刘先林院士是新中国自己培养出来的富有创新精神的科学家，长期致力于摄影测量与遥感仪器的研究，创造出很多优质的国产测绘仪器品牌，彻底扭转了我国航空测量仪器完全依赖进口的局面，并出口多个国家，为我国航测事业的发展做出了杰出贡献。我们近期采访了刘先林院士，请他和大家一起分享近十年中国测绘事业的发展历程和未来趋势。
他创造的坐标法解析辐射三角测量方法，为航空测量业内平面加密开创了新途径，省去了布设大量的外业控制点，成为国家航空测量规范中第一个中国人创立的方法;编制的空中三角测量程序，第一次把计算机技术引入我国测绘生产领域，大大提高了生产效率，减轻了劳动强度。这一程序从1967年至1978年运行了12年，为国家生产了上千幅地图。他研制出的全数字摄影测量系统JX-3解析测图仪，摆脱了我国解析测图仪完全依赖进口的局面，而且还批量出口国际，创经济效益近千万元，每年为国家节省外汇上百万元。2010年他研制的SWDC-4数字航空摄影仪获得国家测绘局科技进步一等奖第一名,该相机的研制为国家节省了大量外汇，并填补了我国在数字航空摄影方面的空白。
Q :几十年来您一直致力于摄影测量和航测仪器的研究，并取得了一系列重大的科研成果，请您谈谈每一项成果是如何推动中国测绘事业发展的?
刘先林：长期以来国内航空摄影测量一直是采用基于胶片的航空摄影仪，这种摄影方法成本高，对天气条件要求苛刻，有的地方一年也没有几天理想的天气，而且不能当场看出航摄效果，在数据处理效率等方面也有欠缺。随着国家经济建设速度的加快，我国的地表变化很快，像城市的扩张、道路的新建，几个月不进行一次航拍，数据就会落后。因此，当前急需快速、实时地提供地表的空间信息，这是我们测绘工作者面临的重大课题。这个关键技术难题解决了，肯定是重大的技术进步，也会引发整个测绘行业的一次变革。一些发达国家已经使用的航空数码相机可直接、快速地获取影像并记录在硬盘上，这是我国测绘生产急需的设备。为此，2003年我承担了国家“十一五”科技攻关项目——航空数码相机的研制，并且在2005年底，研制工作取得重大突破。
2008年5-6月，我带头研制的SWDC-4数码航测仪飞赴四川汶川震区，发回大量清晰图片，为抗震救灾提供了很大的帮助，为党中央、国务院指挥抗震救灾提供了科学依据。2010年，SWDC-4数字航空摄影仪获得国家测绘局科技进步一等奖第一名。专家一致认定该相机的研制为国家节省了大量的外汇，并且填补了我国在数字航空摄影方面的空白，达到了国际先进水平。
为了满足用户的不同需求，2009年底，我带头又着手研制了四拼小相机SWDC135。2010年，成功研制了五头数字航空摄影仪，该摄影仪未来有可能成为我们城市三维建筑最有效的手段，速度快，加上立面、纹理的补充，很可能是最快捷的方式。这些发明创造对中国测绘事业的发展都具有一定的推动作用。
Q:我国首台数码航空摄影相机是由您研制成功的，达到了国际先进水平，请您谈谈什么是航空数码摄影?与国际相比国产数码航空摄影机有什么特点与优势?
刘先林：数码航空摄影即不用胶片的航空摄影。可以用传感器、CCD、红外等。与国际相比，我国的数码航空摄影有三个特点与优势，一是可以更换焦距。国际上的所有的数码航空摄影都达不到这样的效果。比如在山区、平坦地区、城市等不同海拔区域飞行时的焦距是不一样的。二是四头和五头的更换，这也是国际上没有的。四头用于测图，五头用于倾斜摄影和三维城市建模。目前建模的速度很慢，需要到实地拍摄纹理，倾斜摄影是从空中拍摄纹理，比如房屋的四个面都能够拍大片，因此建模速度很快。若不想建模，我们也可以改成测图用，这是世界上独一无二的。三是高程精度比较高，能够到达国际的领先水平。
Q:您目前研究的车载三维数据采集系统进展如何?它的原理和主要功能是什么?它的成功将会怎样影响人们的生活?
