第二章 典型國家地理空間大數(shù)據(jù)開發(fā)利用的發(fā)展概況

第一節(jié) 美國

總覽美國地理空間大數(shù)據(jù)的發(fā)展和應(yīng)用，其地理數(shù)據(jù)管理的組織框架相對比較成熟和完善，并且在近30年的時間里不斷推進部署，目前已逐步構(gòu)建起世界上較為領(lǐng)先的地理空間基礎(chǔ)設(shè)施整體架構(gòu)和開發(fā)應(yīng)用平臺。

一、美國推動地理空間大數(shù)據(jù)應(yīng)用的組織結(jié)構(gòu)

美國政府管理預(yù)算局（簡稱OMB）為美國聯(lián)邦政府機關(guān)，轄于總統(tǒng)府辦公室之下，其功能為：①規(guī)劃、準備及呈造總統(tǒng)的預(yù)算案給國會審議；②協(xié)同經(jīng)濟部顧問委員會和財政部共同研究規(guī)劃可行的財政方案；③評估政府各部委與行政政策的績效；④提供總統(tǒng)法治事項的咨詢與建議。OMB為實現(xiàn)聯(lián)邦政府測量與制圖等有關(guān)活動的規(guī)范化，在1953年頒布了A-16號文件，并將其作為協(xié)調(diào)聯(lián)邦所有地理空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。隨后在經(jīng)歷了1967年、1990年和2002年的多次修訂后，其更名為“地理信息空間信息及相關(guān)活動的協(xié)調(diào)”。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，美國充分認識到大數(shù)據(jù)的價值，并將其提升到戰(zhàn)略高度，同時通過把地理空間大數(shù)據(jù)作為國家戰(zhàn)略加以推動，用于促進國家空間信息的發(fā)展。20世紀以來，美國先后出臺了一系列法規(guī)，涵蓋了地理空間數(shù)據(jù)的各個處理環(huán)節(jié)，從數(shù)據(jù)源采集、數(shù)據(jù)發(fā)布，到數(shù)據(jù)應(yīng)用和有效管理都作出了具體的規(guī)定。1990年，美國政府管理預(yù)算局（OMB）成立美國聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會（FGDC），旨在促進美國地理信息數(shù)據(jù)的開發(fā)、使用、分享、傳播和協(xié)調(diào)發(fā)展。2010年，美國國會通過更新法案，進一步提高了數(shù)據(jù)采集精度和上報頻度，使得美國數(shù)據(jù)采集和匯集體系更加成熟。2012年5月，美國公布的數(shù)字政府戰(zhàn)略提出，政府必須保證美國民眾可以隨時隨地通過任何平臺或設(shè)備獲取政府信息和公共服務(wù)。為了更加充分地挖掘數(shù)據(jù)價值，奧巴馬政府于2012年3月29日推出了“大數(shù)據(jù)研究與開發(fā)計劃”。在此基礎(chǔ)上，美國又于2016年5月發(fā)布了《聯(lián)邦大數(shù)據(jù)研究與開發(fā)戰(zhàn)略計劃》，其目標是對聯(lián)邦機構(gòu)的大數(shù)據(jù)相關(guān)項目和投資進行指導(dǎo)，從而在國家戰(zhàn)略層面形成了全體動員的格局。

二、美國地理空間大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與共享應(yīng)用

根據(jù)美國總統(tǒng)于1994年頒發(fā)的《協(xié)調(diào)地學數(shù)據(jù)的獲取與訪問：國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施》的12906號執(zhí)行令，國家空間信息基礎(chǔ)設(shè)施（National Spatial Data Infrastructure,NSDI）是指地學空間數(shù)據(jù)的獲取、處理、訪問、分發(fā)及有效利用所需的技術(shù)、政策、標準和人力資源。地學空間數(shù)據(jù)（Geoscienee Spatial Data, GSD）是指標識地球表面的自然或人工建筑要素及境界的地理位置和特征的信息。這些信息可以從各方面獲得，尤其是通過遙感、制圖和測量技術(shù)獲得。統(tǒng)計數(shù)據(jù)也可包括在內(nèi)，根據(jù)情況由收集機構(gòu)決定。基礎(chǔ)設(shè)施（Infrastructure）是指系統(tǒng)或組織的支撐基礎(chǔ)或基本框架（Webster）。

2010年年末，美國聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會（FGDC）在美國政府管理預(yù)算局（OMB）及美國國會的政策指導(dǎo)下設(shè)計了地理信息數(shù)據(jù)相關(guān)計劃、內(nèi)容和技術(shù)，建立與國家整體信息政策和諧發(fā)展的地理信息政策，并首次在美國使用Geospatial Flatform這一概念，提出要構(gòu)建美國的地理空間信息平臺，為各級政府提供支持，而且將會在未來帶來一系列優(yōu)勢，包括如下幾個方面。

