《遙感信息》：今天很高興采訪(fǎng)到了國(guó)際著名攝影測(cè)量與遙感學(xué)家、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、武漢大學(xué)教授李德仁，眾所周知，李院士還是一位戰(zhàn)略型的科學(xué)家。請(qǐng)問(wèn)李院士：目前國(guó)家正處于技術(shù)變革時(shí)期，很快也進(jìn)入“十四五”，請(qǐng)您談?wù)勎覀儨y(cè)繪地理信息領(lǐng)域未來(lái)應(yīng)該關(guān)注哪些研究方向？在國(guó)家層面上，有哪些國(guó)際科學(xué)計(jì)劃和國(guó)家重大戰(zhàn)略？

李德仁：黨的十九大報(bào)告清晰擘畫(huà)了全面建成社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)的時(shí)間表、路線(xiàn)圖。從二○二○年到二○三五年，在全面建成小康社會(huì)的基礎(chǔ)上，再奮斗十五年，基本實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化。從二○三五年到本世紀(jì)中葉，在基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)上，再奮斗十五年，把我國(guó)建成富強(qiáng)民主文明和諧美麗的社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)。我們測(cè)繪、遙感、地理信息也要朝著強(qiáng)國(guó)這個(gè)目標(biāo)去努力。

首先，我們應(yīng)當(dāng)做好空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)由若干地球靜止軌道衛(wèi)星、傾斜同步衛(wèi)星和中軌道衛(wèi)星組成。北斗三代在面向全球服務(wù)時(shí)，要不斷完善地基增強(qiáng)和空基增強(qiáng)系統(tǒng)，充分利用星間鏈路和星間通信特點(diǎn)，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)精度。根據(jù)珞珈一號(hào)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和全世界的發(fā)展趨勢(shì)，低軌通信遙感衛(wèi)星將更多地與導(dǎo)航衛(wèi)星地面增強(qiáng)系統(tǒng)集合，通過(guò)衛(wèi)星星間測(cè)距和星間通信實(shí)現(xiàn)新一代全球?qū)崟r(shí)高精度導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

其次，要做好國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。中國(guó)規(guī)劃了約80顆遙感衛(wèi)星，作為當(dāng)前到2030年的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)內(nèi)容。這80顆星的基礎(chǔ)設(shè)施的計(jì)劃要推進(jìn)，要圍繞滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)各種需求，如多分辨率，我們既需要高分辨率的遙感數(shù)據(jù)，如亞米級(jí)，比如0.5 m或0.3 m的光學(xué)和雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)，還需要中低分辨率的遙感數(shù)據(jù)。另外，我們還需要針對(duì)特殊任務(wù)需求的遙感數(shù)據(jù)，如遇災(zāi)害應(yīng)急，需要構(gòu)建災(zāi)害應(yīng)急的一系列衛(wèi)星星座，比如說(shuō)我們可能要研究雷達(dá)的干涉、差分干涉、時(shí)序技術(shù)和層析SAR。我們需要多波段SAR衛(wèi)星來(lái)解決不同應(yīng)用目的的需求，如X波段的SAR遙感數(shù)據(jù)獲取高程的精度相對(duì)較高；還可以聯(lián)合C波段的SAR及長(zhǎng)波L波段的SAR， 來(lái)解決全國(guó)形變一張圖的問(wèn)題，L波段更適合于植被比較茂盛的區(qū)域，解決失相干問(wèn)題，最終能夠?qū)崿F(xiàn)全國(guó)形變的實(shí)時(shí)跟蹤、實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。這80顆星的基礎(chǔ)設(shè)施，可能還需考慮增加3個(gè)夜光遙感的，用來(lái)對(duì)全球的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做研究的100 m分辨率的衛(wèi)星。

