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解读中国探月新成果——世界最精确全月图(转载)
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中国测绘科学院研究员接受人民网的采访,36分钟的视频如下:
http://tv.people.com.cn/GB/14644/10180020.html
访谈文字如下:
[主持人]:各位网友大家好，欢迎收看本次人民网视频访谈。我是刘然。在十一前夕，也就是9月28日下午我国月球探测工程又取得了最新成果。中国首次月球探测工程全月球三维数字地形图通过了专家评审。在新闻当中，对这幅月球图有两个限定词，一个是高程分辨率最高，一个是数据精度最高的图。现在在我们荧屏上可以看到全月球的地形图。很多网友和我一样，听到这个消息之后，感到心情非常澎湃，为我们国家取得这样优秀的科技成果感到非常骄傲和自豪。同时也对其中的详细问题希望能够得到更深入的了解。
[主持人]:今天我们科技频道就请来了中国工程院院士，同时也是本次评审专家组组长刘先林院士。欢迎您。请和我们的网友打个招呼。
[刘先林]:各位网友大家好。
[主持人]:刘院士，其实我们大家也都是非常关注这个图，为什么说它是最精确、分辨率最高的三维图？
[刘先林]:经过将近一年的时间，第一个特点是覆盖整个月球，包括南北极，没有一点漏洞。这在世界上目前还没有听到有别的系统能够达到这样的水平。其中比较困难的就是把南北极的一些漏洞要补上，这样才能够实现全球覆盖。因为我们的分辨率目前是120米，卫星经过调轨，首先获取影像，获取影像之后还要进行全球的所谓的影像的拼接，这不是一般意义上的拼接，是立体意义上的拼接，我们把它称之为全球三线阵条带影像的空中三角测量，国际上很流行的一个东西。但是在月球上把这个东西做出来不是一个很容易的事情。
[刘先林]:当然，我刚才讲了，首先影像要获取全，完了之后，我们的测控资料要比较好，从地面对月球卫星每个轨的轨道和姿态的数据要比较完备，而且要有一套有效用图像处理的办法来进行全月球的空中三角测量的整体平差，整体平差之后才能够实现全球，而不是局部的处理。整体平差之后，还要生产全月球的数字高层模型DEM，这个数字高层模型的生产主要靠条带影像立体的高可靠性相关匹配的算法，人眼的立体观察，把它高高低低都计算出来，整个全球上要覆盖大量的点子，7500万个以上的，上亿的高程点，全部是用条带影像，过去有些系统也是高程模型，但是不是用的条带影像，而是用的激光测高数据，而这个激光侧高数据很稀，2公里、1.7公里一个点，那样太稀了。可是我们这个高程点的密度可以达到一百八米、二百来米的密度进行匹配，这么密度的高程点，在这个基础上，把DEM生产出来之后，再来内测等高线。因为全月球没有更多的地物，所以就是等高线，所以等高线就是月球图，就是地形图，月球的地形图。而关于全月球的地形图的报道，目前没有听到任何一个国家能够报道这一点。
[刘先林]:主要是它不可能实现这样的大、全、完整的覆盖，另外光使用三线阵进行平差处理，也没有听到过报道。所以，我们是首家。他们逐渐做出来也覆盖全球了。从这个角度来讲，我们是很了不起的成果。
[主持人]:和您聊天的时候听您说法新社立马给您打过来电话
[主持人]:说我们月球三维图是不是有误。
[刘先林]:他说消息是不是有误。因为你报道你是最精细、精度最高，覆盖最完整。后来我给他回答，这样完整覆盖，用三线阵、CCD影像…我们没有听过任何别的报道，我们是首家。自然精度最高、分辨率最高。
[主持人]:比如美国、欧洲也有相关方面的研究，尤其日本也是把卫星放上去了。咱们和他们有什么区别呢？
