Первая в Китае национальная геометрическая базовая продукция дистанционного зондирования — для чего она нужна?

Репортаж от Wedoany，Министерство природных ресурсов КНР вчера (27-го числа) официально опубликовало первую в Китае национальную геометрическую базовую продукцию дистанционного зондирования, покрывающую всю сухопутную территорию страны. Благодаря высокоточной координатной привязке она позволяет преобразовывать исходные спутниковые снимки в продукцию с единой точностью позиционирования; подобно матрице в ксилографии, она обеспечивает строгое совмещение продукции разных партий, создавая прочную пространственно-временную основу для строительства цифрового Китая.

Сегодня — будь то навигация и позиционирование, доставка еды и экспресс-почта, ликвидация чрезвычайных ситуаций и помощь при стихийных бедствиях, водное хозяйство и транспорт, городское и сельское строительство — все аспекты жизни общества уже не могут обойтись без точной и единой пространственно-временной базы данных. Она является не только ключевым узлом, соединяющим фронтальное восприятие и серверные вычислительные мощности, но и «общим эталоном» для всех геоинформационных приложений. Итак, что же такое «национальная геометрическая базовая продукция дистанционного зондирования», почему она появилась и какую роль может играть?

Современное городское управление давно вышло из стадии, когда территорию измеряли пешком, а проблемы выявляли и решали вручную; использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для автоматического патрулирования по заданным маршрутам и с заданным временем взлёта и посадки, а также автоматического обнаружения проблем стало передовым направлением в новом городском управлении. В Гуанчжоу (провинция Гуандун) постепенно формируется комплексная «система низковысотной инфраструктуры». Что это такое? И как она служит городскому управлению? Главный инженер Наньшаского филиала Гуанчжоуского института планирования и проектирования городского и сельского строительства Лун Циюн рассказал, что на месте создана всесторонняя, трёхмерная и интеллектуальная сеть низковысотного дистанционного мониторинга — «Гуанчжоуский ястребиный глаз». Эта «система низковысотной инфраструктуры» включает как аппаратные ресурсы — станции базирования БПЛА, низковысотные базовые станции связи, модули высокоточного позиционирования, высокоразрешающие нагрузки дистанционного зондирования, — так и опору в виде унифицированной стандартизированной пространственно-временной цифровой базы природных ресурсов, что обеспечивает безбарьерное трёхмерное восприятие всего национального пространства.

Лун Циюн: Мы построили в городе в общей сложности более 130 станций базирования БПЛА, предоставляя эффективные и интеллектуальные геоинформационные услуги для городского планирования Гуанчжоу, управления природными ресурсами, городского управления, водного хозяйства, транспорта и других сфер, удовлетворяя потребности в «однократном сборе и многократном использовании». Например, с помощью частых патрульных облётов БПЛА по всей территории и алгоритмов искусственного интеллекта для распознавания пахотных земель автоматически выявляются признаки «несельскохозяйственного» и «незернового» использования пахотных земель, что позволяет добиться раннего обнаружения, раннего пресечения и раннего исправления; в сфере точного управления морскими акваториями и необитаемыми островами БПЛА автоматически распознают такие нарушения, как захват прибрежных зон, незаконное строительство на побережье, складирование отходов в прибрежных водах, и упорядочивают порядок освоения и использования береговой линии. Все эти применения опираются на единую стандартизированную пространственно-временную базу данных природных ресурсов, которая позволяет БПЛА точно определять местоположение и осуществлять взлёт и посадку, а обнаруженные проблемы также точно наносить на карту. В настоящее время услуги подсистемы «Гуанчжоуского ястребиного глаза» в Наньша охватывают 88 типов бизнес-сценариев в 14 областях, способствуя точному управлению городом.

Как сказал Лун Циюн, будь то городское управление, навигация и позиционирование, доставка еды и экспресс-почта, за многообразными сценариями применения геодезии и картографии стоит целостная национальная пространственно-временная база данных; повышение точности данных этой базы стало ключевым направлением государственных усилий в последние годы. Заместитель директора Центра спутникового дистанционного зондирования земельных ресурсов Министерства природных ресурсов КНР Юй Дэцюань рассказал, что публикация национальной геометрической базовой продукции дистанционного зондирования направлена на создание авторитетного, единого и высокоточного пространственного эталона позиционирования, чтобы с самого начала унифицировать стандарты производства общенациональной продукции дистанционного зондирования.