以上講的基礎(chǔ)設(shè)施是面向航天的，如果再加上平流層的飛艇、有人機(jī)、無(wú)人機(jī)、地面移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)、手機(jī)等大眾化測(cè)量手段，就可以形成天、空、地、海一體化測(cè)量系統(tǒng)。這樣，就能構(gòu)建真正意義上的真三維實(shí)景影像，能生產(chǎn)從LOD(Levels of Detail，細(xì)節(jié)層次模型)零級(jí)到六級(jí)的各類(lèi)精細(xì)程度的測(cè)繪產(chǎn)品，來(lái)滿(mǎn)足國(guó)家自然資源調(diào)查、監(jiān)管、土地、環(huán)境、生態(tài)和人居以及國(guó)防的需要。

在國(guó)家重大戰(zhàn)略方面，為深入貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀(guān)和科技創(chuàng)新大會(huì)精神，促進(jìn)科技與經(jīng)濟(jì)社會(huì)緊密結(jié)合，科技部于“十一五”啟動(dòng)了“羲和計(jì)劃”，旨在構(gòu)建中國(guó)協(xié)同實(shí)時(shí)精密定位導(dǎo)航系統(tǒng)及其服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系，推進(jìn)地區(qū)及行業(yè)導(dǎo)航與位置服務(wù)的應(yīng)用與發(fā)展。羲和系統(tǒng)是北斗系統(tǒng)應(yīng)用的精細(xì)化和延伸，它解決的是北斗導(dǎo)航信號(hào)全方位服務(wù)到個(gè)人移動(dòng)終端的“最后一公里”問(wèn)題。按照“羲和計(jì)劃”的要求，要解決從室外到室內(nèi)、從地上到地下無(wú)縫的優(yōu)于1 m精度的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。這就要把北斗跟影像傳感器結(jié)合，因?yàn)橛跋褚彩强梢詫?dǎo)航的。影像傳感器、聲光電場(chǎng)、慣導(dǎo)、各種傳感器集成在一起就能夠解決。導(dǎo)航的目標(biāo)，就是要實(shí)現(xiàn)以北斗站為中心的、改進(jìn)型的可以和室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合的、新的全方位的無(wú)縫導(dǎo)航定位系統(tǒng)。此外，還要研究非合作目標(biāo)下的室內(nèi)導(dǎo)航定位系統(tǒng)。這些技術(shù)都跟我們測(cè)繪地理信息領(lǐng)域息息相關(guān)。總地來(lái)說(shuō)，導(dǎo)航定位室內(nèi)外一體化、高精度、實(shí)時(shí)、合作目標(biāo)/非合作目標(biāo)的導(dǎo)航技術(shù)定位都亟需解決。

至于國(guó)際科學(xué)計(jì)劃，我認(rèn)為就是因?yàn)橐鋵?shí)習(xí)近平總書(shū)記提出的“一帶一路”建設(shè)，要解決以下幾個(gè)問(wèn)題：一是利用中國(guó)衛(wèi)星資源做全球無(wú)控制點(diǎn)的1∶5萬(wàn)高精度測(cè)圖，等高分七號(hào)衛(wèi)星發(fā)射后，我們可能要解決全球無(wú)控制1∶1萬(wàn)高精度測(cè)圖，來(lái)滿(mǎn)足我們國(guó)家“一帶一路”建設(shè)、中國(guó)走向全球的需要，也能支援其他國(guó)家的發(fā)展。目前，這方面已經(jīng)有一些進(jìn)展。二是要把我們國(guó)家的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)做成一些標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，比如，我們通過(guò)高分一號(hào)和六號(hào)可以做成全球土地覆蓋產(chǎn)品，按月生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的土地覆蓋圖，可提供給科研人員做全球變化研究。為此，我們可首先制作好中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)土地覆蓋圖后，然后在對(duì)地觀(guān)測(cè)組織(Group on Earth Observation，GEO)框架下再做全球的標(biāo)準(zhǔn)土地覆蓋圖。全球的土地覆蓋圖我們以提供數(shù)據(jù)、正射影像、粗分類(lèi)為主，細(xì)分類(lèi)由各國(guó)自己來(lái)做。然后我們可以通過(guò)GEO這樣的合作組織推薦給其他國(guó)家使用。這些科學(xué)計(jì)劃既落實(shí)了習(xí)主席講的2030年聯(lián)合國(guó)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)(Sustainable Development Goals，SDG)，也符合習(xí)主席講的構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體。