[刘先林]:日本在2009年也有卫星上去，也有测量，但是现在还没有做出来，它是10米分辨率，我们是120米。我正在琢磨，我们是不是因为覆盖比较宽，我们是120米的覆盖，宽度将近百八公里或者60公里，日本的覆盖比较小，它要想全球覆盖不是很容易的，但是我们这套资料可以称之为初察，我们马上还要发一个更高分辨率的，7米分辨率的，明年下半年就会发一个7米分辨率的“嫦娥二号”，就是详察，仔细对月球进行调查。
[主持人]:比如美国如果测量月球，和我们的方法有什么不同？
[刘先林]:美国在2005年做过一次月球高程数据的发布，它是把已有的资料都收集起来，用激光测高，从地球上测月球的数据以及一部分的CCD，综合了一下这个成果，但是这个尺度比例还不是很高，它开始不关注月球，现在也开始关注月球了。现在全部是使用三线带的尺度，在月球上也会采取这样的办法。加进去部分的激光测高数据，控制三线阵CCD影像的条带频差。
[主持人]:我知道您是测绘的专家，月球上的测绘和地球上有没有特别大的不同？
[刘先林]:很不一样。最主要的是我们生活在地球上，我们可以开车在上面跑，而且把这个地方的坐标测出来，那个地方的坐标测出来，有控制，在月球上没有人，我们无法控制。对月球的测量，唯一就是靠对月卫星的精确的测控数据。
[主持人]:我们完全依赖照片或者卫星拍摄的照片。
[刘先林]:光有照片不行，对这个照片要进行定义，这个照片的经纬度是多少，水平姿态是多少，方位角是多少，这个数据非常重要，就是说要有地面对它进行测控。同时，在卫星上面有一些传感器，对恒星进行拍照，提供一些姿态数据。这些数据在整个月球测绘中就非常非常重要。在地球测绘，可以不用这些数据，直接用地面控制就可以了。但是如果在困难地区，比如西藏那个地方，人去不了，我们也会采取这样的办法。在地球上，我们用卫星上面的GPS接收机和星象仪等等，获取每一条带每一行影像的经纬度和高度，和它的相机的水平姿态和方位角，这样就可以不需要地面控制点的测绘了。
[刘先林]:月球上目前没有控制点，所以，这是一个最大的区别。下一步还是应该把月球本身上的框架建立起来，建立起来就更加靠谱一些了。
[主持人]:我们看到新闻当中也有说，这幅图测出来之后对将来的研究会有非常大的作用。您认为重要意义主要体现在什么地方？
[刘先林]:我刚才说了，这个图是对月球的一次初测，一次初察。我们第二步，“嫦娥二号”还要对它进行详察，这个图可以给科学家提供很多有意义的基础数据，他可以拿这个数据对月球月貌、月球表面地貌进行研究，对地貌的构造进行研究，以及对地质方面进行一些研究，以及对它形成的机理、形成的机制提供一个基础数据的研究。同时，特别是将来为上月球做准备，在哪个地方登陆，怎么登陆，登陆器的设计怎样，以及登陆过程的安全保障，以及登陆之后月球车的行走，都离不开这个地形图。所以，会有一些用处。
[主持人]:其实我们普通人看月全图就是一个坑一个坑的，但是科学家可以从那看到更长远的东西。
[刘先林]:可以对他的科学研究提供基础数据，搞地质、地貌的，搞月球形成机理研究的人需要这个东西。
[主持人]:我们看这个图和2007年初我们看到的全月图有什么差距呢？
[刘先林]:那个时候，我们刚刚做出来不久，没有进行很周密的、很严密地按照国家规范，比如这是1：250万的图，按照国家相关规定进行很周密、很严密的作业，它是用很普通的遥感处理软件，把这些影像拼接起来而已。这次是不一样。第一，它收集的影像非常全，包括南北极都收集到了，第二，进行了整体全球的影像的立体拼接，就是我们所说的，条带影像的空中三角测量，而且是分布在全球上面测量。因此这次做出来的成果，虽然出来的比较晚，但是，它的精度是比较高的，可以说是一个很科学的成果，这是一个科学普查的效果。这次我们把一些漏的地方，把它重新采集了一下，而且这些多条带进行了拼接，全球整体平差，而且按照规定投影方式把这个地图制作出来，是比较规范的。
