一、地球空间信息科学的内涵

2004年1月，在英国《自然》杂志发表一篇题为“Mapping Opportunities”的论文中认为，地球空间信息科学（Geo-spatial Information Science，简称Geomatics）与生物科学和纳米技术三者一起被认为是当今世界上最重要的、发展最快的三个领域。1996年国际标准化组织（ISO）对Geomatics有一个定义，该定义涵盖了3方面的内容：（1）Geomatics处理的是空间数据（Spatial data)和空间信息（Spatial Information)；（2）Geomatics作为一个科学术语，所涉及的是采集、量测、分析、存储、管理、显示和应用空间数据的集成方法，属于现代的空间信息科学技术；（3）Geomatics所涵盖的学科范围包括（但不限于）地图学、控制测量、数字测图、大地测量、地理信息系统，水道测量、土地信息管理、土地测量、摄影测量、遥感、重力测量和天文测量。所采用的方法有星载、机载、舰载和地面数据采集方法，属于现代测绘科学与计算机信息科学的集成，归属于空间信息科学。

因此，可以看出，地球空间信息科学是以全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感（RS）等空间信息技术为主要内容，并以计算机技术和通讯技术为主要技术支撑，用于采集、量测、分析、存贮、管理、显示、传播和应用与地球和空间分布有关数据的—门综合和集成的信息科学和技术。地球空间信息科学是地球科学的—个前沿领域，以3S技术为代表，包括通讯技术、计算机技术的新兴学科，是地球信息科学的重要组成部分，是数字地球的基础。

推动地球空间信息科学发展的动力有两个方面：一方面是现代航天、计算机和通信技术的飞速发展为地球空间信息科学的发展提供了强有力的技术支持；另一方面全球变化和社会可持续发展日益成为人们关注的焦点，而作为其主要支撑技术的地球空间信息科学必然成为优先发展的领域。因此，其具体的表现为，地球空间信息科学理论框架逐步完善，技术体系逐步建立，应用领域进一步扩大，产业部门逐步形成。

二、地球空间信息科学的科学体系

地球空间信息科学技术体系是地球空间信息科学的重要组成部分，它的建立依赖于地球空间信息科学基础理论及其相关科学技术的发展，主要包括：

1）空间定位与大地测量学的发展。空间定位与大地测量学是地球空间信息科学的基础学科，又是一门工程应用学科。作为基础学科，它是研究地球及外层星体的形状、大小、重力场及其随时间变化的理论和方法。作为工程应用学科，它服务于各种工程建设的测量应用。随着空间和信息科学技术的发展，该学科正步入一个自动化、网络化、实时化的发展阶段，其科学任务拓展到研究地球动力学、地球深部构造、全球环境变化等研究领域；其工程应用拓展到资源开发、交通导航、环境监测、减灾防灾、海洋工程、土地管理等领域。其学科体系由原来的大地测量学、工程测量、矿山测量、海洋测绘、地籍测量融合而成。当前，其前沿的研究方向包括：（1）现代测量数据处理。随着现代大地测量和测量工程的测量手段和观测方法的发展，观测数据量也大大增加了，而且对数据处理的精度和速度的要求也大大提高了。（2）卫星大地测量学。自80年代起，卫星测量成为了现代大地测量的主要手段。主要从事GPS地球动力学应用研究、GPS区域性精密定位研究、动态差分GPS定位研究、卫星测高研究、卫星轨道确定研究、卫星重力测量研究等。（3）高精度工程测量。随着科学技术的迅速发展，愈来愈多的建设工程要求高精度工程测量为其服务。主要内容有：城市和工程控制网的优化设计和建立、电子全站仪与实时动态GPS定位（RTK）技术相结合的道路勘测和地形测量方法的实验研究、变形观测方法和变形分析的研究、各种高精度工程测量问题的成果处理和分析方法的研究。

2）摄影测量与遥感的发展。当今，信息技术的高速发展及应用，使其成为国际竞争中的一种“战略技术”，在我国高科技发展计划中处在十分重要的位置。而摄影测量与遥感在信息技术领域中有着举足轻重的地位。作为空间信息获取的重要途径，遥感已经逐步从使用单一波段的遥感资料向多平台、多波段、多光谱、多时相、综合分析应用发展；从资源与环境的定性调查与制图向定量分析、评价与预测发展；从为各部门的常规管理提供基础资料向为科学化、现代化管理、建立各种信息数据库和地理信息系统的方向发展。在环境监测、灾害控制与预报、海洋开发、城市建设、交通规划，甚至虚拟制造等领域均有广阔的应用前景。作为遥感影像信息处理的重要手段，数字摄影测量已经得到了快速的发展，是摄影测量发展的第三个里程碑，代表着当代摄影测量发展的方向，是遥感影像分析和处理的重要工具。其作用是利用数字处理技术对多种遥感信息及其它影像信息进行计算机处理，实现遥感影像摄影测量过程的全数字化与自动化，自动地从遥感影像中提取目标的三维信息，并生成各种数字产品；同时，建立影像信息系统和科技信息系统，“为数字城市”、“数字地球”等提供基础信息，满足各种应用需求。其研究领域主要包括：遥感影像的自动识别、三维信息提取与定位；影像信息系统、空间信息系统和三维虚拟现实的理论与方法；目标三维建模方法；数字近景摄影测量；全数字摄影测量系统的建立方法等，同时影像信息系统与数字摄影测量在城市近景摄影测量、城市三维重建、变形监测、导航与定位及军事工程等方面的应用。遥感技术的主要研究内容是：遥感影像信息处理的理论与方法；遥感影像的融合、数据挖掘与数据分类方法；SAR和INSAR的理论与应用；遥感在国土整治、环境保护、海洋监测、减灾防灾、信息农业和土木工程中的应用等。

