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寧津生院士:測繪科學與技術轉型升級發展戰略研究

 





 

 

文章來源:測繪學報

    寧津生

教授, 中國工程院院士,主要從事物理大地測量學理論方法與應用的研究。

 

引用本文:   
寧津生. 測繪科學與技術轉型升級發展戰略研究[J]. 武漢大學學報·信息科學版, 2019, 44(1): 1-9

 

 

摘要

 

討論了當今經濟社會發展中信息化、全球化新形勢下測繪科學與技術轉型升級發展總體戰略,

重點分析了這種背景下測繪科學與技術轉型升級發展的國家需求與必要性,明確轉型升級發展的戰略地位與內涵,研究轉型升級的科技創新體系,探討轉型升級后測繪科學與技術在社會發展與國家安全保障中的應用與服務,

提出和構建轉型升級的學科建制、人才培養模式和研究平臺,提出重點發展方向、趨勢和策略,為實現測繪科學與技術全面轉型升級發展提供參考。

 

全球金融危機、環境問題和日益突出的能源資源約束,引發世界經濟格局和產業結構的深度調整,科技對經濟社會可持續發展的支撐作用日益明顯。

 

當前,以移動互聯、云計算、大數據、智能制造等為代表的新技術快速發展,創新進入密集時代,全球新一輪科技革命和產業變革正在孕育興起,科技創新已經成為全球經濟社會發展的主要推動力,發達國家紛紛加大科技投入,通過科技創新驅動發展確保其在科技領域的領先地位。

 

測繪科技融合了信息科學、空間科學、高性能計算和網絡通信等領域先進技術,是以全球導航定位技術、遙感技術、地理信息系統技術等3S技術為核心的高新技術,測繪科技水平在很大程度上體現了國家高新技術水平與綜合國力。

 

 

伴隨著大數據、云計算、物聯網、智能機器人等新技術的快速發展,測繪科技的發展也儲備了源源不斷的新動力,與這些新技術融合,測繪正成為大眾創業、萬眾創新的重要領域,當前測繪的科技手段與應用已從傳統的測量制圖轉變為包含3S技術、信息與網絡、通信等多種手段的地球空間信息科學,近年來更與移動互聯網、云計算、大數據物聯網、人工智能等高新技術緊密融合

 

人工智能引發的智能革命星火正向各行業蔓延,測繪科學技術的相關方法、技術、產業形態和商業模式面臨著巨大的挑戰與機遇。隨著地理空間信息資源的深度融合和地理信息產業的蓬勃發展,測繪對象的范疇也將擴大到陸、海、空、天甚至互聯網絡及人自身等領域。

 

多尺度、個性化、智能化、全天候的測繪服務型需求會越來越多,又會產生諸如統一時空基準的四維地理信息服務,無時不有、無處不在的泛在位置服務,室內外一體、智能無縫的協同精密定位服務等新職能。

 

為適應經濟社會發展的新形勢,滿足測繪科學與技術發展的新要求,測繪科技創新體系不斷加快完善,自主創新能力逐漸增強,測繪及地理信息工作與政府管理決策、企業生產運營、人民群眾生活的聯系更加緊密,各方面對測繪科技服務保障的需求更加旺盛,測繪科學與技術正面臨全面的轉型升級。

 

 

測繪科學與技術轉型升級發展的戰略地位與內涵

 

研究國家“四個全面”戰略布局、生態文明建設和“走出去”戰略提出的新需求,研究互聯網、云計算、物聯網、大數據等對測繪科學與技術的影響,分析現有測繪科學和技術在服務保障方面的現狀及差距;

 

分析國際測繪科學與技術的發展動向,研究云計算、物聯網、移動互聯、大數據等高新技術與測繪地理信息深度融合的模式,設計適應我國經濟社會發展新常態的測繪科學與技術轉型升級方向,提出未來測繪科學與技術轉型的方向和策略

 

包括創新服務模式(集成化觀測、動態化監測、知識化服務)、創新技術形態(數據獲取實時化、數據處理自動化、信息服務網絡化、信息應用社會化)、促進學科交叉融合(與統計分析融合)。

 