《遙感信息》：5G正在逐步走入千家萬(wàn)戶(hù)，改變?nèi)嗣竦纳罘绞剑J(rèn)為5G給測(cè)繪地理信息產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了哪些機(jī)會(huì)？

李德仁：大家都認(rèn)為第五代移動(dòng)通信技術(shù)(5G)是萬(wàn)物感知、萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物智能的時(shí)代，5G會(huì)比4G的速度快10倍以上，大概可以達(dá)到40 Mb/秒、100 Mb/秒，根據(jù)需要甚至可以達(dá)到2 Gb/秒的波特率。萬(wàn)物互聯(lián)，就是所謂的數(shù)字孿生。

什么叫做萬(wàn)物互聯(lián)呢？我們可以把一個(gè)靜態(tài)的地球數(shù)字化，放在網(wǎng)絡(luò)空間。但是它不能反映現(xiàn)實(shí)地球中人的活動(dòng)、汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)、商品的運(yùn)動(dòng)，反映所有物體的產(chǎn)生、傳輸、生產(chǎn)和消耗。有了萬(wàn)物互聯(lián)，就可以通過(guò)傳感網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)解決，讓所有在現(xiàn)實(shí)城市的人、車(chē)、物、商品，都能在網(wǎng)上有一個(gè)實(shí)時(shí)的反映。而這個(gè)反映，就是現(xiàn)實(shí)世界的孿生，稱(chēng)為數(shù)字孿生。把信息高速公路，加上空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，融合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，我們稱(chēng)這個(gè)為基于數(shù)字孿生的新型智慧地球、智慧城市。

隨著5G時(shí)代的到來(lái)，人們的教育、娛樂(lè)、消費(fèi)、活動(dòng)，都有一個(gè)實(shí)時(shí)的、網(wǎng)絡(luò)空間的、智慧的大腦來(lái)支持、調(diào)度、指揮和控制。5G給我們的生活帶來(lái)了變化，包括人們的生活、生產(chǎn)、智慧制造等。智慧制造就是我們可以知道我買(mǎi)的這個(gè)商品訂貨開(kāi)始，從何時(shí)開(kāi)始，誰(shuí)用什么原料加工成了滿(mǎn)足用戶(hù)個(gè)性化需求的高質(zhì)量產(chǎn)品，并用物流送給用戶(hù)。比如說(shuō)我想要吃一塊豬排，我就可以追溯到這塊豬排是哪里加工生產(chǎn)的？哪一頭豬？這頭豬的生長(zhǎng)過(guò)程中有沒(méi)有生過(guò)病？這樣我就知道，這塊豬排到我這兒是否健康。將來(lái)整個(gè)過(guò)程是透明的、真實(shí)的、可信賴(lài)的，物流配送可以保證產(chǎn)品質(zhì)量指日可待。這些都可以靠5G來(lái)實(shí)現(xiàn)。

信號(hào)的傳輸都需要通過(guò)基站來(lái)進(jìn)行，基站的信號(hào)覆蓋范圍和傳輸距離都受到各方面的影響。5G基站很短，對(duì)速度和頻率要求高，這就要求建更多的基站，人多的地方才能建基站。地球70%面積是水和海洋，30%面積是陸地，而人類(lèi)活動(dòng)的地方都不到陸地面積的50%。山、沙漠、森林里面人煙稀少，基本不具備建基站的條件。6G就是通過(guò)衛(wèi)星通信網(wǎng)來(lái)解決全球無(wú)遺漏的全覆蓋、高通量、高質(zhì)量的通信。5G走遍千家萬(wàn)戶(hù)，但不能走遍世界各個(gè)角落。5G+6G就可以讓高速的通信能力走遍千家萬(wàn)戶(hù)、走遍全世界，遍布全世界。所以，我認(rèn)為現(xiàn)在嚴(yán)格來(lái)講應(yīng)該是5G+6G時(shí)代，就是地域網(wǎng)和天網(wǎng)的集成，才能實(shí)現(xiàn)真正的萬(wàn)物互聯(lián)。在這個(gè)過(guò)程中，人工智能可以發(fā)揮巨大的作用。由于它的數(shù)據(jù)通訊量很大、延時(shí)很小，這種價(jià)值就可以得以體現(xiàn)，老百姓關(guān)心的智慧養(yǎng)老、智慧家居、智慧小區(qū)、智慧交通、智能駕駛，都應(yīng)當(dāng)在5G+6G時(shí)代去實(shí)現(xiàn)。5G+6G看上去是一個(gè)通信的革命，但它會(huì)帶來(lái)整個(gè)智能化社會(huì)，把我們的現(xiàn)實(shí)世界在網(wǎng)絡(luò)世界映射。

