“經(jīng)過自我完善之后的增強型GIS，將會有更寬廣的應用空間。”
他一開口說話，2016中國地理信息產(chǎn)業(yè)大會的現(xiàn)場馬上安靜了下來。
今年77歲、向來直言不諱、兩次獲得國家科技進步一等獎、中國工程院首批院士劉先林，第一次全面、系統(tǒng)地向與會者展示了他關于GIS產(chǎn)業(yè)的最新思考。
盡管他的PPT幾乎沒有照片和視頻，只有直白的文字，但這依然不能掩蓋他的睿智。
以下文字記錄摘自劉先林院士于1 1月1日在長沙大會現(xiàn)場的PPT和演講內(nèi)容(內(nèi)容未經(jīng)本人核實)：
劉先林：大家好!
在互聯(lián)網(wǎng)+時代以前，測繪地理信息行業(yè)可以說是利用各種先進技術進行轉(zhuǎn)型升級的典范，受到過科技部長甚至總理的表揚。
但是，在互聯(lián)網(wǎng)+時代到來之后，由于網(wǎng)商、電商、通訊運行商、上市公司、O2O小企業(yè)……甚至像華為這樣的創(chuàng)新型典范企業(yè)，都介入了位置服務。
是的，地理信息行業(yè)既有挑戰(zhàn)又有危機，必須大力加強創(chuàng)新，提升自己，迎接挑戰(zhàn)。
一、要提升采集裝備。
首先，采集裝備應該提升。這包括幾個方面：
- 移動傳感：從單一傳感器到集成傳感器;
- 從移動感知到固定感知(傳感網(wǎng));
- 從有限數(shù)據(jù)源(可見光)到多源(多光譜、激光、SAR……);
- 從幾何參數(shù)感知到物理參數(shù)感知(溫度、濕度、PM2.5……);
- 從二維被動感知到三維主動感知(三維激光、三維SAR);
- 從移動感知到感知移動(視頻、衛(wèi)星影像感知移動物體)。
互聯(lián)網(wǎng)+時代的數(shù)據(jù)采集應該是多源的，而且具有“三高”的特性。多源，包括可見光、多光譜、激光、微波、無線電波(毫米波)等。“三高”指的是“高空間分辨率、高時間分辨率、高譜段分辨率”。同時，還需要盡快補充從互聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)的技術，或者說在互聯(lián)網(wǎng)上用搜索方式采集數(shù)據(jù)。
在互聯(lián)網(wǎng)+時代，GIS采集裝備應該是一機多用的。例如，衛(wèi)星應該是一星多用，這樣可以節(jié)省大量經(jīng)費。集成化的移動測量機頭，可以方便的放在多種載體上進行數(shù)據(jù)采集(例如SSW系統(tǒng))。昂貴的航空照相機應該既可以拍斜片，也可以拍下視片;既可以拍成大比例尺，也可以拍成小比例尺(例如SWDC)。
一般來說，采集裝備的價格都非常昂貴，它應該變得像柔韌性加工一樣，具備柔性使用的功能。
智能手機，也是一機多用的典型。智能手機的應用價值在不斷變化。人手一臺的智能手機，不僅有極大的存儲空間，高速的通訊能力和豐富的應用軟件(APP)，還有定位、照相、定姿甚至激光掃描等功能。智能手機不僅可用于志愿者的泛在測繪，專業(yè)測繪隊伍也將會使用。
室內(nèi)定位的采集方式也在發(fā)生變化。例如普通GNSS接收機+偽衛(wèi)星+組合導航的方式，或者基于三大運營商的基站定位(基站天線坐標，時間，電文)的方式，以及室內(nèi)協(xié)同導航(光、電、影、地磁……)的方式。從目標來說，我們希望室內(nèi)定位技術既能用于室內(nèi)建模，又能用于移動終端(如手機和汽車)進入室內(nèi)的定位。從目前來看，最有希望的還是手機基站定位。
與室內(nèi)定位密切相關的室內(nèi)建模，正在快速興起。在室內(nèi)定位問題解決之后，我們可以直接采用室外的移動測量建模技術，可以用SLAM，可以用基于單站激光生產(chǎn)的彩色點云并建模，也可以基于多視點多方向大重疊照片像元級匹配生產(chǎn)的點云。期望達到的目標是高分辨率、高精度、能夠按未來室內(nèi)建模分類標準進行自動提取。
二、數(shù)據(jù)采集工作的趨勢與挑戰(zhàn)?！?/span>
1、作業(yè)范圍更廣泛。
我們的作業(yè)范圍變得更為廣泛，從地表、地下、水上到水下。
2、重復采集頻率更高。
眾多手機APP對空間數(shù)據(jù)的采集精度很低(10m甚至更低)，但是時間頻率非常高(秒級甚至更高)。相對而言，地理信息行業(yè)采集的數(shù)據(jù)空間精度很高，但是時間頻率很低。過去是一年一次，發(fā)展到現(xiàn)在很多城市是三個月一次，今后時間頻率還會進一步提高。