分析企事業單位在測繪科學與技術轉型升級中的不同作用,研究設計上、中、下游有機銜接、“產學研”協同互動的合作模式,推動我國測繪科學的原創性研究,促進產業升級改造,提升測繪地理信息的服務保障能力

 

凝練出我國經濟社會發展新常態對測繪科學與技術的新需求,提出我國測繪科學與技術轉型升級的發展方向與總體思路探索提出科研、企事業單位在測繪科技轉型升級的主體作用與協同方式,以切實提高測繪科技創新的能力和水平,增強科技創新對事業發展、產業提升和人才培養的支撐和引領作用。

 

 

測繪科學與技術轉型升級的科技創新體系

 

通過研究測繪科學與技術轉型升級的科技創新體系,提出“互聯網+”測繪科學與技術的基準建設與參考框架維護的關鍵技術,以及廣域測繪與地理信息獲取的實時/準實時化、智能化和自動化戰略,為實現測繪科學與技術全面轉型升級發展提供參考,促進測繪科學與技術的可持續發展。

 

主要研究新一代測繪基準建設與參考框架維護技術;研究廣域測繪與地理信息獲取實時/準實時化和全球化戰略,包括星載對地觀測傳感器網及其綜合利用技術方案與推進戰略、空天地對地觀測傳感器網及其綜合利用技術方案與推進戰略、海域測繪與地理信息獲取傳感器網及其綜合利用技術方案與推進戰略、其他時空大數據獲取及其綜合利用技術方案與推進戰略,構建時空大數據采集系列軟件產品,建設“空天地海”一體化的自動傳感網,提升測繪科學與技術的裝備水平;

 

實現測繪科學與技術的智能化和自動化戰略,研究測繪科學與技術產品的多樣化、個性化創新機制與產品體系、“互聯網+”測繪科學與技術的智能化、自動化趨勢和技術,推進“互聯網+”測繪科學與技術的網絡化協同趨勢和技術方案,構建時空大數據處理系列軟件。

 

我國未來大地基準重點發展方向集中在2000中國大地坐標系(China Geodetic Coordinate System 2000, CGCS2000)的建立與維持、高程基準現代化、兼容北斗的全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System,GNSS)多源數據融合、大地參考框架維持以及多源技術集成的空天參考基準一體化方面。

 

近年來,國際全球大地測量觀測系統(Global Geodetic Observing System,GGOS)作為國際大地測量轉型的旗艦,致力于整合各類大地測量觀測數據,形成一致可靠的大地測量(數據和成果)產品,為社會和經濟發展、災害預報、應急服務等提供全方位服務,國際大地測量協會計劃于2020年完成該項任務(稱為GGOS2020工程)

 

目前,我國大地測量也存在類似現狀,亟需整合各部門大地測量基礎設施和成果,形成統一的大地測量產品服務,并參照GGOS,逐步建成中國大地測量觀測系統(China Geodetic Observing System,CGOS),和國際接軌。

 

在此基礎上,將大地測量各類觀測數據用于國情地理監測、交通運輸、防災減災、應急服務等領域中,為國民經濟建設和社會發展提供有力的支持。

 

隨著科技的發展和社會的進步,人類對時空位置信息的需求從事后走向實時和瞬間,從靜態走向動態和高速,從粗略走向精準和完備,從陸地走向海洋和天空,從區域走向廣域和全球,從地球走向深空和宇宙。目前,正從實體空間走向虛擬網絡空間,從自然走向人類社會和人自身,測繪與位置服務借助于衛星定位和遙感等技術,融合云計算和大數據技術,在準確性、實時性、可靠性、泛在性、可持續性方面的能力不斷提高,正在實現從傳統測繪到泛在測繪的新一輪轉型。

 

未來大地測量領域將進一步發展基礎理論,綜合利用多種數據和手段,構建并維持參考框架和動態基準,挖掘其科學信息,完善大地測量觀測系統,強調大地測量與導航在地球動力學、交通運輸、能源勘探、自然災害預警預報等領域中的應用,使其與環境保護、經濟建設、防災減災等國家重大需求相契合,與通信網絡、國際互聯網及物聯網、車聯網等信息載體實現融合發展。

