GIS 中國距世界水平有多遠

作為一種重要的社會信息資源，地理空間信息的共享與開放是一個十分重要的問題，它不只是為某一部門服務，而且是全社會各行業信息化的基礎。那么，究竟什么是地理信息系統（GIS）技術？帶著這樣的疑問，本刊記者走進了中國科學院地理科學與資源研究所陳榮國研究員的辦公室，他將帶領我們去解讀地理空間信息技術。

通過陳榮國的一番介紹，記者了解到，地球表面上的任何東西，不管有無生命，也不管有形無形，動態還是靜態，都會有空間位置，而管理和運用這些空間位置信息的系統就是地理信息系統。

地理空間信息技術的應用從專業上劃分，可以分為以下幾個方面：首先是專業GIS應用，即各研究院在地學分析、科學探索等方面的應用，多以單機或內網模式出現；第二是政府應用，目前在數字中國、數字城市和應急響應等領域應用比較頻繁，而各信息之間的共享性和關聯性是政府應用GIS的特點之一；第三是行業應用，就是某一部門或行業的垂直應用，常用于土地管理、城市規劃、商業選址、基礎設施管理、交通規劃等；最后是大眾最熟悉、也是GIS最淺層的公眾應用，例如Google Earth、Google Map，偏向于互聯網、PDA或者導航上的應用。

國際上最早的GIS應用始于20世紀60年代，第一個地理信息系統是加拿大的CGIS系統。20世紀80年代初期，我國在行業領域開始了GIS研究，中國科學院在災害監測和資源管理等方面廣泛應用GIS技術，國家測繪局將GIS用于基礎地理數據庫的建立和管理。隨著社會不斷發展，GIS技術的強大優勢在我國災情監測和防災救災領域得到了充分體現。2008年汶川地震期間，GIS技術、衛星定位和遙感技術得到了空前應用，給抗災救災工作提供了很多第一時間的信息。陳榮國回憶說：“2008年應用GIS時還存在一點小瑕疵，技術還不是很成熟，但在青海玉樹地震期間，利用無人機和衛星定位技術，我們已經能夠得到即拍即得的監測圖像和一手信息，我國的GIS技術在兩年時間里，實現了質的飛躍。”

據了解，地理空間信息建設一直是國家“863”計劃支持的重點，“十一五”期間，空間數據庫、網格GIS、三維GIS也成為重點支持的三個研究領域。“經過科研工作者的共同努力，我國已經成功研制了具有自主產權的高安全地理空間數據庫管理系統，網格GIS平臺和三維GIS平臺，這意味著今后我們可以擺脫GIS平臺軟件底層長期依賴國外數據庫管理系統的架構模式，改變空間數據管理核心技術受制于人的被動局面，為實現空間數據管理—分析—服務—可視化的全國產化GIS應用奠定了堅實基礎。”陳榮國激動地說。

談起我國GIS技術近幾年的發展狀況，陳榮國來了興致，他欣慰地說：“我國GIS研究目前取得的成績還是非常不錯的，尤其是在軟件方面。國產GIS平臺的領頭羊之一超圖軟件已經在創業板上市，另一個領頭羊中地數碼也在上市的籌備過程中。這幾年中國已經趕上了很多，甚至有些方面已經走在了國際的前沿。”但是，GIS軟件的運行還需要操作系統和數據庫管理系統的支持，而國產操作系統和數據庫管理系統一直是限制我國GIS研究領域乃至整個IT產業發展的瓶頸，陳榮國稱：“雖然現在也有國產的操作系統，但市場份額還是太小，而國產數據庫也存在同樣的問題，所以這一塊我們和國外還是有不小差距。”

據悉，GIS的數據管理依賴于數據庫管理系統（DBMS），因此DBMS就是GIS的基礎，GIS的安全性、可用性和規模性都得取決于DBMS。如果基礎工作沒有做好，就會使后續的很多工作存在局限。更為重要的是，高精度的地理空間信息屬于國家機密信息，有些甚至是絕密信息，因此更加要強調其高安全性。由于歐美對中國高安全級的DBMS采取禁售措施，導致我國90%以上的地理空間數據均存儲在國外研發的非安全數據庫管理系統中，給國家地理空間信息埋下了重大的安全隱患。“十一五”期間，科技部啟動了“863”計劃重點項目“高可信地理空間數據庫管理系統及其重大應用”。中國科學院地理資源所作為項目牽頭單位，聯合了國內數據庫、信息安全領域的頂級研究機構——國防科技大學、中科院軟件所等單位，本著“利用全球創新資源，提升自主創新能力”的指導思想，開展聯合攻關。項目組經過4年的努力，突破了規模可伸縮空間數據庫模型、高性能空間數據庫內核、分布式空間數據管理、高安全數據庫機制等一批核心關鍵技術，成功研發了具有我國自主知識產權的高安全空間數據庫管理系統（BeyonDB），并在此基礎上建成了國家級基礎地理空間數據業務化運行應用系統。

陳榮國坦言：“這項研究對我國GIS技術的跨越式發展意義重大。一直以來，我國使用的數據庫管理系統大多來自Oracle等外國公司，用這些DBMS管理我國的地理空間信息，很可能威脅我國的國民經濟發展和國防科技建設，因此，唯有用我們自己研發的系統和數據庫管理自己的信息，才能將主動權掌握在自己手中，避免不必要的后果產生。”

在了解了安全性對地理空間信息的重要性之后，我們不免擔心，如今互聯網上類似于Google Earth這樣的地圖軟件盛行，豈不是很可能泄露一些機密？陳榮國也表示，國內外相關人士曾對美國谷歌公司發行的這款軟件提出過抗議，至今也不清楚這款軟件的背后用意何在。但是，就像陳榮國說的那樣，Google Earth只能展示拍到的畫面，好比看圖的人知道圖上有一座橋，對于這座橋的承重量以及其他各方面的性質卻一概不知。這樣的軟件大多以瀏覽、查詢功能為主，偏民用性質的居多，還不能像GIS那樣，將各類空間信息進行綜合分析得出新結論。為了保障我國空間地理信息的安全，在國家測繪局發布的公眾版地圖上，已經抹去了比較密級的目標，或者地圖上標注的位置也不精確，肉眼一般很難看出來，從而防止泄密事件的發生。

作為一名技術研究者，陳榮國比較關注技術創新領域的發展情況，并且他對于創新的理解也比較特別。陳榮國心中的技術創新包含三個方面，分別是原始創新、改進創新和集成創新。“所謂的原始創新是指在以前沒有的基礎上，創造新的東西出來；而改進創新是指在別人已經有的基礎上再加以改進和完善，使產品更加實用；集成創新就是將幾個東西放在一起比較、分析，然后集成做出新的東西，用于新的用途。”陳榮國解釋道，“在科研績效考核方面，無論是教育系統還是研究機構都將SCI作為重要的考核依據，對于那些創新概念層次的信息可以發表文章與國內外同行進行探討，但對涉及核心技術和商業秘密的信息還是應該提高保密意識，防止商業和技術秘密泄露。”

采訪快結束的時候，陳榮國強調說：“創新對于任何一個國家和民族的發展來說都非常重要，但現在有個別人認為他的創造成果應該屬于個人。在我看來，無論你的創新成果對人類社會影響有多大，首先還是應該將國家利益置于首位，畢竟國家利益始終高于一切個人利益。”