测绘地理信息动态 当前位置:首页 > 测绘地理信息动态

日本国土地理院研究和开发基本规划(2014年-2018年)

来源:测绘发展研究中心    时间:2016-11-08 08:25:00
 

 

本文由国家测绘地理信息局测绘发展研究中心薛超进行编译整理。

资料来源:http://www.gsi.go.jp/common/000099980.pdf

一、前言和介绍

《日本国土地理院研究和开发基本规划》是为日本国土地理院(GSI)指明研究和开发基本方向的规划。它勾画出了稳步推进基础测绘规划研究和开发的准则,并给出了实现战略目标的必要措施。

在测绘科技发展中,随着数字化应用、信息交流技术(ICT)和空间技术不断完善,测绘的效率将会持续提升,以与频繁接收、利用地理信息和测绘成果的物质化社会进行接驳。

GSI研究和开发基本规划(后简称研发规划)刻画出了研究和开发的基本方向,描述了保证日本基础测绘长期规划(后简称长期规划)平稳实施所要采取的措施。本规划的时间范围为5年,从2014财年至2018财年。考虑到未来社会情况和科技的发展需求,规划将按照需求进行修改。

二、基本概念

GSI是保障测绘地理信息相关的规划制定和行政措施顺利实施的机构。它运用精准的方式对目前工作的主要战略目标进行研究。GSI的研发覆盖了很宽广的领域,从基础测绘到测绘的应用。在这些领域内,研发部门需要使用行政手段,包括必须进行必要的政策研究。在将特定项目纳入至研发规划的过程中,不应只考虑研发规划覆盖的五年时间内可能取得成果的项目,有必要以长远眼光看待可能在将来产生成果的研发项目,并将其纳入到规划中来

研发规划首先指出了规划的前提:上一期规划中的成果和问题;社会对于研发的需要;基础测绘规划中倡导研发的必要性。其次,研发规划介绍了GSI总体研发规划的优先发展关键主题,并考虑了前提,更深入的介绍了落实每个关键主题的首要研发重点课题。

三、现状和研发背景

(一)上一期研发基本规划(2009年)的成果和问题

以下的研究项目根据上一期规划制定的中期评估(20128月)确定,并在随后的研发中取得了一定进展。

1.研究和开发以加快地理信息的准备/分发/利用

为丰富社会发展,使得人人都可以过上安定生活,GSI一直坚持将三个重要课题列为日常的基础研发工作,为提升地理信息的利用做出直接贡献。在这些工作中,推广地理信息的广泛使用非常重要。工作包括了根据国际标准建立日本地理信息标准档案以及其他的事项。另外为支持这项工作,GSI开发了多种工具,并建立了一个顺畅准备、分发、利用地理信息的环境。对于战略导则和规范的标准化来说,有必要对现时人口、科技、社会问题做出响应,应对快速的更新。

在“研究和开发以帮助提升地理空间参考框架基础设施的维护/管理/传播能力项目中,基于GNSS控制站数据的等变动量线图为当地地表运动提供了区域化和定量化的解释。因此,这种方法可以确定由于地面控制站坐标系改变而需要进行测量的面积。这种方法也有效的利用到GSI的工作当中,例如用于2011年日本东北大地震中。GSI将通过摸清地壳运动机制来持续维护、管理提供位置信息的基础设施。

在“研发加快基础地理信息的准备/管理/分发中,GSI开发了一个全自动的软件,利用地形图中的中心线数据建立了150000的地图,并建立了日本数字日本基础图。利用包含了2500级数据的数字日本基础图,GSI开发出了发布1:25000电子地形图的系统,使得用户可以任意选择覆盖区域和地图符号。之后,GSI建立了高效开发的环境和提供基础地理信息的系统。未来在这个主题的开发主要包括了利用新方法生成地理信息,提高地理信息升级和开发的效率。