也就是說，要從地理空間信息發(fā)展為地理時空信息。至于這種數(shù)據(jù)怎樣融入所謂的大數(shù)據(jù)技術，我們還有許多工作要做。
3、粒度更小，分辨率更高。
比如夜間車速40km/h，覆蓋面積3車道，采到的路面高清影像需要人工來進行權屬單位提取，未來將會自動提取。
另外，室內(nèi)建模點云間隔將達到毫米級。
4、精度更高。
例如，軟土地帶地鐵管道收斂誤差變形快速普查可以達到毫米級。
5、數(shù)據(jù)后處理更智能化。
數(shù)據(jù)后處理將從早期的人工處理、到工廠化生產(chǎn)無結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、再到智能化生產(chǎn)有結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)+人工編輯(特別是人文)。后處理的核心是自動和智能提取。
6、與大數(shù)據(jù)相融合。
剛剛興起的大數(shù)據(jù)的特點，是無訂單、不招標、無預算、無合同、保密、無明確使用對象和目的，全部是網(wǎng)上進行。其空間分辨率很低，但是時間分辨率非常高。這與我們的測繪大數(shù)據(jù)有極大的區(qū)別。
但是，兩種大數(shù)據(jù)的相互融合，會大大提高數(shù)據(jù)的價值。這就要依靠虛實空間、線上線下的融合，把不保密的大數(shù)據(jù)，加入我們的測繪數(shù)據(jù)，進行增值服務。
7、增強型GIS對3D GIS提出了更高的要求。
增強型GIS需要具備以下特性：
- 可接受多源數(shù)據(jù)(模型、3D矢量、二維地圖、立面矢量、正射、點云……);
- 多種格式(模型、矢量、影像等)的導入導出;
- 各種豐富的漫游觀察(多元數(shù)據(jù)疊加顯示、豐富的漫游路線、自定義的函數(shù)渲染);
- 可以管理到對象的統(tǒng)計分析;
- 溯源功能(允許用戶看到對象的原始照片和點云等);
- 用3D模型產(chǎn)出矢量地圖、立面矢量、正射、立面正射，實現(xiàn)一測多用。
智慧測繪想要生產(chǎn)知識、輔助決策，就要生產(chǎn)并處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。這有幾個方面的原因。首先，“一張皮”的三維只能觀看并獲得感性認識;其二，有分層的三維數(shù)據(jù)可以生產(chǎn)統(tǒng)計分析結(jié)構(gòu)，以餅狀圖、柱狀圖表現(xiàn);其三，有矢量的對象化數(shù)據(jù)可以輸出各類統(tǒng)計結(jié)構(gòu)的空間分布專題圖;最后，每個對象掛接一個完備的屬性數(shù)據(jù)，配合決策模型就可以生產(chǎn)知識。具體來說，就是讀取對象中的屬性項，對對象的屬性項進行函數(shù)檢索，并進行分析，得到訂制的專題圖。
那么，屬性項從何而來?
第一，自動分類提取時將與幾何有關的位置、形狀、尺寸、絕對位置、相對位置等屬性自動填入，并在對對象進行編輯時，也要關聯(lián)到屬性項。第二，從個專業(yè)部門共享來的專業(yè)數(shù)據(jù)，有大量的屬性內(nèi)容。第三，從大數(shù)據(jù)公司購買大數(shù)據(jù)，將其中與屬性項有關的內(nèi)容填入。
由于大數(shù)據(jù)是動態(tài)的，因此屬性項的內(nèi)容應該帶有時間維，形成所謂的動態(tài)屬性。
三、增強型GIS有更寬廣的應用空間?！?/span>
我認為，在互聯(lián)網(wǎng)+時代，經(jīng)過自我完善之后的增強型GIS，將會有更寬廣的應用空間。
1、萬億產(chǎn)值的智慧城市中的地理信息。
智慧城市定義被不斷更新：
6年前，智慧城市=數(shù)字城市+物聯(lián)網(wǎng);
4年前，智慧城市=數(shù)字城市+大數(shù)據(jù);
2年前，智慧城市=數(shù)字城市+移動互聯(lián);
2年后，智慧城市=數(shù)字城市+無人化、智能化……
但從本質(zhì)上說，最重要的應該是“智慧”二字。
用建設目標來定義智慧城市，可能更容易理解。所謂智慧城市，就是用真實數(shù)據(jù)和科學決策使城市的發(fā)展更節(jié)能、更綠色、更環(huán)保、更可持續(xù)發(fā)展、更具生物多樣性、更幸福……
