3sNews武漢獨家報道  “無人機正在快速地侵占有人機航拍市場，將來還會更大范圍的侵占有人機的市場。建議開發(fā)1+N的組網(wǎng)飛行，一次上去是多個飛機。”2014年12月17日，中國工程院院士劉先林在“中國測繪地理信息學(xué)會2014年學(xué)術(shù)年會”上表示。

　　劉先林說，過去的無人機主要是回收型，今后要發(fā)展成為傳輸型。

　　在提到移動互聯(lián)網(wǎng)的作用時，劉先林說，網(wǎng)商介入GIS，對地理信息行業(yè)來講是很大的沖擊，是當(dāng)代的一個重大事件。他相信地理信息行業(yè)還會繼續(xù)存在，但是在泛社會化和為大眾服務(wù)的這兩個領(lǐng)域，可能會很快地被網(wǎng)絡(luò)巨頭侵占。

　　劉先林著重提到，傳統(tǒng)的三維建模將會被全要素的三維建模取代。而全要素的城市三維，將會是智慧城市的一個數(shù)據(jù)空間基礎(chǔ)。所謂全要素城市三維，就是要把地表的所有東西，都能夠把它分出來，分成層。目前可以分到五十層左右。將來就要分到什么層?劉先林認(rèn)為最終有一天會發(fā)展到分到五百多個層。

　　在移動測量方面，劉先林認(rèn)為移動測量的發(fā)展趨勢最終會到0.01公分的精度。

　　他還提到，利用缺維測量可以實現(xiàn)精確定位。在已有地圖的支持下，對照片的缺維采集可以實現(xiàn)定位。比如到了隧道里面沒有GPS，但是只要有圖，就能夠把自己定位得很精確，所以缺維的定位很精確。

　　以下是現(xiàn)場發(fā)言實錄(未經(jīng)本人核實)。

　　劉先林：感謝這么多同志在而聽我的報告，我把我的感受向大家匯報一下。

　　我今天主要講的是關(guān)于裝備的事情和測繪行業(yè)的發(fā)展。從剛才李院士的報告里可以看到，社會在跨越發(fā)展，信息化對我們地圖提出了新的要求。我們自己覺得，這個行業(yè)已經(jīng)發(fā)展得夠快的了，這二三十年來?？墒牵€是不滿足他們的要求。

　　今天的報告分五個方面的內(nèi)容，這個報告不保密，昨天晚上才把PPT整好，感謝同志們的拍照。

　　首先最近二三十年來，這個行業(yè)發(fā)展速度非?？?。從開始僅僅是一張圖，現(xiàn)在發(fā)展到要監(jiān)測、要決策，也就是所謂的數(shù)字測繪、智能測繪。

　　但是用戶的要求越來越高。第一個是更逼真，要的是真實的東西，力度要細(xì)，而且要精度提高。過去我們一米的分辨率是高分辨了，現(xiàn)在要高到一毫米，精度也是要整到一公分左右的測量。同時，要更廣泛，室內(nèi)、地下全都要做，而且更實時，快速采集。

　　服務(wù)對象也變遷了，從過去只為政府服務(wù)，為天氣預(yù)報服務(wù)，到現(xiàn)在為全體民眾服務(wù)。

　　空間化是我們這個行業(yè)所干的事。過去的那些信息記錄都放在紙里面，紙是放在記錄本里面，記錄本是放在位置里面，位置下面裝著一個輪子，推來推去。我們看到很多城市的檔案室，就是這樣的情況。但是現(xiàn)在的話，要把它全部都信息化，信息化的過程主要是要空間化。不空間化的話，你互聯(lián)互通就很難做到。

　　空間化最早是把地名空間化，地址也空間化了，最后發(fā)展到IP地址，甚至移動的IP地址都要提供空間位置，你說我們要干多少事。

　　網(wǎng)商介入GIS，對我們來講是很大的沖擊，是當(dāng)代的一個重大事件。我相信這個行業(yè)還會繼續(xù)存在，但是在泛社會化和為大眾服務(wù)的這兩個領(lǐng)域，可能會很快地被網(wǎng)絡(luò)巨頭侵占。

