覆蓋分類系統(tǒng)兼容。

3.歐盟等組織擴(kuò)大對糧食危機(jī)區(qū)的地理監(jiān)測［1］

2008年，全球糧食價(jià)格驚人地上漲，更多國家受到糧食不安全的潛在威脅，需要不斷地進(jìn)行監(jiān)測，以便發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)不利狀況的早期信號，基于衛(wèi)星的預(yù)報(bào)系統(tǒng)在未來幾年來將變得更加重要。為此，歐盟委員會(huì)聯(lián)合研究中心(JRC)、聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和美國饑餓早期預(yù)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(FEWS NET)努力創(chuàng)新和加強(qiáng)其糧食安全監(jiān)測系統(tǒng)，并且正在開發(fā)更加有效的早期預(yù)警工具。

JRC的區(qū)域糧食監(jiān)測與預(yù)測系統(tǒng)是一個(gè)以衛(wèi)星數(shù)據(jù)和農(nóng)業(yè)氣候模型為基礎(chǔ)的監(jiān)測系統(tǒng)，2010年JRC擴(kuò)大了該系統(tǒng)的覆蓋范圍，不僅覆蓋到非洲最南端，而且還包括撒哈拉以南非洲地區(qū)的所有糧食不安全國家。由于該系統(tǒng)接收到的地球觀測和農(nóng)業(yè)氣候數(shù)據(jù)是全球性的，所以非洲以外的其他國家的糧食安全情況也能被監(jiān)測到。

在美國，F(xiàn)EWS NET在2010年擴(kuò)大了其糧食安全監(jiān)測系統(tǒng)，從現(xiàn)在的20個(gè)國家增加到50個(gè)。美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)、美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)正在建立關(guān)于衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理和模型運(yùn)行的快速程序，以支持FEWS NET的這一任務(wù)。

4.歐盟的“全球環(huán)境與安全監(jiān)測計(jì)劃”［2］

2003年，歐盟啟動(dòng)了“全球環(huán)境與安全監(jiān)測計(jì)劃”(GMES)，主要目的是獲取影響地球和氣候變化的各類環(huán)境信息。目前還處于業(yè)務(wù)化運(yùn)行前期階段，預(yù)計(jì)在2011—2013年實(shí)現(xiàn)初始運(yùn)行，2014年實(shí)現(xiàn)全部設(shè)計(jì)目標(biāo)。

GMES項(xiàng)目目前提供的服務(wù)主要有5大類:陸地監(jiān)測、海洋監(jiān)測、應(yīng)急管理、大氣監(jiān)測和安全。陸地監(jiān)測服務(wù)涵蓋諸多領(lǐng)域，如土地利用和土地覆蓋變化、土壤固封、水體質(zhì)量和可用性、空間規(guī)劃、森林監(jiān)測和全球糧食安全等;海洋環(huán)境監(jiān)測服務(wù)提供關(guān)于海洋安全、海洋資源、海洋和海岸環(huán)境、氣候和季節(jié)性預(yù)測等信息;大氣監(jiān)測服務(wù)涉及領(lǐng)域包括溫室氣體、影響空氣的反射氣體、臭氧層和太陽紫外線輻射以及氣溶膠等;應(yīng)急管理服務(wù)涉及領(lǐng)域包括:洪水、森林火災(zāi)、滑坡、地震、火山噴發(fā)、人道主義危機(jī)等;安全服務(wù)主要為邊境監(jiān)視、海上監(jiān)視、歐盟對外行動(dòng)等領(lǐng)域制定相關(guān)的政策提供支持。

GMES項(xiàng)目的協(xié)調(diào)和管理由歐盟委員會(huì)負(fù)責(zé)，歐洲航天局負(fù)責(zé)對地觀測基礎(chǔ)設(shè)施中空間部分的建設(shè)，歐洲環(huán)境局和各成員國負(fù)責(zé)地面部分的建設(shè)。

5.美國國家生態(tài)觀測網(wǎng)

美國國家生態(tài)觀測站網(wǎng)絡(luò)(NEON)是美國國家基金委員會(huì)(NSF)于2000年提出建立的一個(gè)國家級網(wǎng)絡(luò)，目標(biāo)是針對美國國家層面所面臨的重大環(huán)境問題，在區(qū)域至大陸尺度上開展全面、綜合的觀測和研究，深入認(rèn)識(shí)環(huán)境變化實(shí)質(zhì)，預(yù)測環(huán)境變化趨勢，保證美國的生物和生態(tài)安全。NEON網(wǎng)將美國劃分為20個(gè)生態(tài)氣候區(qū)，每個(gè)區(qū)域中設(shè)置若干觀測站點(diǎn)。