 

未來攝影測量和遙感的發展應該以更廣泛的應用需求為導向來實現理論模型革新。立足于不同應用場景下的速度、效率以及可靠性要求,發揮學科交叉的優勢,同步進行理論算法以及成像器件方面的創新,推動學科發展。

 

此外,未來的攝影測量往智能化方向發展的過程中,將與機器視覺密不可分,無論是現有的數字攝影測量技術、即時定位地圖構建(simultaneous localization and mapping,SLAM)技術、激光雷達三維成像技術,還是新型成像模式的偏振三維成像與光場三維成像,再到利用深度學習理論進行遙感影像分類識別,攝影測量的發展與機器視覺之間的壁壘將逐漸消融。

 

如何將攝影測量和遙感的發展和人工智能的發展緊密結合,以及如何將兩者結合產生的新理論和新手段更好地應用到攝影測量與遙感中,使其更好、更快地進入到智能化、自動化、實時化的時代,是測繪科學與技術轉型升級的重點研究方向。

 

從“模擬”到“數字”、再到“信息”,這兩次跨越先后使工程測量科技發生了巨大的變化,現在“人工智能”正在推動工程測量科技發展史上的又一次變革。隨著人工智能產業的快速發展及其在工程測量領域的深度融合應用,工程測量科技將呈現出以下幾個主要發展趨勢。

 

 
 

學科交叉融合

 
 

 

在智能時代背景下,工程測量與其他測量相關學科、與數學等自然科學、與計算機等技術科學,乃至與哲學、政治學、藝術學等人文社會科學的交叉融合已經成為一個大的趨勢;

 

工程測量將與移動互聯網、云計算、大數據、物聯網、人工智能等高新技術不斷加速融合,更多“傻瓜式”的工程測量新手段、新技術將得到開發與應用,工程測量科技自動化、大眾化的趨勢將日益明顯。

 
 

應用及服務重大突破

 
 

 

知識經濟時代的到來,以人工智能、物聯網、大數據、云服務為主的新一輪技術大變革,勢必會在跨界融合、人機協同、自主智能的特點下,推動工程測量應用及服務能力的提升,而且勢必會涌現出一批適應市場新需求的應用、服務及產品,將工程測量行業向著信息知識化、知識能力化、能力產品化的方向發展,其應用及服務將逐步突破專業技術領域,滲透到各行各業及人民的日常生活中,并從單一的測繪服務轉變為大眾化服務;

 

深度集成北斗衛星導航系統(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)、傳感器、物聯網及無線通信技術,采用光、聲、電、磁等多種物理手段,融合GNSS、GIS、大數據抽取、加載和轉換(extraction,loading and transformation,ELT)、人工智能等智能化技術,發展工程測量數據全自動實時采集、傳輸、分析、評價、預警、管理的一體化,形成智能化工程測量新模式,將使得工程測量在高精度服務、創新型應用與精細化管理方面得到加強。

 

大數據時代是數據共享的時代,是我國地理信息系統與地圖制圖學發展的黃金時期。從地圖制圖學方法來講,制圖綜合經歷了經驗范式(試驗歸納)、理論范式(模型推演)、模擬范式(數字制圖綜合)等,目前正在向著以數據分析為基礎的科學范式發展。

 

地圖制圖學的第四范式既是以時空大數據計算、分析與挖掘為特征的當代地圖學,又是以時空大數據密集型計算為特征的地圖學科學范式。地圖學未來發展的趨勢是研究大規模時空大數據背景下的深度學習、人類自然智能與計算機人工智能深度融合式的智能綜合理論和方法,以及基于云計算的分布、并行、協同式的智能綜合技術。

 

  • 當前,地理信息系統數據獲取更泛在,專業的測繪數據包括衛星遙感、定位信息、攝影測量等,可通過構建“空天地海”一體化的高精度實時測繪體系,實現從靜態到動態、地基到天基、區域到全局、室內到室外、被動到主動的快速智能測繪。而非專業的志愿者地理信息數據可通過互聯網和物聯網,實現整個傳感器網絡和大眾用戶之間的實時互動。未來地理信息系統數據獲取的發展趨勢從專業測繪向專業與非專業測繪相結合的泛在實時測繪轉型;

