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毫無疑問，21世紀信息技術將取得飛速發展，并將在很大程度上改變人們的生活和工作方式，信息技術也將在未來科學技術的發展中發揮巨大作用。同時也可以發現，技術創新將成為新世紀科技進步的主旋律，而技術創新的主體將是技術集成，并且通過技術集成，許多學科將向更高的水平發展。 回顧傳統測繪科學的發展，它走過了模擬和解析時代，進人了數字時代，并且從測繪學發展到今天的地球空間信息學。它不僅包含現代測繪科學的所有內容而且體現了多學科的交叉、滲透和計算機技術的應用。以“3S’，技術為代表的地球空間信息技術不再局限于數據的采集，而是強調對地球空間數據和信息從采集、處理、量測、分析到管理、存儲、顯示和的信息流全過程。這些特點標志著測繪學科從單一學科走向多學科的交叉;從利用地面測量儀器進行局部地面數據的采集到利用各種星載、機載和艦載傳感器實現對地球表面及其環境的幾何、物理等數據的采集;從單純提供靜態側童數據和資料到實時/準實時地提供隨時空變化的地球空間信息，將空間數據和其他專業數據進行綜合分析，其應用巳擴展到與空間分布有關的諸多方面，如精準農業、數字城市，智能交通、數字化戰場、環境監測與分析、資源調查與開發、災害監測與評估等。 綜上所述，在地球空間信息技術的許多應用中，對動態、實時和遠距離控制與操作等方面提出了新的要求。而且隨著應用領域的不斷擴大，這方面的要求將會越來越高。而實現動態、實時和遠距離控制與操作處理的關鍵是數據通信技術的應用。本文對地球空間信息技術與通信技術集成的可行性進行了進一步分析，著重對技術集成的模式和方法進行了深入討論，并通過典型應用的分析進一步闡述其應用領域和前景。 1技術集成的可行性 以“3S’’技術為代表的地球空間信息技術具有全數字、全自動、數據標準化等特點，能夠順利實現與各種通信設備的接口。網絡和通信技術在近幾十年取得了令人鼓舞的飛速發展，特別是寬帶網絡技術、IP技術、WAP技術以及數字微波技術、衛星數據中繼技術和調頻負載波技術水平的發展為地球空間信息技術與結合創造了必要的基礎。其發展趨勢可以從以下幾個方面進行概括。 1.1公用骨干電信網向分組化、大容t化發展為了更加便宜有效地處理和傳送數據、語音和視頻信息，電信網正由傳統的電路交換網向基于IP的分組網轉移?；趌P的分組網采用TCP八P協議使得不同網絡間的連接大大簡化，而寬帶網巨大的網絡寬帶和流量使信息流量大大增加，可以滿足不同業務和大量用戶的要求，這一點為大數據量的空間數據(特別是影像)的網上傳送提供了可能。寬帶IP網推動了高速由路技術的發展。 高速路由器的出現省去了ATM，直接在51)H網上運行IP數據包，這就是IPoverSDH。將G位T位線速路由交換技術與密集波分復用(1)WDM)技術結合，就可以完全拋開ATM和SDH，在光纖上直接傳送IP數據包，這就是IPoverWDM。就IP業務而言，采用IPoverWl)M省去了ATM層的處理，傳輸效率比有Al，M時提高了許多，實施簡單，價格也便宜。采用密集波分復用技術后，省去了SDH設備，每個通信不再是SDH的分復用一個通信道，而是獨占密集波分復用的一個通道，進一步提高了網絡的效率，降低了網絡的造價。 另外，衛星通信開始向寬帶化、移動化發展，滿足衛星廣播電視和數據直播業務的地球同步軌道衛星、用于定位系統和移動電話系統的中低軌道衛星已經商用化，滿足大數據量的多媒體交互業務的低軌道寬帶衛星正在積極研制中，這些都使得空間信息技術與通信技術的集成成為可能。 1.2接入技術向寬帶化、無線化發展 接入網是目前通信網的瓶頸，首先要解決寬帶化問題，以滿足多媒體通信和高速In-temet數據下載的需要。一方面，為用戶提供寬帶業務的接人網技術如光纖到家庭(FTTH)、XD6L和HFC已經成熟并開始應用于通信工程;另一方面基于寬帶無線接人技術的多點分配系統(LMI)S)、移動寬帶系統(MBS)、無線局域網和無線ATM的應用研究日益廣泛。支持快速連接、高速率數據下載業務的接人技術為空間數據的網上、瀏覽和分析處理提供了技術保障。 