风再起时伴奏:保密处理技术让地形图保密应用两不误
——国家系列比例尺地...

保密处理技术让地形图保密应用两不误
——国家系列比例尺地形图保密处理技术项目解读

来源：中国测绘宣传中心 时间：2010-01-29 13:41 【大 中 小】
　　编者按：1月11日，2009年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行，党和国家领导人胡锦涛、温家宝、李长春、习近平、李克强出席大会并为获奖代表颁奖。国家测绘局推荐的成果国家系列比例尺地形图保密处理技术荣获国家技术发明二等奖，遥感测图业务平台研制及重大工程应用荣获国家科技进步二等奖。这是科技测绘自主创新的重大成绩，也是科技兴测的佳音。为让广大读者进一步了解这两个项目成果，记者日前分别采访了这两个项目的负责人林宗坚和张继贤，请他们就项目成果的意义、作用和应用效益作一介绍。

　　在采访中，林宗坚和张继贤多次表示，这两个项目取得成功，是与国家测绘局的大力支持分不开的，从立项到研究，从成果推广到推荐评奖，都得到了国家测绘局的大力支持。

　　国家系列比例尺地形图保密处理技术项目是由中国测绘科学研究院完成的。顾名思义，它是要解决地形图的保密问题，从而化解长期以来国家安全保密与地形图社会化广泛应用之间存在的矛盾。

　　形图为什么需要保密

　　地形图为什么需要保密？国家系列比例尺地形图保密处理技术项目负责人、中国测绘科学研究院原院长林宗坚研究员说，社会上很多人对这个问题认识不充分，有人认为现在卫星影像的分辨率已经达到0.5米，几米精度的地图还有保密的必要吗？还有一种意见认为，在现代技术条件下，导弹攻击是很简单的事，看看伊拉克战争，打得多精确，还要什么地图？

　　林宗坚说，出现这些看法是因为对测绘不够了解。地形图是现代武器精确打击的重要工具，使用与不使用地形图，导弹成本有百倍之差。比如在阿富汗战争中，由于美国掌握了阿富汗的全部地形图，使用的5000颗导弹全部用GPS制导，每颗导弹的成本仅1万美元，如果不用GPS制导，而用图像制导或者激光制导，则每颗导弹的成本达到100万美元。尽管先进国家已具备很强的航天遥感技术能力，能够从几百千米的高空获取到地面细达分米级分辨率的遥感影像，其相对精度和尺寸识别能力能够达到接近分辨率的尺度，但是其绝对定位精度则相差甚远。例如，600千米高度的一颗分辨率为5米的遥感卫星，卫星轨道精度达5厘米，使用目前世界先进的陀螺测姿仪，角精度达千分之三度，在无任何地面控制的空间对地观测定位精度为50米，如果利用地形图提供的地面控制信息（大地坐标），则可使卫星影像绝对定位精度提高10倍。有地面控制点时，地面解算精度可以达到5米。因此外国情报机构总是千方百计想得到我国全部的系列比例尺地形图。有人认为，他们如果能获取到我国全部的系列比例尺地形图，现有精度先跟我们平齐，然后加上他们拥有的先进遥感技术，他们就能随时得到现势性和精度比我们更强更高的中国全土1：5万比例尺地形数据，从而对我国国防安全构成严重威胁。因此，国家系列比例尺地形图涉及国防安全，属国家重要机密。

　　但另一方面，这些地形图同时又是国家经济建设、社会发展和民众生活有广泛用途的信息资源，应用需求十分旺盛。最典型的是汽车装载的GPS导航系统，没有电子地图就不能运行。汽车道路遍及全国，如果这么大范围的地图都受保密限制，那么车载GPS导航在中国就无法发展。另一典型需求来自诸多政府部门，这些部门顺应我国加入WTO的形势，打算将一些在建设中需要用到的专业地理信息公布于众，但因为这些专业信息是以地形图为基底的，地形图的保密限制了它们的开放，这就造成地形图安全保密与应用之间的矛盾。

　　“在以前经济不太发达时，地形图安全保密与应用之间的矛盾不那么突出。近年来，我国经济飞速发展，这一矛盾越来越尖锐了。”林宗坚说。

　　如何解决这一矛盾？林宗坚说，最好的办法就是军用民用分开。也就是说，需要保密的是一套，可以公开使用的又是一套。这就需要对地形图进行保密处理。

　　2001年，在有关部门联合召开的一次会议上，林宗坚提出一套关于地形图保密处理的方案，得到与会者的认同。同年，国家测绘局立项启动这一项目研究，2003年研究成功并通过专家鉴定，投入使用。