　　大數(shù)據(jù)的本質(zhì)，就是結(jié)構(gòu)化

　　所謂大數(shù)據(jù)的技術(shù)，我認(rèn)為本質(zhì)上就是結(jié)構(gòu)化。因為數(shù)據(jù)量非常大，每天不停地在采集，但是里面沒有任何結(jié)構(gòu)，你很難進(jìn)行檢索，很難產(chǎn)生知識。怎么辦?就是要結(jié)構(gòu)化。

　　實際上我們測繪行業(yè)幾十年來，都在做結(jié)構(gòu)化，只是手工地進(jìn)行結(jié)構(gòu)化而已。我們現(xiàn)在很多的數(shù)據(jù)都是無結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。只有4G產(chǎn)品，只有DLG是有結(jié)構(gòu)的。沒有結(jié)構(gòu)就不能進(jìn)行檢索和產(chǎn)生知識，例如衛(wèi)星片、航拍片、全景照片、記載點云、車載點云，甚至街景工廠所生產(chǎn)的三維模型也是沒有結(jié)構(gòu)的。這種無結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)被老百姓稱之為一張皮，它沒有結(jié)構(gòu)。

　　那么，怎么樣結(jié)構(gòu)化呢?

　　就是要把點云或者像元抽象出來，抽象為我們所謂的點線面，同時要分層分類，另外要對象化、實體化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要對后端開放。其他人可以在這個基礎(chǔ)上來生產(chǎn)他的信息化的產(chǎn)品，他的決策，他的知識的生產(chǎn)，同時還要有交互的能力。這是我的理解，測繪生產(chǎn)過程就是一個結(jié)構(gòu)化的過程，結(jié)構(gòu)化就要包含這五點。

　　在發(fā)展過程中，我們地理信息成果的形式也發(fā)生了快速變化。我認(rèn)為總的來看，成果形式將會以二維的形式發(fā)展成為三維的形式。因為三維涵蓋了二維，二維不能涵蓋三維。完整的三維模型可以生產(chǎn)一個DEM，可以生產(chǎn)EOM等等。你要什么東西我可能以三維模型來做。所以我認(rèn)為我們成果形式最重要的發(fā)展，將會從二維發(fā)展為三維。

　　傳統(tǒng)的城市三維，我們過去數(shù)字城市試驗區(qū)做了大量的城市三維小的示范，那個時候因為采集裝置和數(shù)字化的技術(shù)還比較落后，因此只能在很小的范圍里做三維城市。但是，所謂的三維城市也是無結(jié)構(gòu)的，也是一張皮。

　　那么，無結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)是一個什么東西呢?

　　我們傳統(tǒng)的三維城市，它也有層，但是只有四層。房屋一層，道路一層，水系一層和路面一層。這個三維模型分什么層?我們搞測繪分層是最主要的，幾層呢?四層?我說，一個地圖上百層，你怎么只有四層，所以不行。

　　我們提出一個叫做全要素城市三維，所以傳統(tǒng)的三維將會被全要素的城市三維取代。而這樣的城市三維，我認(rèn)為將會是智慧城市的一個數(shù)據(jù)空間基礎(chǔ)。

　　什么是全要素城市三維呢?我認(rèn)為就是要把我們地表的所有的東西，都能夠把它分出來，分成層，目前我們可以分到五十層左右。將來就要分到什么層?分到五百多個，我認(rèn)為最終有一天會發(fā)展成這樣。因為城市三維才剛剛出現(xiàn)，所以只有四層的狀況是不會持久的，一定會發(fā)展成城市的全要素三維模型。

