“數(shù)字城市是一個(gè)靜態(tài)的物理空間，如果將城市中流動(dòng)的人、車、物和水、電、氣等要素裝進(jìn)電腦，就可以達(dá)到數(shù)字孿生的水平。借助北斗系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及人工智能的加持，就可以到達(dá)智慧城市的階段。”
近日，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院資深院士李德仁在接受中國(guó)科技新聞網(wǎng)專訪時(shí)，談及北斗系統(tǒng)在智慧城市中的運(yùn)用，他首先說(shuō)明了智慧城市的演進(jìn)過(guò)程。
李德仁是攝影測(cè)量與遙感學(xué)家，同時(shí)也是中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院院士、國(guó)際歐亞科學(xué)院院士。
他長(zhǎng)期從事以遙感（RS）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）為代表的空間信息科學(xué)與技術(shù)的科研、教學(xué)與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展工作，提出了地球空間信息科學(xué)的概念和理論體系，致力于推進(jìn)數(shù)字城市與數(shù)字中國(guó)、智慧城市與智慧中國(guó)的建設(shè)。
北斗與四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在競(jìng)爭(zhēng)中合作
添加微信好友, 獲取更多信息
復(fù)制微信號(hào)
2020年6月23日，北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空。據(jù)悉，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開(kāi)通以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定、持續(xù)為全球用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，系統(tǒng)服務(wù)能力步入世界一流行列。
作為應(yīng)用北斗和遙感技術(shù)的科學(xué)家，已過(guò)朝枚之年的李德仁，提起我國(guó)對(duì)地觀測(cè)與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用時(shí)依舊神采奕奕、滔滔不絕。
4月27日，在2021百家號(hào)鯤鵬大會(huì)上，李德仁發(fā)表了名為《論遙感的社會(huì)學(xué)應(yīng)用》的主題演講。
演講中，他表示航天遙感已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)、軍事跨越式發(fā)展的重要基石，而星載光學(xué)、SAR則是全天候目標(biāo)探測(cè)和遠(yuǎn)程精確打擊保障的主要手段。
北斗系統(tǒng)除滿足國(guó)防需要外，亦在抗疫救災(zāi)、城市建設(shè)和交通管理等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。
近年來(lái)，隨著北斗系統(tǒng)應(yīng)用普及程度的逐漸提升，已經(jīng)應(yīng)用于我們生產(chǎn)、生活的方方面面，由此也將北斗推向大眾的視野。
不久前，一則“北斗掉線，貨車司機(jī)自殺”的新聞事件引起公眾的廣泛關(guān)注，那么北斗是否真的會(huì)“掉線”呢？
“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航真正掉線的可能性幾乎為零。因?yàn)楸倍穼?dǎo)航的工作原理是利用四星定位原理，向用戶提供定位、授時(shí)和導(dǎo)航服務(wù)。用戶端始終能接收到大于四顆北斗衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航信號(hào)，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的定位授時(shí)服務(wù)是連續(xù)且穩(wěn)定的。”李德仁說(shuō)道。
對(duì)于真正“掉線”的原因，李德仁解釋道：“北斗衛(wèi)星定位行車記錄儀和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是不同的概念，北斗衛(wèi)星定位行車記錄儀屬于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的終端產(chǎn)品。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航本身不會(huì)掉線，因?yàn)槲覈?guó)對(duì)北斗衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，會(huì)及時(shí)保障系統(tǒng)的可靠性。但是市面上的北斗衛(wèi)星定位行車記錄儀良莠不齊，各個(gè)價(jià)位都有，質(zhì)量無(wú)法得到保證，所以可能會(huì)出現(xiàn)無(wú)信號(hào)區(qū)的掉線情況。如果終端做得好，可自動(dòng)補(bǔ)償。”
畢竟與美國(guó)的GPS相比，北斗的發(fā)展的確晚了一步。談及北斗與美國(guó)的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐洲的伽利略的區(qū)別時(shí)，李德仁用一句話進(jìn)行了概括：“相互借鑒，各有特色，合作而競(jìng)爭(zhēng)。”
他表示這4個(gè)系統(tǒng)是互補(bǔ)的、有先后的，先推出的占領(lǐng)了市場(chǎng)，但是北斗目前也在奮起直追。并且北斗與其他導(dǎo)航系統(tǒng)相比，也有一些顯著的優(yōu)勢(shì)。
