◎ 徐紅

一個“沒有空間距離、沒有時間差異”的世界正在形成——

有這樣一個場景：當(dāng)你駕車來到一個大型的機場，找不到停車位的時候，下載一個全景功能機場APP，就可以在實景方式引導(dǎo)下快速找到停車位。此時，你又發(fā)現(xiàn)忘帶照相機電池，智能APP 精準導(dǎo)引你，找到機場賣電池的商鋪，店家還貼心地推送了一張新客到店優(yōu)惠券。于是，你線上下單，線下購物，分分鐘搞定，愉快地登機了。類似這樣的用戶體驗，國內(nèi)很多機場都在推廣。

業(yè)界專家表示，室內(nèi)定位、室內(nèi)外一體化定位導(dǎo)航服務(wù)是一場真正的變革，基于多種技術(shù)融合可以實現(xiàn)對每一個人通行路徑的智能引導(dǎo)，由此也催生出一個龐大的定位導(dǎo)航市場，便捷了，甚至在一定程度上改變了人們的生活方式，助力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

“一個全空間智能時代正在到來?！敝袊茖W(xué)院院士周成虎近日在接受記者電話采訪時表示，在“一切都可以數(shù)據(jù)化、一切數(shù)據(jù)都可以業(yè)務(wù)化”的數(shù)字時代，地理空間智能將驅(qū)動地理信息高質(zhì)量服務(wù)，地理信息獲取將進入“地理空間智能”新時代。

地理信息應(yīng)用進入無處不在的全空間時代

疫情防控監(jiān)測離不開精準、動態(tài)的空間位置信息，精準的空間位置將人、人群與環(huán)境緊密地關(guān)聯(lián)在一起。據(jù)了解，新冠肺炎疫情發(fā)生以來，周成虎帶領(lǐng)研發(fā)團隊與廣州地理研究所合作，共同研發(fā)的“廣東省疫情防控可視化輔助決策系統(tǒng)”，就是利用了時空大數(shù)據(jù)和位置信息助力疫情防控；研發(fā)團隊還與中山大學(xué)合作，利用現(xiàn)代的空間軌跡定位技術(shù)，尤其是時空地理信息理論方法與技術(shù)，開發(fā)了基于個人手機定位的行人軌跡追蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以較好地發(fā)現(xiàn)與病患接觸的潛在傳播者。

“有了空間位置，我們才能夠進行各種各樣的活動分析和預(yù)測?！敝艹苫⒔榻B說，“位置，是各類空間的基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性要素，包括室內(nèi)定位導(dǎo)航在內(nèi)，基于位置的服務(wù)正在向智慧感知、分析和決策控制演進?！?/p>

他告訴記者，疫情防控需要精準的人群移動數(shù)據(jù)，用以確定密切接觸者，提升流調(diào)的技術(shù)能力和技術(shù)水平；需要精準的醫(yī)療資源時空數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)各類資源的最有效、最佳時空配置。同時，時空數(shù)據(jù)需要即時、準確地傳送，實現(xiàn)在最佳時間內(nèi)掌握疫情的時空分布。這些都是需要做的工作，也是測繪地理信息科研人員的一份責(zé)任。

其實，2003 年以來，測繪地理信息領(lǐng)域的科技人員一直在研究和探索基于時空大數(shù)據(jù)的疫情防控。他們將高精度的地圖數(shù)據(jù)、實時的定位數(shù)據(jù)與疫情防控的要求有機結(jié)合，面向人群動態(tài)監(jiān)測、傳播空間精準防控等具體業(yè)務(wù)需求，開展關(guān)鍵技術(shù)和方法研究，研制一種疫情防控空間信息系統(tǒng)。

目前，全國各地使用的各類健康碼，就是多種移動定位數(shù)據(jù)的綜合運用。當(dāng)然，精準的位置信息服務(wù)和人們的隱私保護之間需要科學(xué)掌控、法律保障，只有這樣才能推動定位導(dǎo)航的大發(fā)展。

室內(nèi)定位技術(shù)在商業(yè)中心、大型公共建筑(地鐵、機場、圖書館等)、高危工業(yè)區(qū)、醫(yī)院及養(yǎng)老院等場所有著廣泛的應(yīng)用前景,已經(jīng)成為當(dāng)前的一個研究熱點。隨著移動通信和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，室內(nèi)定位技術(shù)也在日漸成熟。比如WiFi、藍牙、紅外線、超聲波、超寬帶、射頻識別等。

周成虎告訴記者，復(fù)旦大學(xué)的光源定位技術(shù)取得重大突破，通過多種技術(shù)組合，顯著提高了定位精度，實現(xiàn)了亞米級的定位水平。同樣，武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點實驗室主任陳銳志教授科研團隊自主研發(fā)的高精度音頻定位也取得了突破進展，與目前廣泛采用的藍牙定位技術(shù)相比，其信號作用距離從5 至10 米擴大到50 米，測距精度從2 到5 米提升到0.12 米，是目前世界上可支持所有大眾手機中精度很高的定位技術(shù)。

