隨著ABCDE五大技術(shù)的不斷發(fā)展更新，地球空間信息學(xué)的有關(guān)定義也發(fā)生了改變。

　　在近期舉辦的中國測繪學(xué)會(huì)2018年會(huì)上，李德仁院士發(fā)表了名為《論地球空間信息學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展》的演講，他指出：在互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能時(shí)代，地球空間信息學(xué)是用各種手段和集成各種方法對地球及地球上的實(shí)體目標(biāo)(physical s)和各種人類活動(dòng)(Human activities)進(jìn)行時(shí)空數(shù)據(jù)采集、信息提取、網(wǎng)絡(luò)管理、知識發(fā)現(xiàn)、空間感知認(rèn)知和智能服務(wù)的一門多學(xué)科交叉的科學(xué)和技術(shù)，其主要的特點(diǎn)是，自動(dòng)化和智能化;社會(huì)化和大眾化;按需實(shí)時(shí)化。

　　一、地球空間信息學(xué)的自動(dòng)化和智能化

　　在會(huì)上，李德仁院士從7個(gè)方面對地球空間信息學(xué)的自動(dòng)化和智能化進(jìn)行了解讀，分別是：

　　1.無控制全球測圖

　　李德仁院士指出，中國的資源三號衛(wèi)星所獲取的數(shù)據(jù)質(zhì)量很好，通過對資源三號衛(wèi)星全國數(shù)據(jù)進(jìn)行整體無控制區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算(8810景，原始數(shù)據(jù)量20TB)，采用選權(quán)迭代驗(yàn)后方差估計(jì)的粗差探測方法，從20億個(gè)匹配點(diǎn)中自動(dòng)選擇300萬個(gè)堅(jiān)強(qiáng)連接點(diǎn)，遙感影像自動(dòng)定位精度從15米提高到5米，可滿足全球測圖要求，為一帶一路戰(zhàn)略提供技術(shù)支持。

　　從李德仁院士所展示的資三影像全國一張圖產(chǎn)品精度第三方驗(yàn)證結(jié)果來看，該驗(yàn)證在全國范圍內(nèi)大約設(shè)立了8000多個(gè)檢查點(diǎn)，檢查影像約3000余景，抽樣率約40%，檢驗(yàn)區(qū)域約覆蓋50%國土面積。結(jié)果顯示，DOM平面精度中誤差約3.5米，CE90約5.1米;DSM高程精度中誤差優(yōu)于4米，CE90優(yōu)于6米;相鄰DOM產(chǎn)品幾何接邊精度均優(yōu)于1個(gè)像素。

　　李德仁院士表示，目前資三影像已用于全球測圖重大工程，國家撥款48億元，預(yù)計(jì)今年可完成2500萬平方公里，并展示了中亞、泰國、緬甸和德國等地區(qū)示范和驗(yàn)證效果圖。

　　2.自動(dòng)匹配與三維建模

　　在自動(dòng)匹配和三維建模環(huán)節(jié)，李德仁院士分別展示了雙相機(jī)搖擺傾斜攝影系統(tǒng)(雙魚)完成的武漢大學(xué)行政樓和西藏布達(dá)拉宮的三維建模效果圖;以及由業(yè)余相機(jī)數(shù)據(jù)所做的瑪雅遺址三維建模效果圖。

　　李德仁院士指出，使用雙相機(jī)搖擺傾斜攝影系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，搖擺進(jìn)口一個(gè)站點(diǎn)可以獲取超過6張照片，分辨率達(dá)到2-3厘米。瑪雅遺址三維建模是在去墨西哥參加會(huì)議的過程中制作的，當(dāng)時(shí)使用手機(jī)拍攝了40余張照片，上午采集影像，下午完成建模，使用了全自動(dòng)建模軟件，排除了人工干預(yù)的環(huán)節(jié)。