2.研究和开发以实现下一代、先进的地理信息社会

随着新一代技术的到来,GSI正在开展突破性的基础研发,促进利用地理信息加强经济和社会财富,并创造新的业务。这涉及到三个重点课题。

在“研发先进地理信息应用技术,影响人民生活”主题上,专家、政府部门和机构、企业以及相关人员齐心协力确定了位置信息编码的基本规范,并且编译了位置信息编码实际操作的准则。研究人员也设计了一个发布和管理信息编码的系统。

在“围绕测绘和地理信息的尖端科技进行研发”主题上,为精简1.6米小尺寸甚长基线测量(VLBI)天线在甚长基线测量观测系统中的使用,GSI开展了一系列试验,并提出了一系列解决方案。为实现下一代VLBI观测系统(VLBI2010全球观测系统;VGOS),GSI也在进行稳步的研发工作。

与此同时,在通过新媒介利用地理信息方面,研究涉及到了为智能手机开发地图应用,以及利用不同地图符号制作手机地图等。

在“研发下一代测绘导航技术应用”主题上,GSI做出大量工作,证实了GLONASS卫星定位的精确度以及在测绘中使用的有效性。

另外,对于利用空间导航、定位、授时系统组合(GPSGLONASSQZSS和伽利略)的多模GNSS系统的研发进程也在不断加快。未来研究主题主要包括将四颗准天顶卫星纳入多模GNSS系统实际应用的研究。

3.灾害预防研究和开发

为打造安全稳定的生活环境,GSI正在实施基础研发工作以确保预防措施的到位,帮助加快灾害的响应时间。这其中包括了三个重点课题。

在“研发为实施灾害响应做贡献”主题上,国土地理院正在研究摸清灾害发生后几分钟内地壳运动情况的方法,并对地震断层模型做出快速、自动的估算。这个分析实时地壳运动的系统原型已经可以自动的估算断层模型。此系统和实施分析处理系统的创立极大的缩短了地壳运动分析中估算断层模型的时间。国土地理院将会进行持续的研发,以保证实时了解地壳运动,模型得出的成果可以用于海啸预判。

在“研究和开发预测自然灾害”主题上,目前国土地理院可以实时获取相关信息,预测地壳运动随时间变化的规律。这其中包括了理解在房总半岛、东海地区、以及丰后水道地区慢滑事件的时空变化特质,以及对伊豆大岛、樱岛、雾岛地区的地壳压力来源做定量时空变化估计。GSI将会实施研究和开发以深化对于地壳运动的理解,并提高预测精度。

在“研发防灾方面地面变形信息和地形信息的提取”主题上,正在落实稳步的技术措施,以利用卫星和机载合成孔径雷达(SAR)检测地面变形,并利用GPS更加精确的监测地壳运动。这其中包括多个技术的发展,如处理多个InSAR数据等技术、发展综合分析方法利用常规GPS观测数据和GEONET数据获取一致方案。GSI将利用ALOS-2数据创立应用,增加地面变形和地壳运动分析技术的精确度。

4.开展科学理解地球和国土的相关研究

国土地理院研发活动的目标在于通过提高测绘技术,强化防灾和环境保护等测绘应用领域的发展,增加科学认识。在这个方面有以下三个优先发展事项:

在“研究地壳运动原理”主题上,有必要通过对地壳运动的中长期监测深入了解地震和火山运动。

在“基于对地球和国土的科学理解研究大地测量参考系”主题上,相关方面也正在研究结合GPS、水准测量、地下水位进行观测的综合方法。

在“开展科学理解地球和国土的相关研究”中,可以利用航空激光测量中获得的DEM对滑坡灾害进行定量分析。同时,利用详细DSM模型和航空激光测量DEM模型了解相关三维结构(例如植被海拔和树木树冠厚度的)的技术也在不断提升。

5.贯穿于研发过程中的主题

在上一期规划的中期评估中,研究评估委员会评估出了以下几个贯穿于整个研发过程中的主题:

(1) 2011年日本东北大地震的对策研究(略)

