2008年汶川大地震后，中科院遙感所李小文院士在博客中寫(xiě)道：“看見(jiàn)溫總理昨天去災(zāi)區(qū)，飛機(jī)上工作的照片，手里拿的還是地圖!不是遙感出的現(xiàn)勢(shì)圖!我們搞遙感的，真是恨不得打個(gè)地洞鉆下去，地震殉國(guó)算了。如果說(shuō)是12日下午就飛，連夜出圖，在13日一早就可以判定公路暫時(shí)打不通，更早決策空降、空投，及步兵徒步急進(jìn)，爭(zhēng)取到寶貴的救援時(shí)間。”無(wú)疑，地理空間數(shù)據(jù)在應(yīng)急救災(zāi)中起著無(wú)比重要的作用。在此后的兩年時(shí)間里，我們國(guó)家雖然又經(jīng)歷了許多的磨難，但這也促進(jìn)著地理空間行業(yè)等各方對(duì)地震等自然災(zāi)害應(yīng)對(duì)能力的提高。

　　正如所有地理空間行業(yè)從業(yè)者所期望的，我國(guó)在災(zāi)害發(fā)生后短時(shí)間內(nèi)獲取更豐富地理空間信息方面，已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成效。2010年8月7日，甘肅舟曲發(fā)生了重大泥石流，三天后，國(guó)家測(cè)繪局即發(fā)布了災(zāi)區(qū)的三維系統(tǒng)，行業(yè)內(nèi)眾多公司也都紛紛采取行動(dòng)，為救災(zāi)工作提供了地理空間數(shù)據(jù)等方面的重要支持。這種轉(zhuǎn)變?cè)诤艽蟪潭壬鲜怯傻乩砜臻g數(shù)據(jù)獲取方式的升級(jí)帶來(lái)的。目前很多單位已經(jīng)擺脫了傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)，引入與國(guó)際接軌的新設(shè)備、新技術(shù)，在數(shù)據(jù)獲取方面取得了很多突破，而這些突破將不止在抗震救災(zāi)，更會(huì)在所有的3S應(yīng)用中發(fā)揮不可小視的作用。

　　從傳統(tǒng)測(cè)繪到地理信息時(shí)代

　　很多人見(jiàn)到傳統(tǒng)的測(cè)繪和地理數(shù)據(jù)采集儀器都不會(huì)感到陌生，在街道路口、建筑工地，經(jīng)常會(huì)看到測(cè)繪人員站在三角架后面，操作著架上的儀器。而很多年輕人見(jiàn)到或用過(guò)的測(cè)量?jī)x器，已經(jīng)是經(jīng)過(guò)數(shù)代更新后的了。60年代以來(lái)，隨著近代光學(xué)、電子學(xué)的發(fā)展，使角度測(cè)量向自動(dòng)化記錄方向改進(jìn)有了技術(shù)基礎(chǔ)，出現(xiàn)了電子經(jīng)緯儀等自動(dòng)化測(cè)角儀器。而隨著各種新穎光源 (激光、紅外光等 )的相繼出現(xiàn)，物理測(cè)距技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了以激光、紅外光和其它光源為載波的光波測(cè)距儀和以微波為載波的電磁波測(cè)距儀。此外，水準(zhǔn)儀、全站儀等設(shè)備都在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。

　　近年來(lái)，隨著地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星遙感等新技術(shù)的發(fā)展，人們的目光早已從傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖上轉(zhuǎn)移到顯示效果更好、更加個(gè)性化的電子地圖上。而且電子地圖經(jīng)過(guò)近年來(lái)的發(fā)展，平面圖已經(jīng)升級(jí)到了三維、街景等更加逼真的視圖。應(yīng)該說(shuō)，從功能、實(shí)用效果和市場(chǎng)化的角度上來(lái)看，電子地圖已經(jīng)能完全取代紙質(zhì)地圖了。但對(duì)地觀測(cè)中心王思遠(yuǎn)副研究員表示，在一些特殊的環(huán)境中，紙質(zhì)地圖還是有其獨(dú)特的效用。比如在災(zāi)區(qū)，很多情況下沒(méi)有足夠的供電源，電子地圖的適用性并不如紙質(zhì)地圖。