　　從傳統(tǒng)的三維模型來看，它是必須要結(jié)構(gòu)化。首先一個就是要分層分類，第二個要管理到實體，第三個每個實體都要有自己的結(jié)構(gòu)線，就是所謂的三維矢量。

　　測繪需要管理到實體

　　什么叫管理到實體?因為我們出生就是搞圖的，過去圖分四張圖，就四層，后來就分成了好幾百層了。但是這個層下面的個體，這個實體，這個對象沒有管起來。這是我們測繪行業(yè)一個最大的失誤。

　　由于這個原因，水利部門拿你的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，不得不重新花十幾億重搞，就是要實體化。公安部門拿去以后也不能用，也要搞實體化。其實這個實體，我們早就可以搞的，從筆落下去到筆抬起來就是一個實體。把幾何屬性放進(jìn)去，把人文屬性輸進(jìn)去，就為后端的應(yīng)用提供了很大的方便。所以，一定要搞實體化。

　　實體化沒有重復(fù)概念，一個井蓋就是一個實體，為什么搞實體化?從物件測量感受到要搞實體化。

　　這就是五鏡頭相機全自動生產(chǎn)的三維模型，這個還需要改進(jìn)。我們在此基礎(chǔ)上搞了一點實體化的新型的城市三維模型，這個三維模型是從上往下觀測的，而且是分層分類，大家可以看到電感、樹、樹葉子、樹干、隔離帶，這個效果還真不錯。立交橋，從底下看上面，所謂的斑馬線全部真實的。

　　有人說你這個數(shù)據(jù)肯定是假的?為什么是假的?點進(jìn)任何一個實體都有它的屬性，這些線都是矢量化的，精度線可以達(dá)到二十公分，整個過程全自動，包括有些缺陷，像柱子都是真實柱子，地面因為建模是建在地表面，所以有點差距。

　　最近，這些要求都出現(xiàn)了，叫你搞立交橋建模，叫你搞地庫建模，叫你搞新型的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。剛才的模型是分層分類的，而且到實體的，非常重要。所以我們搞系統(tǒng)的人，過去一兩家搞移動車，現(xiàn)在十幾家都在搞，都提出了新的要求。他們要求精度更高，要把停車場搞出來，要為智能駕駛來服務(wù)。我們現(xiàn)在不清楚到底對我們地圖有什么要求，下面再仔細(xì)磋商。

　　這是導(dǎo)航公司對我們提出的要求，就是把他所要求的哪些層提出來，把分道線都顯示出來，分道線都進(jìn)行了矢量化，不是點云的了。而且，上面的車、樹、隔離帶，還有一些交通牌，紅綠燈，我們?nèi)紗为毺岢鰜?，而且是分層分類的顯示。

　　這還是一個初步的成果，整個過程全自動，成本比較低。但是真正他要什么東西，我們還真不是很清楚，特別是到了路口的時候還蠻復(fù)雜的。

　　同時，這些公司還要我們給他做地庫。到了地庫就復(fù)雜了，怎么進(jìn)去?大家可以看到這是地庫的模型，把地面加上，柱子，還有車位。它要求很簡單，這好說，我們把設(shè)備從車頂上拿下來開到地庫去就能夠滿足要求，整個分層分類就分四層，地面一層，房頂一層，柱子一層，分道線一層。如果要更多的話，如果要管道也可以，你提出來我給你做，不復(fù)雜的。這就是它的矢量圖，車放上去一點問題沒有。有了需求就有了成果，像剛才地庫柱子的自動提取，一個晚上就做出來了。有了需求就有了發(fā)明。

　　街景也是一樣，過去是一代街景，現(xiàn)在我們主張搞模型街景比較難，搞二代街景。這個跟一代街景有很大的不一樣，特別是一些歷史變遷和第三方數(shù)據(jù)，一代街景是放不上去的。要想做統(tǒng)計分析，你沒有分層分類，沒有結(jié)構(gòu)，不可能進(jìn)行統(tǒng)計分析。