1.3移動通信向高碼率發展 隨著通信業務向大數據量和實時化方向發展，2幾五3/s的碼率越來越不能滿足用戶各種新的寬帶業務的需要。目前國外開始研究第四代移動通信系統，第一步目標是10八侶/S的碼率。高碼率移動通信系統的發展，可以提高空間信息技術中要求進行適時、大數據量傳送的應用系統的效率(如數字化戰場)。 1.4通信終端向多媒體和移動化方向發展 如何結合各自的技術優勢，不受信息資源的限制和用戶訪問時的位置限制，以統一的標準向用戶提供無處不在、多種多樣的信息網絡服務，成為網絡界和電信業界共同關注的一個焦點，即通信終端的多媒體化和移動化。會議電視、PSTN可視終端、IP電話、WAP手機、呼叫中心和家庭信息終端都是為適應通信終端的多媒體化和移動化發展的。 值得一提的是，基于Intemet中廣泛應用的標準(如卜門TP、TCP月P、SSL、XML等)，提供一個對空中接口和無線設備獨立的無線Intemet全面解決方案，同時支持未來的開放標準的WAP協議，旨在通過定義一個開放的全球無線應用框架和網絡協議標準，將Intemet和高級數據業務以智能信息傳送的方式引人數字移動電話、尋呼機、PDA(個人數字助理)等無線終端，并實現兼容和互操作。多媒體和移動化的通信終端為空間數據的適時、交互處理提供了基礎平臺。 此外，數字微波技術、衛星數據中繼技術和調頻負載波技術也取得了迅速發展。這些確J訓都為空間數據的實時傳播和動態創造了必要的技術條件。 2技術集成的基本模式 2.1GPS與通信技術集成 #p#分頁標題#e# 80年代以來，尤其是oo年代以來，GPS衛星定位和導航技術與現代通信技術相結合，在空間定位技術方面引用了革命性的變革。用GPS同時測定三維坐標的方法將測繪定位技術從陸地和近海擴展到整個海洋和外層空間，從靜態擴展到動態，從單點定位擴展到局部與廣域差分，從事后處理擴展到實時(準實時)定位與導航，絕對和相對精度從m級到cm級乃至亞mm級，從而大大拓寬了它的應用范圍和在各行各業中的應用。通過GPS與通信集成系統在工程領域可以實現大型水電站大壩、建筑物、大型滑坡的實時監測，在導航領域可以實現海洋和內河運輸，航空飛行與機場的導航，以及公安、交通、銀行等部門的車輛管理與安全防范。具體應用如下:•GPS與調頻負載波技術集成局部廣域差分服務系統;•GPS與衛星通信技術集成廣域差分服務系統;•GPS與數字徽波和光纖通信技術集成大壩安全監側系統;•GPS與移動通信技術集成車輛監控與調度系統;•具有全球定位功能的新一代手機。 2.2GIS與通信技術集成 目前，Gis的發展一方面基于aient/反~結構，即客戶機可在其終端調用在服務器上的數據和程序;另一方面，通過互聯網絡發展Int~tGls或Web一GIS，可以實現遠程尋找所需要的各種地理空間數據，包括圖形和圖像，并且可以進行各種地理空間分析，這種發展是通過現代通信技術使Gls進一步與信息高速公路接軌。具體應用如下:•基于WAP技術的無線終端(PDA、手機)空間信息服務系統;•基于Internet和IP技術的網絡Glso2.3Rs與通信技術集成遙感信息的應用分析已從單一遙感資料向多時相、多數據源的復合分析過渡，從靜態分析向動態監測手段過渡，從對資源與環境的定性調查和系列制圖向計算機輔助的定量自動制圖過渡，從對各種現象的表面描述向軟件分析和計量探索過渡。在我國，遙感技術的發展已從單純的應用國外衛星資料到發射自主設計的遙感衛星，如已發射的用于氣象研究的風云衛星、中巴資源衛星、尖兵衛星等。多源遙感影像融合的遙感應用領域也得到很大擴展，如天氣預報、土地利用動態監測、洪水監測、農作物估產、城市規劃、土地管理以及海洋、環境、資源等領域。通信技術是遙感應用的基礎，貫穿數據的獲取、傳輸和應用的全過程。具體應用如下:•基于衛星影像的土地資源實時動態監測系統;•機星地一體化災害應急系統;•基于GPS月NS的無人機遙感偵察和三維成像系統;•偵察衛星數據傳輸與應用系統。 