[主持人]:制作这样一个图，我们的科技工作者大概用了多长时间，有多少人参与了这项工作？
[刘先林]:主要是这个软件研制相当复杂。因为整个过程是全自动化的，基本上人有一些干预，比如在平差的时候，条带同一点的选取，有时候相关匹配会失败，就需要人进行手工的立体观察，寻找同一点，但是这个工作比较小，大部分都是全自动的。最后生成以后，全部是用影像匹配的技术。用高可靠性的匹配技术，实现全月球的上亿点的高程的获取。所以，软件是比较难搞的。
[主持人]:其实很多网友都非常关心将来中国可能会在月球上建立基地。建立基地，测绘工作会占多大的比例？
[刘先林]:我想不会太大。因为我们是先行者。在地球上也是这样，你建好以后，我们去测一下。但是也离不开测绘工作。基地的建设过程中，首先要选址，要在什么地方规划，进行建设，周围很精细的地形地貌都要整出来，像“先锋队”。
[刘先林]:有一些当代的测绘技术在登月过程中也会用到。我们有些测量工作者，在国内、在美国NASA搞测绘的人参加一些工作。比如月球登陆，什么时候开始点火，让它反向点火，很软地着陆到月球上面去，这个时机怎么掌握，就要测这个高度，这个高度用激光测，也是测绘。同时，摄影测量也有我们的办法，就是所谓的垂直直线的测量，也可以用得上。到了月球表面，这个月球车有两个或者更多的相机，对它前方的地形进行实时的测量。这套技术是基于数码相机实时近景立体摄像。
[主持人]:我们国家的测绘工作有非常多的方法，对登月也有很大的帮助，起到“先锋队”的作用。
[主持人]:我们网友对测绘图非常感兴趣。会觉得是不是月球上的环境特别差，可能会有大风沙或者火山。它会不会对地形地貌有一定的影响？比如我们今年测了，十几年之后，它会有一个不同？
[刘先林]:这个事情我还不是很清楚。因为我是搞测绘的，我不知道月球是有风，还是有空气。恐怕没有什么风吧。有一些太阳离子会过去，但是空气的流动应该是没有。
[主持人]:我们的测绘工作会隔多长时间再做一次呢？
[刘先林]:“嫦娥一号”、“嫦娥二号”肯定需要测绘工作者去工作。将来在上面软着陆的时候也会有一些测绘方面的事情去配合做一些事情。
[主持人]:“嫦娥一号”载荷配置的情况是怎样的？
[刘先林]:这个方面我比较了解。“嫦娥一号”其中一个主要任务就是把月球图测出来，等高线地形图要测出来，因为它的传递器，据我比较了解应该是CCD三线阵的立体相机，还有激光测高仪，这些都是用于测绘的。其他都是物理、化学方面的调查设备，比如成线光谱议、微波技、射线、离子的一些传感器等等，总共有八种传感器在上面工作。
[主持人]:前两天我们看到一条非常大的新闻，就是美国说要撞月，想看看月球上有没有水，它可能也是用的图片，我刚才听刘院士一直讲，我们测绘工作其实很大一部分也是从图片中获取信息。他们从图片中怎么发现水的？您能给我们说说这里面的原理吗？
[刘先林]:我本身是搞测绘的，不太懂这些物理探测方面的事情。我问了一些人，他们认为，至少依靠光学图像来判断撞击以后的图像来判断月球是否有水，不是很可行，可能要有专门的传感器来感受，对水分子进行探测，才能够判断是否有水。但是也许从光谱的方面或者别的方面，根据它撞击以后尘埃的光谱的分析，会不会有这方面的，我不是很清楚。我是测绘专家，说不好。
[主持人]:您是测绘方面的专家，咱们现在国际上最先进的测绘技术是什么样子的？