此外，還有基于圖片的目標(biāo)定位技術(shù)，對著周圍某個物體拍張照片，系統(tǒng)就可以自動識別出“你在哪兒”。

值得一提的是，室內(nèi)外協(xié)同的定位技術(shù)在近兩年來的新冠疫情防控中得到全面應(yīng)用，實現(xiàn)了基于精準時空位置的疫情傳播調(diào)查與控制，充分展現(xiàn)了室內(nèi)外定位技術(shù)的廣泛應(yīng)用場景。未來5 ～8 年，隨著無人駕駛、無人控制等應(yīng)用需求的涌現(xiàn)，廣義的室內(nèi)定位技術(shù)將會呈現(xiàn)爆發(fā)性增長，并實現(xiàn)全時空域的應(yīng)用。

全空間范疇下室內(nèi)定位技術(shù)在探索中前行

“在過去，我們無法回答地球上有多少棵樹，今天通過高分遙感影像、全空間地理信息系統(tǒng)、室內(nèi)外定位、地面模型、人工智能等組合技術(shù)，我們可以測算出地球上大約有3.14 萬億棵樹；也可以回答到底現(xiàn)在全球有多少個油氣罐等。”多年來，周成虎一直在自己擅長的領(lǐng)域逐夢前行。

據(jù)介紹，在2011 年和2015 年，周成虎與同行專家前瞻性地提出了全息位置地圖和全空間信息系統(tǒng)的概念，將地理信息系統(tǒng)的空間尺度擴展到了微觀和宏觀空間，將空間數(shù)據(jù)擴展到了全時空大數(shù)據(jù)，提出了構(gòu)建無所不在的空間信息系統(tǒng)世界的構(gòu)想。

“如今，隨著定位技術(shù)水平的不斷提升和無人化應(yīng)用場景的不斷增加，人們對空間的感知、認知和控制能力得到不斷地提升，多尺度空間的自由跨越或?qū)⒊蔀楝F(xiàn)實，全息地圖、全空間體系、空間智能技術(shù)等也成為了業(yè)界廣為接受的新概念和新方法?！敝艹苫⒑苁亲院赖卣f道。

他舉了幾個例子，如北京智慧圖科技有限公司融合定位與實景展現(xiàn)等技術(shù)，催生了地理場景運營應(yīng)用；廣州中科云圖智能科技有限公司融合5G、北斗定位、實時測量等技術(shù)，實現(xiàn)了超高壓變電站的設(shè)備巡查，為微空間定位測量提供了可能……

“未來將是空天地海網(wǎng)一體化的智能觀測。”周成虎介紹說，從地表資源管理、災(zāi)害應(yīng)急到交通運輸，多地下設(shè)施管理、社會穩(wěn)定到太空探索，地理信息應(yīng)用進入了無處不在的全空間時代，時空數(shù)據(jù)按需測量，按需生產(chǎn)，為農(nóng)業(yè)、環(huán)境、國土等各行業(yè)提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

周成虎認為，空間是一個廣義的概念，包括宏觀空間與微觀空間、靜態(tài)空間與動態(tài)空間，也包括地理空間。位置是空間中很關(guān)鍵的要素，有了空間位置，就可以做空間測量，當(dāng)我們具備動態(tài)測量位置的能力，就可以把不同的空間連接在一起，我們將其稱作“全空間”。

從本質(zhì)上來講，“全空間”就是具有統(tǒng)一數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)和表達的空間體系，從一個尺度的空間到另一個尺度的空間可以實現(xiàn)無縫銜接，實現(xiàn)不同尺度之間的無縫跨越。室內(nèi)外一體化定位就是“全空間”的一種類型。

“全空間系統(tǒng)、全空間智能系統(tǒng)的理論和技術(shù)目前還處于研究階段?！敝艹苫⑻寡?，就定位而言，定位本身的技術(shù)成熟度越來越高，目前也已全面進入到實用狀態(tài)。但是，廣義室內(nèi)定位不僅包括室內(nèi)，還包括水下、地下、地鐵、船艙、飛機、列車車廂等所有密閉空間。在高速運動下，如何對這些密閉空間的運動物體進行定位，使兩種尺度空間無縫跨越，目前還有很多技術(shù)難點。

比如水下重力場和磁力場的導(dǎo)航定位等，各種電磁波都可以拿來定位。在密閉的空間，運動物體和靜止物體的定位技術(shù)各不相同，對運動的物體定位來說，要通過動態(tài)補償?shù)燃夹g(shù)消除運動對信號產(chǎn)生的影響。但是，目前這些技術(shù)還有突破的空間。

總之，“全空間”不是單向技術(shù)，而是一個綜合性技術(shù)體系，它具有三種能力：感知、認知和決策。傳統(tǒng)測繪偏重于測量，偏重于感知環(huán)節(jié)，這方面的技術(shù)相對成熟；而對于認知分析和決策研究層面，測繪行業(yè)介入得相對較少，是需要進一步加強的地方。