　　此外，從國(guó)家測(cè)繪局等單位最近的一些文件中可以看出，國(guó)家對(duì)于地理信息非常重視，從大測(cè)繪向大地理信息時(shí)代的邁進(jìn)已經(jīng)成為必然。作為這一切基礎(chǔ)的地理數(shù)據(jù)，所發(fā)生的變化不僅僅是紙質(zhì)地圖變成電子地圖，更多豐富的地理數(shù)據(jù)采集方式將會(huì)帶來(lái)更多變革，為應(yīng)急救災(zāi)等應(yīng)用提供更有利的支持。

　　衛(wèi)星影像 地理信息質(zhì)的飛躍

　　幾年前，谷歌推出了谷歌地球，讓大眾第一次見(jiàn)到了如此高分辨率的衛(wèi)星影像。隨著衛(wèi)星影像的應(yīng)用范圍越來(lái)越大、精度越來(lái)越高，并且有著采集范圍廣等特點(diǎn)，影像已經(jīng)成為了地理信息系統(tǒng)中不可或缺的一部分，很多國(guó)內(nèi)的企業(yè)也抓住機(jī)會(huì)，代理國(guó)外衛(wèi)星的產(chǎn)品，取得了不錯(cuò)的效果。

　　衛(wèi)星影像的種類(lèi)有很多，高分辨率、中分辨率、低分辨率的衛(wèi)星影像都有著各自不同的作用。一般來(lái)說(shuō)，民用的衛(wèi)星影像分辨率一般在0.5米以上，而就應(yīng)急救災(zāi)來(lái)說(shuō)，自然是越高精度的數(shù)據(jù)越好。由于我國(guó)尚沒(méi)有專(zhuān)門(mén)用于測(cè)繪的衛(wèi)星，目前工作中的遙感衛(wèi)星和導(dǎo)航衛(wèi)星在獲取地面信息、分辨率等方面在救災(zāi)中并不適用。此外，在這種有災(zāi)害的地方，很多時(shí)候都是陰雨連綿，遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量并不是很好，因此識(shí)別的效果就會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題。

　　通常，災(zāi)害發(fā)生后，第一是調(diào)用庫(kù)存數(shù)據(jù)，了解數(shù)據(jù)現(xiàn)狀，并及時(shí)購(gòu)買(mǎi)相關(guān)影像和調(diào)配采集設(shè)備，在獲取到足夠的數(shù)據(jù)后進(jìn)行比對(duì)。目前遙感在快速提取上的方法、結(jié)果上都比較少、比較差。越是分辨率高的影像，提取的結(jié)果就越差。也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)源很多，但能提取的信息和快速提取的信息比較少。目前遙感影像在提取和算法上自動(dòng)化很差，從高分辨率影像上提取水體、道路這樣的直線(xiàn)還可以，但一遇到具有結(jié)構(gòu)的復(fù)雜區(qū)域，結(jié)果就非常差，全要靠人來(lái)解譯。而且由于災(zāi)前影像數(shù)據(jù)經(jīng)常比較老，部分詳細(xì)的數(shù)據(jù)往往在政策方面有所限制，在時(shí)間上對(duì)應(yīng)急救災(zāi)也有影響。國(guó)家地震救援中心主任曲國(guó)勝表示，雖然現(xiàn)在的震后地理數(shù)據(jù)獲取速有了顯著的提高，但仍在8-10小時(shí)內(nèi)，尚未達(dá)到預(yù)期的要求。

　　航空影像 不僅是高精度

　　由于一般來(lái)講災(zāi)區(qū)面積不是很大且不連續(xù)，高分辨率衛(wèi)星影像的應(yīng)用有諸多限制，因此航空遙感影像便成為了應(yīng)急救災(zāi)中的重要數(shù)據(jù)。以地震為例，地震后及早制定解救方案，能夠?qū)φ麄€(gè)大局產(chǎn)生重要的影響，而衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)速度并沒(méi)有這么快。北京朗天博泰科技有限公司總經(jīng)理白瑞杰在接受采訪時(shí)表示，舟曲泥石流發(fā)生后，公司的數(shù)據(jù)采集隊(duì)伍第一時(shí)間趕到了災(zāi)區(qū)，并啟動(dòng)無(wú)人機(jī)進(jìn)行重災(zāi)區(qū)的數(shù)據(jù)采集，獲取了寶貴的救災(zāi)材料，并確認(rèn)哪些道路短時(shí)間內(nèi)不可能搶修成功，須采取空投等方式為災(zāi)區(qū)提供救援物資。

　　盡管無(wú)人機(jī)、空艇等航空影像采集設(shè)備拍攝范圍小，但由于其具有體積小、飛行高度低(一般在300到1000米)、靈活性好、申請(qǐng)空域快等特點(diǎn)，在時(shí)間緊急、地面情況不太好的情況下為應(yīng)急救災(zāi)發(fā)揮了重要作用。目前國(guó)家測(cè)繪局也提倡在救災(zāi)中采取這種方式。