[刘先林]:国际上先进的测绘技术就是把现有的、当代的、尖端的传感器都用上，构建一个新的测绘仪器，或者是系统。不是孤立的用个把传感器，而是整体都要用上。比如过去航空摄影，就是用数码相机，用航空照相机就行了。大地测量，也是GPS接收机。当代的先进的测绘仪器要把GPS接收机用上、CCD数码相机（线阵或者面阵的），另外还有一个过去只是用在导弹发射里面的技术，就是所谓的惯导技术，这个技术现在发展很快，用在测绘里面带来很多的好处，这是当代国际上最先进的测绘仪器的构想。有了这个仪器以后，就可以实现所谓的无控制测绘，就是不需要到地面上去跑，就测绘了。飞机在飞，卫星上在飞，飞完了，地表上的图，很精确的地形图，而且精确坐标的，全部整出来，不需要人去上面建立一些标志。这就是当代最先进的测绘记录，被称为“DR”，就是直接地定向。当代测绘技术把其他各行各业的技术结合起来，比如导弹上用的IMU惯导系统，还有数码相机，以及GPS接收机，以及卫星技术，都用上，就可以实现快速的，而且是没有地面控制，没有地面工作的一种测绘手段。
[刘先林]:我们国家相对而言这方面还是比较先进，跟得上。比如我们国家西藏这个地方就没有人去，去不了，我们需要做很少量的控制，我们就用DR的技术，无地面控制的进行测绘技术，卫星资料、激光测绘、IMU惯导使用以及数码相机，全部都用上。这方面可以说还是比较先进的，有很多设备都国产化，只有个别的设备还在研制之中。
[主持人]:这套设备我们国家是有的，全部是自主产权的。
[刘先林]:GPS接收机、数码相机、惯导都是有自主知识产权的产品。当然从比较深层次来说，比如GPS的OEM板，数码相机里面的一些器件都是从国外进口的，我们的基础工业要进一步发展。但是整体构建、方案、思路、大致系统，都是我们过程工程技术人员自己做出来的。
[主持人]:也就是说我们的测绘工作运用到非常先进的技术之后，对国家安全还是有非常大的影响。从飞机上我们就可以直接地把数据获取了。
[刘先林]:是这样。卫星上也可以。绝对坐标，很精确。当然我们也到国外去测，人家也到我们这里来测，它根本不需要到你地面上来，精度也很高。这实际上对我们的安全构成威胁。同时，对我们的数据保密思维也会产生一些影响。
[主持人]:我个人有一个非常困扰的问题，比如我们在网络上看地图，非常普及，我们去哪，哪座桥，哪个山都非常清楚，这是不是都是我们测绘工作者做出来的？
[刘先林]:是的。国外通过卫星资料也可以做这方面的事情。目前我们国家最大比例尺的地图资料还并没有完全公开，只是在内网里面运行。
[主持人]:民用的只是很小的一部分。测绘民用大概有哪些方面？
[刘先林]:人类的活动要在地球表面运行，总是离不开这些数据，包括你的出行、规划、旅游等等。测绘工作不仅仅是像GPS导航，它在其他领域都可以用得上。举一个很简单的例子，比如现在房屋要改造，改造成节能、绿色的房屋，这就需要在墙面上贴一些保温板，老的房子不保温，现在要保温，节省能源，要减排。可是你不能随便往上贴，首先要对这个建筑进行三维测绘，三维测绘之后，才能够对它进行科学的保温改造。这是一个很小的例子。
[刘先林]:各行各业都会用到测绘的成果。
[主持人]:我们知道撞月坑是由“嫦娥二号”补拍，这个图像数据的获得会对我们的测绘工作有什么进一步的影响和意义？
[刘先林]:“嫦娥一号”在月球表面撞了一个坑，这个坑的入射角以及经度、纬度都是知道的，但是这个坑很小。虽然我们的“嫦娥二号”是7米的分辨率，但是，在图像上要想看得清楚它，个把像源是困难的，怎么着也要五六个像源，也就是说，意味着这个坑需要有40米大的大坑。有些人估计不一定能拍得回来。因为它的速度以及质量和体积的大小，是不是能够撞出三四十米的大坑出来，这还很难说。但是如果这个图像能拿得到，倒不是说对测绘工作有什么贡献，主要是对他们搞探月的科学工作者有帮助，他们可能会感兴趣。对当时撞击的机理来研究。但是对我们测绘工作者来讲，有可能不会用到这个数据。
[主持人]:这里有一个网友提了一个问题，月球上命名的大多数是俄国人，是不是谁先上到月球上，谁就可以用自己的名字去命名呢？
