今年9月16日， *** 總書記在致首屆北斗規模應用國際峰會的賀信中指出，當前，全球數字化發展日益加快，時空信息、定位導航服務成為重要的新型基礎設施。
“我們測繪人要想國家所想，急國家所急，全身心投入到‘第二個一百年’和‘新基建’的浪潮中，在新型信息基礎設施、融合基礎設施和創新基礎設施中發揮作用，為將我國建設成為國際領先的測繪科技強國貢獻力量。”中國科學院、中國工程院院士李德仁如是說道。
在中國測繪學會2021學術年會現場，李德仁院士接受了《中國測繪》記者采訪，并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。
李德仁院士在中國測繪學會2021學術年會作報告
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“大測繪”是新基建的重要組成部分
“今年9月16日， *** 總書記關于時空信息和定位導航服務的論述告訴我們，‘大測繪’已經成為國家重要的新型基礎設施。”李德仁院士解釋道，“大測繪”是指以空天地遙感對地觀測與導航、地理信息技術為代表的地球空間信息技術，其已經成為新基建的重要組成部分。
“什么是新基建？”
新基建是指以新發展理念為引領，以技術創新為驅動，以信息 *** 為基礎，面向高質量發展需要，提供數字轉型、智能升級、融合創新等服務的基礎設施體系。新基建主要內容包括信息基礎設施、融合基礎設施、創新基礎設施這三大方面。
信息基礎設施：
包括以5G、物聯網、工業互聯網、衛星互聯網為代表的通信 *** 基礎設施，以天空地對地觀測與北斗衛星導航為代表的空間信息基礎設施，以人工智能、云計算、區塊鏈等為代表的新技術基礎設施，以數據中心、智能計算中心為代表的算力基礎設施等。
融合基礎設施：
主要指深度應用互聯網、大數據、人工智能等技術，支撐傳統基礎設施轉型升級，進而形成的融合基礎設施，比如智能交通基礎設施、智慧能源基礎設施等。
創新基礎設施：
主要是指支撐科學研究、技術開發、產品研制的具有公益屬性的基礎設施，比如重大科技基礎設施、科教基礎設施、產業技術創新基礎設施等。
“新基建把基礎設施從物理空間延伸到與 *** 空間一體化的新萬物互聯時代，也就是數字孿生時代。而測繪遙感地理信息能夠為新基建提供完整性好、現勢性強、精準度高的時空大數據，從而實現 *** 總書記要求的數字產業化和產業數字化。”李德仁院士說道。
報告現場
新基建中，測繪的職責和使命
“在新基建的三大內容中都有測繪地理信息技術的使命和任務，測繪人要在其中找到自己的位置并積極參與。”李德仁院士說。
測繪在信息基礎設施中的任務
“首先，測繪遙感地理信息技術是信息基礎設施的重要組成部分。”李德仁院士認為，“十四五”期間，測繪行業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，并在城鎮區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格國情數據庫和全國森林區LiDar點云（10厘米)數據庫，為國家城市管理和“碳達峰”“碳中和”目標提供數據支撐；五是建立并完善全球每季度、中國每月的土地覆蓋標準產品（16米分辨率）。
“比如，全球1∶5萬三維測圖，我們研制了衛星遙感大數據精準處理系統，利用資源三號三線陣數據，實現了境外和地面難以到達區域的1∶5萬無控制測圖。”李德仁院士介紹，目前，我國每年1∶5萬三維測圖生產能力為3000萬～5000萬平方千米，可輻射“一帶一路”沿線國家和地區，并逐漸走向全球。
