今年9月16日， *** 總書記在致首屆北斗規(guī)模應用國際峰會的賀信中指出，當前，全球數(shù)字化發(fā)展日益加快，時空信息、定位導航服務成為重要的新型基礎設施。
“我們測繪人要想國家所想，急國家所急，全身心投入到‘第二個一百年’和‘新基建’的浪潮中，在新型信息基礎設施、融合基礎設施和創(chuàng)新基礎設施中發(fā)揮作用，為將我國建設成為國際領先的測繪科技強國貢獻力量。”中國科學院、中國工程院院士李德仁如是說道。
在中國測繪學會2021學術年會現(xiàn)場，李德仁院士接受了《中國測繪》記者采訪，并深入剖析了新基建和泛測繪形勢下，測繪科技和測繪人的職責與使命。
李德仁院士在中國測繪學會2021學術年會作報告
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“大測繪”是新基建的重要組成部分
“今年9月16日， *** 總書記關于時空信息和定位導航服務的論述告訴我們，‘大測繪’已經(jīng)成為國家重要的新型基礎設施。”李德仁院士解釋道，“大測繪”是指以空天地遙感對地觀測與導航、地理信息技術為代表的地球空間信息技術，其已經(jīng)成為新基建的重要組成部分。
“什么是新基建？”
新基建是指以新發(fā)展理念為引領，以技術創(chuàng)新為驅動，以信息 *** 為基礎，面向高質量發(fā)展需要，提供數(shù)字轉型、智能升級、融合創(chuàng)新等服務的基礎設施體系。新基建主要內容包括信息基礎設施、融合基礎設施、創(chuàng)新基礎設施這三大方面。
信息基礎設施：
包括以5G、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)為代表的通信 *** 基礎設施，以天空地對地觀測與北斗衛(wèi)星導航為代表的空間信息基礎設施，以人工智能、云計算、區(qū)塊鏈等為代表的新技術基礎設施，以數(shù)據(jù)中心、智能計算中心為代表的算力基礎設施等。
融合基礎設施：
主要指深度應用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術，支撐傳統(tǒng)基礎設施轉型升級，進而形成的融合基礎設施，比如智能交通基礎設施、智慧能源基礎設施等。
創(chuàng)新基礎設施：
主要是指支撐科學研究、技術開發(fā)、產(chǎn)品研制的具有公益屬性的基礎設施，比如重大科技基礎設施、科教基礎設施、產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新基礎設施等。
“新基建把基礎設施從物理空間延伸到與 *** 空間一體化的新萬物互聯(lián)時代，也就是數(shù)字孿生時代。而測繪遙感地理信息能夠為新基建提供完整性好、現(xiàn)勢性強、精準度高的時空大數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn) *** 總書記要求的數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化。”李德仁院士說道。
報告現(xiàn)場
新基建中，測繪的職責和使命
“在新基建的三大內容中都有測繪地理信息技術的使命和任務，測繪人要在其中找到自己的位置并積極參與。”李德仁院士說。
測繪在信息基礎設施中的任務
“首先，測繪遙感地理信息技術是信息基礎設施的重要組成部分。”李德仁院士認為，“十四五”期間，測繪行業(yè)需要做好以下五件事：
