为什么神舟六号返回舱降落在茫茫的戈壁之后，只用了22分钟，搜救部队就能够准确抵达救援现场？

　　为什么各大媒体转载的珠峰测高的图片，以及电视台播放的珠峰测高的三维演示图片如此逼真？

　　在国外，无人职守的大型收割机、灌溉机是如何运行的？

　　为什么硕大的农场只要几个人就可以管理？

　　这些问题的背后，都有着GIS（地理信息系统）的支持，它将广阔的世界浓缩到了电脑屏幕当中，让决策信息触手可及。

　　神六着陆后的22分钟

　　神舟六号飞船顺利返航是我国2005年最重要的新闻事件之一，各大媒体都给予了非常高的关注，在神六胜利返航的环节中，GIS系统为搜救决策起到了重要的辅助作用。

　　根据新华社播发的消息，神州六号飞船返回舱是在2005年10月17日4时33分安全着陆在内蒙古的茫茫大草原上，22分钟之后，也就是4时55分，搜救部队中的直升飞机抵达着陆现场，找到返回舱，为神六的此次飞行画上了一个圆满的句号。

　　在指挥大厅，大屏幕上的三维动画直观地显示出返回舱、救援直升飞机、搜救车之间的位置，以及当地地形的情况，这些都与实地的情况一模一样。

　　据了解，由于返回舱着陆点范围不确定，有可能是在广阔的草原、丛林，更有可能是在一望无际的海洋上。因此，为了保证航天员和返回舱的安全，救援部队一方面要具有经验丰富、训练有素的人员，另一方面，还要能够第一时间了解到飞船返回舱的信息。

　　当飞船返回舱开始返回时，搜救部队就利用各类仪器和设备及时发现、跟踪返回舱，确定其着陆的具体位置和地理坐标后，从地面、空中多个方向赶赴现场。

　　搜救部队所使用的系统全名叫做“载人航天任务主着落场搜救辅助决策系统”，是基于国产地理信息系统平台MAPGIS开发的最新版本。它的作用是在飞船返回舱落地后，直观地显示出返回舱及救援部队的方位和运动状态，为领导者提供决策，以最短的时间找到返回舱。

　　据GIS平台的提供商——中地数码市场负责人介绍，为了能够更好地支持完成神六返回舱的搜救任务，中地数码此次一共提供了四套软件，其中两套用于发射厅大屏幕监测，一套安装在着落场测控站，另外一套安装在主搜救车上。

　　此前，中地数码创始人吴信才教授接受媒体采访时也介绍说，在2005年7月底、8月初的时候，中地公司曾派出过一个4人小组，先后两次到达西昌卫星发射中心进行协调测试，并根据测试中心的要求，对系统进行了多次修改，使系统能够支持三维图形演示。

　　在飞船返回过程中，因为系统已经安装了着陆场的遥感地貌数据和三维地形数据，因此在返回舱逐渐降落时，飞船的理论着陆点和瞬时状态方位信号通过测控系统发送到搜救辅助决策系统当中。

　　通过GPS提供的数据，系统还能够同时收到搜救直升飞机和搜救车的方位信号，这些信息经过系统软件的处理，立即直观地反映到测控中心的大厅屏幕中。

　　3D图像演示的情况和现实的情况一模一样，指挥部能够根据这些信息及时做出决策。随着飞船返回舱的逐渐下降，这套系统还能够计算出飞船的落地位置，使救援部队能够以最快的速度到达。

　　据了解，此前几次回收任务所采用的系统只能够支持二维平面显示，神六搜救系统则是根据西安卫星测控中的要求进行了重新开发，改进了原有系统的三维和传输速度。

　　加入了高度信息之后，指挥部能够更加直观、动态了解直升飞机和搜救车的位置、方向、速度，使搜救人员能够随时根据返回舱的位置调整方向和路线，在返回舱落地后尽快到达着陆点展开搜救工作。这也成为了神六救援系统与以往几次航天飞行的最大不同。

　　背着GPS去施肥

　　13号地区需要施肥，9号地区需要浇水，4号地区玉米的收成是xx公斤……，这些信息都能够通过显示在电脑屏幕中地图上的信息获取到，这便是基于GIS系统实现的精细农业的魅力所在。