(2) 研发成果的公开

国土地理院公开的研发成果已经发布于学术期刊上,但是成果仍然应该通过因特网和其他媒介传播给大众。在众多成果中,大众最感兴趣的就是利用日本数字日本基础图收集各种类型的信息,并且通过互联网浏览电子灾害地图。“海拔网络地图”就是成功利用电子地图的典型,在图中,任何一点的海拔只需要轻点鼠标即可获取。正因为国土地理院生产出了无数研究成果,才更应该公开这些成果并且将成果纳入至公共信息材料中。

(3) 政策研究

国土地理院正从行政角度出发,公开地理信息的发布和利用。国土地理院也应考虑如何将地理信息的发布和利用作为一项政策。

(二)《基础测绘长期规划》

《基础测绘长期规划》在20144月进行了更新,长期规划提出了两条重要战略决策,一是在防灾领域,需要增强国家开发和利用地理信息的能力;二是分配和利用公共组织拥有的地理信息,帮助建立新产业,为人民生活提供更大便利。在实施这个规划时,国土地理院必须不遗余力长期进行尖端科技研发,并与相关组织建立盟友关系,实施必要的科技研究和政策研究,以适应社会变革和科技发展。同时,应该实施基础研发,以协助其他学术领域的发展。本研发规划需要确定必要的研发活动和推广手段,以帮助实现长期规划中的目标。

四、确立研发导向、明确规划主题

在研发规划中,国土地理院需要考虑社会对于研究和开发的需求。为了理清未来五年发展的方向,首先要确定国土地理院研发的四大主题方向。

除了考虑《基础测绘长期规划》,也应该审查上一期的研发规划,并考虑未来社会的研发需求。在此背景下,国土地理院提出了研发的概念导向:

 

     增强开发和利用地理信息的能力

考虑到《基础测绘长期规划》、《充分利用地理信息基本规划》、《太空政策基本规划》、世界先进IT国家宣言等重要战略规划,为实现社会的繁荣稳定,需要落实基础研发,提高开发和利用地理信息的能力,提高收集、编译、分析数据的效率。

     建立利用下一代地理信息的社会

考虑到各规划中给出的重要战略导向,为实现富足的经济社会、发展新经济,国土地理院正在落实尖端技术的研发,以实现下一代地理信息社会。在社会结构发生变化、老龄化问题和人口下降问题越发严重的时期,国土地理院需要进行研发工作,增强利用地理信息的便利性。

     推广防灾和减灾的方法

考虑到《基础测绘长期规划》中提到的加强防灾和灾害响应能力的任务、《灾害管理基本计划》中提到的倡导科技创新综合决策等要点,在2011年日本东北大地震之后,人们对于防灾的意识空前加强。为在地壳运动频繁、自然灾害频发的背景下实现人民生活的安全稳定,国土地理院正在落实研发工作以排除危险,并通过加强基础设施、加快灾害响应的方法,为灾害来临做好准备。

     了解目前地球和国土状况、变化以及相关机制

考虑到各规划中提出了推广研发的战略目标,国土地理院目前正在落实研究,以提升在测绘技术、防灾、环境保护等领域内的能力。这个目标可以通过摸清地理国情实现,并可以通过理解地壳运动和地形变化机制实现。

在以上的背景下,国土地理院明确了下面四个重要发展主题:

主题1:研究和开发以增强开发和利用能力

主题2:研究和开发以建立下一代空间致能的社会(geospatially enabled society

主题3:研究和开发以进行防灾减灾

主题4:进行研究以科学理解地球和国土

此外,确立了以下几个优先发展事项,以明确发展中特别需要注意的领域。

(一)研究和开发以增强开发和利用能力

-移动测量系统(MMS)、地基测绘和航天激光测绘、无人机技术等新兴测量技术被寄予众望,这些技术使得地理信息变得更加有效。这些新兴测量技术应该被纳入至研发规划中,以增强开发、利用地理信息的能力。

