◎ 陳陽

今年9 月16 日，習近平總書記在致首屆北斗規(guī)模應(yīng)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(wù)成為重要的新型基礎(chǔ)設(shè)施。

“我們測繪人要想國家所想，急國家所急，全身心投入‘第二個一百年’和‘新基建’的浪潮中，在新型信息基礎(chǔ)設(shè)施、融合基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施中發(fā)揮作用，為將我國建設(shè)成為國際領(lǐng)先的測繪科技強國貢獻力量?！敝袊茖W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(shù)年會現(xiàn)場，李德仁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。

“大測繪”是新基建的重要組成部分

“今年9 月16 日，習近平總書記關(guān)于時空信息和定位導航服務(wù)的論述告訴我們，‘大測繪’已經(jīng)成為國家重要的新型基礎(chǔ)設(shè)施。”李德仁解釋道，“大測繪”是指以空天地遙感對地觀測與導航、地理信息技術(shù)為代表的地球空間信息技術(shù)，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(lǐng)，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動，以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，面向高質(zhì)量發(fā)展需要，提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新等服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系。新基建主要內(nèi)容包括信息基礎(chǔ)設(shè)施、融合基礎(chǔ)設(shè)施、創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施這三大方面。

信息基礎(chǔ)設(shè)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)為代表的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)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(chǔ)設(shè)施，以人工智能、云計算、區(qū)塊鏈等為代表的新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，以數(shù)據(jù)中心、智能計算中心為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施等。

融合基礎(chǔ)設(shè)施主要指深度應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，支撐傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)型升級，進而形成的融合基礎(chǔ)設(shè)施，比如智能交通基礎(chǔ)設(shè)施、智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施等。

創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施主要是指支撐科學研究、技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品研制的具有公益屬性的基礎(chǔ)設(shè)施，比如重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、科教基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施等。

“新基建把基礎(chǔ)設(shè)施從物理空間延伸到與網(wǎng)絡(luò)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)習近平總書記要求的數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化?！崩畹氯收f道。

測繪在信息基礎(chǔ)設(shè)施中的任務(wù)

“在新基建的三大內(nèi)容中都有測繪地理信息技術(shù)的使命和任務(wù)，測繪人要在其中找到自己的位置并積極參與。”李德仁說。

“首先，測繪遙感地理信息技術(shù)是信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分?！崩畹氯收J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(guān)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(yīng)該給全球提供一個10 米間隔的數(shù)字高程模型?！崩畹氯收f，“十四五”期間，在全球土地覆蓋標準產(chǎn)品方面，我們應(yīng)該做到國內(nèi)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(shù)，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(shù)邏輯就來自于李德仁提出的空間信息網(wǎng)格技術(shù)。李德仁認為，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)表示和組織方法；三是作為地理國情監(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，這種空間數(shù)據(jù)表示和組織方法應(yīng)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，還可在空間網(wǎng)格中疊加多類型數(shù)據(jù)，比如綠化指數(shù)、交通便捷指數(shù)、人口密度指數(shù)、碳排放指數(shù)等等?！崩畹氯收f。

“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(wù)劃出了重點：實景三維中國建設(shè)、新一代國家測繪基準體系構(gòu)建與服務(wù)、邊境地區(qū)地理信息資源建設(shè)、海洋測繪和全球地理信息資源建設(shè)（二期），這和我的建議也大致吻合?！崩畹氯侍貏e提到，在實景三維中國建設(shè)中，要重點解決以下六大問題：一是天空地海實景三維采集裝備；二是數(shù)據(jù)處理相關(guān)軟件與技術(shù)；三是實景三維計算超大規(guī)模算力消耗問題；四是單體化分析與自動單體化技術(shù)；五是海量數(shù)據(jù)可視化云渲染技術(shù)；六是中國森林區(qū)的實景三維建設(shè)（用于碳中和）。

測繪在融合基礎(chǔ)設(shè)施中的任務(wù)