     

  • 地理信息數據管理更高效,地理空間數據存儲從傳統的文件系統和關系數據庫向分布式、虛擬化的軟件定義存儲系統轉變,從而建立起大規模的海量時空數據存儲和處理能力,以適應未來業務發展的需要;

     

  • 地理信息數據分析更智能,空間數據分析和挖掘使地理空間數據具備自動學習的能力,云計算提供了基于計算基礎設施共享化利用的模式和方法,人工智能、機器學習、深度學習等智能化處理方法的發展為分析、歸納、挖掘測繪地理信息大數據提供了手段,未來時空大數據一體化處理將成為地理信息系統數據分析的重要方向;

     

  • 地理信息應用服務更普適,信息行業、互聯網的發展及時空大數據迅速發展給人們帶來了新的機遇和挑戰。地理信息數據已從紙面上發展到互聯網和個人手持設備里,地理信息應用服務更加多樣化、智能化、大眾化。未來,隨著互聯網地理信息的深入應用,各種基于互聯網地理信息的行業信息集成服務和增值服務相繼涌現,拓寬了地理信息應用領域,地理信息應用服務向更加多樣化、智能化及大眾化方向發展。

 

隨著網絡通信、智能算法、計算機技術的發展,人工智能進入了一個新階段,出現了所謂“人工智能的第三次浪潮”。

 

國務院于2017年發布了《新一代人工智能發展規劃》,在該規劃的引領下,中國新一波人工智能科學技術研究迎來高潮。

 

為此,開展人工智能時代下測繪科技體系發展的研究,重點探索智能時代下推動測繪科技躍變的顛覆性理論與技術;研究智能科學、高性能計算、新一代網絡、大數據以及物理學、空間科學、傳感器、工業4.0等帶來的新機理、新體系,并抓住實時、泛在兩個核心,建設信息-知識-智慧的主動感知、實時認知和泛在智能決策技術系統。突破人機混合智能、群體智能的弱、強人工智能系統關鍵技術,建成按需服務的技術、裝備和應用的測繪科技創新體系。

 

 

“互聯網+”測繪與地理信息產業轉型升級

 

利用“互聯網+”的跨界思維,以數字化驅動、網絡化協同、智能化生產、個性化定制、服務化延伸、虛擬化管理為目標,研究“互聯網+”測繪地理信息轉型升級發展總體戰略及“互聯網+”測繪地理信息“產業鏈”上游(獲取)、中游(處理或生產)、下游(應用或服務)轉型升級發展戰略和“互聯網+”測繪地理信息“產業鏈”上、中、下游一體化轉型升級發展戰略,為實現測繪地理信息產業全面轉型升級發展提供戰略咨詢報告和建議,促進測繪地理信息產業可持續發展。

 

主要研究“互聯網+”環境下的測繪與地理信息服務的開放體系構架;研究“互聯網+”環境下的測繪與地理信息服務模式的多樣化;“互聯網+”環境下的測繪與地理信息服務的軟件開發策略;構建“互聯網+”測繪與地理信息系列服務軟件產品推進戰略;研究“互聯網+”測繪與地理信息“獲取—處理—服務”的一體化發展戰略,包括必要性與可行性、技術體制及推進戰略,技術架構及實施途徑、高效管理中心(虛擬化管理)技術策略、示范應用及軟硬件集成產品推進戰略。

 

2015年3月5日舉行的十二屆全國人大三次會議上,李克強總理在《政府工作報告》中首次提出“互聯網+”,國務院隨后制訂了“互聯網+”行動計劃,2016年3月18日頒布的國家《十三五規劃綱要》中提出,實施網絡強國戰略,實施“互聯網+”和大數據戰略及行動計劃,旨在推動互聯網、物聯網、云計算、大數據等與現代化制造業結合,促進電子商務、工業互聯網和互聯網金融健康發展與產業轉型升級。

 