2.4“35-與通值技術集成 “3s’’集成是指將GPS、Rs、GIS有機地集成在一起，通過與通信技術的集成，構成整體的、實時的和動態的對地觀測、分析和應用的運行系統，提高“35”應用的自動化、實時化和智能化功效。如美國俄亥州立大學、加幸大卡爾加里大學和我國武漢大學進行的集CCD攝像機、GPS、GIS和其他傳感器為一體的移動式測繪(肋bilerr巴ppingsyst。)。其他具體應用如下:•數字城市;•智能交通;•精準農業。 3技術集成的關鍵問題毛，硯勺3.1空間橄據的壓編與解壓縮空間信息的集成面臨多傳感器的多源數據的處理問題，其中海t的空間數據必然帶來數據傳輸和存儲問題。龐大的數據t即使是寬帶高速網，也不能使影像在萬維網上以多種比例尺任意漫游，因此，空間數據的壓縮顯得尤為重要。此外，空間數據的管理和使用，如形像數據庫的建立(影像無縫漫游)、網上數據分發、數據通信傳播、ISDN，都要求對空間數據進行壓縮和解壓縮處理。 空間數據的壓縮技術涉及到3個互相制約的技術指標，即壓縮和解壓縮速度、壓縮比和壓縮質t。從這3個相互制約方面著手，研究三者最優條件下的壓縮技術是空間數據的壓縮和解壓縮關鍵。被譽為“數學顯徽鏡”的小波技術由于具有優良的時頻分析能力、變焦性能，能有效地應用于空間數據的壓縮和解壓縮。結合分形理論，從空間數據的組織特點、信息特征出發，利用小波理論進行空間數據的壓縮和解壓縮將成為空間數據壓縮領域的研究熱點。此外，還需建立網上空間數據(特別是影像數據)的壓縮和解壓縮模型，實現空間數據的無約束通信。 3.2基于WAP技術的空間數據瀏覽 WAP(無線通信協議)是在數字移動電話、因特網或其他個人數字助理機、計算機應用之間進行通信的開放式全球標準。從技術角度看，無線互聯屬于窄帶網，網絡環境非常不穩定，本身技術含量要求特別高，基于WAP的空間數據瀏覽更為困難。 根據wAP的特點，技術研究的重點應放在服務器端，以盡量減少客戶端的負荷。 從這一點看，服務器端空間數據的組織模型是WAP瀏覽的關鍵技術。另外，WAP應用的本質在于個人化和本地化，這種復雜的應用又反過來要求其具有穩定的、可擴展性的交易環境，因此，在考慮服務器端空間數據的4組織時，要研究具有可兼容、擴展和交互的、滿足客戶端要求的空間數據瀏覽技術。 3.3分布式空間數據庫管理 數據管理是建立一個基于Internet、用于數據更新和存儲的集矢童和影像數據為一體的網絡數據庫，并對數據進行更新，從而保證空間信息的現勢性。以分布式基礎空間數據庫和元數據為主要數據源，根據對外服務的內容，通過對空間數據的密級認定，對源數據進行分析、加工、變換和提取空間數據的基礎性、公益性數據作為公開內容。以計算機網絡為信息載體，通過分布式數據庫管理系統、WebGIS，虛擬現實技術等的應用以及專用信息平臺和空間數據搜索引擎的開發應用，向社會提供高質t的信息服務。用戶使用搜索引攀根據元數據在網上查詢所需要的空間數據，然后按電子商務的交易方式購買或免費獲取空間數據。 目前，Web數據庫訪問技術有(好I、Web服務器專用API、JDBC、Objectweb四種方法。Objectweb是最新一代的動態網頁技術，主要是Java淺DRBA和ActiveX江兀DM兩種互相競爭的技術。Objectweb通過分布式對象技術允許客戶機直接調用服務器，開銷小、避免了CGI形成的“瓶頸”。兩種方式都是獨立于語言的且可代碼重用。但Ac-tiv已X江Xl〕M目前只能在Win95八T上運行，而Java/(1〕RBA具有跨平臺的特性，具有十分突出的優點。#p#分頁標題#e# 3.4實時空間數據雙向無線移動通信技術 目前，在移動通信技術中，可以通過如GSM短消息、無線數傳電臺等公用和專用系統實現空間數據的雙向實時移動通信，所需解決的問題是大數據量和多通道的問題。在WAP技術中，采用“藍牙(Bluet以父h)”技術可以實現WAP服務器端和用戶端間簡單的查詢、分析功能。但是，在大多數應用，如數字化戰場、災害應急系統、智能交通等中，要求通信交換的空間數據是大數據童、實時的、雙向的，即現場數據(圖像、地理信息等空間數據)與指揮中心(服務器端)的決策、控制保持雙向實時無線通信。