-必须开展研发以提倡全社会深化地理信息应用,如开放数据的利用等。

-必须开展研发以利用太空技术对高精度的位置信息进行维护和升级。

-必须开展研发以适应多样化的地理信息,诸如层状结构的地理信息、三维地理信息、具有时间属性的地理信息等。 

重点课题1:研发提升地理信息开发能力

重点课题2:研发宣传地理信息的深化应用

重点课题3:研发利用太空技术发展、维护和升级位置信息基础设施

重点课题4:进行研发以适应多元化地理信息

(二)研究和开发以建立下一代空间致能的社会(geospatially enabled society

-随着下一代卫星定位技术的发展,必须进行研发以增强利用卫星定位技术的效益和效率。

-随着老龄化社会和人口减少等社会结构的不断变化,以及随着未来ICT发展引起的地理信息利用环境的变化,有必要对发展和提供地理信息的方法进行最前沿研发,以在今后的社会环境中妥善使用地理信息。

重点课题1:研发以利用下一代卫星导航技术

重点课题2:研发制定利用下一代地理信息的方法

(三)研究和开发以进行防灾减灾

-为响应人民对于防灾的高度关注,并考虑到2011年大地震后增强国家基础设施的必要性。必须进行研发以对国家基础设施的缺陷(如国家各个地区面临的风险)进行全面了解。

-要继续开展地理信息获取、分享、提供方面的研发,了解灾害损伤情况,对灾后重建相关的地理信息进行研发。 

重点课题1:研发摸清国家领土风险,并将信息提供给公众

重点课题2:研发摸清灾害来临时土地情况,加快信息分享

(四)进行研究以科学理解地球和国土

-需要长期对地壳运动进行观察,获取对地震运动和火山现象的深入理解。

-需要对大地变形机制等获得深入理解,从中长期的角度出发增强对大地参考系的维护和管理。

-必须增加对地面环境条件的认识,深入理解环境变化和自然灾害。

重点课题1:研究摸清地壳变形情况

重点课题2:对地球和国家领土进行科学研究,改进大地测量参考框架

重点课题3:研究了解地球和国土环境

五、       重点课题

(一)研发以增强地理信息开发和利用能力

1.研发提升地理信息开发能力

为了提高开发地理信息的能力,GSI不仅需要使用传统技术,而且需要使用一大批新技术,诸如移动测量系统(MMS)、陆基和航空激光测量、无人驾驶飞行器(UAV)等。GSI的目标之一是为开发更有效方法生产难以获取的地理信息资源,获取可以在测绘以及其他行业中使用的成果。

2.研发宣传地理信息的深化应用

为了促进地理信息的深化利用,GSI正在考核符合国家开放数据策略、有效发布公共信息的方法。GSI也在分析公共测绘系统的效率。此外,对于网络地图中的瓦片技术,GSI正在研究矢量瓦片数据的提供所带来的技术成效和潜在政治影响。GSI正在落实各种举措,以成为矢量瓦片数据供应方面的世界领导者。同时,GSI正倡导和落实技术和政治举措,促进地理信息技术的国际化利用。这涉及到了落实研发,以倡导地理信息的深化应用。通过促进国际标准化、技术交流和向发展中国家进行科技转移,日本将提高其在国际地理信息行业中的地位。

3.研发利用太空技术发展、维护和升级位置信息

目前,太空技术发展迅猛,QZSS四卫星的星座系统即将建成,ALOS-2卫星已经发射,并且成立了确保1毫米定位精度的国际VLBI观测标准规范(VGOS)。为了顺应这种发展趋势,GSI正准备落实系统化的技术研究,开发多模GNSS分析方法,并将研究成果应用于公众测绘中。GSI也在各个领域实施研发工作,如高效维护和管理日本大地水准面模型、改进GNSS连续观测系统(GEONET)、改进VGOS观测系统和相关分析技术、利用ALOS-2干涉合成孔径雷达进行地壳运动的广域监测等。从这些研发中获取的知识和数据将被利用到测绘和其他工作中。

4.开展研发以适应多元化地理信息

地理信息正在经历多元化的发展,如分层地下空间、三维地理信息、具有时间属性的地理信息等。为了适应这种发展,国土地理院正在进行三维基础地理信息的研究。在电子基本图和其他产品中,国土地理院也在考核在地图中提供三维信息、地理标识、时间属性的规范标准。