刘先林：车载三维数据采集系统正在进行研制，可以说是困难重重，因为传感器非常多，并且我们希望尽量使用国产设备。目前测绘用的传感器基本全部用上了，如IMU、数码相机、激光、里程计、GPS。除了GPS用的是美国的外，其余的都是国产，我们还将用到“北斗”。因为传感器相当多，难度也比较大，各种传感器之间的关系综合检校，目前正在北京测绘院试用，刚一试用就出现了问题，非常麻烦，比如喜马拉雅山最后一小段无法达到。
它主要的功能是做精密工程测量。在北京市二环、三环、四环改造时，需要把路面高程测到2公分的高度，如果用普通仪器就很困难，车流不可能停止，测量人员的生命安全没有保障，劳动强度也很大。而用车载三维数据采集系统来进行路面测量，就可以达到很高的精度。同时我们又把这个系统向前推进了一步，这个设备单机检校很复杂，例如：相机单机要检校，激光单机要检校，陀螺单机要检校，把它们放在一起又要进行检校，非常非常复杂。尽管如此，我们还是非常有信心把它做出来，这对于人们今后的生活还是有很大帮助的。
一般人观察世界都是以一米七的高度在看，并不是从空中来看的，因此空中那一套东西与人们的生活是有些结合不上的。人们现在可以在网上看到一个很普通的街景图，这个图是非常容易做的，就是把相机放在车上，然后拍摄，用GPS与二维的GIS联动就行了，因此街景图出来之前就受到了大家热烈的追捧，比如：google街景地图，立得的数字城市等都用到这个。这说明这些东西是与人们的亲身感受一致的，从街上看到的东西与图中的相同、真实、详细。有时建模建得十分漂亮，很像效果图，可是不真实。街景图就很真实，所以很受欢迎。随着网络速度提高，通过三维浏览器，会出现包括一些移动终端，都有可能向这方面发展，这些都需要用到三位数据。
Q:上个世纪80年代至今，中国测绘已经成功走向国际，您觉得近十年中国测绘由弱变强的原因是什么?
刘先林：过去十年主要成功的是全数字摄影测量工作站。从航测来讲，国内有两大品牌，一个是我们的JX—4G;一个是张祖勋院士的VirtuoZo，在国内占领了一个半的市场，这个设备可以用任何资料来生产任何图，不管是地面、空中、月球、卫星还是红外的资料，都可以用。我国的数码相机是2007年研制成功的，当时虽然已经有大量进口的数码相机，但是我们步伐相当快，二三年时间就研制出来了。我们对航测生产比较了解，目前国内的饱有量应该是20套以上，虽然进口相机已经占据了很大的市场，但是我们还是有很大的生存空间。
最近国家基本图要测高程，在飞行中校比例尺，40公分的航高是4,000米，再加上地面的高程，高程要求很高，目前国际上的这几款相机都达不到要求。而我们的相机在这方面是超越国际上的，很容易达到测图的高程精度。
进口相机看图片时非常漂亮，如果用作制图，高程精度就很难达到要求。比如做国家基本图1：10,000测图，像地势比较复杂的地区，如三峡、贵州，因为难以达到标准，过去这些进口相机都不敢去投标，而我们就可以。目前研制的ADS8.0的长焦效果很好，与之前的相机原理完全不同，不用地面控制点就可达到500到10,000，但它对飞行精度要求比较高，JX-4G和VirtuoZo都与它在测图方面连接上了，目前销售量很好。但是要普遍占领中国市场还是比较困难，因为它的处理设备不是很普及，不是任何一款软件都可以处理它的。
目前，我们也在研究无控制和少控制的国产相机，3,500万平方公里的1比10,000的图，只要四个控制点，就可以到达一个GSD的高程精度。目前有美国五头的倾向摄影，但美国不卖，只是用于提供服务。比如有些企业的设备、任务基本都是国外的，到美国去买设备，但是美国不卖，最后只好找到我们，因此我们自主研发的倾斜摄影就用上了。
我们的航测装备发展还不错，但是要引起发达国家的注意还是比较困难。第三世界会引进我们的设备，但是技术人员又不愿意去第三世界。从地面仪器来看，MapGIS、NewMap等都很不错。总的来说，国内的GIS 品牌发展很快，以后不用老选ArcGIS了。
Q：请您谈一谈地理信息产业的发展对其他行业的影响?我国的地理信息产业仍处于起步阶段，请您谈谈存在的问题?