因此，研究實時空間數據雙向無線移動通信是WAP中的關鍵技術之一。即使到了第二代、第三代無線移動通信條件下，仍需要針對實時空間數據雙向傳輸和遠程控制與互操作進行技術攻關。 4技術集成的典型應用 4.1實時側t和空間數據庫實時更新與分發 將各種側t手段如地面全站儀、GPS、航空與衛星遙感數據采集系統等與實時雙向數據通信系統結合。任何野外測繪和地圖更新工作可通過可視通信方式與Gis基礎地理信息中心、網絡GIS空間數據服務中心等直接在線實時相連接，所有數據采集成果均可進行實時人庫、實時質量控制，這將使現有的空間數據采集方法產生革命性變化。同時，利用網絡技術也可以實現空間數據的在線處理和制圖，如測t平差，專業制圖等，這使得空間信息技術的發展朝著專業化分工又邁進了一步。此外，還可以實現空間數據的分發和服務。一方面通過電子商務平臺向各種用戶發送所需的各種數據;另一方面，又可以按照用戶的要求完成各種空間分析，為用戶提供多種專業的分析結果，從而方便空間信息應用。 4.2數字城市 城市是人們現實生活中一個重要的活動空間，隨著現代城市的飛速發展，人們對城市的了解不再停留在原有的數字圖或平面圖上，而是要求有一個直觀的、現實的感受和了解。因此，筆者認為，數字城市是數字地球中一個不可缺少的重要組成部分。目前，數字城市大致分為3種:①以文本形式提供的信息源，如平面圖;②二維站點，它包括城市地圖和風景畫(電子地圖);③三維數字城市空間，以三維虛擬城市模型作為界面，加載各種專題信息系統，提供各種信息服務。筆者認為，第三種形式是未來數字城市的基本表現形式，對于未來的城市信息服務具有十分重要的意義。城市信息是指為滿足城市居民日常生活、工作需要的時間和空間信息，如城市道路、交通、旅游、電信、服務機構(包括醫療、商業、政府機關等)等。城市信息服務是為城市居民提供各種信息，日常業務等以信息數據處理為主要內容的各類服務項目，如提供城市交通路況、旅游景點分布及其詳情、商業網點的布局及各自特色、城市道路與建筑物的空間分布等。在數字城市中，人們只濡在計算機前告訴系統自己感興趣的城市或想了解的信息，即可以對該空間信息進行定位、瀏覽，甚至可以通過數字地球開展業務運作、購物、旅游、休閑、娛樂、與朋友聚會聊天等。城市信息服務具有用戶數量大、需求信息多樣化、實時信息、服務方式的多樣化等特點，寬帶和分布式的三維數據瀏覽、管理、交互式操作將是數字城市建立的基礎。 4.3鉀能交通 智能交通系統(intelligenttrans卯rtationsystem，I飛)就是充分利用現代化的通信、定位、傳感器以及其它與信息有關的技術來減少交通擁擠，提高交通量，改善交通安全狀況，充分利用路網資源并減少對環境的影響，快速實現交通信息的采集和傳遞，在人、車、路之間構造了最優時空模型，從而合理分配交通資源，改善地面交通條件的一項有戰略意義的系統工程，其涉及到先進的空間定位技術、基礎地理信息采集和更新技術與通信技術?；A地理信息是I飛的數據支持平臺，由于道路等基礎建設的日新月異，城市交通網和高等級公路網的建設周期減短，使得基礎地理信息必須快速更新，方可具備實時、全面、準確等實用特征，從而保持I飛的現勢性。高分辨率的衛星遙感(lm分辨率)與航空攝影測量成圖方式相結合，再輔以成圖方式較為靈活、快捷的“3S’’自動道路測t系統，可以快速、高效地采集和更新地理信息(空間三維坐標信息和地物屬性信息)，進行大比例尺的數字地圖成圖及地圖修測生產，解決ITS中基礎地理信息數據的現勢問題。 基于“35”集成的空間信息的采集中，通過DGPS以提高空間數據的測量精度。DGPS要求差分站和基準站建立良好的廣播通信，可以采取的通信方式有廣域無線方式(固定到移動)、專用短程通信(固定移動)和車輛到車輛(移動到移動)。 另外，通信也是整個I飛，S的重要組成部分，車輛的實時定位、導航和車輛調度，管理必須建立在成功穩定的通信鏈技術基礎上。 因此，ITS必須將交通運輸與遠程通信世界聯系起來，選擇的通信技術要求滿足局部、區域和全國的要求。目前可供選擇的通信手段包括無線電、衛星、蜂窩電話、廣播呼叫、無線電數據系統(RDS)和中繼電臺技術。