　　無(wú)人機(jī)在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中遇到最大的問(wèn)題是天氣問(wèn)題。由于災(zāi)區(qū)天氣一般不好，在飛行過(guò)程中會(huì)比較危險(xiǎn)(尤其是高原地區(qū))，在今年的救災(zāi)過(guò)程中就有無(wú)人機(jī)墜落事件發(fā)生。南方多云多雨的天氣一般也不適合進(jìn)行航空數(shù)據(jù)采集。另外，雖然無(wú)人機(jī)對(duì)跑道的要求比普通飛機(jī)低很多，但是仍需要在災(zāi)區(qū)緊急開(kāi)辟相對(duì)平整的跑道，這也是無(wú)人機(jī)在救災(zāi)中受到的限制之一。

　　衛(wèi)星影像和航空影像是目前應(yīng)急救災(zāi)中應(yīng)用最廣泛的、也是最成熟的兩種空間數(shù)據(jù)，這兩種數(shù)據(jù)特點(diǎn)各異、互為補(bǔ)充，為救災(zāi)工作提供了很好的輔助功效。衛(wèi)星影像采集速度快、面積大，航空影像精細(xì)度高、采集靈活性強(qiáng)，如果能夠結(jié)合更多的豐富數(shù)據(jù)，必會(huì)為輔助決策提供更詳細(xì)、準(zhǔn)確的信息。

　　LiDAR 傳統(tǒng)航空攝影的有力補(bǔ)充

　　LiDAR也叫機(jī)載激光雷達(dá)，是一種安裝在飛機(jī)上的機(jī)載激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)，其基本工作原理與無(wú)線(xiàn)電雷達(dá)技術(shù)類(lèi)似，通過(guò)量測(cè)地面物體的三維坐標(biāo)，生成LiDAR數(shù)據(jù)影像。LiDAR數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)相關(guān)軟件數(shù)據(jù)處理后，可以生成高精度的數(shù)字地面模型DEM、等高線(xiàn)圖及正射影像圖。機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，使航測(cè)制圖如生成DEM、等高線(xiàn)和地物要素的自動(dòng)提取更加便捷，其地面數(shù)據(jù)通過(guò)軟件處理很容易合并到各種數(shù)字圖中。

　　近年來(lái)，激光雷達(dá)已成為一種主流地理空間數(shù)據(jù)采集工具，點(diǎn)云數(shù)據(jù)及其產(chǎn)生的許多附件數(shù)據(jù)和信息產(chǎn)品越來(lái)越得到業(yè)內(nèi)人士的認(rèn)可。LiDAR系統(tǒng)通過(guò)掃描裝置，沿航線(xiàn)采集地面點(diǎn)三維數(shù)據(jù)，通過(guò)特定方程解算處理成適當(dāng)?shù)挠跋裰?，生成LiDAR數(shù)據(jù)影像和地面高程模型DEM。在不同的實(shí)地條件下，平面精度可以達(dá)到0.15 至1米，高程精度可達(dá)到10厘米，間隔可達(dá)到2-12米。

　　更重要的是，LiDAR系統(tǒng)是一種活動(dòng)裝置，由于激光脈沖不易受陰影和太陽(yáng)角度影響，從而大大提高了數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量。也就是說(shuō)，即使在天氣狀況不好的情況下，也可以獲取同樣精度的數(shù)據(jù)，這樣的話(huà)在多云等條件下的災(zāi)區(qū)，LiDAR可以替代無(wú)人機(jī)完成數(shù)據(jù)采集的任務(wù)。中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所程維明副研究員表示，幾年前，由于LiDAR技術(shù)還不夠好，拍攝的地面照片除了雷達(dá)分析專(zhuān)家看得懂，很多人都看不懂。最近幾年LiDAR精度提高了，看地形變化和地面上的目標(biāo)基本上都十分清楚了，因此在應(yīng)急救災(zāi)中可以發(fā)揮更大的作用。

　　新興的手段不斷涌現(xiàn)

　　隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，出現(xiàn)了更多新的地理數(shù)據(jù)獲取方式，雖然很多方式現(xiàn)在使用范圍還不大，但它們終將會(huì)在更多應(yīng)用中發(fā)揮其特點(diǎn)。