全空間理論是由中國科學(xué)家率先提出、創(chuàng)建并推動發(fā)展起來的，是一項從零到一的原始創(chuàng)新，中國科學(xué)家正在引領(lǐng)該領(lǐng)域的發(fā)展，所以，目前依然有很多有待突破的技術(shù)需要去研究和創(chuàng)新，比如全空間可視化技術(shù)等。

地理信息采集與應(yīng)用服務(wù)即將進入“地理空間智能”新時代

從地球空間到宇宙空間，從室外空間到室內(nèi)空間，從宏觀空間到微觀空間，從小數(shù)據(jù)到大數(shù)據(jù)，周成虎團隊不斷探索并取得了重大突破。他們通過產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，集各方才智和優(yōu)勢，立志要讓時空實體智能，能主動感知、思考和行動；要讓數(shù)字世界“活起來”，可實現(xiàn)歷史回溯和對未來的演化；要讓位置智能更好地服務(wù)于人們的生產(chǎn)生活，推動各個行業(yè)轉(zhuǎn)型升級，為加快實現(xiàn)社會治理能力現(xiàn)代化提供技術(shù)支撐。

地理空間智能，就是將人工智能用于地理信息系統(tǒng)（GIS）的分析、方法和解決方案，簡單來說，它是基于地理信息技術(shù)基礎(chǔ)軟件上面的機器學(xué)習(xí)，可以在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用。例如，可以預(yù)測城市中哪個區(qū)域?qū)媾R極度交通擁堵，采取何種疏導(dǎo)措施，車輛如何重新選擇路線等。地理空間智能應(yīng)用于很多使用位置和GIS 的場景，包括出行共享公司、物流、農(nóng)業(yè)、調(diào)查以及基礎(chǔ)設(shè)施等。

“地理空間智能的未來簡直是無窮無盡?！睒I(yè)界如此評價。

在周成虎看來，所謂的智能，就是能幫你做決策，告訴你下一步該怎么走，通過地理空間數(shù)據(jù)分析來實現(xiàn)空間位置智能。比如我們手機上的導(dǎo)航地圖，會自動規(guī)劃路徑，分析路況，然后給你推薦一條最優(yōu)路線等；在無人駕駛技術(shù)里，高精度導(dǎo)航地圖的自動避障功能也是智能；我國嫦娥月球探測車主要就是靠智能引導(dǎo)，實時測量，實時計算和選址。

數(shù)據(jù)、知識和模型，是構(gòu)成全空間智能系統(tǒng)的三大要素，是組合在一起的一個完整體系，使地理空間信息系統(tǒng)具有一定的智能水平，能幫助人們作決策分析。比如在一個停滿了汽車的大停車場里，你要泊車，系統(tǒng)馬上發(fā)消息過來，告訴你有輛車剛開走可以到那個地方停車，如果你的車是自動駕駛，它會自動幫你把車停好，這就是標(biāo)準的空間智能。如果沒有這種空間智能，無人駕駛是做不到的。地理空間智能是發(fā)展的必然趨勢，是一個自然演進的過程。

毫無疑問，人類社會必將進入到智能社會，空間智能是智能社會的重要組成部分，或者說是不可缺少的一部分。所以，無論是城市建設(shè)，還是社會治理、政府決策分析，抑或是人類的衣食住行，都離不開空間智能系統(tǒng)。

“我們地理信息行業(yè)領(lǐng)域范圍更大，是整個社會的基礎(chǔ)設(shè)施。就像我們的地圖一樣，各行各業(yè)都在用地圖，各行各業(yè)都會用到地理空間智能系統(tǒng)?！敝艹苫⒄J為，未來地理信息系統(tǒng)用在什么地方，地理空間智能就在什么地方發(fā)揮作用，地理信息產(chǎn)業(yè)行業(yè)市場有多大，地理空間智能的市場就有多大，它是經(jīng)濟社會重要的基礎(chǔ)設(shè)施。地理信息系統(tǒng)將會從現(xiàn)在的以信息為核心的時代，進入到知識時代，進入到具有知識背景、能夠做決策支持的地理空間智能時代。

不可否認，當(dāng)今，我們處在一個科技變革時代，當(dāng)前空間信息應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用模式、信息內(nèi)容、分析方法、展現(xiàn)方式等的發(fā)展，已越來越難以滿足人類認知客觀世界的需要，一切都需要用新的科學(xué)和技術(shù)來認識。如前所述，要用全空間視角觀測地球，用新的人工智能手段來分析處理實時動態(tài)的地理信息大數(shù)據(jù)等。

“既然人家能跨進來，為什么我們不能跨出去呢？”周成虎說，為了讓地圖變得更加“聰慧”一點，為了實現(xiàn)測繪科技自強自立、高質(zhì)量發(fā)展，需要全行業(yè)大膽突破創(chuàng)新，一起努力，一起向未來。一個無比輝煌的地理空間智能時代正在到來。