　　此前，由北京农林科学院负责，多家单位一同参与在北京建立了小汤山精细农业示范基地，为了更加清晰地了解到这一项目，记者采访到了当时项目的参与者——中国农业大学现代精细农业系统集成研究实验室副教授刘刚，他向记者讲述了这一基地的构建故事。

　　精细农业最早是从数字地球的概念中分解出来，是指由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农业操作技术与管理的系统，其技术支持主要是通过3S（GPS，全球定位系统；GIS，地理信息系统；RS，遥感遥测系统）来实现。

　　通过这些手段，将作物产量和影响作物生产的环境因素（如土壤结构、肥力、地形、气候、病虫害等）与实际存在的空间、时间信息进行综合，得到影响小范围内产量差异的原因，然后采取相应的调控措施。

　　这一做法改变了传统农业大面积样本、平均投入的弊端，对作物栽培管理实施按需投入，包括精确播种、精确施肥、精确灌溉、精确收获这几个环节。

　　“以前，我们只能根据某村的土地情况，提出相应的管理建议，但因为地域面积大，提供的建议针对性比较差。因为在许多村子中，地块的差异性非常大，有的可能村南是黑土地、村北就变成了沙土地。”刘刚举例说。

　　小汤山农业示范基地的总面积为2462亩，其中种植面积为1944亩，这一项目的地理信息系统建设也是从无到有。

　　“当时，我们所拿到的位置信息只有一张印制的地图，地图上面标示出的一个区域就是用于建立小汤山精细农业示范基地的位置，没有任何的数字化信息。”刘刚回忆说。

　　因为地理信息系统是精细农业的基础，为了补充这些数字信息，刘刚等人就开始背着GPS设备一个点、一个点地采集数据，有时候一走就是一天，最后终于掌握了整个地块的边界和范围。

　　就这样，通过每一个数据点位置信息的采集，逐渐将示范基地的区域进行了数字化，并且根据这些数字化信息，将整个地块进行了重新规划。

　　另外，借助飞机遥感的辅助，第一年便完成了所有地块的采样，随后几年，还根据作物长势的情况进行补测，特别是针对产量高低不同区域的边界数据进行测量。

　　有了这些地理信息之后，距离精细农业还有着非常大的差距。精细农业是需要根据地块的综合信息来进行播种、喷药、灌溉等一系列农业操作，起到减少环境污染、节约成本、增加经济效益的目的。

　　因此，采集土壤、生物信息成为了第二步工作的重点，这其中既包括土壤的水分、养分、电导率，还包括有植株的水分养分、病虫害等信息。这些数据一方面依旧依靠人工采集，另一方面也借助飞机遥感和地面光谱等方式来进行。

　　“我们曾经做过实验，故意让某一区域发生病虫害，通过飞机遥感来进行识别，得到的结果令人满意。”刘刚介绍说。飞机遥感得到的数据与正常的作物数据进行比对之后，便能够得出作物遭遇病虫害的信息，并及时反映在系统当中。

　　据刘刚介绍，示范基地的精细化程度非常高，特别是对于位置信息的控制，工作人员工作的时候，例如喷洒农药都是要携带GPS进行定位之后再操作。

　　因为有了位置信息，带有GPS的灌溉机则能够自动按照系统预定的线路进行灌溉，特别是收割机，它可以即时统计出每一秒的收割信息。这些信息也会显示在GIS系统当中，清晰地表现出每一个地块的产量信息。

　　这些自动化的操作一方面减少了劳动力成本，另一方面，还为示范基地提供了大量的可供研究的数据。

　　据刘刚介绍，长度达到430米的大型自动灌溉机能够根据GIS系统提供的位置信息自动移动，根据需要对某一区域进行灌溉。

　　“通过研究发现，并不是投放肥料越多，作物的长势越好。如果过量使用化肥，不但会增加成本，而且还会严重污染环境。我们的实验就是希望通过地理信息系统，将位置信息、作物信息、土壤信息等多方面信息进行综合，最终找到投放值和产量值之间的最佳比例。”刘刚告诉记者，“精细农业的目的一方面是要提高效益，另一方面也是要通过适量施肥减少对环境造成的污染。”