Юй Дэцюань: Это первая в Китае национальная геометрическая базовая продукция дистанционного зондирования, покрывающая всю сухопутную территорию страны. Продукция обладает двумя особенностями:

Во-первых, высокое пространственное разрешение — мы использовали государственные и местные снимки высокого разрешения, общенациональное пространственное разрешение в целом достигло 0,5 метра;

Во-вторых, высокая точность позиционирования — преодолены технические трудности контроля точности в горных районах, на плато, в зонах с редкими контрольными точками и в безлюдных районах, точность позиционирования общенациональных снимков дистанционного зондирования повышена более чем в два раза, решена давняя проблема недостаточной геометрической точности ортофотопланов в западных регионах Китая.

Почему необходима национальная геометрическая базовая продукция дистанционного зондирования? Следует понимать, что спутники фотографируют Землю с высоты от нескольких сотен до нескольких тысяч километров. Хотя изображения получаются чёткими, из-за совокупного влияния таких факторов, как незначительные колебания ориентации спутника, преломление света в атмосфере, неровности рельефа, вращение Земли, а также собственные погрешности датчиков, географическое положение, соответствующее пикселям на снимке, часто отклоняется от реальных координат. Необработанные исходные спутниковые снимки невозможно напрямую применять в таких практических задачах, как контроль за земельными ресурсами или сопоставление данных; они должны пройти строгую геометрическую обработку, прежде чем их можно будет реально использовать. Однако в настоящее время контрольные эталоны и стандарты точности, используемые различными провинциями и отраслями при проведении соответствующей обработки, не унифицированы, а также отсутствует единый высокоточный эталон общенационального масштаба, пригодный для долгосрочного стабильного применения, что приводит к различиям в геометрической точности продукции дистанционного зондирования, создаваемой разными ведомствами, и затрудняет их эффективное наложение, интеграцию и совместное использование. Юй Дэцюань отметил, что первая в Китае национальная геометрическая базовая продукция дистанционного зондирования подобна матрице в ксилографии: она позволяет калибровать координаты и формировать продукцию с единой точностью позиционирования.

Юй Дэцюань: Это позволяет точно совмещать и сопрягать продукцию дистанционного зондирования, создаваемую различными предприятиями и организациями, формировать общенациональную базовую карту спутникового дистанционного зондирования с единой точностью, обеспечивая согласованность пространственного положения информации, собираемой на основе спутниковых снимков. Повышается эффективность производства данных, лучше реализуется автоматическое сопоставление, значительно снижаются затраты предприятий и организаций на производство высокоразрешающих данных дистанционного зондирования. Это наш значимый знаковый результат активного служения строительству цифрового Китая и содействия трансформации и модернизации геодезической и картографической отрасли, а также новый общественный продукт геодезии и картографии, ориентированный на обслуживание общества. В дальнейшем мы будем продвигать применение и динамическое обновление национальной геометрической базовой продукции дистанционного зондирования.

Проще говоря, без этой единой общенациональной геометрической базовой продукции дистанционного зондирования разные провинции, разные ведомства и разные коммерческие спутниковые компании выбирали бы собственные опорные эталоны для коррекции снимков, что могло бы привести к определённым отклонениям в позиционировании и не позволило бы в полной мере раскрыть ценность данных. Впредь можно будет на техническом уровне избежать конфликтов данных между регионами и ведомствами, снизить затраты на повторную обработку; кроме того, коммерческие спутниковые компании смогут, опираясь на этот общественный базовый эталон, заранее проводить геометрическую калибровку и выпускать продукцию, уже приведённую к единой национальной системе координат.