“關于全球數字高程模型，美國SRTM做到90米間隔，德國做到12米間隔，中國應該給全球提供一個10米間隔的數字高程模型。”李德仁院士說，“十四五”期間，在全球土地覆蓋標準產品方面，我們應該做到國內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，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，城市網格化管理在全國各地廣泛開展，并在新冠疫情防控中發揮了重要作用，其底層技術邏輯就來自于李德仁院士提出的空間信息網格技術。李德仁院士認為，空間信息多級網格具有潛在的三大職能：一是作為數字地圖的補充產品；二是作為城市網格化管理推向全國的一種空間數據的表示和組織 *** ；三是可以作為地理國情監測數據空間統計的統一載體和發布產品。
“目前，空間信息網格化已經在全國鋪開，北京東城區建立了100米間隔的網格，武漢市也建立了1.8萬個網格，我認為這種空間數據表示和組織 *** 應該向全國推廣，不僅局限于城市，按照人口和經濟分布可在全國建立不同粒度的多級空間信息網格，還可以在空間網格中疊加多類型數據，比如綠化指數、GPD指數、交通便捷指數、人口密度指數、碳排放指數等等。”李德仁院士說。
“在自然資源部規劃的‘十四五’期間五個重大專項也為測繪的使命和任務劃出了重點：實景三維中國建設、新一代國家測繪基準體系構建與服務、邊境地區地理信息資源建設、海洋測繪和全球地理信息資源建設（二期），這和我的建議也大致吻合。”李德仁院士特別提到，在實景三維中國建設中，要重點解決以下六大問題：
①天空地海實景三維采集裝備
②數據處理相關軟件與技術
③實景三維計算超大規模算力消耗問題
④單體化分析與自動單體化技術
⑤海量數據可視化云渲染技術
⑥中國森林區的實景三維建設（用于碳中和）
測繪在融合基礎設施中的任務
“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40萬億的市場體量，我認為測繪在新基建中至少應該創造5萬億。”李德仁院士介紹，具體來說，測繪行業有五大方向可以發力：之一是基于多時相三維實景影像的自然資源調查、生態環境監測與應急管理；第二是基于高精度時空大數據的公共安全與大健康產業；第三是基于數字孿生的新型智慧城市、智慧交通、智慧能源等；第四是基于5G和人工智能的智能駕駛與機器人產業；第五是通導遙一體化的空天信息實時智能服務。
“在服務自然資源、生態環境監測與應急管理方面，武漢大學相關技術團隊已經做了一些嘗試，比如結合深度神經 *** 的遙感解譯，我們搭建了湖北省農作物一張圖，可實現遙感影像全自動識別解譯，其識別精度可以達到85%以上；我們還做了中亞20萬平方米的地表覆蓋制圖；用SAR數據研究城市形變等。今年7月，鄭州暴雨，我們通過遙感影像實時監測受災區域水體變化，為應急管理提供決策參考。”李德仁院士介紹道。
在公共安全上，李德仁院士帶領的武漢大學技術團隊設計完成的武漢交警數據大腦――“北斗+交通”智慧交通應急大腦，將武漢所有的道路大數據、駕駛員和汽車時空大數據以及道路周邊環境等數據和因素疊加在一個系統上，通過全息感知、時空分析和數據挖掘技術進行科學調度，把武漢市交通擁堵排名從全國23位降到53位，交通擁堵延時指數從2.34下降至1.676，降幅高達30%。2017年12月11日， *** 總理在武漢考察智慧城市建設時，對智慧應急系統給予充分肯定。
在大健康方向上，李德仁院士領銜的基于時空大數據的公共安全和大健康服務體系已向國家建議設立1000億專項資金。該項目將綜合應用智能手機測距技術、“北斗+5G”室內定位技術和CSI行為感知等技術手段，可以感知人的行為姿態、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。
該專項為公安部平安工程的第二期，首先在全國機場、車站、醫院和學校等公共場合，實現手機米級精度的位置定位，并上傳到公共安全云，與視頻數據一起分析，做到自動識別密切接觸者，做到疫情防控常態化。
在數字孿生新型智慧城市的建設和運營方面，李德仁院士認為，這將是一項需要長期探索和實踐的數字化道路，它需要把物理空間通過全面感知，在 *** 空間中全面呈現，并基于智能化技術手段讓虛擬世界服務于物理空間。
