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dhy大红鹰官方网站迎70周年校庆“四个面向”系列科技成果展之一:“全空间地理信息平台”

发布人:石剑峰发表时间:2022-03-18点击:

(通讯员:陶留锋)地理信息是国家重要的基础性、战略性资源,涉及经济社会发展、生态文明建设、国家安全、人民生活等各方面。地理信息系统(GIS)是对地理信息进行有效地管理、分析、处理、模拟、表达,为人们提供辅助决策的技术系统。一个国家的GIS基础软件技术发展水平,一定程度上代表了该国的地理信息技术创新的能力和水平,也是GIS软件产业竞争的战略制高点。

近年来,dhy大红鹰官方网站软件工程系坚持在数字制图及地理信息系统领域不断创新,在国内地理信息系统萌芽、发展、壮大的关键时期,建立了完备的“自主可控的地理信息框架”模型理论,突破GIS核心技术、工程化技术,形成了能够替代国外产品,具有完全自主知识产权的GIS平台,取得多项达到国际先进水平的科研成果:

一、突破地学图件数字化关键技术,研制出国内第一套计算机辅助彩色地学图件编辑出版系统

“八五”初期,我国地质制图依然采用手工地学图件生产方式,以吴信才教授、谢忠教授、周顺平教授为核心的科研集体首次在微机上实现了大幅面全开彩色地(质)图的输入、编辑、出版全过程,探索出一套完整的数字制图工艺规范、生产流程及质量控制体系,“从根本上改变传统地学图件的生产方式”(1989年)。自主研制的“计算机辅助彩色地学图件编辑出版系统MAPCAD,是国内第一个可实际应用的彩色地学图件编辑出版系统”(1993年),使地学图件出版由近20道工序精简为5道,出版周期由1年缩短为3-4个月。MAPCAD系统“达到90年代初同类系统的国际先进水平”(1993年),荣获国家科技进步二等奖(1996年)、国家科技进步三等奖(1998年)。

1993年地矿部“计算机辅助彩色地图编辑出版系统”成果鉴定会

第一排:左一李廷栋院士、左三毋河海教授、左四陈述彭院士、左五王鸿祯院士、左六王选院士

第二排:左五李四维教授、左六吴信才教授

第三排:左四周顺平教授、左五 谢忠教授

1996年国家科技进步二等奖 1998年国家科技进步二等奖

二、攻克网络海量多源异构空间数据综合集成、一体化处理和分析等关键技术,研制出国内第一套大型GIS软件平台

“九五”期间,攻克网络海量异构数据的存储、管理、分析、显示等关键技术问题,自主研制了国内第一套大型GIS软件平台MapGIS,总体性能“达到国外工作站GIS软件水平”(1995年)。实现了“空间相关最久未用”空间数据缓冲区淘汰算法、不规则图幅建库和数据无缝连接等创新方法,使得“缓冲区分析、全库查询性能优于国外同类软件”(1999年)。该成果“对于地质工作应用技术的现代化以及研究水平的提高,研究周期的缩短具有重要意义”(1995年),结束了我国地质勘查、矿产资源开发利用、土地资源管理等方面长期依赖国外GIS软件的局面,荣获国家科技进步二等奖(2003年)。

2003年国家科技进步二等奖

三、提出“纵向多级、横向网格”的GIS体系架构,研制出新一代面向网络超大型分布式GIS平台

“十五”期间,提出了“纵向多级、横向网格”的GIS体系架构,研制出新一代面向网络超大型分布式GIS平台,使我国“第四代GIS技术”步入国际先进行列。首创基于多重四叉树编码的空间索引技术、基于LOD-OR树的三维空间矢量数据索引技术,突破空间信息跨平台操作产生的信息孤岛、多源异构数据无法统一等核心问题,提出“数据中心+数据仓库+功能仓库”模式,实现多源异构数据集成和功能集成。该成果在国防安全、国土资源管理、城市管理等重大行业推广应用,标志着我国结束大型、超大型GIS工程应用依赖国外软件的历史,获得国家科技进步二等奖(2009年)。

2009年国家科技进步二等奖

四、建立了统一时空框架下数据、功能和服务全共享模型,率先研制数据中心集成应用平台

“十一五”期间,提出新一代GIS应用理论体系,建立了统一时空框架下数据、功能和服务全共享模型,率先推出数据中心集成应用平台MapGIS K9,实现了空中、地上、地表及地下的多维地理空间信息可视化表达、管理、分析与应用。该成果实现了GIS应用从传统应用模型向业务知识模型的转变,为我国GIS应用普及提供了新技术、新方法。利用该成果可快速构建国土资源、智慧城市等领域的复杂GIS应用,研制周期缩短50%-80%。该成果获得国家测绘局地理信息科技进步一等奖(2010年)。

2010年国家测绘局地理信息科技进步一等奖

五、提出T-C-V GIS软件模型理论,研制出具备云特性GIS软件平台MapGIS 10

“十二五”期间,承担国家科技支撑计划项目“地理空间信息技术工具集开发与服务”,突破了“面向地理空间信息处理工具集的动态测试、多粒度地理空间信息中间件构建、基于搭建式工具可视化建模、地理空间信息工具集动态自组织”等关键技术。提出适应全球共享经济环境的T-C-V GIS软件模型理论,采用悬浮式柔性架构、微内核群、松耦合接口和功能与数据分离等创新技术,研制出具有“纵生、飘移、聚合、重构”等特性的云GIS软件MapGIS 10。MapGIS 10在云GIS体系架构、生产模式、服务模式、应用模式和GIS生态链构建等方面取得了重大突破。

六、攻克并行架构下时空大数据智能分析和高性能服务等理论和技术难题,研制出自主可控高性能地理信息系统平台。

“十三五”期间,针对我国地理信息高端技术装备市场大多被发达国家占领、地理信息应用服务总体水平与发达国家差距较大等问题,攻克了GIS架构由串行转向并行带来的空间数据安全、并行计算和智能分析、全自动处理和高性能服务等理论和技术难题,取得了重大创新性成果。构建了自主可控高性能地理信息系统基础平台,实现了“数据库+内存+分布式计算”的空间数据管理框架,空间要素管理能力达到亿级规模;提出了异构计算环境下地理矢量数据协同并行计算方法,缓冲区等基础空间分析并行算法较主流商业软件效率提升50%以上,引领了国内高性能GIS研究方向。该成果获得国家级教学成果奖(2018年)、国家科技进步二等奖(2020年)。

2018年国家级教学成果奖

2020年国家科技进步二等奖

雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。地理信息科学和技术进入智能化时代,地理信息应用进入无处不在的全空间时代。dhy大红鹰官方网站地理信息基础平台科技创新与服务项目,将继续面向国民经济主战场,面向科技创新引领发展的迫切需求,重点攻克全空间地理信息核心理论、关键技术,研发自主可控全空间地理信息平台,并面向国家战略开展重大工程应用,持续推进中国地理信息理论技术创新发展。