（1）商業(yè)、學術(shù)和非營利組織及各級政府，將采用一套通用的地理空間信息政策、規(guī)程、標準和數(shù)據(jù)模型，擁有共同的目的和目標，相互協(xié)作并可在彼此的成果上做進一步工作。

（2）提供權(quán)威的、可互操作的地理空間信息和工具，供用戶訪問、獲取和日常使用。

（3）采取適當?shù)募畲胧_保公平分攤技術(shù)上的投資費用、提高成本效益，不斷進步和創(chuàng)新。

（4）通過規(guī)模經(jīng)濟帶動技術(shù)投資，充分利用日益緊縮的預(yù)算資源，以滿足公眾不斷增長的服務(wù)需求。

此后，美國聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會（FGDC）實施了多項有力措施（見表2-1），為聯(lián)邦和國家地理空間計劃的發(fā)展作出了巨大貢獻，之后于2013年12月發(fā)布了新的《美國國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（NSDI）戰(zhàn)略規(guī)劃（2014—2016年）》，用于滿足美國對基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的需要，保證地理信息的全球用戶能夠獲取數(shù)據(jù)，積極推動地理信息數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

三、美國地理空間大數(shù)據(jù)開發(fā)利用的發(fā)展經(jīng)驗

美國在近30年的時間內(nèi)不斷部署推進，綜合政府、企業(yè)、科研機構(gòu)等多方資源，開展重要的行動計劃，不斷重新規(guī)劃、組合，構(gòu)建起領(lǐng)先世界的地理空間基礎(chǔ)設(shè)施整體架構(gòu)和開發(fā)應(yīng)用平臺，建立了供全國范圍訪問的空間數(shù)據(jù)庫及相關(guān)政策和標準，基本實現(xiàn)了數(shù)據(jù)、人、機制、技術(shù)和價值體系的融合，使其成為一個功能完備的實體，極大地促進了從地理到環(huán)境到其他各個相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。

（一）政府：發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用，注重戰(zhàn)略調(diào)整，完善組織機構(gòu)

在面臨空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶來的挑戰(zhàn)與機遇時，美國聯(lián)邦政府始終發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用，根據(jù)時代背景和需要及計劃實施情況不斷做出戰(zhàn)略調(diào)整，成立專門負責地理空間數(shù)據(jù)組織協(xié)調(diào)的機構(gòu)并不斷完善。

1．發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用

NSDI計劃從提出到實施以來，美國聯(lián)邦政府始終發(fā)揮其領(lǐng)導(dǎo)作用。1994年，時任總統(tǒng)克林頓頒布了12906號總統(tǒng)執(zhí)行令；2002年，美國政府管理預(yù)算局（OMB）再次對A-16號文件做了修訂，進一步明確了NSDI的內(nèi)容，強化了FGDC的組織機構(gòu)，明確了該機構(gòu)對全國范圍內(nèi)此項工作的領(lǐng)導(dǎo)與敦促職責；2003年布什頒布13286號總統(tǒng)令，明確了新成立的國土安全部在其中的特殊作用，進一步號召推進NSDI工作；2010年，F(xiàn)GDC提出《地理空間信息平臺現(xiàn)代化藍圖》，要構(gòu)建地理空間信息平臺，為各級政府提供支持。

2．注重戰(zhàn)略調(diào)整

隨著NSDI不斷推進，美國聯(lián)邦政府穩(wěn)步開展相應(yīng)的戰(zhàn)略規(guī)劃，并根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施和經(jīng)濟發(fā)展的需求、面臨的環(huán)境問題等挑戰(zhàn)，不斷進行戰(zhàn)略調(diào)整。1996年，美國政府定位NSDI的發(fā)展戰(zhàn)略前景為“NSDI很容易用在地方、國家和全球事務(wù)中，并對經(jīng)濟增長、環(huán)境質(zhì)量改善和社會進步等做出貢獻”;2004年，美國在打造合作關(guān)系、框架實現(xiàn)和信息溝通等方面對國家地理空間信息發(fā)展戰(zhàn)略做出調(diào)整；2013年12月，F(xiàn)GDC公布《國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（NSDI）戰(zhàn)略規(guī)劃（2014—2016年）》報告，提供了政府地理空間群體的責任框架。

3．完善組織機構(gòu)