刘先林：地理信息的应用把整个测绘行业都带动起来了，过去说任何一个产业都离不开地理信息，现在是任何一个人都离不开地理信息。比如公安部利用地理信息平台进行办案，地理信息要把空间的信息和人文的信息结合起来，有一个很关键的东西就是地址，警务信息化的推动离不开地理信息产业。
当前不管是地理信息还是测绘行业，都有一个大问题就是统筹困难。这个行业最大的问题就是重复，重复测绘、重复建库、重复建立CORS站、重复建立大地水准面、重复航飞以及重复建立地理信息数据库等，所以当前最核心的问题就是要统筹，要建立统一的公共服务平台。军队内部要统筹，地方内部要统筹，谁来统筹?测绘局现在不属于一个综合的部门，所以要来统筹也比较困难。测绘是最需要统筹的，这在今后是个大发展，企业市场化会大发展，在这个过程中如果没有统一的标准，统一的数据目录管理，发展起来就会很困难。
Q:请您谈谈遥感技术发展对测绘的影响?国内遥感技术在应用过程中遇到了哪些问题?
刘先林：中国的遥感卫星发射了不少，但是用于测绘的基本没有，天慧才是刚开始，今后测绘卫星会有比较大的发展。遥感技术对测绘的影响还是非常大的，测图的过程中还是需要遥感技术大力支持的，但是遥感卫星对土地监测的过程中要实现少控制、无控制点测图还需要很大的努力，需要遥感技术的不断发展。
应该说过去十年我们所用的大部分遥感数据都是国外的资料，目前国内的遥感技术处于刚刚起步阶段，还有很大的发展空间。遥感界的人士一定要抓住机遇，加快这遥感技术的研发和应用。随着遥感技术的发展，也会促进测绘不断地向前发展。
Q:2011年上半年“资源三号”遥感测绘卫星即将发射，这将给中国测绘带来什么样的发展机遇?未来中国测绘产业有怎样的发展趋势?
刘先林：过去因为没有测绘卫星，我们只能用外国的卫星，希望2011年我们的资源三号测绘卫星能够实现卫星测图的国产化。这有很大的发展空间，它新载的重力测量、三线真立体测量、激光测量、SAR等。资源三号测绘卫星发射成功后，其所拥有的资料能和天慧的资料相互补充，为国内一些测绘单位提供很好的发展机会，并且资源三号卫星所收集的资料将来很有可能出口。
未来的遥感测绘，比例尺将会越来越大，从1：50,000到1：10,000，遥感制图从5米、4米、1米分辨率一直到0.6米分辨率，定位精度越来越高，但是其中存在一些高动态GPS接收机的技术难关。国产星相仪的研制成功，将会为产业带来更大的发展机遇。我相信今后十年将会是遥感测绘大发展的时期。
Q :几十年来您一直致力于摄影测量和航测仪器的研究，并取得了一系列重大的科研成果，请您谈谈每一项成果是如何推动中国测绘事业发展的?
刘先林：长期以来国内航空摄影测量一直是采用基于胶片的航空摄影仪，这种摄影方法成本高，对天气条件要求苛刻，有的地方一年也没有几天理想的天气，而且不能当场看出航摄效果，在数据处理效率等方面也有欠缺。随着国家经济建设速度的加快，我国的地表变化很快，像城市的扩张、道路的新建，几个月不进行一次航拍，数据就会落后。因此，当前急需快速、实时地提供地表的空间信息，这是我们测绘工作者面临的重大课题。这个关键技术难题解决了，肯定是重大的技术进步，也会引发整个测绘行业的一次变革。一些发达国家已经使用的航空数码相机可直接、快速地获取影像并记录在硬盘上，这是我国测绘生产急需的设备。为此，2003年我承担了国家“十一五”科技攻关项目——航空数码相机的研制，并且在2005年底，研制工作取得重大突破。
2008年5-6月，我带头研制的SWDC-4数码航测仪飞赴四川汶川震区，发回大量清晰图片，为抗震救灾提供了很大的帮助，为党中央、国务院指挥抗震救灾提供了科学依据。2010年，SWDC-4数字航空摄影仪获得国家测绘局科技进步一等奖第一名。专家一致认定该相机的研制为国家节省了大量的外汇，并且填补了我国在数字航空摄影方面的空白，达到了国际先进水平。
为了满足用户的不同需求，2009年底，我带头又着手研制了四拼小相机SWDC135。2010年，成功研制了五头数字航空摄影仪，该摄影仪未来有可能成为我们城市三维建筑最有效的手段，速度快，加上立面、纹理的补充，很可能是最快捷的方式。这些发明创造对中国测绘事业的发展都具有一定的推动作用。
Q:我国首台数码航空摄影相机是由您研制成功的，达到了国际先进水平，请您谈谈什么是航空数码摄影?与国际相比国产数码航空摄影机有什么特点与优势?