以智慧電網為例，其充分利用電力系統物理模型、先進計量基礎設施的在線測量數據、無人機巡線和機器人巡查，加上電力系統歷史運行數據，并集成電氣、計算機、通信、氣候、經濟等多學科知識，進行多物理量、多時空尺度、多概率的仿真過程，通過在虛擬空間中完成對智能電網的映射，反映智能電網的全生命周期過程。
關于自動駕駛，李德仁院士說：“車路協同的智能化，是實現智能駕駛和自動駕駛的關鍵，要將智能傳感器盡可能放在路上，為所有車輛共享。”他認為放在路上的智能傳感器至少應當做到：
保證車輛高精度、高完好率連續導航的增強系統；
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。車路協同感知認知，要以200%的可靠性來實現無人駕駛和智能駕駛，這是未來我們國家基礎設施建設中一個重要的發展方向。
李德仁院士表示，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業方向，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。
以電力巡檢機器人為例，其能夠實現對變電、輸電、配電設備進行全天時、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傳統人工完成電站巡檢及設備查明工作，降低人員安全風險，保障電網本質安全，提升電網智能化巡檢技術水平。“測繪人要勇于研發能認路識路、導航定位的智能傳感器，做智能機器人研發的主力軍。”李德仁院士特別強調道。
李德仁院士說：“現在我國的通信衛星、導航衛星、遙感衛星是各成體系，彼此分離的。2019年，我和其他九位院士聯合建議，未來我們要建立一個通導遙一體化空天信息實時服務系統，在天上搭建一張‘互聯網’，讓系統聯通、時空融合、服務暢通。”他表示，北斗三號系統的建成并開通服務實現了我國衛星導航從0到1的跨越，這不是結束，而是一個新的開始。
通過融合多種技術手段，我們可以進一步提升導航定位精度，打造全球領先的高精度定位服務；目前北斗地基增強定位主要服務于我國陸地區域，但通過低軌信號增強可以擴展其服務范圍；星基增強服務能夠使北斗三號覆蓋亞太區域，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能力，提升北斗國際競爭力。
測繪在創新基礎設施中的任務
“我認為測繪在創新基礎設施中，要抓住‘三深一系統’，即深地、深空、深海和地球系統。我們要努力實現對天對地觀測智能化，要從空天大數據中提取信息，挖掘知識；深空探測、國防作戰與災害應急必須做到快、準、靈；通過融合發展、創新發展，突破人無法或難以到達區局的對天對地觀測。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。”李德仁院士說。
“測繪還要抓住‘三極’即南極、北極、青藏高原地區，主動在‘三極協同’研究上發力。”李德仁院士補充道，我國憑借優越的地理位置，在青藏高原的研究中一直發揮著引領作用。率先開展“三極”協同研究，將有望發現和解決地球系統和日地關系等重大科學問題。
“我們已建議發射中國‘三極’科學研究冰衛星（激光測高）；建立自動聯網的‘三極’日地觀測系統；建立‘三極’地區地面無人值守觀測網。”李德仁院士說。
到創新就離不開人才問題，對此，李德仁院士也有自己的思考，他說：“在創新基礎設施建設中，要發揮現有測繪科技人員的作用，我們要大膽啟用青年才俊，還要努力培養造就新一代領軍帥才。面向國家40萬億新基建任務，測繪人要勇于向前沖，創造我們的空間，完成我們的使命。”
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”的定位已經確立。當我們談論測繪地理信息科技和產業的高水平和高質量發展時，國家需要和經濟發展需求是測繪必須回應的主題，因此，在國家“新基建”浪潮中，測繪人也必須積極入局，讓測繪科技創新、產業發展和“新基建”“新需求”聲氣相通，彼此呼應。