3）地图学与地理信息工程的发展。地图学与地理信息工程是利用地图图形语言与数学模型语言描述自然界与人类社会各种自然、人文、社会现象的空间分布、相互关系、动态演变特征；研究空间信息采集、智能抽象、存储、分析、可视化处理、管理与应用的一门科学与高新技术。信息技术、知识工程、计算机技术的迅猛发展，已使地图制图学与地理信息工程成为人类认知地理环境和利用地理资源条件，促进社会可持续发展的重要工具，成为当今数字地球科学研究的重要工具与支撑。地图制图学与地理信息工程作为测绘科学与地理科学、计算机科学、信息科学、智能与认知科学等众多学科相结合形成的综合性边缘学科与技术，作为地球空间信息科学形成与发展的基础与支撑，在国民经济各部门（农林、地矿、冶金、水利、交通、环境、海洋、导航、行政管理、市政管理、城市规划与管理、国防建设、作战指挥等）具有广泛的应用前景，也有力地推动了各相关学科的科技进步与发展；研究、开发、建立的各级、各部门地理信息系统已经产生了巨大的社会与经济效益。当前地理信息科学理论与前沿包括GIS数据处理与质量控制；地学计算与模型模拟；多维动态与网格地理信息系统的理论与方法；城市信息与城市规划、房产、交通、环境信息工程；城市信息与城市开发等。

从上述可以看出，3S(GPS、RS和GIS)科学与技术构成了地球空间信息科学的核心技术和学科体系。

三、“十一五”期间地球空间信息科技的若干发展

空间信息技术是世界性的高技术门类。在国家“十五”期间，国家高技术计划“信息获取与处理技术”主题围绕着我国建立对地观测和对空监视两大空间信息获取与应用系统，开展多项关键技术研究，在空间信息获取与处理等一系列关键性的应用技术上都取得了突破性进展。为了进一步缩短与世界先进国家的差距，国家在“十一五”高技术发展计划中，将空间信息技术、特别是遥感对地观测与导航技术作为重要的发展目标，主要表现在：高分辨率对地观测系统，包括建立全色和多光谱的卫星遥感系统，国产化遥感卫星地面接收与处理系统；研制高分辨率光学航空相机、多光谱航空相机、高分辨率合成孔径雷达、实用型模块化成像光谱仪及推扫式超光谱成像仪系统等；建设基于通信卫星的区域导航系统；完成中欧伽利略计划合作；建成兼容GPS/Glonass/Galileo及自主系统多种信号的多模增强系统。

另外，在空间信息有关的下列领域，在十一五期间以及未来很长时间，国家将给予极大的关注：（1）信息处理技术方面，除了微电子与光电网格外，在先进计算技术、空间信息的处理与传输；信息安全与先进传感器多方面将是研究的重点。（2）城镇化与城市发展领域，在十一五期间将以空间遥感作为主要的信息源，开展数字城镇信息平台和数字城镇信息更新的研究，以促进城镇化和信息化的发展。（3）资源环境技术领域，包括重点城市群大气复合污染综合防治技术与示范，水资源合理调配与利用重大关键技术研究，遥感与空间信息的处理在这一领域中有重要作用。（4）海洋技术领域，以空间信息为支撑的“台湾海峡及毗邻海域海洋动力环境实时立体综合监测系统”，将是一个重要的研究方向。（5）综合智能交通技术集成应用示范，将实现交通信息服务的个性化、交通控制和运输组织的智能化。重点研究内容包括特大城市智能交通应用系统；建立城市道路交通信息采集、处理、发布示范系统。

四、展 望

可知，空间信息技术在国家科技发展战略中具有十分重要的地位。可以预期，在十一五期间，国家对信息领域、以及相关领域与信息技术的结合方面，特别是地球空间信息科学中遥感对地观测与导航将给予巨大的关注，这些无疑是对我们从事地球空间信息科学研究的工作者来说是前所未有的发展机遇。