智慧城市建設帶給傳統測繪行更廣闊的應用空間,同時也為測繪人搭建了一個更大的舞臺,但智慧城市建設過程卻給測繪人提出了新的要求:時空數據采集要范圍更廣、難度更大、精度要求更高、時間要求更為緊迫。盡管如此,僅僅是采集工作,并不能真正實現城市的“智慧”。
測繪人和智慧城市之間存在著“千絲萬縷”的關系,李院士從測繪人的角度表達了其對智慧城市建設的愿景,并從智慧城市概念、發展歷程及實際意義出發,闡述了我國當前智慧城市建設具體狀況、主要特點,以及智慧城市時代測繪人的使命和工作方向。
智慧城市在數字城市建立的基礎框架之上,通過物聯網將現實世界與數字世界進行有效融合,自動、實時地感知現實世界中人和物的各種狀態和變化,為經濟發展、城市管理和公眾提供各種智能化的服務。智慧城市是智慧地球的重要組成部分。
記者:作為測繪專家,您怎么看待智慧城市與測繪人的關系?
李德仁:測繪人一直在做數字城市、數字地球,是數字城市和數字地球建設的生力軍。
目前,中國已經有600多個數字城市在往智慧城市方向發展。在此基礎之上,利用物聯網和傳感器來采集地球上和城市中各種人、汽車的活動數據,以及人流、物流、車流、工廠流水線上的產品流、農作物變化、土地覆蓋變化、河流變化、記憶環境變化等所有數據。
不過這也帶來一個新的問題。需要用云計算來為無線傳感器做數據的實時處理、信息提取、決策支持、和控制反饋。其中,數據實時處理就對處理速度提出了要求,如人在爬山時,告訴你前面什么情況,是危險還是安全;近期是不是要下雨等等。
此外,人類83%的活動都在室內。智慧城市建設需要重視室內問題,包括室內導航定位和室內三維建模。室內導航定位、室內三維建模是智慧城市概念提出來以后對測繪地理信息的一個拓展,整個工作量會更大,要求會更精細。
之前,汽車駕駛定位精度只要求做到米級,現在無人智能駕駛要求做到厘米級。所以,智慧城市無疑給測繪人開拓了一個很大的新空間, 提出了新要求。但是有些人認為,智慧地球主要講傳感器,與測繪關系不大。
其實不然,一旦裝上傳感器,傳感器對位置、時間的信息獲取以及將眾多傳感器連在一起所形成的有用信息同時也是測繪的時空基準。
現在時空要求加上時間維度,所以智慧地球要求測繪把基準從二維、三維上升到四維。在處理衛星遙感、航空遙感、地面遙感、地下探測手段所采集的數據時,要求測繪人對數據加工的過程更智能化、更快速化。因為在出現實時需求時,如果不能及時反饋控制信息,此類數據就要被淘汰。
因此,在智慧城市、智慧地球建設中,測繪人完成數據采集任務的同時,還要完成包括處理、維護、分析、服務、決策響應一連串工作,否則不能實現智能化。測繪人應為智慧地球、智慧城市的出現而感到高興。
通過高新技術推動智慧城市、智慧地球發展也得到了企業的大力支持。測繪人要把智慧地球建設作為本分工作和責任,而不是只停留在原有傳統工作上,如果不主動學習和適應時代的發展,很可能就要被行業淘汰。
因此測繪人要勇敢地走出來,新工作對我們提出了更高要求。從二維到三維再到四維動態空間、從后處理到實時處理,這在給測繪人帶來機遇的同時也帶來了挑戰。智慧地球時代,測繪人必須學會處理大數據。測繪人要當智慧城市、智慧地球的主人翁!
記者: 剛才講到測繪人要做智慧城市建設的主人翁,從專業技術角度講, 測繪人應該做哪些工作?
