隨著信息時代的到來，一個天地一體化大測繪概念正在形成，即基于3S和通訊技術(shù)集成的地球空間信息科學(xué)。這個信息化的大測繪是利用陸�？仗煲惑w化的導(dǎo)航定位和遙測遙感等空間數(shù)據(jù)獲取手段來自動化、智能化和實時化地回答何時（When）、何地（Where）、何目標(biāo)（What Object）發(fā)生了何種變化（What Change），并且把這些時空信息（即4W）隨時隨地提供給每個人，服務(wù)到每件事（4A服務(wù)——Any－one，Anything，Anytime and Anywhere）。下面從時空信息獲取、加工、管理和服務(wù)四個方面對未來的技術(shù)發(fā)展作簡要敘述，最后論述在天地一體化地球空間信息學(xué)環(huán)境下測繪的地位與 作用。

　　一、時空信息獲取的天地一體化和全球化
　　人類生活在地球的四大圈層（巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈）的相互作用之中，其活動范圍可涉及上天、入地和下海。這種自然和社會活動有80％與其所處的時空位置密切相關(guān)。為了獲得這些隨時間變化的地理空間信息（下面簡稱時空信息），在上一世紀(jì)航空航天信息獲取和對地觀測技術(shù)的成就基礎(chǔ)上，21世紀(jì)人們已紛紛在構(gòu)建天地一體化的對地觀測系統(tǒng)，以便實現(xiàn)全球、全天時、全天候、中高分辨率的點方式和面方式的時空數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。由美國政府發(fā)起，2003 年7月31日在美國國務(wù)院內(nèi)召開的第一屆對地觀測部長級高峰會議，發(fā)布了對地觀測華盛頓宣言，成立了政府間對地觀測協(xié)調(diào)組織（GEO）。在華盛頓宣言中正式提出要建立一個功能強大的、協(xié)調(diào)的、持續(xù)的分布式全球?qū)Φ赜^測系統(tǒng)。為此，將在今年完成框架文件，進(jìn)而制定出十年實施計劃。這種合作主要涉及全球環(huán)境、資源、生態(tài)及災(zāi)害等方面，研究的問題包括海洋、全球碳循環(huán)、全球水循環(huán)、大氣化學(xué)與空氣質(zhì)量、陸地科學(xué)、海岸帶、地質(zhì)災(zāi)害、流行病傳播與人類健康等。在未來的爭奪制天權(quán)的過程中，又聯(lián)合又競爭的局面值得我們給予充分的注意和關(guān)心。
　　就是在華盛頓第一次高峰會上，歐空局（ESA）正式宣布GMES計劃，即全球環(huán)境與安全監(jiān)測計劃。該計劃將建立和健全一個由高、中、低分辨率的對地觀測衛(wèi)星和伽利略全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)來為歐盟18個國家的環(huán)境（包括生態(tài)環(huán)境、人居環(huán)境、交通環(huán)境等等）和安全（包括國家安全、生態(tài)安全、交通安全、健康安全等）提供實時服務(wù)，該系統(tǒng)將于2008年建成。
　　我國正在制定從現(xiàn)在到2020年的國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃。在這個規(guī)劃中將正式提出建立我國天基綜合信息系統(tǒng)的建議，即通過發(fā)射一系列持續(xù)運轉(zhuǎn)的衛(wèi)星群，實現(xiàn)衛(wèi)星通訊、數(shù)據(jù)中繼、全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位和多分辨率的光學(xué)、紅外、高光譜遙感和全天候全天時的雷達(dá)衛(wèi)星群，來獲取國家經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和社會可持續(xù)發(fā)展所需要的時空信息，并與航空、地面、艦艇、水下等時空信息相融合，以及與國外的對地觀測系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)與合作，成為信息時代我國的天地一體化時空信息獲取系統(tǒng)，從而為地球空間信息的數(shù)據(jù)源提供堅實的保證。
　　二、時空信息加工與處理的自動化、智能化與實時化
　　面對以TB級計的海量對地觀測數(shù)據(jù)和各行各業(yè)的迫切需求，我們面臨著“數(shù)據(jù)又多又少”的矛盾局面，一方面數(shù)據(jù)多到無法處理，另一方面用戶需要的數(shù)據(jù)又找不到，致使無法快速及時地回答用戶問題。于是對時空信息加工與處理提出了要自動化、智能化和實時化的要求。