NEON項(xiàng)目目前由NEON有限公司實(shí)施，參與者包括許多美國政府部門和非政府組織，現(xiàn)正處在規(guī)劃和開發(fā)階段，2010年后期進(jìn)入建設(shè)階段。整個(gè)NEON網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)將耗時(shí)5年，到2016年實(shí)現(xiàn)完全運(yùn)行。

6.美國地質(zhì)調(diào)查局的“地理分析和動(dòng)態(tài)監(jiān)測計(jì)劃”

2002年，美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)啟動(dòng)了一個(gè)為期5年的“地理分析和動(dòng)態(tài)監(jiān)測計(jì)劃”(GAM)，目的是促進(jìn)對美國所面臨的環(huán)境、自然資源和生態(tài)方面挑戰(zhàn)的理解。該計(jì)劃從空間和時(shí)間尺度評估土地覆蓋狀況。研究領(lǐng)域包括土地覆蓋現(xiàn)狀與趨勢、生態(tài)效益和氣候變化、社會(huì)脆弱性、生態(tài)地理、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和物候等。主要研究成果為國家土地覆蓋數(shù)據(jù)庫(NLCD)。

GAM的參與者既包括隸屬于美國內(nèi)務(wù)部的土地管理局、國家公園服務(wù)局、漁業(yè)和野火服務(wù)局和土地復(fù)墾局，也包括環(huán)境保護(hù)局、森林服務(wù)局、海洋和大氣管理局(NOAA)、航空航天局(NASA)等其他部門。

7.日本地理信息局開展災(zāi)害監(jiān)測［3］

日本是個(gè)自然災(zāi)害頻發(fā)的國家，經(jīng)常受到地震、火山噴發(fā)、暴雨、臺(tái)風(fēng)、洪水、海嘯等的威脅。日本官方測繪機(jī)構(gòu)——地理信息局(GSI)負(fù)責(zé)減災(zāi)管理，開發(fā)并提供與減災(zāi)密切相關(guān)的各類信息。在自然災(zāi)害監(jiān)測尤其是地殼形變方面，GSI所做的大量工作包括:①利用分布在日本各地的GPS控制點(diǎn)，對地殼實(shí)時(shí)移動(dòng)進(jìn)行持續(xù)觀測;②精確測量沿著高速公路設(shè)置的1.7萬多個(gè)標(biāo)志的高程，通過分析這些高程數(shù)據(jù)，能夠獲得毫米精度的地殼垂直形變;③在地震或火山等災(zāi)害高發(fā)區(qū)，建立稠密的移動(dòng)觀測站網(wǎng)絡(luò);④利用合成孔徑雷達(dá)(SAR)影像對地殼形變進(jìn)行觀測。

8.亞太地區(qū)環(huán)境革新戰(zhàn)略項(xiàng)目環(huán)境綜合監(jiān)測子項(xiàng)目［4］

亞太地區(qū)環(huán)境革新戰(zhàn)略項(xiàng)目(APEIS)是日本2001年啟動(dòng)的一個(gè)環(huán)境方面的重大研究項(xiàng)目，由日本環(huán)境省資助，亞太地區(qū)各國的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)參加。環(huán)境綜合監(jiān)測子項(xiàng)目(IEM)是APEIS的3個(gè)子項(xiàng)目之一，旨在建立和發(fā)展一個(gè)綜合性的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，對亞太地區(qū)的環(huán)境破壞、環(huán)境退化和生態(tài)脆弱區(qū)進(jìn)行長期有效的監(jiān)測。

IEM起初由日本國立環(huán)境研究所(MES)和中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所(IGSNRR)共同合作建設(shè)，之后，新加坡國立大學(xué)和澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)產(chǎn)業(yè)研究組織(CSIRO)地球觀測中心也宣布加入。