В то же время Министерство природных ресурсов КНР сообщило, что в период «пятнадцатой пятилетки» Китай также ускорит создание национального цифрового пространственного эталона — строительство нового поколения миллиметрового уровня национальной координатной основы, общенациональной модели квазигеоида с точностью до сантиметра, оптимизацию национального гравитационного эталона. Сосредоточившись на создании интеллектуальной, интегрированной, повсеместной, безопасной и качественной новой инфраструктуры пространственно-временной информации, ускорить цифровую и интеллектуальную трансформацию геодезии и картографии, всесторонне способствуя высококачественному развитию. Как сделать «цифровую базовую карту Китая» ещё более точной?

Подобно тому, как при сравнении роста детей необходимо стоять на одной ступеньке и использовать одинаковую линейку, геодезические работы также нуждаются в едином общенациональном «эталоне» и «исходной поверхности». Пространственный эталон геодезии подразделяется на геодезический эталон, высотный эталон и гравитационный эталон по разным измерениям — плановому, высотному и другим; при этом геодезический и высотный эталоны решают вопросы позиционирования, а гравитационный эталон в основном обслуживает высокоточные профессиональные сценарии, такие как полёты на малых высотах и разведка ресурсов, и используется для расчёта точного значения силы тяжести в любой точке. Директор Департамента геодезии и картографии Министерства природных ресурсов КНР Чэнь Цзюнь рассказал, что в период «пятнадцатой пятилетки» одной из ключевых задач геодезических и картографических работ станет ускорение создания национального цифрового пространственного эталона.

Чэнь Цзюнь: Создать систему цифрового пространственного эталона, построить новое поколение миллиметрового уровня национальной координатной основы, общенациональную модель квазигеоида с точностью до сантиметра, оптимизировать национальный гравитационный эталон. Постоянно обогащать продукцию пространственного эталона, разрабатывать эталонную продукцию на основе BeiDou — координаты и поля скоростей, параметры ориентации Земли, гравитационное поле Земли и другие, выпускать мониторинговую продукцию, такую как целостность сигналов спутниковой навигации и оседание земной поверхности. Углублять услуги геодезического эталона, усиливать комплексную интеграцию общенациональных ресурсов пространственного эталона, создавать качественную «единую сеть станций спутникового навигационного позиционирования», укреплять прослеживаемость геодезического эталона, предоставлять многоплановые трёхмерные услуги пространственного эталона в реальном времени, постоянно повышая уровень авторитетного, единого и безопасного обслуживания геодезическим эталоном.

Что касается текущего года, Министерство природных ресурсов КНР заявило, что будет активно продвигать инициативу «Искусственный интеллект + пространственно-временная информация», содействовать созданию системы интеллектуального восприятия и обслуживания пространственно-временной информации и направлять трансформацию и развитие всей отрасли. Заместитель директора Лаборатории геоинформационных данных Моганьшань Ли Айцинь рассказал, что совместно реализуемый Министерством природных ресурсов КНР и провинцией Чжэцзян проект национальной пилотной базы применения искусственного интеллекта в сфере пространственно-временной географической информации активно продвигает разработку и применение отраслевой большой модели пространственно-временной географической информации.

Ли Айцинь: Мы стремимся к тому, чтобы ИИ перешёл от «умения отвечать на вопросы» к «восприятию, вычислению, рассуждению, принятию решений и взаимодействию» с реальным миром; в настоящее время уже сформированы такие уникальные возможности, как трёхмерная генерация, дешифрирование данных дистанционного зондирования, диагностика карт, пространственно-временной анализ. Эта модель будет открыта для всей отрасли как общественная базовая инфраструктура с общими возможностями, направляя все стороны на разработку вертикальных приложений для конкретных сценариев и формируя здоровую модель развития «единая основа, множественные приложения».

В настоящее время глобальная цифровизация ускоряется, и пространственно-временная информация, навигация и позиционирование становятся важной новой инфраструктурой. Министерство природных ресурсов КНР заявило, что будет сосредоточено на создании интеллектуальной, интегрированной, безопасной и качественной новой инфраструктуры пространственно-временной информации, ускорит цифровую и интеллектуальную трансформацию геодезии и картографии, обеспечит надёжную пространственно-временную информационную поддержку строительства цифрового Китая и развития цифровой экономики, всесторонне способствуя высококачественному развитию.