[刘先林]:这个事情比较复杂。我也是过去听说了一下。上次我们开鉴定会的时候，开完鉴定会之后，各方面的领导、专家提出来，我们老百姓提出了这个问题，所以，我们国家准备在月球上面用我们国家科学家的名字在上面命名。甚至有些人提出来，我们要预留一些名字。所以，我们国家也会开展这方面的工作。
[刘先林]:关于定名的事情，在我们国家是属于民政部来管。民政部和我们探月工程都曾经协商过这方面的事情。我估计我们国家会很快启动这方面的事情。谁先命名就先得了。但是，有一个国际组织，要得到国际组织的认可之后，才更加有效一些。总而言之，我们国家在这方面也会开展在月球上用我们国家科学家的名字来命名，也在酝酿和开展这方面的工作。
[主持人]:还有一个网友问这个问题，我们国家的测绘的地名是根据咱们国家起的地名，还是根据沟壑数据来定的？
[刘先林]:地名不是按照自然的景观来命名的。比如我们有一个地名调查委员会，过去我们搞测绘的时候，其中有一个工作就是调查地名，拿着本找少数民族的群众，让他们反复发音，我们听他们的音，把他的音记下来，翻译成汉语拼音，反映到地名录当中，这个地名录也是我们测绘工作者一个很重要的成果。地名录也不是随便定的，是约定俗成，大家就这么叫了，你整别的名字也没有什么意义。只有很少量的地名是按照它的高度、按照数字、经纬度来命名的。
[主持人]:如果到无人区，比如您说的西藏，进不去人，也没有人居住，这些地方怎么办呢？
[刘先林]:那里的湖、山都有名字。人进去虽然困难，但是藏族人还是去得了。你问他这个湖叫什么名字，他会告诉你，这个山叫什么名字，他会告诉你。我们去不了，他可以指着老远的山告诉你这个山叫什么名字，我们就记下来。
[主持人]:如果没有地名的地方，我们就会取名。
[刘先林]:就这样来命名的。也不能随便命名，要经过国家民政部门的批准。地名委员会和地名研究所一开始在我们测绘局，后来归到民政部门去了，现在和我们还有合作关系，我们这边搞一些地名方面的科研，地名办做地名管理。
[主持人]:基本上是测绘工作者，先有一个初选方案，然后报给民政部。
[刘先林]:可以这么说。
[主持人]:那我们有没有命名的规律？
[刘先林]:我们测绘工作者从来不命名，我们就是调查这个地段叫什么名字
[主持人]:听您的工作，感觉我们的测绘工作者有点像现代的徐霞客。
[主持人]:我们在路上经常会看到有人支着一个三角架，有一个仪器，这就是我们测绘工作者在工作是吗？
[刘先林]:是的。虽然都是三角架，可是上面的东西变了，过去放着望远镜，经纬仪、水准仪，经纬仪测角度，水准仪测高度。现在上面放的大部分是GPS接收机，有一个基站，有一个垂球对好地面上这个点，不像过去那样辛苦，还要去瞄准，直接把他的测绘成果记录在电子手簿里面去了，回家之后把电子手簿插在计算机上就可以使用了。
[主持人]:我经常能够在路上看到这些测绘工作者，他们的这些测绘成果是用来做什么的？
[刘先林]:路上看到的大部分是承建系统的测绘工作者。
[主持人]:就是说我们要盖一栋楼，就必须要先测绘是吗？
[刘先林]:是的，至少要去放样，这个楼规划的时候，给你批在什么地方，你盖的时候也要盖在什么地方。我们要把这个点测绘下来。大量的测绘是看不见的，不是在实地测绘，大量的测绘是在室内，通过航空飞机照相，照出很多片子，在家里的计算机上看这些影像的立体，然后在上面进行描绘。在马路上看到的，只是很少一部分。大部分是空中拍，拍出来回家制图。
[主持人]:都是高科技。今天非常感谢刘院士能够来到我们的现场，也感谢网友的收看，我们今天的节目就到这里结束了，如果您还有什么疑问，请登录我们的论坛或者我们这一条新闻下的留言，我们刘院士也会为大家一一解答。感谢刘院士，感谢各位网友，再见！
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