三、發(fā)達(dá)國家測繪相關(guān)戰(zhàn)略與規(guī)劃中地理國情監(jiān)測內(nèi)容

一些發(fā)達(dá)國家的測繪與地理信息相關(guān)規(guī)劃和戰(zhàn)略中，都將開展地理國情監(jiān)測作為重要任務(wù)之一。

《美國地質(zhì)調(diào)查局地理科學(xué)研究戰(zhàn)略(2005—2015)》中提出，要研究土地變化的模式和過程，利用各種地理分析方法研究土地變化，預(yù)測土地變化趨勢，評估社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政策、技術(shù)和環(huán)境等因素在土地變化中產(chǎn)生的影響和作用機(jī)理。利用遙感技術(shù)收集環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析土地利用變化和土地覆蓋變化在導(dǎo)致“人類—環(huán)境”系統(tǒng)脆弱性及風(fēng)險(xiǎn)過程中的作用。

美國國家研究委員(NRC)2007年年初公布的未來10年地球空間觀測戰(zhàn)略報(bào)告指出，在2010年以前，美國宇航局的衛(wèi)星上安裝的地球監(jiān)測設(shè)備大部分已經(jīng)超過了計(jì)劃服役年限，到2010年能夠保持運(yùn)行的設(shè)備數(shù)量可能會(huì)減少40%，這會(huì)使氣候研究、預(yù)防自然災(zāi)害和監(jiān)測陸地利用的數(shù)據(jù)丟失。為此NASA和NOAA應(yīng)該對已有和以前計(jì)劃的衛(wèi)星項(xiàng)目保證提供長期的支持。

《美國國家大地測量局(NGS)10年規(guī)劃(2008—2018)》中提出，將有效監(jiān)測水位觀測數(shù)據(jù)，努力提高國家海岸測量的水平精度，實(shí)施海洋與海岸帶綜合測圖計(jì)劃(IOCM)。

《美國宇航局科學(xué)規(guī)劃(2007—2016)》中提出，要監(jiān)測地球冰川覆蓋變化和海面、陸地水位變化。

《加拿大大地測量署戰(zhàn)略規(guī)劃》中提出，將對地理坐標(biāo)參考基礎(chǔ)、水和氣候變化、自然災(zāi)害3方面的科學(xué)研究提供支撐，并開展更廣泛的GNSS服務(wù)，及監(jiān)測加拿大大陸運(yùn)移等。

《澳大利亞對地觀測戰(zhàn)略規(guī)劃》中提出，將利用新一代對地觀測傳感器提供關(guān)于降水模式、地表土壤濕度、地表溫度、積雪覆蓋、全部儲(chǔ)水量變化的精度更高、空間上更詳細(xì)的信息;測制近岸和近海海域航行所需的導(dǎo)航海圖，用于保障沿海水域和公海海運(yùn)行動(dòng)的安全，以及用于海嘯預(yù)警;開發(fā)一套有關(guān)特定生物物理參數(shù)的國家級的對地觀測數(shù)據(jù)集，用于監(jiān)測農(nóng)業(yè)、林業(yè)和生態(tài)系統(tǒng);改進(jìn)海平面上升區(qū)域、沿海環(huán)境脆弱性、沿海資源分配等海岸和海洋監(jiān)測。

四、對我國開展地理國情監(jiān)測的啟示

1.應(yīng)充分發(fā)揮測繪部門在地理國情監(jiān)測中的主體作用

綜觀國外，多數(shù)國家的測繪部門均是本國一個(gè)部級綜合部門的下屬部門，由于行政級別不高，在開展地理國情監(jiān)測方面不能發(fā)揮主導(dǎo)和組織作用。反觀我國，國家測繪地理信息局雖是國土資源部管理的部管局，但其業(yè)務(wù)相對獨(dú)立，近年來測繪保障服務(wù)較為及時(shí)有力，越來越受到黨中央、國務(wù)院的重視和社會(huì)各界的認(rèn)可。同時(shí)，經(jīng)過幾十年的努力，我國測繪部門已經(jīng)積累了大量基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，具有技術(shù)、裝備、人才等方面的優(yōu)勢，為開展地理國情監(jiān)測奠定了良好基礎(chǔ)。這些都是國家測繪地理信息局獨(dú)立組織開展地理國情監(jiān)測的有利條件。因此，測繪部門應(yīng)充分發(fā)揮在地理國情監(jiān)測方面義不容辭的主體作用，積極推動(dòng)該項(xiàng)工作的開展。

2.選好地理國情監(jiān)測的切入點(diǎn)