　　除北京外，我国很多地方都大面积展开了精细农业实践操作，例如在新疆生产建设兵团、东北等地区都在开展基于GIS系统的精细农业示范。

　　让珠峰测高更直观

　　2005年珠峰复测是我国继1975年公布珠峰高度30年后，再次对珠峰进行的国家级高程测量，意义重大、影响面广泛。但怎样让人们既能欣赏到世界第一峰的壮美，又能了解到测量工作是如何进行的呢？

　　比如，能不能使大家了解登山路线是怎样的？测量点在珠峰的什么位置？在峰顶一览众山小的景象又是如何？怎样能将此次测量转化为一次科普活动，使普通老百姓形象地了解测绘是怎么一回事？

　　基于这些目的，国家基础地理信息中心和北京灵图软件公司的专业技术人员进行了探讨，认为可以通过三维模拟的方式加以实现。

　　利用三维地理信息平台软件，以真实地理信息数据为基础，通过三维技术手段勾画出登山队员的实际登山路线图、珠峰峰顶高度测量原理示意图、营地分布、地形地貌特征等，并可以从各方位视角进行旋转切换，对珠峰地区的地貌进行真实的再现。

　　2005年3月31日，灵图公司正式向2005年珠峰高程测量项目提供技术支持。灵图公司将用拥有自主知识产权的三维可视化地理信息系统平台软件VRMap为国家基础地理信息中心开发珠峰测量三维模拟系统及现场采集、演示、三维素材提供等相应的技术支持与咨询服务。

　　4月初，基于VRMap GIS系统的三维演示系统合成完毕，并开始向各个媒体提供相关的立体模型和三维输出效果图等资料。

　　4月中旬，灵图公司决定前往珠峰大本营，主要原因是因为此前的很多资料是沿用的20、30年前的影像资料，随着整个珠峰地区和喜马拉雅山脉的地质变迁，很多地形地貌及以往交会点位置都发生了一些变化。而事实上后来到大本营获知的消息也证实这一点。

　　有几个上次测高设置的交会点已经被绒布冰川移动所造成的碎石滚落埋在了地下，这样，原来预定的交会点就找不到了，只能重新布置一些新的交会点。

　　这种情况下，根据原有交会点输出给媒体的图像就可能会出现误差，而三十年前的影像与实际真实影观也会有较大差异。

　　为了保证数据的精确度和影像的真实性。灵图公司决定成立珠峰现场工作组，由总经理助理李宏先生（一名业余登山爱好者、业余无线电爱好者、GPS/GIS发烧友）担任工作组组长，亲自前往珠峰大本营，直接获取现场的一线资料。

　　通过实地的技术数据来进行图像和演示系统的纠偏工作，为全球关心珠峰测高的人们提供准确的资料。

　　决定珠峰之行计划后，工作组便开始准备前往珠峰的各种各样的装备，包括能够应对低温、高海拔环境的笔记本电脑、卫星电话、GPS、车载/手持电台、影像器材、路调采集设备等。

　　珠峰因特殊的地理气候条件，高寒缺氧，变化无常，危险无处不在。因项目组许多成员无没有高海拔适应经验，项目组采购了大量的高原药品，以备不时之需。

　　4月29日，项目组和满载着装备的两辆车开始向西藏进发。

　　4月30日，车队到达西宁；5月1日，在西宁进行汽车修理、保养；5月2日，过日月山、青海湖，车队到达格尔木。

　　5月3日，从格尔木向拉萨挺进，沿途还经过了藏羚羊自然保护区。中午到达五道梁后，一路上升，下午5点多到达唐古拉山口，司机们都有不同程度的反应，其中一辆车换成李宏驾驶。7点多行至安多后，因为听说前面的道路有部分冰雪未化，走夜路太危险，决定住宿至海拔4800多米的安多兵站。

　　两位司机和随行摄影高原反应强烈，李宏赶紧安排给他们量体温、吃药，观察病情。

　　5月4日，8点从安多兵站出发，沿途的路况非常差，7点左右到达拉萨市区；5月5日，在拉萨进行休整，因为进入大本营地区的车辆要受到限制，项目组通过西藏测绘局办理了珠峰特别通行证。