　　街景會發(fā)生很大的變化，只有二代街景才有可能產(chǎn)生統(tǒng)計分析的結(jié)果。這個二代街景和李德毅院士提出來的駕駛地圖快接近了。它不要你一個點一個點的照片。將來街景遮擋問題非常嚴(yán)重，只能靠志愿者拿著手機去拍。國情普查的成果形式也不一樣，圖表、報表、餅圖、直方圖、折線圖等等，特別是各種分析結(jié)構(gòu)的空間分布渲染圖。而這個渲染圖主要是靠實體化，沒有實體化，沒法進(jìn)行渲染。

　　所以，我一再地呼吁實體化，順手實體化，這個順手的事我們過去都不干的。

　　在這樣一些更高的要求，交通部門、汽車部門，特別是公安部門，把我們原來的地圖，就是要對你提出更高的要求，你怎么辦?你只能夠在裝備上面有更高的要求。

　　“多”是自動提取的核心

　　這二三十年來，我們在裝備的軟硬件上面有很大的變化。一個是定位，還有測量方式要從間接方式變成直接方式，探測方式從被動變成被動加主動。過去主要是被動探測，今后應(yīng)該是主動。

　　三維也是發(fā)展方向，傳感器單一到集成，最終是網(wǎng)絡(luò)。從探測距離，現(xiàn)在是六百公里，但是精度要求越來越細(xì)，我們不得不往下走，最后整半米的探測距離。

　　最近完成了礦區(qū)巷道的測量。大于半米，巷道的模型就建立不起來，從遙感到沉浸式無接觸探測。探測距離也是變革，分辨率也是變革，視場角也要變革。

　　軟件功能也要提升，主要是要自動分類提取。導(dǎo)航地圖、駕駛地圖肯定要分層分類，靠人去看是不可思議的緩慢，必須要自動提取，主要體現(xiàn)為軟件功能提升，自動分類提取。

　　用測桿激光搞自動提取，給我一個體會，就是突出一個“多”字。單一的提取不出來，當(dāng)你在手機上輸入短信一個字一個字打經(jīng)常搞錯，但是你一次打兩個字，服務(wù)打服務(wù)，給你整成別的字，你直接寫服務(wù)兩個字，它一下就給你搞對了。包括Pad也是一樣，手寫的時候如果有多個字，就容易提取成功。所以要突出一個“多”字，多重的，多元的。光是RGP不行，激光、SAR、紅外都要上，而且是多維。

　　張院士給我看的成果，用SGM做的高密度的航片點云。這些點云非常可靠，而且都是三維的。

　　在三維基礎(chǔ)上來做分類提取，成功的希望極大。房屋的頂部全部給你搞出來，將來的路面有可能，但是房頂絕對整出來，八九不離十。這就說明什么?二維的不行，三維的才行。

　　還有多光譜，也是多字了。他們準(zhǔn)備上成像光譜議，這個波段很多，波段分辨率很高，大概十來個納米之類的。但是這個相機它沒有定位功能，那么又有定位功能，又有多光譜，這對分類提取是非常有意義的。不需要再加什么東西了。

　　還有多時相，就是不停地拍。在過去技術(shù)不發(fā)達(dá)的時候，我們拿到一個RGP片子已經(jīng)非常不容易了，從國外買一個相關(guān)資料難得不得了，很貴。現(xiàn)在我們都有了，也有了底氣了，這說明一個什么問題呢?這說明可以不停地采集，不斷地采集。

　　過去多時相的采集，主要是用來監(jiān)測，今年這樣，明年這樣。其實多時相的數(shù)據(jù)，不僅有利于監(jiān)測，同時也有利于自動提取。你想想，水泥地，你老拍老拍，光譜老是一樣的;但是稻田，不同的生長時期，光譜不一樣，就可以判斷出來，所以多時相的片子來做自動提取是很好的。