一是建立中國天空地一體化尺度下的全球高精度時空基準；二是完成全球1∶5萬、中國各省1∶1萬三維測圖，并在城鎮(zhèn)區(qū)建立實景三維城市底座（3～10厘米)；三是測繪全球10米、全國5米間隔的數(shù)字高程模型與全球2米分辨率正射影像和全國0.5米分辨率正射影像；四是建立空間信息多級網(wǎng)格國情數(shù)據(jù)庫和全國森林區(qū)LiDar點云（10厘米)數(shù)據(jù)庫，為國家城市管理和“碳達峰”“碳中和”目標提供數(shù)據(jù)支撐；五是建立并完善全球每季度、中國每月的土地覆蓋標準產(chǎn)品（16米分辨率）。
“比如，全球1∶5萬三維測圖，我們研制了衛(wèi)星遙感大數(shù)據(jù)精準處理系統(tǒng)，利用資源三號三線陣數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了境外和地面難以到達區(qū)域的1∶5萬無控制測圖。”李德仁院士介紹，目前，我國每年1∶5萬三維測圖生產(chǎn)能力為3000萬～5000萬平方千米，可輻射“一帶一路”沿線國家和地區(qū)，并逐漸走向全球。
“關于全球數(shù)字高程模型，美國SRTM做到90米間隔，德國做到12米間隔，中國應該給全球提供一個10米間隔的數(shù)字高程模型。”李德仁院士說，“十四五”期間，在全球土地覆蓋標準產(chǎn)品方面，我們應該做到國內月度更新和全球季度更新，并基于深度學習的智能影像解譯技術，提高多源、多時相土地覆蓋變化檢測的精準度和自動化水平。
近些年，城市網(wǎng)格化管理在全國各地廣泛開展，并在新冠疫情防控中發(fā)揮了重要作用，其底層技術邏輯就來自于李德仁院士提出的空間信息網(wǎng)格技術。李德仁院士認為，空間信息多級網(wǎng)格具有潛在的三大職能：一是作為數(shù)字地圖的補充產(chǎn)品；二是作為城市網(wǎng)格化管理推向全國的一種空間數(shù)據(jù)的表示和組織 *** ；三是可以作為地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)空間統(tǒng)計的統(tǒng)一載體和發(fā)布產(chǎn)品。
“目前，空間信息網(wǎng)格化已經(jīng)在全國鋪開，北京東城區(qū)建立了100米間隔的網(wǎng)格，武漢市也建立了1.8萬個網(wǎng)格，我認為這種空間數(shù)據(jù)表示和組織 *** 應該向全國推廣，不僅局限于城市，按照人口和經(jīng)濟分布可在全國建立不同粒度的多級空間信息網(wǎng)格，還可以在空間網(wǎng)格中疊加多類型數(shù)據(jù)，比如綠化指數(shù)、GPD指數(shù)、交通便捷指數(shù)、人口密度指數(shù)、碳排放指數(shù)等等。”李德仁院士說。
“在自然資源部規(guī)劃的‘十四五’期間五個重大專項也為測繪的使命和任務劃出了重點：實景三維中國建設、新一代國家測繪基準體系構建與服務、邊境地區(qū)地理信息資源建設、海洋測繪和全球地理信息資源建設（二期），這和我的建議也大致吻合。”李德仁院士特別提到，在實景三維中國建設中，要重點解決以下六大問題：
①天空地海實景三維采集裝備
②數(shù)據(jù)處理相關軟件與技術
③實景三維計算超大規(guī)模算力消耗問題
④單體化分析與自動單體化技術
⑤海量數(shù)據(jù)可視化云渲染技術
⑥中國森林區(qū)的實景三維建設（用于碳中和）
測繪在融合基礎設施中的任務
“交叉融合是新基建的重要特征之一，目前整個新基建大約是40萬億的市場體量，我認為測繪在新基建中至少應該創(chuàng)造5萬億。”李德仁院士介紹，具體來說，測繪行業(yè)有五大方向可以發(fā)力：之一是基于多時相三維實景影像的自然資源調查、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與應急管理；第二是基于高精度時空大數(shù)據(jù)的公共安全與大健康產(chǎn)業(yè)；第三是基于數(shù)字孿生的新型智慧城市、智慧交通、智慧能源等；第四是基于5G和人工智能的智能駕駛與機器人產(chǎn)業(yè)；第五是通導遙一體化的空天信息實時智能服務。