刘先林：数码航空摄影即不用胶片的航空摄影。可以用传感器、CCD、红外等。与国际相比，我国的数码航空摄影有三个特点与优势，一是可以更换焦距。国际上的所有的数码航空摄影都达不到这样的效果。比如在山区、平坦地区、城市等不同海拔区域飞行时的焦距是不一样的。二是四头和五头的更换，这也是国际上没有的。四头用于测图，五头用于倾斜摄影和三维城市建模。目前建模的速度很慢，需要到实地拍摄纹理，倾斜摄影是从空中拍摄纹理，比如房屋的四个面都能够拍大片，因此建模速度很快。若不想建模，我们也可以改成测图用，这是世界上独一无二的。三是高程精度比较高，能够到达国际的领先水平。
Q:您目前研究的车载三维数据采集系统进展如何?它的原理和主要功能是什么?它的成功将会怎样影响人们的生活?
刘先林：车载三维数据采集系统正在进行研制，可以说是困难重重，因为传感器非常多，并且我们希望尽量使用国产设备。目前测绘用的传感器基本全部用上了，如IMU、数码相机、激光、里程计、GPS。除了GPS用的是美国的外，其余的都是国产，我们还将用到“北斗”。因为传感器相当多，难度也比较大，各种传感器之间的关系综合检校，目前正在北京测绘院试用，刚一试用就出现了问题，非常麻烦，比如喜马拉雅山最后一小段无法达到。
它主要的功能是做精密工程测量。在北京市二环、三环、四环改造时，需要把路面高程测到2公分的高度，如果用普通仪器就很困难，车流不可能停止，测量人员的生命安全没有保障，劳动强度也很大。而用车载三维数据采集系统来进行路面测量，就可以达到很高的精度。同时我们又把这个系统向前推进了一步，这个设备单机检校很复杂，例如：相机单机要检校，激光单机要检校，陀螺单机要检校，把它们放在一起又要进行检校，非常非常复杂。尽管如此，我们还是非常有信心把它做出来，这对于人们今后的生活还是有很大帮助的。
一般人观察世界都是以一米七的高度在看，并不是从空中来看的，因此空中那一套东西与人们的生活是有些结合不上的。人们现在可以在网上看到一个很普通的街景图，这个图是非常容易做的，就是把相机放在车上，然后拍摄，用GPS与二维的GIS联动就行了，因此街景图出来之前就受到了大家热烈的追捧，比如：google街景地图，立得的数字城市等都用到这个。这说明这些东西是与人们的亲身感受一致的，从街上看到的东西与图中的相同、真实、详细。有时建模建得十分漂亮，很像效果图，可是不真实。街景图就很真实，所以很受欢迎。随着网络速度提高，通过三维浏览器，会出现包括一些移动终端，都有可能向这方面发展，这些都需要用到三位数据。
Q:上个世纪80年代至今，中国测绘已经成功走向国际，您觉得近十年中国测绘由弱变强的原因是什么?