當前,“互聯網+”已經開始融入各行各業,可以說,當今時代已經就此打上了“互聯網+”的烙印,開啟了“互聯網+”時代的大門,正在引起一場科技革命和產業變革,測繪相關產業也就此進入“互聯網+測繪地理信息產業”轉型升級的新時代,強化網絡思維、“互聯網+”思維、“互聯網+測繪地理信息”思維,必將成為測繪地理信息產業的新常態,“互聯網+”測繪與地理信息產業轉型升級勢在必然。

 

與此同時,“互聯網+”為“地理信息產業”轉型升級提供了一種新理念和新思維——跨界融合。大數據需要云計算,云計算也需要大數據。人工智能需要大數據,大數據也需要人工智能算法。

 

在人工智能的算法、大數據、計算能力三要素中,隨著智能感知技術的快速發展,時空大數據已出現爆炸式增長態勢,為時空大數據產業化提供充足的數據支撐;隨著計算機技術的快速發展,適應時空大數據產業化需求的計算能力已經完全具備;需要更加關注的是算法研究,特別需要加強多源異構時空大數據融合、分析、挖掘與知識發現、可視化等方面的算法研究。

 

在人工智能算法、大數據、計算能力“三駕馬車”的驅動下,“地理信息產業”到“時空大數據產業”的轉型升級必將加速實現。圍繞時空大數據存儲管理、時空大數據智能綜合與多尺度時空數據庫自動生成及增量級聯更新、時空大數據清洗、數據分析與挖掘、時空大數據可視化、自然語言理解、深度學習與深度增強學習、人類自然智能與人工智能深度融合、信息安全等領域進行創新性研究,形成時空大數據技術體系,包括高精度GNSS的全球化和時間系統的精準化技術、地理時空信息智能感知(時空大數據獲取)技術、地理時空大數據分布式存儲與管理技術、地理時空大數據并行智能處理技術、地理時空大數據挖掘與知識發現技術、地理時空大數據快速可視化技術、地理時空信息智能服務技術、地理信息“獲取(傳感網)→處理(生產) →應用(服務)”的一體化技術。

 

圍繞時空大數據獲取、處理、分析、挖掘、管理、應用等環節,研發時空大數據存儲與管理軟件、時空大數據分析與挖掘軟件、時空大數據可視化軟件等軟件產品與軟硬件集成產品和多樣化數據產品,提供時空數據與各行各業大數據、領域業務流程及應用需求深度融合的時空大數據解決方案,形成健全實用的時空大數據產品體系。

 

 

測繪工程人才素質與能力培養體系的創新發展

 

探索構建面向測繪科學與技術全面轉型升級發展需要的人才培養體系,提出測繪精英人才培養模式,建立測繪協同創新實踐教學體系,制定測繪類專業教學國家質量標準,探索測繪學科國際化辦學思路,提出測繪基礎研究平臺建設思路和方案,形成測繪工程人才素質與能力培養體系的創新發展研究報告。

 

總結分析新形勢下測繪工程技術與人才的需求特征以及測繪工程教育存在的問題,探索構建面向測繪科學與技術全面轉型升級發展需要的人才培養體系;界定測繪精英人才內涵,分析測繪精英人才的基本特征,針對測繪精英人才需具備的知識、素質和能力結構要求,研究培養測繪精英人才的教育教學模式;分析測繪工程實踐教學目前存在的問題,研究創新實踐教學體系的構成要素,綜合考慮人才素質和能力結構的要求以及實踐教學的可操作性,設計并研究建立測繪協同創新實踐教學體系架構。

 

 

主要包括實踐教學方法、實踐教學內容、實踐教學評估等方面;

 

分析當前我國測繪類專業教育教學的現狀,合理制定可行、普適性的測繪類專業教學國家質量標準,并進行充分論證;

 

分析并借鑒國際測繪類專業國際化辦學的模式,探索符合我國國情和有自身特色的測繪學科國際化辦學思路,提出測繪學科國際化辦學的指導性建議和具體實施途徑;

 

分析我國測繪基礎研究面臨的問題和挑戰,針對測繪科技未來發展趨勢,提出測繪基礎研究平臺建設的思路和構想,形成測繪基礎研究平臺建設的總體方案和實施途徑。

 