“GPS只有兩個(gè)頻率，我們有三個(gè)頻率，更有利于補(bǔ)償系統(tǒng)誤差。還有短報(bào)文通訊功能，直接為用戶服務(wù)。并且GPS是假定地球上人類活動(dòng)處處相同，實(shí)際上，在南極北極等地人類不怎么活動(dòng)，所以中國(guó)的衛(wèi)星在赤道上加了三個(gè)靜止軌道，還有三個(gè)大橢圓同步軌道，使中國(guó)北斗在低緯地區(qū)的精度比GPS更高，滿足了人類活動(dòng)的需求。”李德仁向中國(guó)科技新聞網(wǎng)表示。
圖片來(lái)源：中國(guó)科技新聞網(wǎng)/攝
但是，如何確保我們的優(yōu)勢(shì)得以延續(xù)？美國(guó)持續(xù)對(duì)華為的制裁，讓我們更加認(rèn)識(shí)到芯片制造的重要性，那么目前我國(guó)的芯片制造能力如何？是否會(huì)因某些技術(shù)依賴國(guó)外而遇到“卡脖子”問(wèn)題？
對(duì)此，李德仁表示：“我們最初在做北斗系統(tǒng)時(shí)就考慮過(guò)這個(gè)問(wèn)題，基于自主創(chuàng)新來(lái)開(kāi)發(fā)的，在這個(gè)過(guò)程中，我們的自主能力也在慢慢提高，已經(jīng)超過(guò)90%了。目前，我們已經(jīng)完全擺脫對(duì)國(guó)外的依賴，實(shí)現(xiàn)自主化，我對(duì)未來(lái)北斗芯片實(shí)現(xiàn)完全自主研發(fā)很有信心。”
2020年，馬斯克的SpaceX提出了宏大的星鏈計(jì)劃，準(zhǔn)備發(fā)射12000顆低軌通信衛(wèi)星（目前已發(fā)射衛(wèi)星約1500顆），占據(jù)了頻譜資源以及稀缺的低軌資源。
對(duì)此李德仁表示，美國(guó)在速度和技術(shù)上的確已經(jīng)搶先一步，但是中國(guó)也在有計(jì)劃地追趕。實(shí)際上，在遙感衛(wèi)星和導(dǎo)航衛(wèi)星方面，通過(guò)中長(zhǎng)期規(guī)劃，到2020年十三五計(jì)劃完成的時(shí)候，“我國(guó)基本已經(jīng)趕上了世界先進(jìn)水平。在低軌的通信衛(wèi)星我們雖然落后了一步，但是未來(lái)必會(huì)奮起直追。”李德仁信心滿滿的說(shuō)道。
北斗引領(lǐng)智慧城市建設(shè)
未來(lái)將走進(jìn)室內(nèi)、水下等服務(wù)區(qū)域
近年來(lái)，北斗已經(jīng)強(qiáng)勢(shì)賦能智慧城市，助力智慧中國(guó)的建設(shè)。隨著北斗三號(hào)全球組網(wǎng)的開(kāi)啟，“北斗+智慧城市”在國(guó)內(nèi)外都已經(jīng)開(kāi)始大施拳腳。
北斗導(dǎo)航技術(shù)使得新型智慧城市得以網(wǎng)格化，高精空間信息使得智慧城市像素化，高精時(shí)間信息使得智慧城市坐標(biāo)軸化。
“智慧城市可以讓老百姓辦事更加便捷，無(wú)論是結(jié)婚生子的登記，還是房屋買賣，甚至日常買菜，未來(lái)，足不出戶就可以在手機(jī)上完成，并且更加智能化。北斗還可以加強(qiáng)城市的公共管理，比如下水道、路燈、井蓋都可以智能化，我們稱之為智慧城管。”提到北斗與智慧城市的結(jié)合，李德仁舉例道。
此外，李德仁還提到了基于高精度室內(nèi)外一體化位置服務(wù)的智慧交通與智慧養(yǎng)老。
“利用大數(shù)據(jù)把每個(gè)汽車、每個(gè)自行車、每個(gè)人的流動(dòng)數(shù)據(jù)都裝進(jìn)電腦，用云計(jì)算處理數(shù)據(jù)，這就叫做智慧交通。”據(jù)悉，武漢交通管理“智慧大腦”通過(guò)構(gòu)建的系統(tǒng)化、精細(xì)化、智慧化的現(xiàn)代交通管理模式讓城市交通治理變得更聰明。
智慧養(yǎng)老方面，李德仁指出，可以將65歲以上的老人與其保健醫(yī)生關(guān)聯(lián)起來(lái)，保健人員可以了解老人的具體情況，老人手上佩戴手環(huán)之后，血壓、血糖、心率等信息就會(huì)一目了然。
同時(shí)李德仁強(qiáng)調(diào)，若想實(shí)現(xiàn)智慧養(yǎng)老，那么北斗導(dǎo)航系統(tǒng)一定要可以在室內(nèi)運(yùn)用。武漢大學(xué)發(fā)明了一個(gè)音頻發(fā)射器，在房間里放置四個(gè)音頻發(fā)射器，手機(jī)即可接收到相應(yīng)的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)亞米級(jí)室內(nèi)定位。
而醫(yī)生即可通過(guò)老人每日的行動(dòng)軌跡、睡眠時(shí)間等進(jìn)行心理學(xué)和生理學(xué)的分析。同理，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)還可以運(yùn)用于大健康領(lǐng)域。
“現(xiàn)在許多年輕人生活習(xí)慣不健康、作息不規(guī)律，如果手機(jī)對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并及時(shí)給予反饋，可以有效的實(shí)行健康管理。”李德仁向中國(guó)科技新聞網(wǎng)說(shuō)道。
李德仁還表示，北斗目前只解決了室外定位問(wèn)題，在未來(lái)，地下、深海定位還有很多難題需要攻破，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)所不在的定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)。
談及北斗未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)與愿景，李德仁表示，首先北斗的十四五規(guī)劃已經(jīng)提出，在通訊鏈路、通信力度、通信和測(cè)量方面都將提升進(jìn)度。
其次北斗在星上做單點(diǎn)高精度實(shí)時(shí)定位技術(shù)，一直在提高精度，目前是2米到5米，很快就會(huì)提高到0.2米到0.5米，加上天上、地上的導(dǎo)航增強(qiáng)，在全球能夠讓其根據(jù)用戶需求進(jìn)行服務(wù)，做到分米級(jí)、厘米級(jí)、甚至毫米級(jí)，之后再解決水下、地下的導(dǎo)航定位問(wèn)題，完全能滿足各行各業(yè)的要求。