　　目前衛(wèi)星導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)的處理已經(jīng)比較成熟地實現(xiàn)了自動化、智能化和實時化，借助于數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、RTK技術(shù)、實時廣域差分技術(shù)等已使空間定位達(dá)到米級、分米級乃至厘米級精度。美國的GPS正在升級，改進(jìn)其性能，歐盟正在緊鑼密鼓地推進(jìn)由30顆衛(wèi)星組成的伽利略計劃，我國的二代北斗也將由12顆衛(wèi)星組成，對更廣大的地域進(jìn)行實時衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)，希望到2020年我國也能建成類似伽利略衛(wèi)星的獨立自主的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)。
　　遙感數(shù)據(jù)，包括高分辨率光學(xué)圖像、高光譜數(shù)據(jù)和SAR數(shù)據(jù)的處理，就幾何定位和影像匹配而言，可以說已經(jīng)解決，要進(jìn)一步研究的是無地面控制的幾何定位，這主要取決于衛(wèi)星位置和姿態(tài)的測定精度。目標(biāo)識別和分類的問題一直是圖像處理和計算機視覺界關(guān)心的問題，智能化的人機交互式的方法已普遍得到應(yīng)用，人們追求的是全自動方法，因為只有全自動化才可能實時化和在軌處理（SmartSensor），進(jìn)而構(gòu)成傳感器格網(wǎng)（SensorGrid），實現(xiàn)直接從衛(wèi)星上傳回經(jīng)在軌加工后的有用的數(shù)據(jù)和信息。基于影像內(nèi)容的自動搜索和特定目標(biāo)的自動變化檢測，可望盡快地實現(xiàn)全自動化，將幾何與物理方程一起實現(xiàn)遙感的全定量化反演是最高理想，本世紀(jì)內(nèi)可望解決。
　　三、時空信息管理和分發(fā)的網(wǎng)格化
　　時空信息在計算機中的表示走的是地圖數(shù)字化的道路。在計算機中存貯的帶地物編碼和拓?fù)潢P(guān)系的坐標(biāo)串，在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，實時查詢和檢索GIS數(shù)據(jù)是成功的。隨著全球信息網(wǎng)格（GIG）概念的提出，人們將要面臨在下一代3G（Great Global Grid）互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行網(wǎng)格計算。即不僅可查詢和檢索到GIS時空數(shù)據(jù)，而且要能利用網(wǎng)絡(luò)上的計算資源進(jìn)行網(wǎng)格計算。在網(wǎng)格計算環(huán)境下，目前的GIS數(shù)據(jù)面臨著空間數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)不一致、空間數(shù)據(jù)的時態(tài)不一致、語義描述的不一致以及數(shù)據(jù)存貯格式的不一致等障礙。建立全球統(tǒng)一的空間信息網(wǎng)格對實現(xiàn)網(wǎng)格計算已勢在必行。為此，我們提出了從用戶需求出發(fā)的空間信息多級網(wǎng)格（SIMG）的概念，用帶地學(xué)編碼的粗細(xì)網(wǎng)格來統(tǒng)一存貯時空數(shù)據(jù)�；�本的思想是在地理坐標(biāo)框架下，根據(jù)自然社會發(fā)展的不平衡特征將全球分成粗細(xì)不等的格網(wǎng)，格網(wǎng)中心點為經(jīng)緯度坐標(biāo)和全球地心坐標(biāo)系坐標(biāo)，格網(wǎng)內(nèi)存貯各個地物及其屬性特征，這種存貯方法特別適合于國家社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)空間統(tǒng)計與分析。如果能解決空間信息多級網(wǎng)格與現(xiàn)有不同比例尺空間數(shù)據(jù)庫的相互轉(zhuǎn)換，GIS的應(yīng)用理論將會上一個新的臺階，空間數(shù)據(jù)挖掘也可望得到更好的應(yīng)用，使空間分析和輔助決策支持上一個新臺階。
　　四、時空信息服務(wù)的大眾化
　　人類的社會活動和自然界的發(fā)展變化都是在時空框架下進(jìn)行的，地球空間信息是它們的載體和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。在信息時代由于互聯(lián)網(wǎng)和移動通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展加上計算機終端的便攜化，使時空信息服務(wù)的大眾化代表了當(dāng)前和未來的時代特征，也是空間信息行業(yè)能否產(chǎn)業(yè)化運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。