　　过去，国外一些组织和专家曾指责中国采取地形图保密措施，认为是落后、保守的行为。但是，我国自2003年发文规定使用地形图保密处理后，美国政府由于9·11事件的影响，也于2005年颁布关于公开发布地理空间信息的规定，明确告示公民，政府对于向社会公开发行的地图和遥感影像信息是进行了“数据变换”处理的。印度也于2006年采取了类似措施，发布了政府文件。

手机GPS导航

　　这项成果真能保密吗

　　有保密就有解密，有多厚的盾就有多锋利的矛。地形图经变形后提供社会使用，其保密性靠得住吗？还有，经变换后的地形图数据，老百姓能不能用？用GPS导航会不会走错路？这是许多人关心的问题。

　　林宗坚说，这些都没有问题。这一项目的核心技术创新点是对原本需要保密的地形图中全部点位的大地坐标施加一种平移。经变换后地形图数据，大地坐标得以保密，其绝对定位精度降低到军事保密的范围内。依目前先进国家的技术，通过卫星遥感对大面积无控制点地区直接绝对定位的误差在30至50米之间，因此，我们经过保密处理的地形图已能达到保密目的。“根据奈奎斯特采样定理，原地图大地坐标经变换后，任何人在未知保密参数的情况下，若想由实地采样恢复原数据或反演变换参数，必须使采样间隔小于保密变换中所设置的极限频率倒数的一半。这在实践中很难做到，因而可以说是不可破解的。”经过多方验证，该技术于2002年8月通过国家测绘局和国家保密局联合组织的技术验收。2003年12月，国家测绘局和国家保密局确认纳入测绘管理工作国家秘密目录。

　　与此同时，它还要确保地图上的空间关系和相对量测精度不受破坏，能满足经济建设和民众生活的实用需要。

　　“经过保密处理的地形图，相对精度保持在国家规范规定的范围内，经调查统计，能满足一般工程建设、工农业生产和民众生活的需要，城市规划、道路建设，GPS导航等等，都能用。”林宗坚说，“这里面有很深奥的数学原理。其主要特性是始终保证变换函数的连续性，从而保证原地图上的任何目标图形的形状、大小及空间关系不发生变化。用户可以像使用目前通用的地方坐标系地图一样方便地使用变换后的国家系列比例尺地形图，而且可以通过局部初始化的方法与GPS仪器联合使用。”

　　事实证明了这一说法。据介绍，该技术方法已在导航电子地图上实际应用5年，多家公司在全国范围内有数以百万计的汽车导航运行，未曾出现过任何一次出自保密处理的问题和故障。国家测绘局和国家保密局于2007年11月召开地形图保密处理技术及其在导航领域应用工作汇报会，会议充分肯定了地形图保密处理技术在导航电子地图产品生产和应用上的安全性和可靠性，认为该技术在保证国家安全的前提下极大地促进了导航电子地图产业健康有序发展，可在导航电子领域推广应用。

车载GPS导航

　　这一成果应用有多大效益

　　目前，这项技术已大规模投入使用，取得了巨大的社会效益和经济效益。林宗坚说：“目前中国境内全部汽车导航电子地图公开产品都是经过这个项目成果处理的，几年来已创造超过100亿元的经济效益，今后有望形成年产100亿元的卫星导航地理信息产业链。这在保证国家安全的前提下，为我国GPS导航产业开了绿灯，可以说启动了新的经济增长点。同时还实现了我国加入WTO对市场开放的承诺。”

　　据了解，这一成果被应用于向全国9家导航电子地图厂商提供地图保密服务，所生产的电子地图已覆盖全国31个省市范围333个地级行政区划单位和2859个县级行政区划单位，并带动了汽车导航设备近百亿元的市场销售额。仅2007年度，5家导航领域应用单位电子地图产值就达2.73亿元。全国数百万辆装载GPS导航系统的汽车，以及各种带有GPS导航定位功能的手机，都使用了经过这一技术处理的电子地图。

　　全国测绘科学数据共享平台也利用此项技术成果，这一平台已建成并在网上运行，开通了24小时服务，4年来提供免费下载数据4万多人次，下载数据量超过330GB。这个平台参加到科技部科技基础条件平台建设行列中，被评为优秀样板。

　　此项技术成果在很大程度上扩大了国家系列比例尺地形图在经济建设和社会发展中的应用，促进数据共享和科技进步。过去因为保密的需要，一个县只有一两份1：5万比例尺地形图，不能满足需求，曾出现部门争用现象。现在由于有了这项技术，拥有的1：5万比例尺地形图数量可不受限制，从而大大满足经济社会发展的需求。此外，有关部门正计划将此成果用于公开版地图的生产，让地理信息充分为民所用。