地理國情監(jiān)測是一項(xiàng)全新的工作，測繪部門應(yīng)早日開展有關(guān)頂層設(shè)計(jì)，規(guī)劃、設(shè)計(jì)好工作機(jī)制和模式。當(dāng)前工作的重點(diǎn)是要選好地理國情監(jiān)測的著力點(diǎn)和切入點(diǎn)。以往，各地測繪部門在城鎮(zhèn)化變遷、海岸帶、水系、地表變形、交通、自然資源、生態(tài)環(huán)境、重要地理信息數(shù)據(jù)發(fā)布等方面，已經(jīng)開展了相關(guān)地理國情監(jiān)測工作，今后要繼續(xù)發(fā)揮行業(yè)優(yōu)勢，深入分析本地自然地理、生態(tài)環(huán)境的實(shí)際，在上述領(lǐng)域開展工作。同時(shí)，應(yīng)以為國家重大戰(zhàn)略、重大工程提供監(jiān)測評估服務(wù)為切入點(diǎn)，促進(jìn)地理國情監(jiān)測工作業(yè)務(wù)化。

3.同相關(guān)部門密切合作

地理國情的內(nèi)涵十分豐富，涉及的地理要素眾多，測繪部門在開展監(jiān)測時(shí)，會(huì)受到專業(yè)領(lǐng)域的局限。因此，測繪部門在開展地理國情監(jiān)測時(shí)，既要堅(jiān)持以我為主，又要同國土、水利、環(huán)保、林業(yè)、海洋等相關(guān)部門密切合作，尋求他們的支持，充分借助上述領(lǐng)域?qū)＜业牧α俊?/p>

4.大力發(fā)展相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施

國外在開展地理國情監(jiān)測中，對地觀測系統(tǒng)和技術(shù)發(fā)揮著重要作用，而我國測繪部門在對地觀測方面則不具有優(yōu)勢，測繪衛(wèi)星仍未發(fā)射，航空遙感裝備也比較缺乏。為此，要大力改善地理國情監(jiān)測基礎(chǔ)設(shè)施狀況。按計(jì)劃在2011年年底發(fā)射資源三號衛(wèi)星，加快建設(shè)衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)。盡快開展資源三號后續(xù)衛(wèi)星以及激光測高、干涉雷達(dá)、重力等衛(wèi)星的可行性方案研究和綜合立項(xiàng)論證，列入衛(wèi)星發(fā)射計(jì)劃，“十二五”期間爭取發(fā)射2～3顆。大力發(fā)展無人機(jī)航攝系統(tǒng)、移動(dòng)測量車等數(shù)據(jù)獲取裝備。

五、結(jié)束語

“十二五”時(shí)期，是我國全面建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵期，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與資源環(huán)境約束二者之間的矛盾日益突出。準(zhǔn)確掌握各種地理國情，為政府宏觀調(diào)控、制定有關(guān)政策等提供有力依據(jù)，顯得越來越重要。當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期，世情、國情繼續(xù)發(fā)生深刻變化，測繪部門應(yīng)充分利用自身優(yōu)勢，開展地理國情監(jiān)測，滿足政府決策、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展、人民生活各方面的需求，提供可靠和權(quán)威的地理國情信息。

［1］ 中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與技術(shù)局.科學(xué)研究動(dòng)態(tài)監(jiān)測快報(bào)［EB/OL］.［2011-04-05］.http:∥www.rcees.ac.cn/xwzx/kydt/201102/P020110222728608447733.pdf.

［2］ Gmes.Gmes.info［EB/OL］.［2011-04-06］.http:∥www.gmes.info/.

［3］ GSI.Disaster Prevention Activities by GSI［EB/OL］.［2011-04-19］.http:∥www.gsi.go.jp/ENGLISH/page _e30067.html.

［4］ 渡邊正孝，王勤學(xué)，林誠二，等.亞太地區(qū)環(huán)境綜合監(jiān)測的研究方法［J］.地理學(xué)報(bào)，2004，59(1):3-12.

Review of Overseas National Geographic Conditions Monitoring

QIAO Chaofei

0494-0911(2011)11-0081-03

P208

B

2011-05-03

喬朝飛(1974—)，男，河南清豐人，博士，副研究員，主要研究方向?yàn)闇y繪發(fā)展戰(zhàn)略與政策。