“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 萬億市場體量，我認為測繪在新基建中至少應(yīng)該創(chuàng)造5 萬億?！崩畹氯式榻B，具體來說，測繪行業(yè)有五大方向可以發(fā)力：一是基于多時相三維實景影像的自然資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與應(yīng)急管理；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) ；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；四是基于5G 和人工智能的智能駕駛與機器人產(chǎn)業(yè)；五是通導遙一體化的空天信息實時智能服務(wù)。

“在服務(wù)自然資源、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與應(yīng)急管理方面，武漢大學相關(guān)技術(shù)團隊已經(jīng)做了一些嘗試，比如結(jié)合深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的遙感解譯，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，其識別精度可達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(yīng)急管理提供決策參考?！崩畹氯式榻B道。

在公共安全上，李德仁帶領(lǐng)的武漢大學技術(shù)團隊設(shè)計完成的武漢“北斗+交通”智慧交通應(yīng)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)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(shù)進行科學調(diào)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，李克強總理在武漢考察智慧城市建設(shè)時，對智慧應(yīng)急系統(tǒng)給予了充分肯定。

在大健康方向上，李德仁領(lǐng)銜的基于時空大數(shù)據(jù)的公共安全和大健康服務(wù)體系已向國家建議設(shè)立1000億專項資金。該項目將綜合應(yīng)用智能手機測距技術(shù)、“北斗+5G”室內(nèi)定位技術(shù)和CSI 行為感知等技術(shù)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(wù)。

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(shè)和運營方面，李德仁認為，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，在網(wǎng)絡(luò)空間中全面呈現(xiàn)，并基于智能化技術(shù)手段讓虛擬世界服務(wù)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(chǔ)設(shè)施在線測量數(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、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(guān)于自動駕駛，李德仁說：“車路協(xié)同的智能化，是實現(xiàn)智能駕駛和自動駕駛的關(guān)鍵，要將智能傳感器盡可能放在路上，為所有車輛共享?！彼J為放在路上的智能傳感器至少應(yīng)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)中一個重要的發(fā)展方向。

李德仁表示，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?qū)崿F(xiàn)對變電、輸電、配電設(shè)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(shè)備查明工作，降低人員安全風險，保障電網(wǎng)本質(zhì)安全，提升電網(wǎng)智能化巡檢技術(shù)水平?！皽y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?！崩畹氯侍貏e強調(diào)道。

李德仁說：“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(wù)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(wù)暢通?！彼硎荆倍啡栂到y(tǒng)的建成并開通服務(wù)實現(xiàn)了我國衛(wèi)星導航從0 到1 的跨越，這不是結(jié)束，而是一個新的開始。

通過融合多種技術(shù)手段，我們可以進一步提升導航定位精度，打造全球領(lǐng)先的高精度定位服務(wù)；目前北斗地基增強定位主要服務(wù)于我國陸地區(qū)域，但通過低軌信號增強可以擴展其服務(wù)范圍；星基增強服務(wù)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(wù)能力，提升北斗國際競爭力。

測繪在創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施中的任務(wù)

“我認為測繪在創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)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(yīng)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?！崩畹氯收f。

“測繪還要抓住南極、北極、青藏高原地區(qū)，主動在‘三極’協(xié)同研究上發(fā)力?！崩畹氯恃a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(lǐng)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(guān)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)。”李德仁說。

說到創(chuàng)新就離不開人才問題，對此，李德仁也有自己的思考，他說：“在創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，要發(fā)揮現(xiàn)有測繪科技人員的作用，我們要大膽起用青年才俊，還要努力培養(yǎng)造就新一代領(lǐng)軍帥才。面向國家40萬億新基建任務(wù)，測繪人要勇于向前沖，創(chuàng)造我們的空間，完成我們的使命?！?/p>

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?wù)摐y繪地理信息科技和產(chǎn)業(yè)的高水平和高質(zhì)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(yīng)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(yīng)。