李德仁:測繪人要為智慧城市和智慧地球的實現進行更高難度的工作,包括對于原有工作的創新以及后續的科學研究和技術開發,可以結合具體例子來分析。
1)原來,測繪人在傳統測繪領域中主要提供地圖服務,現在已經從做地圖服務轉型到為全社會的每一個人、每件事情提供地理空間信息的實時服務。
原有地圖服務時效性較弱。比如說要在地圖上畫一個鄱陽湖,可以畫上一個湖面, 然后畫一個枯水線和豐水線。但是這已經滿足現有需求,現在要求做到實時、動態地反映鄱陽湖是豐水期還是枯水期,如果顯示數據與現狀不一致就是無用信息。
利用高分辨率遙感數據、無人機數據和最新的視頻衛星數據來得到地表的實時信息,把測圖過程變成實時的監控和管理的工作還需繼續開發。最終做到實時、自動、高精度地進行精細變化的檢測和決策分析。
2)傳統手段要和其他高新手段結合,比如把傳統測量手段和傳感器測量手段結合起來。
視頻數據可以實時獲得,地圖數據作為動態數據的框架、基礎。如果我們把成千上萬的攝像頭的位置標識出來,確定位置后,視頻數據獲取后就可在靜態數據上做實時動態變化的監測,如城市的環境監測、安全檢測。
同樣也可以做人體的健康監測。如今可穿戴設備可以通過傳感器監測體征參數信息,比如我在作報告過程中,戴著人體健康傳感器,它會自動測量我的血壓變化,當血壓測量值超出正常范圍,它就會及時提示血壓異常,必須停止做報告。華羅庚院士就是在作報告的過程中發生腦溢血,還有周開達院士在北京院士大會上也是腦溢血突發。如果用實時監控器進行監控,就可以預防此類不幸事件發生。
再有就是應急測繪要求快、準、靈,及時地把應急保障目標地區的情況摸清楚。比如修路、地震時如何疏通等都需要將測繪數據和現場視頻數據一起進行實時處理。
現在很多行業的人都在做類似工作,中國測繪行業要緊跟形勢發展,把小測繪慢慢向大測繪以及到現有智慧測繪轉移,主動參與學科交叉,研究和解決其中難點。
記者: 云計算與智慧城市建設有什么關系?
李德仁:云計算是一種基于互聯網的大眾參與的計算模式,其計算資源(包括計算能力、存儲能力、交互能力等)是動態、可伸縮、被虛擬化的,而且以服務的方式提供。云計算可以支撐信息服務,由互聯網資源的變遷可以看出云計算發展趨勢是社會化、集約化和專業化。
與測繪人關系密切的就是遙感云和位置云。遙感云可以將海量遙感數據、復雜的遙感處理與分析方法集成到遠程云計算平臺中,用戶無需搭建專用環境,只需要選擇數據和算法后即可獲取最終結果。位置云可以將手機接收到的導航衛星信號與其他定位相關的傳感器信息傳輸到云計算中心,通過實時解算,實現室內外高精度的手機連續位置定位和實時導航。
記者:如何理解測繪地理信息科學研究、智慧城市建設和人與自然的關系?
李德仁:從全球多年來積極的地理信息系統和遙感技術研究來看,用衛星導航定位和遙感技術獲取的大數據來回答地理科學中關于人與自然的關系,還是成效甚微。比如北京城市規模多大才合理、大城市為何會出現霧霾現象,都難以用科學來回答。
超大城市發展的規模、結構、如何布局等人與自然和諧發展的問題如何解決,沒有一個地理學家能通過大數據里有理論依據和說服力地挖掘出其中的規則來。
再比如農村城鎮化問題。農民的必需品、食品水果和魚蝦都可以自給自足,他們不喜歡住樓房, 感覺沒有生活的樂趣,又要花費更多的開支。因此在城市內建了大批樓房而出現了無人居住的問題,就有了所謂的“鬼城”“空城”。
這個問題說明農村城鎮化問題不能通過大數據挖掘找到其內在的規律。歐洲的城鎮化不同于中國,城市人在郊區買地種菜,享受田園生活。國內也有城市開始嘗試相同的道路,比如武漢。城鎮化走什么路,不是個別人決定的,要從歷史上到現在去尋找規律,發現可行的路。
我們這個行業不缺少地理信息科學家,缺少信息地理科學家,用信息理論和大數據理論來回答人與自然的關系,這是地理科學的本源。
記者:請李院士從技術發展的角度對智慧城市大數據帶來的機遇與挑戰做個總結和展望?
李德仁:這里主要有五點:
1)智慧城市是基于數字城市,物聯網和云計算建立的現實世界與數字世界的融合,以實現對人和物的感知,控制和智能服務;
2)智慧城市對經濟轉型發展、城市智慧管理和對大眾的智能服務具有廣泛的前景,從而使得人與自然更加協調發展;
3)智慧城市的實現需要建設更加完善的信息基礎設施,才能保證各種智慧城市的應用能夠用得好,用得起;
4)智慧城市的大數據問題帶來新的機遇和挑戰,需要抓好技術創新和攻關研究, 包括室內外三維建模和導航定位, 遙感數據和視頻數據的智能處理和數據挖掘。這樣才能拉動數字服務產業發展,更好的實現智慧城市的各種智慧應用;
5)智慧城市建設是一把手工程,需要根據每個城市特點,做好頂層設計和整體規劃,成立智慧城市運營中心,組織實施。