刘先林：过去十年主要成功的是全数字摄影测量工作站。从航测来讲，国内有两大品牌，一个是我们的JX—4G;一个是张祖勋院士的VirtuoZo，在国内占领了一个半的市场，这个设备可以用任何资料来生产任何图，不管是地面、空中、月球、卫星还是红外的资料，都可以用。我国的数码相机是2007年研制成功的，当时虽然已经有大量进口的数码相机，但是我们步伐相当快，二三年时间就研制出来了。我们对航测生产比较了解，目前国内的饱有量应该是20套以上，虽然进口相机已经占据了很大的市场，但是我们还是有很大的生存空间。
最近国家基本图要测高程，在飞行中校比例尺，40公分的航高是4,000米，再加上地面的高程，高程要求很高，目前国际上的这几款相机都达不到要求。而我们的相机在这方面是超越国际上的，很容易达到测图的高程精度。
进口相机看图片时非常漂亮，如果用作制图，高程精度就很难达到要求。比如做国家基本图1：10,000测图，像地势比较复杂的地区，如三峡、贵州，因为难以达到标准，过去这些进口相机都不敢去投标，而我们就可以。目前研制的ADS8.0的长焦效果很好，与之前的相机原理完全不同，不用地面控制点就可达到500到10,000，但它对飞行精度要求比较高，JX-4G和VirtuoZo都与它在测图方面连接上了，目前销售量很好。但是要普遍占领中国市场还是比较困难，因为它的处理设备不是很普及，不是任何一款软件都可以处理它的。
目前，我们也在研究无控制和少控制的国产相机，3,500万平方公里的1比10,000的图，只要四个控制点，就可以到达一个GSD的高程精度。目前有美国五头的倾向摄影，但美国不卖，只是用于提供服务。比如有些企业的设备、任务基本都是国外的，到美国去买设备，但是美国不卖，最后只好找到我们，因此我们自主研发的倾斜摄影就用上了。
我们的航测装备发展还不错，但是要引起发达国家的注意还是比较困难。第三世界会引进我们的设备，但是技术人员又不愿意去第三世界。从地面仪器来看，MapGIS、NewMap等都很不错。总的来说，国内的GIS 品牌发展很快，以后不用老选ArcGIS了。
Q：请您谈一谈地理信息产业的发展对其他行业的影响?我国的地理信息产业仍处于起步阶段，请您谈谈存在的问题?
刘先林：地理信息的应用把整个测绘行业都带动起来了，过去说任何一个产业都离不开地理信息，现在是任何一个人都离不开地理信息。比如公安部利用地理信息平台进行办案，地理信息要把空间的信息和人文的信息结合起来，有一个很关键的东西就是地址，警务信息化的推动离不开地理信息产业。
当前不管是地理信息还是测绘行业，都有一个大问题就是统筹困难。这个行业最大的问题就是重复，重复测绘、重复建库、重复建立CORS站、重复建立大地水准面、重复航飞以及重复建立地理信息数据库等，所以当前最核心的问题就是要统筹，要建立统一的公共服务平台。军队内部要统筹，地方内部要统筹，谁来统筹?测绘局现在不属于一个综合的部门，所以要来统筹也比较困难。测绘是最需要统筹的，这在今后是个大发展，企业市场化会大发展，在这个过程中如果没有统一的标准，统一的数据目录管理，发展起来就会很困难。
Q:请您谈谈遥感技术发展对测绘的影响?国内遥感技术在应用过程中遇到了哪些问题?
刘先林：中国的遥感卫星发射了不少，但是用于测绘的基本没有，天慧才是刚开始，今后测绘卫星会有比较大的发展。遥感技术对测绘的影响还是非常大的，测图的过程中还是需要遥感技术大力支持的，但是遥感卫星对土地监测的过程中要实现少控制、无控制点测图还需要很大的努力，需要遥感技术的不断发展。
应该说过去十年我们所用的大部分遥感数据都是国外的资料，目前国内的遥感技术处于刚刚起步阶段，还有很大的发展空间。遥感界的人士一定要抓住机遇，加快这遥感技术的研发和应用。随着遥感技术的发展，也会促进测绘不断地向前发展。
Q:2011年上半年“资源三号”遥感测绘卫星即将发射，这将给中国测绘带来什么样的发展机遇?未来中国测绘产业有怎样的发展趋势?
刘先林：过去因为没有测绘卫星，我们只能用外国的卫星，希望2011年我们的资源三号测绘卫星能够实现卫星测图的国产化。这有很大的发展空间，它新载的重力测量、三线真立体测量、激光测量、SAR等。资源三号测绘卫星发射成功后，其所拥有的资料能和天慧的资料相互补充，为国内一些测绘单位提供很好的发展机会，并且资源三号卫星所收集的资料将来很有可能出口。
未来的遥感测绘，比例尺将会越来越大，从1：50,000到1：10,000，遥感制图从5米、4米、1米分辨率一直到0.6米分辨率，定位精度越来越高，但是其中存在一些高动态GPS接收机的技术难关。国产星相仪的研制成功，将会为产业带来更大的发展机遇。我相信今后十年将会是遥感测绘大发展的时期。（王慧娟）
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