　　總的來說，自動提取突出一個“多”字，因此要不停地拍。

　　測繪裝備的新趨勢

　　怎么樣才能不停地拍?下面談一下各種裝備的一些趨勢。

　　首先說無人機。無人機現(xiàn)在非常時髦，無人機正在快速地侵占有人機航拍市場，將來還會更大范圍的侵占有人機的市場。因為有人機是航拍公司做的，而無人機是自己做的。我們當(dāng)然寧肯自己來做。

　　為了達(dá)到這樣的效果，我們建議開發(fā)1+N的組網(wǎng)飛行，一次上去是多個飛機。同時，過去主要是回收型，今后發(fā)展成為傳輸型。今天講趨勢，我年紀(jì)也大了，自己不大可能去實踐，但是我把這個想法貢獻(xiàn)出來，希望大家去實踐。

　　無人機所用的相機也需要改進(jìn)?，F(xiàn)在都有點倉促上馬，用于監(jiān)測可以，但是用于測繪老是做不出來，為什么?我們主張要檢校，振動，再檢校。有的是不檢校，有的是檢校了不振動，這都不行的。再就是快門，簾幕快門變成中心快門，或者電子快門。再就是微型化，無人機將很快侵占有人機的市場。

　　從無人機發(fā)展來看，我認(rèn)為旋翼機發(fā)展會比較好。它增強飛機穩(wěn)定性、安全性、自動緊急無傷害迫降。增加續(xù)航時間，高效燃料電池，六秒鐘充電能跑三十公里。高效燃料電池會把我們旋翼機推向新的一個高度。

　　再就是基于城市，它還會在城市里面進(jìn)行無人物流。無人物流送貨就需要城市的多要素三維導(dǎo)航軟件，也就要是用到我們的多要素城市三維模型。模型里如果只有房子沒有樹，沒有電線，無人機不就掛上去了嗎?但是我是多要素的，無人機就可以穿行，穿行就得有三維導(dǎo)航，不是二維導(dǎo)航了。

　　還有魚眼微單鏡頭的精確標(biāo)定，以及微型的組合相機。我們正在做微型的SAR，微型的Lidar的應(yīng)用。

　　大家都搞移動測量，移動測量也有它的發(fā)展趨勢，最終會到0.01公分的精度。精度在半米的情況下，水泥表面和樹的表面沒有區(qū)別，你怎么分類?就是因為你精度不夠，密度不夠。再就是智能化后處理，還有室內(nèi)外，地上地下一體化，水上水下一體化，還有就是泛在測量，解救遮擋問題。

　　再一個就是室內(nèi)采集，我們還沒開始做。我們做了地庫，因為有車可以下去。將來會有很多要求，這些要求都來自于跟網(wǎng)絡(luò)掛鉤的公司。我們還沒有想好，我估計室內(nèi)定位要做，同時建模的技術(shù)要做，激光是現(xiàn)成的，照相等等。

　　還有一個所謂的缺維的測量。本來兩張照片進(jìn)行交會不缺維，可是斜片的時候，五鏡頭的斜片機的斜片就可以量距離，原理上說缺維。怎么斜片可以量距離呢?可以量，但是只能量垂直的線和水平的線。把單張照片的透視原理把它用上，用缺維就可以實現(xiàn)定位。一張照片，在已有地圖的支持下，這種缺維的采集可以對自己進(jìn)行定位，因為到了隧道里面就沒有GPS了，但是只要有圖，就能夠把自己定位得很精確，所以缺維的定位很精確。

　　再就是非常流行的基于手機或者Pad移動終端和外測量的裝備，還有泛在測繪，這個已經(jīng)相當(dāng)成熟了。

　　在這個基礎(chǔ)上我提幾個建議。一個就是你要看立體，一個是2.5透視立體，同時要看凝視立體。另外，就是多模的測量型GNSS，微機械IMU。還有興趣點的采集，已經(jīng)很多了，因為手機上又沒有多模的測量型的GNSS。手機上已經(jīng)有照相功能，已經(jīng)有通訊功能，已經(jīng)有存儲功能，已經(jīng)很強大，但是還缺這幾樣?xùn)|西，例如二維定制GNSS服務(wù)等等。