隨著國家機構改革對于測繪工程專業帶來的客觀影響,以及互聯網人工智能等高新技術的出現導致的測繪行業的迅速變革,傳統測繪單一化的教育方式已經不能滿足現階段社會人才的需求,因此測繪科技的轉型升級迫在眉睫。

 

結合國家測繪的發展現狀,目前世界上其他國家的測繪已經處于精英型發展,在測繪人員的招生培養方面招生生源很少,而我國是測繪大國,招生數量比其他國家測繪專業招生總數都要多。迫切需要突破我國測繪發展遇到的人才瓶頸問題,提高人才培養的質量,突出素質、能力以及服務等方面。

 

在時代發展的大背景下,測繪行業的發展和變革包括:

 

  • 地位定位從行業拓展到國家層次(國家戰略與國家的全球戰略);

     

  • 需求應用從測量制圖拓展到全球導航+全球遙感+空間信息基礎設施(全球、國家、地方);

     

  • 行業轉型從公益發展到公益與產業結合;

     

  • 專業性質從純“地學”專業拓展到復合與交叉(地學+信息+空間);

     

  • 發展機遇從測量測圖發展到新地理信息時代(信息化測繪),包括先進信息技術、空間信息基礎設施、信息化與全球化戰略等;

     

  • 人才能力從測量制圖發展到信息化測繪。

 

總體來說,本質從“測量制圖”為核心的傳統測繪發展到以“空間信息”為核心的地球空間信息工程。

 

目前,國內外各知名高校都開始進入大類培養模式,更加突出專業基礎教育。大類培養的優勢在于放寬自由支配時間,縮減學分和學時,給予學生更多的時間,讓學生充分發展自己的天性。但同時也要注重培養學生的專業興趣,不斷接觸學科后找到興趣再深入專業知識學習的選擇,待能力提高發展后,可以各個學科交叉融合學習。在基礎專業知識教育的基礎上,還要突出人工智能、大數據等課程的開設,使學生能夠適應當今時代發展的需求。

 

另外,為滿足信息化時代的需求,要注重培養計算機編程能力的培養,不同計算機語言之間雖有差異,但編程能力可以不受計算機語言的限制,因此,可以設置少而精的計算機課程,打好所有編程的入門基礎,在各專業課程中融入編程作業,不斷提升編程能力。

 

在新時代背景下,圍繞國家、社會及測繪行業發展對高端人才的需求,應將人才培養目標定位于如下方面:培養具有愛國情懷與高度社會責任感,具有優秀人文素養、深厚的數理基礎、扎實的測繪專業能力和熟練的計算機開發能力,以及掌握專業前沿知識,具有創新與創業意識和國際視野,引領我國測繪事業發展的行業領軍和拔尖創新人才。

 

 

測繪科學與技術轉型升級的重點發展方向、趨勢和策略

 

通過研究國際測繪科學與技術科學技術的最新進展,針對我國測繪科學技術發展的不足,探索測繪科學與技術發展的新思路;提出測繪科學與技術轉型升級的重點發展方向;制定我國測繪科學與技術轉型升級的總體構架與推進戰略,指導測繪地理信息的轉型升級,加快我國測繪地理信息強國建設的進程。

 

通過國際合作與交流等多種方式,深入分析測繪地理信息行業著名的大學與科研院所的發展現狀及未來規劃,研究測繪科學與技術發展的最新國際動態以及未來發展趨勢,為提出我國測繪科學和技術發展重點方向提供參考依據;

 

通過我國測繪科學技術發展與國際水平的對比分析,尋找我國測繪科學與技術發展的差距與不足,提出針對性的解決方案,并形成我國測繪科學技術發展現狀的調研分析報告;

 

通過分析國家經濟與社會發展對測繪科學與技術的日益變化的需求,研究測繪科學與技術轉型升級的總體構架,制定轉型升級的推進戰略,推進我國測繪科學與技術的快速發展;

 

通過深入研究與對比分析,提出測繪科學與技術轉型升級的重點發展方向和策略,建立測繪科學與技術轉型升級的理論體系。

 