大數(shù)據(jù)時代、互聯(lián)網(wǎng)+時代為智慧城市提供的地理空間信息服務，將會是全息三維。構(gòu)建全息三維，可以概括眾多智慧項目建設對地理信息基礎空間信息的需要。例如智能停車場、智慧物流、智慧公車出租。
人類社會最將會走向無人機物流時代，這時就需要地理信息行業(yè)提供城市三維模型作為無人機飛行三維管道導航的數(shù)據(jù)基礎。
城市自助公車安裝位置傳感器，可以對這些自助車進行無線管理、防盜、限制應用范圍、收取租金、方便停車。這種功能需要在城市GIS基礎數(shù)據(jù)的支持下運轉(zhuǎn)。
2、萬億產(chǎn)值的虛擬現(xiàn)實技術中的地理信息。
增強現(xiàn)實(AR)就是把計算機中的場景三維數(shù)據(jù)，與實地觀察到的景觀數(shù)據(jù)(未必是三維)，融合(套合)在一個屏幕上，來實現(xiàn)各種各樣的應用。
因此，增強現(xiàn)實所用到的地理信息基礎數(shù)據(jù)一定是三維的。所以當增強現(xiàn)實普及時，對三維的地理信息將會有更大的需求。
其中，可能會出現(xiàn)的增強現(xiàn)實與地理信息相融合的應用，流入基于AR的自動駕駛、基于AR的智慧旅游、基于AR的野外數(shù)據(jù)補測(有針對性)、泛在測繪、視頻數(shù)據(jù)與實地模型的疊加分析等。
3、更深層次的專業(yè)應用。
更深層次的專業(yè)應用將會出現(xiàn)，例如公路BIM。
虛實融合，指的是網(wǎng)絡空間與GIS實體空間相互融合。那么，虛擬空間與現(xiàn)實空間有什么共同點?兩個空間都是面向保存、記錄、分配人類活動留下來的痕跡，而不面向微觀空間(分子、原子、納米、細菌等)。這兩個空間暫時不面向宏觀空間，例如太陽系、升空。既然是面向并管理相同的對象，所以有必要融合。
那么，該怎么克服GIS空間的局限性?
對于網(wǎng)絡空間，需要對每一個節(jié)點(服務器、PC機、WIFI、防火墻)都分配唯一的IP地質(zhì)，對移動實體(持有手機的人等)進行管理，再利用物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術實時輸出動態(tài)的分析結(jié)果。
對于GIS空間，基本上只管理到圖層，沒有對圖層下的實體進行唯一的編碼，只對固定對象進行測量與管理，只是利用空間并只輸出各種靜態(tài)的空間分析成果。
我們知道，電子標簽可以實現(xiàn)幾何實體映射到網(wǎng)絡空間，它具有定位功能、通訊功能。有唯一網(wǎng)址的電子標簽，可以植入GIS空間每個實體，例如帶手機的人。
虛擬空間的進一步融合，將會實現(xiàn)兩個空間統(tǒng)一編址，任何網(wǎng)絡空間的IP地址對應一個空間位置，任何一個GIS空間的實體都對應一個IP地址，并且互為屬性項。
因此我說，對地理信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響的傳感網(wǎng)的下一個階段，可能是電子標簽網(wǎng)。
我們知道，測繪標志經(jīng)歷了可見光標志、激光標志、微波角反射器等，現(xiàn)在迎來了更為重要的一個階段：電子標簽(如RFID等)。
如果GIS空間的實體都布設了廉價、防盜、有源、無源的電子標簽，并且能夠映射到網(wǎng)上的實體空間去，測繪行業(yè)又將迎來一次重大變革。
四、互聯(lián)網(wǎng)+時代的GIS及其裝備將是國產(chǎn)主導的?！ 』ヂ?lián)網(wǎng)+時代，科技發(fā)展速度大大加快，再加上國家出于安全考慮，以及反腐的開展，人們開始把眼光轉(zhuǎn)向國產(chǎn)裝備。例如，千千萬萬無人機聯(lián)網(wǎng)飛行數(shù)據(jù)統(tǒng)籌只會是國產(chǎn)的;移動測量車基本是國產(chǎn)品牌在競爭;最近盛行的重視國產(chǎn)裝備的千尋位置，正在挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的CORS網(wǎng);快速興起的室內(nèi)協(xié)同定位領域，目前國產(chǎn)技術領先(同濟、北郵、武大國重)。
所以，讓我們奮起創(chuàng)新，開創(chuàng)互聯(lián)網(wǎng)+時代增強型GIS的新紀元。
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