選擇的原則是為特定的問題選擇適當的通信手段，同時考慮最佳報告率、容量、地域覆蓋和性價比等因素。 經濟的加速發展和市場的繁榮帶來交通運輸的空前繁忙和各種車輛的迅速增加，由此帶來的交通問題也日益嚴重?？臻g信息技術和通信技術的結合，在道路交通領域實施智能交通系統不僅能大大改善交通問題，而且能改善全球環境，促進經濟可持續發展。 4.4精準農業 自卯年代以來，精準農業(p踐犯isiona-ghcultu盯e，preCisionfanll或cy悅rl~)作為基于信息高科技的集約化農業出現，并成為農業可持續發展的熱門領域。所謂精準農業，是將GIS、GPS、RS、計算機技術、通信技術、網絡技術、自動化技術等高科技集成并與地理學、農業、生態學、植物生理學、土城學等基礎學科有機地結合起來，實現在農業生產過程中對農作物、土地、土鑲從宏觀到徽觀的實時監側、以實現對農作物生長、發育狀況、病蟲害、水肥狀況以及相應的環境狀況進行定期的信息獲取和動態分析，通過專家系統的診斷和決策，制定實施計算，并在GPS、GIS集成系統支持下進行田間作業。精細農業首先必須建立全球的航空遙感或衛星數據6采集網，以獲取實時的農作物征兆圖(s”爪p-姍訂扭ps)，通過影像處理進行變化監側，結合已儲存的土壤背景庫和農田灌溉、施肥、種子等農作物專家系統數據庫進行分析，做出判斷，形成診斷圖。然后，將診斷結果與MIS結合分析，結合社會經濟信息作出投入產出估計，提出實施計劃(actionPlan)，由裝有自動指揮和控制的農業機械，在GPS的引導下，開到指定的農田，完成指定的作業任務。#p#分頁標題#e# 為了保證作業的精確性，需要建立相應地區的專題電子地圖和廣域/局域GPS差分服務網。此外，要保證整個系統的效率，影像變化檢測數據、GIS、MIS要求建立高效的通信聯系，借助GPS的實時定位與農業機械、農業物資管理部門實現實時控制、反饋。實現的可行手段是在整個系統中建立起無線通信網絡，實現各模塊的交互，其中WAP和FM將是兩個有效的通信方式。 4.5數字化戰場 未來的戰爭將是數字化戰爭，即數字化部隊在數字化戰場進行的信息戰。它是以信息為主要手段，以信息技術為基礎的戰爭，是信息戰的一種形式。其特點是信息裝備數字化、指揮控制體系網絡化、戰場管理一體化、武器裝備智能化、作戰人員知識化和專業化。 而數字化戰場則是數字化部隊實施作戰的重要依托。所謂數字化戰場就是以數字化信息為基礎，以戰場通信系統為支撐，實現信息收集、傳翰、處理自動化、網絡一體化的信息化戰場。 從“數字地球”到“數字化戰場”再到“數字化士兵”，戰場地理信息服務成為爭取現代化局部戰爭勝利的重要因素。首先建立作戰單位部分和上級指揮部分的雙向數據通信，作戰部分通過GPS接收機獲得位t信息，CCD攝像機獲得戰場圖像信息，并通過數據通信設備將這些信息傳遞到指揮部分，使得指揮部分對作戰部分的位置和戰場實況有全面的了解，并及時更新指揮部分的三維電子地圖和戰場信息數據庫。同時，指揮部分在服務器上根據GPS提供的位置信息從三維電子地圖中提取作戰單位附近一定范圍的地2理信息和戰場信息，及時發送到作戰單位，并且利用Gls的空間分析功能，對作戰單位所3處的環境進行分析，提供進一步行動的指導。4作戰單位利用手提計算機顯示接收到的局部三維電子地圖和戰場信息。數字化戰場信息5通信要考慮到戰時的各種干擾，主要采取的方式是衛星中繼。另外，在數字戰場建立時6要建立局部定位和通信系統，通過與多種定位數據的聯合解算，實現戰時戰場范圍內的7自主定位和安全通信。 5結語 地球空間信息技術的發展隨著“數字地球”概念的提出顯得越來越重要，其應用領域也從傳統的測繪行業擴展到更加廣闊的領域。在這些不斷增加的應用中對動態性和實時性提出了具體要求，為了滿足這些需求，地球空間信息技術必須與通信技術相結合，并且充分利用當前通信技術飛速發展的大好機遇，開創地球空間信息科學新的時代。可以預見，在未來的10到20年內，地球空間信息技術將會與通信技術更加緊密的結合，并且進人到人們日常生活的方方面面，成為知識經濟時代社會經濟新的增長點。