(二)研究和开发以建立下一代空间致能的社会(geospatially enabled society

1.研发利用下一代卫星导航技术

随着下一代卫星定位的发展,GSI的目标是对高效利用下一代卫星定位技术进行调查和研究,获取未来发展需要的知识,其中包括利用精确点定位(PPP)等技术。GSI需要进一步提升下一代高精度定位的准确度,发展先进的动态大地测量系统,增加对地图和其他类型地理信息的兼容程度。

2.研发制定利用下一代地理信息的方法

随着社会结构的变化,为了解决与地理信息相关的老龄化、人口减少等问题,国土地理院开始着手优化定位、传感器和地理信息方面的研发,以全面掌握先进的机器人技术,并发展连接地理信息和现实世界的增强现实(AR)技术。为在新应用领域做出贡献,国土地理院开始着手整合地图信息和位置信息的利用,研究海量地理信息的获取、处理、管理和应用。

(三)研究和开发以进行防灾减灾

1.研究和开发以摸清国家领土风险,并将信息提供给公众

为了应对2011年日本东北大地震之后防灾意识的不断提高,国土地理院必须充分了解国家基础设施中存在的缺陷,如各个地区面对的灾害风险,并提供相关灾害信息。为了做到这点,国土地理院将实施各种手段以获取有用信息,例如通过中长期地壳运动观测提升SAR地壳运动测量的准确度;利用遥感技术和航天激光技术了解日本自然条件方面缺陷;估计自然灾害发生的可能性;利用GNSS对短期变化和长期变化做出迅速和稳定的监测。

2.研发以摸清灾害来临时土地情况,加快信息分享

当灾难来临时,需要用比较快速的方式获取、分享、提供地理信息,以对灾害情况进行深入了解,并利用地理信息支援灾后重建和恢复工作。为了实现这个目标,国土地理院正在获取有助于了解灾害的相关成果,并在以下方面进行研发:利用GNSS技术对地震等级以及火山运动的转型过程进行快速评估;通过传统地理信息、媒体信息、网络信息对灾害程度进行快速掌握;利用传统地理信息、机载SAR信息和地图信息快速识别灾害发生的位置;发展相关无人机摄影测量技术。

(四)进行研究以科学理解地球和国土

1.研究摸清地壳变形情况

为通过中长期监测地壳运动深入了解与地震火山活动相关的现象,国土地理院正在获取相关的知识和数据。这包括了在以下主题上的研究:构建日本列岛区域的地质构造模型;理解板块边界应变产生和释放的过程;预测地震发生后产生的变形趋势;改善预判短期慢滑事件(short-term slow slip events)的方法;创建板块内地震和火山运动在准备阶段、前兆阶段、转型阶段的模型,提高模型估计准确度。

2.对地球和国家领土进行科学研究,改进大地测量参考框架

为通过深入理解地球变形机制提高对于大地测量参考框架的中长期管理维护,国土地理院正在对大地控制点进行监测,以对日本的地壳形变场和相关机制增加深入理解,利用妥善方式将知识成果应用到测绘结果的修订中。国土地理院同时也在进行研究,以确定更高精度的大地水准面和高程参照系。

3.研究了解地球和国家领土范围内的环境

为通过理解环境条件增加对于环境变化和灾害发生的深入理解,增加对日本和近地层相关变化的深入理解,国土地理院正获取与未来土地和基础设施相关的知识和数据。GSI开发利用地形数据和土地覆盖分类方法,分析地质结构理解日本地表情况,从防灾角度理解地区分类和地区特征。国土地理院正在面向发展中国家开展有效的技术转移,以充分了解全球环境。

 

 

 


打印推荐给朋友】 【 关闭

【相关报道:】
日本国土地理院基础测绘长期规划(2014年-2018年)2016-10-31
[查看本篇文章所有评论]
发表评论  昵称:  
请遵纪守法并注意语言文明。发言最多为2000字符(每个汉字相当于两个字符)
  验证码