　　傾斜攝影是一種新的三維數(shù)據(jù)采集方式，在國(guó)外應(yīng)用已日趨成熟，而國(guó)內(nèi)則剛剛引入。利用傾斜攝影技術(shù)，可以快速構(gòu)建三維視圖，信息化程度高，并可以在三維中進(jìn)行量測(cè)樓房的地面距離、垂直距離、角度等，比傳統(tǒng)的方法提高3到5倍的速度。并且與以往三維系統(tǒng)不同的是，傾斜攝影數(shù)據(jù)構(gòu)建的三維是真三維，即與現(xiàn)實(shí)世界中同一視角看到的一樣，而不用在構(gòu)建模型后貼圖。對(duì)于一個(gè)中型城市來(lái)說(shuō)，天氣允許的情況下一天的時(shí)間就可以采集完成。目前來(lái)講，傾斜攝影主要應(yīng)用于城市，而隨著搭載飛機(jī)和設(shè)備本身的發(fā)展，相信傾斜攝影技術(shù)可以在更多領(lǐng)域發(fā)揮作用。

　　隨著谷歌街景的風(fēng)靡，移動(dòng)測(cè)量車(chē)也走進(jìn)了更多人的視野。傳統(tǒng)的人工掃街方式效率太低，移動(dòng)測(cè)量車(chē)也將會(huì)是一個(gè)不錯(cuò)的替代品。作為一種靈活性更強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，移動(dòng)測(cè)量車(chē)可以更加自由地采集街邊數(shù)據(jù)，在未來(lái)的相關(guān)系統(tǒng)和導(dǎo)航中將有廣泛的應(yīng)用。此外，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了可量測(cè)的移動(dòng)測(cè)量設(shè)備，即采集的影像包含了測(cè)量數(shù)據(jù)，用戶(hù)可直接在這些圖像上進(jìn)行測(cè)量工作。

　　志愿者地理信息(Volunteer Geographic Information)作為一種新式的數(shù)據(jù)獲取方式，正在受到越來(lái)越多的關(guān)注。VGI信息作為用戶(hù)提供的地理信息，其精度、可靠性雖然都需要確認(rèn)，但是作為一種頗受大眾歡迎的方式，對(duì)于及時(shí)獲取最新數(shù)據(jù)、對(duì)原有數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充等有著很大的作用。在應(yīng)急救災(zāi)過(guò)程中，VGI信息也有著重要的應(yīng)用。比如MapAction是聯(lián)合國(guó)的一個(gè)志愿者組織，很多用戶(hù)為該組織提供詳細(xì)的地理信息來(lái)構(gòu)建更加完善的地理信息庫(kù)，而當(dāng)部分地區(qū)受到災(zāi)害時(shí)，這些數(shù)據(jù)就可以發(fā)揮作用。我國(guó)地震應(yīng)急中也包括了類(lèi)似的應(yīng)用，即災(zāi)區(qū)用戶(hù)可以通過(guò)短信等方式告知災(zāi)區(qū)的最新情況，這些數(shù)據(jù)為應(yīng)急救災(zāi)提供了第一手的信息。

　　我們還可以做得更好

　　胡錦濤總書(shū)記在08年6月23日召開(kāi)的兩院院士大會(huì)上明確指出：“要加快遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用以及防災(zāi)減災(zāi)高技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和綜合集成，建立國(guó)家綜合減災(zāi)和風(fēng)險(xiǎn)管理信息共享平臺(tái)”。由此可見(jiàn)國(guó)家對(duì)于3S相關(guān)技術(shù)的重視，也表明了地理數(shù)據(jù)在應(yīng)急救災(zāi)中發(fā)揮著非常重要的作用。

　　近年來(lái)我國(guó)發(fā)生了不少大規(guī)模的地震、泥石流、水災(zāi)，在應(yīng)急機(jī)制方面做了很多努力，取得了一些成效。為了更好地將空間數(shù)據(jù)應(yīng)用到應(yīng)急救災(zāi)中，還應(yīng)該針對(duì)不同的災(zāi)害制定不同的預(yù)案，在制度上提不同的要求，并根據(jù)不同災(zāi)害的特性制定不同的技術(shù)方案。此外，我國(guó)在數(shù)據(jù)共享方面還有待改進(jìn)，而且行業(yè)部門(mén)要加強(qiáng)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范性的、全國(guó)性的標(biāo)準(zhǔn)，這樣數(shù)據(jù)才能更好地投入到應(yīng)急救災(zāi)應(yīng)用中。（肖振強(qiáng)）