根據測繪科技創新發展的一般規律,未來我國測繪科技創新發展道路應堅持以應用需求為驅動力,加強與新興技術領域的融合集成創新,不斷運用新思維、新思路、新理念來推動測繪地理信息科技創新。

 

未來5年、10年甚至20年內,我國測繪科技創新發展的主要方向仍將定位于測繪基準的現代化水平,以及地理信息數據獲取能力、處理能力、管理能力、應用能力等的快速提升,主要表象是逐步由信息化測繪邁向智能化測繪時代。

 

可以預知,在云計算、物聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術快速發展和推動下,地理信息數據獲取、處理、管理、應用的能力相較信息化測繪下的能力將得到大幅提升,將逐步實現智能化。

 

地理信息數據獲取將不僅僅是立體化、實時化,而且是基于物聯網(包括對地觀測網絡在內),以智能化的方式無時無刻都在獲取海量多源異構地理空間數據,地理信息數據源得到極大的豐富。地理信息數據處理將由初級別的自動化、智能化邁向全自動化、全智能化,在云計算強大計算能力、大數據強大分析能力、人工智能深度學習和演繹分析能力等支撐下,實現海量多源異構地理空間數據的智能化處理。

 

未來重點發展方向在若干核心理論與關鍵技術取得突破。

 

 
 

測繪基準與導航定位方面

 
 

 

開展全國厘米級似大地水準面模型、高精度高分辨率地球重力場模型、高精度高分辨率全球平均海面高模型、全球高程基準統一等方面的理論研究;開展全國GNSS基準站網的維持與服務、國家大地坐標系框架更新、國家垂直基準框架維護、國家重力基準更新等關鍵技術研究;開展高精度、四維大地坐標系統的構建。

 

開展衛星重力、航空重力、時空基準等方面的技術研究;開展綜合定位、導航和授時(positioning,navigation and timing,PNT)的核心技術開發研究,尤其是量子導航定位、泛在測繪、室內外無縫導航定位等新技術研究;集成GNSS與長基線和超短基線等系統,開展水下目標分米級導航和厘米級定位識別技術研究;開展深地、深海、深空大地測量技術與保障體系研究。

 

 
 

地理信息數據獲取方面

 
 

 

開展空天地一體化的多源遙感數據快速獲取、新型數字攝影測量和遙感機理、地理空間信息網格理論與技術、計算機視覺與數字攝影測量技術統一方法等研究;

 

研究泛在模式下的新型地理信息數據采集、地理空間傳感網技術等;研究移動傳感器的快速網絡互聯及信息交換接入技術、智能空間傳感器網構建及應用,開發移動物聯網地理信息采集與應用服務系統;

 

研究激光雷達裝備、干涉測量、三維精細重構與攝影測量集成等技術。開展超高速、超精細、超大尺度、超復雜(簡稱“四超”)狀態下的測量技術研究;

 

研究組合導航、穿戴式設備集成與顯示、遠程移動目標監控與數據傳輸等增強現實地理信息技術與系統平臺構建;研究地下空間移動測量關鍵技術。

 

 
 

地理信息數據處理方面

 
 

 

開展多模、多頻GNSS數據融合和全球多源影像的聯合平差關鍵技術研究;開展超算技術研究,構建超算云平臺;研究遙感影像自動去云處理、要素快速自動解譯及三維地理信息數據快速表達與更新、傳感器時空標簽、時空關聯、聯合語義理解、關聯數據快速檢索等關鍵技術,構建時空數據模型和數據庫模型;

 

研究地理信息數據的泛在網接入、時空大數據的時空檢索、多源異構數據的同步和同化等技術,建立超大規模分布式時空數據管理平臺;研發集航空、GNSS/連續運行參考站(continuously operating reference stations,CORS)、衛星影像、干涉雷達、激光雷達數據處理于一體的多源對地觀測數據處理平臺;

 

研究室內外一體化地圖快速建模、泛在位置數據的時空特征提取方法;研究極區冰雪演變、全球環境變化耦合機制以及多源數據、跨學科信息融合。

 

 
 

數據管理與服務方面

 
 

 