　　總的來看，過去我們這個行業(yè)進(jìn)步，完全是依靠把別人的先進(jìn)技術(shù)都拿來為我所用，例如數(shù)據(jù)庫技術(shù)，空間技術(shù)，激光技術(shù)等等。

　　今后，我們也不能這條路繼續(xù)走下去。我們要依靠虛擬現(xiàn)實技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動通訊、云計算技術(shù)。還有移動互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)，這兩個在智慧城市中間的地位急劇上升。

　　請支持國產(chǎn)設(shè)備

　　第五部分，把國產(chǎn)的設(shè)備呼吁一下。國產(chǎn)在推廣過程中，的確是受到一些困難。

　　例如SWDC，我們車的事宣傳夠多了，但是相機宣傳得不夠。國產(chǎn)相機，有個別地方甚至于開論證會來封殺我們，抵制這個相機不能投標(biāo)。其實相機最近銷售非常好，要有信心。用不好可以跟我們說，是什么有毛病，我們來改。

　　這個相機有三個優(yōu)勢，是進(jìn)口相機不能比擬的。首先就是焦距可以更換，可以從50換到80，當(dāng)時搞50的原因是數(shù)碼相機精度低，我們不得不搞50。同時有些地方很難有飛行天氣，降低飛行高度，飛行天氣就會多一些。怎么辦?只能用短焦，這樣影像質(zhì)量下降，就帶來很大負(fù)面影響。其實只要把焦距一換，問題全部解決了。

　　在植被地區(qū)，國產(chǎn)相機的影像資料比起那幾款進(jìn)口的都要強，所以不要喪失信心。另外，就算是斜片機，也是要更換焦距的。

　　中國的特點是高樓多，在高樓多的情況下，你有的時候要用下視80，斜視100才行。這是進(jìn)口相機做不到的。另外國產(chǎn)相機可以四頭五頭來回更換，這是進(jìn)口相機做不到的。

　　下面很快地把最近的進(jìn)展報告一下。過去國產(chǎn)相機外形不好看，現(xiàn)在外形好看了。存儲器過去三秒鐘拍一張，現(xiàn)在兩秒鐘拍一張。過去是分離操控的，現(xiàn)在是統(tǒng)一操控的。后處理過去速度慢，現(xiàn)在速度非?？?。

　　還有就是基于飛思的四拼相機研究成功。這個相機載了幾次跟斗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)都是飛機的問題，所以有點挑飛機。但是，進(jìn)口相機同樣挑飛機。

　　玻璃必須是平整的光學(xué)玻璃，陜西的幾個用戶都是用的普通玻璃，怎么也不行。最近研究所搞過一個很大的課題，就是保護玻璃的研制，所以這個玻璃不要小看。

　　另外就是排氣孔，我們汽車排氣在尾巴上，飛機怎么放在前面呢?排氣正好從相機底下通過，又有溫差，這個把相機搞壞了。所以希望遇到這個情況，也不要對我們的相機喪失信心。

　　下面一個成果，一個室內(nèi)多功能的測繪模擬教學(xué)實驗系統(tǒng)，可以模擬航飛，RGP等等，你就不用在野外實習(xí)了。

　　最后，需求是發(fā)明之母。有需求，中國的創(chuàng)新發(fā)明就出來了;你沒有需求，你不買，你老是買外國的東西，我們中國的發(fā)明就不行了。

　　我們國家搞創(chuàng)新型國家，盲目崇拜外國設(shè)備，不敢大膽采用國產(chǎn)設(shè)備，是我國創(chuàng)新力不足的原因之一。為響應(yīng)建設(shè)創(chuàng)新型國家的號召，請支持國產(chǎn)設(shè)備。

　　好，我的報告到這里，謝謝！