　　時空信息服務(wù)要以需求為牽引，不同的用戶、不同的需求要求提供不同的服務(wù)。在國防建設(shè)中，除了整個數(shù)字化戰(zhàn)爭的準(zhǔn)備、策劃、實時指揮、戰(zhàn)場姿態(tài)、作戰(zhàn)效果評估的大系統(tǒng)外，時空信息服務(wù)的本質(zhì)就是將3S集成技術(shù)做成適合于各兵種、各作戰(zhàn)單元和戰(zhàn)士的時空信息多媒體終端。它既可實現(xiàn)實時導(dǎo)航定位、實時通訊，也可以實時獲取和提供所需要的軍事時空信息，這樣的3S集成系統(tǒng)將成為裝備提供給部隊。時空信息對政府高效廉政建設(shè)的服務(wù)就是為電子政務(wù)（OA）提供必要的具有空間、時間分布的自然、社會和經(jīng)濟數(shù)據(jù)與信息。目前的各種比例尺地形數(shù)據(jù)庫距離電子政務(wù)和國家宏觀決策分析使用尚有較大的距離，希望能通過空間信息網(wǎng)格技術(shù)加以解決。時空信息為我國小康社會的服務(wù)是具有很好機遇的挑戰(zhàn)性任務(wù)，需要我們創(chuàng)造高效優(yōu)質(zhì)的服務(wù)模式，這包括汽車導(dǎo)航、盲人導(dǎo)航、手機圖形服務(wù)、智能小區(qū)服務(wù)、移動位置服務(wù)等等，可以統(tǒng)稱為公眾信息化（CA：Citizen Automation）。時空信息的社會經(jīng)濟服務(wù)包括對國家資源、環(huán)境、災(zāi)害調(diào)查和各種經(jīng)濟活動的時空分布及其變化的實時服務(wù)，數(shù)字城市、數(shù)字港口、數(shù)字倉庫、數(shù)字化物流配送諸方面的時空信息服務(wù)。至于時空信息對社會可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)研究則需要建立功能強大的、協(xié)調(diào)的、可持續(xù)的分布式或全球?qū)Φ赜^測系統(tǒng)，這已在前面敘述。需要指出的是時空信息的全社會服務(wù)是拉動地球空間信息學(xué)和3S技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的根本原動力，它具有上百億的市場前景。
　　五、天地一體化大測繪概念下測繪的地位與作用
　　從生產(chǎn)關(guān)系服從于生產(chǎn)力、上層建筑服從于經(jīng)濟基礎(chǔ)和科學(xué)技術(shù)是社會發(fā)展的推動力這些原則出發(fā)，根據(jù)以上對大測繪（即地球空間信息學(xué)）的發(fā)展特點的分析，我國測繪業(yè)面臨著前所未有的機遇與更加龐大艱巨的任務(wù)。
　　首先，要脫出小測繪的圈子做大測繪，做時空信息的機星地獲取，時空信息加工與處理，時空信息的管理、分發(fā)，時空信息的全社會服務(wù)概念下的大測繪，要參與時空信息從獲取到應(yīng)用的全過程。
　　其次，要認(rèn)真分析目前我國時空信息服務(wù)存在的主要不足與問題，要針對這些問題，從自身的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、管理體制與運行機制幾個方面找出不適應(yīng)的東西，并通過新一輪的發(fā)展戰(zhàn)略加以創(chuàng)新和改革。
　　第三，從用戶需求和信息時代特點出發(fā)，抓好時空信息的基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)、格式、產(chǎn)品型式、成果的現(xiàn)勢性保證的研究，為整個時空信息的全社會服務(wù)，提供新的手段，切不可滿足于現(xiàn)有模擬的和數(shù)字的測繪產(chǎn)品，而要不斷創(chuàng)造出更多更好的地理信息產(chǎn)品。
　　第四，要抓服務(wù)，要掃除阻礙空間信息社會服務(wù)的各種障礙，開拓創(chuàng)新，努力提供既保證國家安全，又能滿足社會需求的盡可能多的時空信息服務(wù)。
　　第五，要抓數(shù)據(jù)源，積極主動爭做高分辨率遙感衛(wèi)星、重力衛(wèi)星和導(dǎo)航定位的業(yè)主，在此基礎(chǔ)上，將部分測繪生產(chǎn)隊伍改造成為衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收、加工、多級產(chǎn)品的制作和動態(tài)變化監(jiān)測的公司。進(jìn)而面向全球，做地理信息產(chǎn)業(yè)化的主力軍，把我國建設(shè)成為全球地理信息的強國。