　　5月6日，因318国道修路，需绕行羊八井，翻冬拉吉山口，行驶到达孜之后，晚上8点到达海拔4050米的拉孜。

　　5月7日，早6点从拉孜出发向珠峰大本营进发，因为路上有一辆车出现故障，直至晚上8点40左右才到达绒布寺，9点终于进入到珠峰营地当中。

　　5月8日一早，灵图工作组和国家测绘局第一大地测量队大队长岳建利等领导进行了沟通，听取了领导对于珠峰三维模型的一些修改意见和要求。由于海拔太高，随行人员的高原反应比较明显，而5200米海拔的大本营不适合久留。于是集体决定大部队先撤回，李宏、摄影和一名司机先撤到定日休整，等候冲顶计划确定。

　　由于冲顶日期一再推迟，5月13日在定日和珠峰测高总指挥张燕平进行工作沟通之后，5月14日，李宏重新回到大本营。

　　下午4点多的时候，李宏和登山队员进行沟通得知，原来的交会点没有找到，又重新建立了新的交会点。通过测绘队员对新交会点的GPS位置信息描述，对原有的交会点位置进行了现场纠偏，并根据这些数据对模型进行了一些修正。

　　5月15日上午，灵图工作组通过修正后的交会点数据，和现场登山队员所建设的营地情况，重新绘制输出了登山路线图、营地位置图、交会示意图，并通过海事卫星向北京公司传回了这些修正信息，由北京的同事协助来对三维模型进行修改，并及时对媒体进行发布了最新版本的资料。

　　5月16日，李宏带上装备从大本营向上攀登，对变化的交会点位置进行现场核查。

　　在完成了整个模型的修正、纠偏任务之后，李宏一行17日便开始离开大本营，开始走上返京的道路，26日返程到达成都后乘飞机回到北京。　　

　　　有应用才能发展

　　其实，除了这三个基于GIS系统的应用之外，地理信息系统已经逐渐在我国各行各业当中被广泛应用起来。例如中地软件推出的数字市政、工程勘察等应用系统，Mapinfo GIS系统推出的市政管网、税务、煤矿安全生产应用，灵图软件的三维城市规划系统等，都已经运行在全国各地。

　　2005年9月，中国地理信息系统协会在京第三次公布了地理信息系统优秀工程的评选结果。

　　2005年12月31日，记者采访了中国地理信息系统协会喻永昌秘书长，他告诉记者，从三年来的评选结果来看，目前GIS系统在我国17个领域当中作用突出，包括：基础地理信息应用、城市管理、国土资源管理、电力、交通等。

　　喻永昌此前曾任国家测绘局副局长多年，他认为，应用效果是推动GIS行业向前发展的原动力，这已经被我国地理信息系统的发展历程所验证。

　　从“人”到“GIS系统”

　　为了让记者更加清晰地了解GIS系统的定义，喻永昌以人为例，给记者作了一个形象的比喻。

　　他认为，GIS地理信息系统应该包含以下几个方面：数据源（地球上的事物）、获取手段、传输环节、后台计算机系统、软件、输出应用等几个方面。

　　根据这样的定义，人就可以看作是一个GIS系统，人通过各种感觉器官获取信息，反映给大脑进行处理，处理后的信息由神经传递给手和腿，转变成真正的行动。

　　“例如我原来的司机，在他脑中就有一幅地图，每天指导他按照既定的路线进行行驶。但是，这些信息并不能很方便地共享给他人，而GIS则可以做到这一点。”喻永昌给记者举了这样一个例子。

　　GIS系统也是随着技术的发展逐渐演变而来，从“眼睛”的发展，到“大脑”的进步，最终才进化成现在的GIS系统。包括18世纪末19世纪初飞机航拍的出现、1946年第一台计算机的发明、1957年第一颗人造卫星上天、1963年互联网的出现、20世纪初出现的激光测距技术等等。

　　这些技术把大脑变成了计算机，把神经系统变成了互联网络，把眼睛变成了人造卫星，一系列的变化使得GIS系统能够更加真实地反映人类的活动、共享信息。

　　“没想到能有今天的发展”