開展時空大數據科學理論體系、計算系統、時空大數據驅動的顛覆性應用模型探索等基礎研究,構建時空大數據基礎理論與方法體系;

 

開展時空地理信息分析與統計、全球變化模擬分析等研究;開展自然資源生態環境評價及可持續發展指標體系研究,推進自然資源資產精細化管理;

 

開展云環境下分布式、多尺度、多時相巨量地理信息的冗余存儲、加密互聯網傳輸、并行處理、在線同步、增量更新與泛在服務等方面的技術研究;

 

開展泛在網絡地理語義挖掘、空間序化、信息融合與可視化技術,建立時空大數據管理系統;

 

開展多源海量綜合信息快速集成與融合、分布式多維空間信息高效索引、網絡關聯地理信息數據挖掘、在線動態地圖制圖與渲染以及基于眾包和自發性地理信息技術的地理信息補充與增值、室內外三維快速建模、大數據環境下的空間知識地圖服務等技術產品研發;

 

開展公益性地理信息數據的管理與發布平臺、公益性地圖服務產品體系與分發平臺研發,推進地理信息公共服務平臺建設與應用服務。

 

 
 

社會化應用方面

 
 

 

將開展地理信息網絡安全監管技術研究,形成國家智慧政務地理信息融合與智能服務能力;開展礦產資源勘查與地質災害監測、土地資源遙感監測、自然資源綜合管理等國土資源領域的測繪技術與地理信息應用服務研究,為“深地探測、深海探測、深空對地觀測和土地工程”(簡稱“三深一土”)提供測繪地理信息科技支撐。

 

開展精準扶貧、智慧城市的精細化管理與動態監測等地理信息應用服務技術研究;開展GIS與建筑信息模型融合(building information model,BIM)(GIS+BIM)關鍵技術研究;開展大數據環境下的超大規模城市時空模擬過程、實時模擬系統研究,提供面向互聯網用戶的動態實時數據庫系統服務;研發“多規合一”規劃信息平臺;開展形變監測、智慧礦山、地下管線探測等工程測量、礦山測量、地下水下測繪以及不動產測繪方面的應用研究;開展測繪地理信息系統測試技術研究。

 

關鍵技術的突破主要集中在地理國情動態監測關鍵技術、應急測繪與服務保障關鍵技術、全球地理信息資源開發利用關鍵技術、新型多傳感器數據采集與融合處理技術、地理信息安全監管與安全態勢服務技術、測繪衛星后續星關鍵技術、現代測繪基準維持與服務關鍵技術、海洋及內陸水下地形測繪關鍵技術、室內外無縫定位與智慧時空技術、時空大數據跨界融合關鍵技術和新型測繪裝備研發與檢測檢校技術等方面(來源于原國家測繪地理信息局《測繪地理信息科技發展“十三五”規劃》(2016))。

 

 

結語

 

黨的十八大提出了“兩個一百年”的奮斗目標,提出了全面落實“五位一體”總體布局和“四個全面”戰略布局,實施“一帶一路”、長江經濟帶、京津冀協同發展等國家重大戰略,都對測繪科技做好支撐保障提出新的需求;加強生態文明建設,加強自然資源資產管理,優化國土空間開發格局,推進“多規合一、智慧國土、生態國土”,支撐“三深一土”等都要求測繪科技推進全面創新,夯實科技發展基礎,切實發揮引領驅動作用,更好地為提升事業服務保障能力和國家戰略實施提供強有力的科技支撐。

 

當前,測繪事業正處于轉型升級的戰略機遇期,新型基礎測繪、地理國情監測、航空航天遙感測繪、全球地理信息資源開發、應急測繪(簡稱“五大業務”)與地理信息產業發展都迫切需要測繪科技提供有力支撐,切實解決制約傳統基礎測繪向新型基礎測繪轉型中遇到的科技問題,突破地理國情監測以及航空航天遙感測繪的技術難關,解決全球測繪和應急測繪的前沿問題,破解地理信息產業發展中遇到的技術障礙,全面推動事業改革創新發展,形成一批具有國際競爭力的民族品牌軟硬件產品,進一步縮小與國際領先水平的差距。



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