到了那個(gè)時(shí)代，我們的測(cè)繪地理信息產(chǎn)業(yè)將會(huì)是專(zhuān)業(yè)測(cè)繪加眾包測(cè)繪。每一個(gè)人的活動(dòng)、每一個(gè)手機(jī)的位置、每一個(gè)汽車(chē)記錄的位置都是我們的測(cè)量數(shù)據(jù)。未來(lái)的智能化汽車(chē)上可以裝有光學(xué)傳感器、激光雷達(dá)傳感器、北斗加慣導(dǎo)傳感器、EI 傳感器、姿態(tài)傳感器。通過(guò)手機(jī)可以監(jiān)測(cè)到一個(gè)人的活動(dòng)，如果手機(jī)精度優(yōu)于1 m，就能通過(guò)傳感器知道人的心理學(xué)、生理學(xué)、行為學(xué)，做智能推演，使人們更健康、愉快地生活、學(xué)習(xí)和工作。

《遙感信息》：李院士及其團(tuán)隊(duì)科研成果眾多，而且真正地能將理論成果轉(zhuǎn)化為國(guó)家需要的產(chǎn)品，與社會(huì)服務(wù)結(jié)合得非常緊密。請(qǐng)將您的經(jīng)驗(yàn)給大家分享一下。

李德仁：任何一個(gè)行業(yè)、任何一個(gè)專(zhuān)業(yè)，它的研究都要滿(mǎn)足國(guó)家的需要。如果是基礎(chǔ)科學(xué)，它要走在學(xué)科的前沿，要探索未知、要有發(fā)現(xiàn)、要有發(fā)明、要有原始的創(chuàng)新。但是，歸根到底，所有的自主創(chuàng)新，無(wú)論是直接的還是間接的，最終都要拿來(lái)為人類(lèi)的文明、人類(lèi)的進(jìn)步服務(wù)。這是科學(xué)研究的基本原則。

依托于我們武漢大學(xué)有一個(gè)測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，我們的團(tuán)隊(duì)做的是應(yīng)用科學(xué)，測(cè)繪遙感地理信息或者叫空天信息是一門(mén)應(yīng)用科學(xué)。應(yīng)用科學(xué)，它更應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足國(guó)家的需要。同時(shí)，還要走在學(xué)科的前沿。我們要從跟蹤走向引領(lǐng)。我們現(xiàn)在做的低軌增強(qiáng)高軌的衛(wèi)星是世界上第一個(gè)做的，這就屬于引領(lǐng)。我們做的世界上第一臺(tái)高光譜激光雷達(dá)，就是把幾何的激光雷達(dá)、幾何信息跟高光譜遙感的信息集成在一個(gè)儀器上。近幾年我國(guó)提出的通導(dǎo)遙一體化，世界上也沒(méi)有，也要引領(lǐng)。我們做了一些工作，出了一些成績(jī)，但是還不夠，距離國(guó)家的需要實(shí)現(xiàn)空天信息快、準(zhǔn)、靈的服務(wù)還有差距。習(xí)近平主席要求要引領(lǐng)發(fā)展、自主創(chuàng)新，我國(guó)科技要實(shí)現(xiàn)從跟跑并跑向并跑領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變。所以，我們要不忘初心，牢記使命，矢志創(chuàng)新，理論成果一定要轉(zhuǎn)化為國(guó)家和人民需要的產(chǎn)品。