　　据喻永昌介绍，我国的地理信息系统的发展是在80年代末～90年代末这一阶段，主要的工作是以研究卫星定位应用、开展应用开发试验、研究应用示范等工作为主。

　　1978年，武汉测绘科技大学王之卓教授提出全数字化测图理论，它成为了我国最早的地理信息化概念。

　　1981年，科委成立遥感中心，加强卫星信息的获取、使用工作；1986年，计委、中科院地理所成立资源环境信息系统研究室；1989年计委成立测绘工作实验室。

　　一系列的工作促进了关于地理信息系统的研究工作展开，其中起到重要推进作用的一项举措是1983年国家计委、科委批准，由国家测绘局建立全国第一个1:1000000公共基础地理信息数据库，同时还提出要对地理信息获取工具，也就是对传统测绘手段进行数字化改革。

　　“当时，只是知道国外已经建立了公共基础地理信息库，但是如何让它产生应用价值，我们自己也不太清楚。”喻永昌回忆说。

　　因此，建立系统后如何在国内尽快将其推向应用，成了喻永昌一直在考虑的重点问题。1991年，喻永昌考察回国后，听说国务院正在进行办公自动化系统的改造，他认为这是一个推广系统应用的好机会。

　　这一建议很快被采纳，并定名为9202工程——基于这套系统建立综合国情地理信息系统，首先在防洪救灾中使用。目前这套系统已经升级为第四代，基于它建立了中国电子政务空间辅助决策系统，实现防灾、减灾、土地资源监测等方面的作用。

　　相比构建1：1000000公共基础地理信息库，对传统的测绘手段进行改革工作的推进阻力就更大了，因为当时没有人理解改造的目的。

　　喻永昌清楚地记得，在进行数字化测绘体系改造的过程中，一位陕西测绘局的负责人曾经指着喻永昌的鼻子质问道：“你告诉我，这么改革的目的到底是为了什么？！”

　　就是顶着这样的压力与不理解，1996年，7个省市的测绘局实现了用计算机系统改造传统测绘手段。

　　连喻永昌都没想到的是，改造刚刚完成大半，一系列的关于地理信息系统的数字化任务便接踵而来，例如进行城市地理信息数据处理工程，包括城市勘察、地籍资料的整理等任务。一位测绘队的大队长后来对喻永昌说：“幸好当初听你的进行了系统改造，要不然这些任务真不知道怎么来完成。”

　　让GIS深入生活

　　1：1000000公共基础地理信息库逐渐应用在各行各业，为我国地理信息系统的发展奠定了坚实的基础。2000年以后，GIS的研究转向了建立数字中国基础地理框架，希望能把我国国土地理、生态、社会、环境变成人人都能看得到、人人都能使用的资源，并且将这一个系统分为四级：数字中国、数字省市、数字城区、数字社区。

　　这一规划提出后，喻永昌等人一直没有找到相应的样板作为参考，但是直到今年9月到东城参观之后，找到了真正的样板工程。

　　“以前GIS只是小区域、单业务的范畴，但东城区的这一项目把社区之中的人和事都放在了GIS系统当中，成为提高政府职能的一项工具。”这一系统的应用让喻永昌非常振奋。

　　喻永昌所介绍的是东城区在城市管理中运用GIS的技术思想，以1万平方米为基本单位，将东城区25.38平方公里的辖区面积划分成为1652个网格单元。由城市管理监督员对所分管的单元实施监控，实现对管理空间实现分层、分级、全区域管理的方法。

　　有了这些地理信息，东城区还把城市管理对象作为城市部件进行管理，将全区的市政基础设施、管理设施、交通设施、绿化设施等所有城市部件按照不同功能，分为6大类56种168339个，每个部件都体现在管理系统当中。

　　喻永昌坦言，虽然GIS在国内已经有了不少的应用，但是发展状态还非常不平衡，特别是在全国范围内呈现出区域应用带状分布的特点，因此协会和社会各界对于GIS系统的应用推广任务还非常重，要从适应人的需要出发，让GIS系统变成社会化的工具。