自NSDI提出以來，美國政府進行積極部署，不斷建立并完善相關(guān)的組織結(jié)構(gòu)。聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會（FGDC）、“地理空間信息一站式服務(wù)”（GOS）和“國家地圖”（TNM）是致力于NSDI建設(shè)的3個國家地理空間行動計劃，這3個不同的組織在NSDI的實施中扮演著不同的角色，發(fā)揮不同的作用。聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會負責整體協(xié)調(diào)，“地理空間信息一站式服務(wù)”提供查找數(shù)據(jù)平臺，“國家地圖”構(gòu)成基礎(chǔ)。

（二）企業(yè)：私人資本積極參與，加強技術(shù)發(fā)展，推廣實際應(yīng)用

美國企業(yè)的私人資本積極參與國際地理信息產(chǎn)業(yè)，在政府提出的重點項目中扮演著重要角色，占有很大的比重；其投入大量資金用于發(fā)展和地理信息產(chǎn)業(yè)相關(guān)的技術(shù)，并將相關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，廣泛推廣，投入到實際應(yīng)用中。

1．私人資本積極參與

美國私人資本的注入和積極參與為其衛(wèi)星遙感的產(chǎn)業(yè)化奠定了一定的經(jīng)濟基礎(chǔ)，極大地促進了美國空間影像公司、數(shù)字全球公司、軌道影像公司等大型私營遙感市場的發(fā)展。

2．加強技術(shù)發(fā)展

地理信息產(chǎn)業(yè)是綜合現(xiàn)代測繪技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展形成的產(chǎn)業(yè)。美國企業(yè)大力推動相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，使得地理信息產(chǎn)業(yè)能夠吸收應(yīng)用當時的先進技術(shù)。無論是早期的數(shù)字化制圖，或者之后的多源異構(gòu)型空間數(shù)據(jù)庫，乃至提出與實現(xiàn)WebGIS、云GIS環(huán)境下的地理信息服務(wù)，地理信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)都走在IT技術(shù)的前端。

3．推廣實際應(yīng)用

地理信息產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的各個方面有著廣泛的應(yīng)用，服務(wù)于我們的生活，并帶來便利。美國企業(yè)在加強技術(shù)發(fā)展的同時，把技術(shù)轉(zhuǎn)化為相關(guān)產(chǎn)品，推廣實際應(yīng)用。

（三）科研機構(gòu)：配合政府工作，明確職責任務(wù)，開展廣泛合作

美國科研機構(gòu)在政府提出的戰(zhàn)略背景和時代科技日新月異的大環(huán)境下，配合政府進行科研工作，為實現(xiàn)國家的戰(zhàn)略目標開展重點研究；其明確自身的科研角色和職責，充分發(fā)揮科技研發(fā)能力，進行相關(guān)的重點項目研究，同時，和政府、其他科研機構(gòu)開展廣泛的合作。

1．配合政府工作

美國國家航空航天局（NASA）是美國政府系統(tǒng)中的航空航天科研機構(gòu)，對發(fā)展美國的空間信息產(chǎn)業(yè)起了重大作用。NASA建立了6個戰(zhàn)略事務(wù)部，總部下轄10個研究中心。

2．明確職責任務(wù)

美國科研機構(gòu)明確自身的科研角色和職責，充分發(fā)揮其科技研發(fā)能力。美國地質(zhì)勘探局（USGS）隸屬內(nèi)政部，為其所轄八局中唯一一個科學信息與自然科學研究機構(gòu)。在1997—2005年的戰(zhàn)略計劃中，USGS的工作重點為資源、環(huán)境、地質(zhì)及水文災(zāi)害相關(guān)領(lǐng)域，關(guān)注數(shù)據(jù)集成和信息管理模式的開發(fā)，突出強調(diào)要利用自身科技優(yōu)勢，集中解決最受國家關(guān)注的資源、環(huán)境、災(zāi)害與信息問題。

3．開展廣泛合作

科研機構(gòu)同時還與政府、企業(yè)等主體開展廣泛的合作。USGS在長期工作過程中，除與內(nèi)政部各局合作之外，還與聯(lián)邦政府農(nóng)業(yè)部、商業(yè)部、國防部、國家科學基金會、環(huán)境保護局、聯(lián)邦緊急管理局、能源部、國家海洋與大氣管理局、國家航空航天局、州政府、地方政府、工業(yè)界及大學等機構(gòu)，建立了務(wù)實的合作機制，其中包括建立良好的合作與服務(wù)關(guān)系，設(shè)置穩(wěn)定的聯(lián)系機構(gòu)等。此外，USGS還與國外機構(gòu)包括某些國際組織建立了廣泛的合作聯(lián)系，同時承擔了聯(lián)合國和其他國家委托的項目。以我國為例，USGS與水利部、國家地震局、國家測繪局、中國地質(zhì)調(diào)查局簽署協(xié)議，在全球的煤、天然氣水合物與礦產(chǎn)資源評價等方面均有業(yè)務(wù)往來與合作。