“在服務自然資源、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與應急管理方面，武漢大學相關技術團隊已經(jīng)做了一些嘗試，比如結合深度神經(jīng) *** 的遙感解譯，我們搭建了湖北省農(nóng)作物一張圖，可實現(xiàn)遙感影像全自動識別解譯，其識別精度可以達到85%以上；我們還做了中亞20萬平方米的地表覆蓋制圖；用SAR數(shù)據(jù)研究城市形變等。今年7月，鄭州暴雨，我們通過遙感影像實時監(jiān)測受災區(qū)域水體變化，為應急管理提供決策參考。”李德仁院士介紹道。
在公共安全上，李德仁院士帶領的武漢大學技術團隊設計完成的武漢交警數(shù)據(jù)大腦――“北斗+交通”智慧交通應急大腦，將武漢所有的道路大數(shù)據(jù)、駕駛員和汽車時空大數(shù)據(jù)以及道路周邊環(huán)境等數(shù)據(jù)和因素疊加在一個系統(tǒng)上，通過全息感知、時空分析和數(shù)據(jù)挖掘技術進行科學調度，把武漢市交通擁堵排名從全國23位降到53位，交通擁堵延時指數(shù)從2.34下降至1.676，降幅高達30%。2017年12月11日， *** 總理在武漢考察智慧城市建設時，對智慧應急系統(tǒng)給予充分肯定。
在大健康方向上，李德仁院士領銜的基于時空大數(shù)據(jù)的公共安全和大健康服務體系已向國家建議設立1000億專項資金。該項目將綜合應用智能手機測距技術、“北斗+5G”室內定位技術和CSI行為感知等技術手段，可以感知人的行為姿態(tài)、人和人之間的間隔，基于移動智能終端精準跟蹤病毒傳播途徑，從而能有效避免大范圍隔離和封城，為抗擊新冠疫情服務。
該專項為公安部平安工程的第二期，首先在全國機場、車站、醫(yī)院和學校等公共場合，實現(xiàn)手機米級精度的位置定位，并上傳到公共安全云，與視頻數(shù)據(jù)一起分析，做到自動識別密切接觸者，做到疫情防控常態(tài)化。
在數(shù)字孿生新型智慧城市的建設和運營方面，李德仁院士認為，這將是一項需要長期探索和實踐的數(shù)字化道路，它需要把物理空間通過全面感知，在 *** 空間中全面呈現(xiàn)，并基于智能化技術手段讓虛擬世界服務于物理空間。
以智慧電網(wǎng)為例，其充分利用電力系統(tǒng)物理模型、先進計量基礎設施的在線測量數(shù)據(jù)、無人機巡線和機器人巡查，加上電力系統(tǒng)歷史運行數(shù)據(jù)，并集成電氣、計算機、通信、氣候、經(jīng)濟等多學科知識，進行多物理量、多時空尺度、多概率的仿真過程，通過在虛擬空間中完成對智能電網(wǎng)的映射，反映智能電網(wǎng)的全生命周期過程。
關于自動駕駛，李德仁院士說：“車路協(xié)同的智能化，是實現(xiàn)智能駕駛和自動駕駛的關鍵，要將智能傳感器盡可能放在路上，為所有車輛共享。”他認為放在路上的智能傳感器至少應當做到：
保證車輛高精度、高完好率連續(xù)導航的增強系統(tǒng)；
將路上給駕駛員看的交通標志改為車用智能終端可接收的信號；
記錄路上人、車、物狀態(tài)的傳感器，如視頻、測速雷達等。
此外，放在車輛上的智能感知、定位定姿傳感器和智能駕駛腦要做到價廉物美。車路協(xié)同感知認知，要以200%的可靠性來實現(xiàn)無人駕駛和智能駕駛，這是未來我們國家基礎設施建設中一個重要的發(fā)展方向。
李德仁院士表示，除了智能駕駛，智能機器人也是“十四五”期間一個重要的科研和產(chǎn)業(yè)方向，智能機器人能夠在多種人跡難至的場景進行全天時、全自動、全方位的作業(yè)。
以電力巡檢機器人為例，其能夠實現(xiàn)對變電、輸電、配電設備進行全天時、全方位、全自主智能巡檢和安全防護，包括自動巡邏、智能讀表、圖像識別、紅外測溫、實時視頻回傳等功能，以人工智能先進化手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工完成電站巡檢及設備查明工作，降低人員安全風險，保障電網(wǎng)本質安全，提升電網(wǎng)智能化巡檢技術水平。“測繪人要勇于研發(fā)能認路識路、導航定位的智能傳感器，做智能機器人研發(fā)的主力軍。”李德仁院士特別強調道。
李德仁院士說：“現(xiàn)在我國的通信衛(wèi)星、導航衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星是各成體系，彼此分離的。2019年，我和其他九位院士聯(lián)合建議，未來我們要建立一個通導遙一體化空天信息實時服務系統(tǒng)，在天上搭建一張‘互聯(lián)網(wǎng)’，讓系統(tǒng)聯(lián)通、時空融合、服務暢通。”他表示，北斗三號系統(tǒng)的建成并開通服務實現(xiàn)了我國衛(wèi)星導航從0到1的跨越，這不是結束，而是一個新的開始。
通過融合多種技術手段，我們可以進一步提升導航定位精度，打造全球領先的高精度定位服務；目前北斗地基增強定位主要服務于我國陸地區(qū)域，但通過低軌信號增強可以擴展其服務范圍；星基增強服務能夠使北斗三號覆蓋亞太區(qū)域，低軌信號增強能夠減少收斂時間，從而提供全球無縫高精度定位服務能力，提升北斗國際競爭力。
測繪在創(chuàng)新基礎設施中的任務
“我認為測繪在創(chuàng)新基礎設施中，要抓住‘三深一系統(tǒng)’，即深地、深空、深海和地球系統(tǒng)。我們要努力實現(xiàn)對天對地觀測智能化，要從空天大數(shù)據(jù)中提取信息，挖掘知識；深空探測、國防作戰(zhàn)與災害應急必須做到快、準、靈；通過融合發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展，突破人無法或難以到達區(qū)局的對天對地觀測。我們希望在太空開展導航定位、重力場研究以及礦產(chǎn)資源勘測和開采，并積極主動參與太空競爭和對抗，保證國家安全。”李德仁院士說。
“測繪還要抓住‘三極’即南極、北極、青藏高原地區(qū)，主動在‘三極協(xié)同’研究上發(fā)力。”李德仁院士補充道，我國憑借優(yōu)越的地理位置，在青藏高原的研究中一直發(fā)揮著引領作用。率先開展“三極”協(xié)同研究，將有望發(fā)現(xiàn)和解決地球系統(tǒng)和日地關系等重大科學問題。
“我們已建議發(fā)射中國‘三極’科學研究冰衛(wèi)星（激光測高）；建立自動聯(lián)網(wǎng)的‘三極’日地觀測系統(tǒng)；建立‘三極’地區(qū)地面無人值守觀測網(wǎng)。”李德仁院士說。
到創(chuàng)新就離不開人才問題，對此，李德仁院士也有自己的思考，他說：“在創(chuàng)新基礎設施建設中，要發(fā)揮現(xiàn)有測繪科技人員的作用，我們要大膽啟用青年才俊，還要努力培養(yǎng)造就新一代領軍帥才。面向國家40萬億新基建任務，測繪人要勇于向前沖，創(chuàng)造我們的空間，完成我們的使命。”
今年7月，在全國測繪地理信息管理工作會議上，測繪地理信息“兩支撐，一提升”的定位已經(jīng)確立。當我們談論測繪地理信息科技和產(chǎn)業(yè)的高水平和高質量發(fā)展時，國家需要和經(jīng)濟發(fā)展需求是測繪必須回應的主題，因此，在國家“新基建”浪潮中，測繪人也必須積極入局，讓測繪科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和“新基建”“新需求”聲氣相通，彼此呼應。