　　3.影像目標(biāo)搜索

　　作為時(shí)下研究熱點(diǎn)之一，我國已庫存超過600PB的影像大數(shù)據(jù)，影像目標(biāo)自動(dòng)搜索技術(shù)極為重要。李德仁院士指出，影像目標(biāo)搜索要依靠大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、深度學(xué)習(xí)和語音理解等技術(shù)的進(jìn)步。目前武漢大學(xué)已研發(fā)出一款軟件，通過自主學(xué)習(xí)幾百萬個(gè)樣本，可以在無人工干預(yù)的情況下，從1000萬個(gè)瓦片影像數(shù)據(jù)庫中一秒鐘實(shí)現(xiàn)40種影像目標(biāo)的自動(dòng)搜索。

　　李德仁院士表示，目前影像目標(biāo)自動(dòng)搜索技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，特別是無人機(jī)視頻技術(shù)的應(yīng)用，可以做到邊接收，邊跟蹤，邊處理，為災(zāi)害應(yīng)急、國防和城市安保工作提供了極大的便利。

　　4.遙感影像信息智能提取

　　在遙感影像信息智能提取領(lǐng)域，武漢大學(xué)取得了舉世矚目的成績。李德仁院士提出了高空間和高光譜分辨率的遙感影像智能化解譯理論和算法，支持了國家的重大專項(xiàng)，得到國際同行的高度認(rèn)可。

　　李德仁院士指出，武漢大學(xué)所研發(fā)的相關(guān)技術(shù)成果在2014年IEEE地球科學(xué)與遙感學(xué)會(huì)影像分析和數(shù)據(jù)融合大賽中，包攬了前三，以及第5、6名的成績，美國的橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室僅獲得了第4名。

　　李德仁院士分別列舉了機(jī)場目標(biāo)提取、遙感圖像建筑物目標(biāo)智能檢測、知識庫支持下高光譜圖像建筑物目標(biāo)材料提取以及典型時(shí)敏目標(biāo)智能提取等遙感影像智能提取中所遇到的難題和解決方法。

　　5.遙感影像自動(dòng)變化監(jiān)測

　　在介紹遙感影像的自動(dòng)變化監(jiān)測技術(shù)時(shí)，李德仁院士以北京機(jī)場、梁子湖、珠江三角洲等地區(qū)為例，指出機(jī)場變化監(jiān)測存在光照、拍攝角度等造成幾何位置不對應(yīng)，像素級結(jié)果破碎、零散，目標(biāo)變化信息不連續(xù)等問題，可通過目標(biāo)影像凸面模型解決。據(jù)此模型進(jìn)行目標(biāo)影像比對與目標(biāo)變化要素提取，適用于變化發(fā)現(xiàn)，復(fù)雜的目標(biāo)要素提取需要單片重新提取，并列舉了北京機(jī)場原始影像、變化后圖像和變化檢測結(jié)果三張圖片進(jìn)行對比。

　　隨后，李德仁院士以梁子湖為例，列舉了2013年、2014年、2015年梁子湖遙感監(jiān)測水質(zhì)分級變化圖，可看出三年來梁子湖水質(zhì)變化情況。(配圖)

　　以及珠江三角洲不透水面監(jiān)測，該項(xiàng)目可用于城市洪澇或者積水處理。武漢大學(xué)完成了世界上第一張2米分辨率全國不透水面一張圖，用于海綿城市建設(shè)，在今年獲得測繪科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

　　6.自動(dòng)形變測量

　　李德仁院士指出，在北京市平均沉降速率監(jiān)測項(xiàng)目中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，北京東部地區(qū)最大年沉降速率大于100mm/year。北京市東部、東北部及北部地區(qū)主要的沉降漏斗基本連成一片，朝陽東部咸寧侯——雙橋沉降嚴(yán)重。并展示了北京市2003年——2010年間北京地面沉降的時(shí)空演化過程圖，可以看出北京市地面沉降量呈現(xiàn)逐年增大的趨勢。

　　7.智能測量機(jī)器人

　　李德仁院士指出，利用傳感器、陀螺儀和激光掃描儀，可以實(shí)現(xiàn)測量過程的自動(dòng)化。一個(gè)智能測量機(jī)器人只要在房間里走一下，就可以畫出房間的地圖。有了這項(xiàng)技術(shù)，就可以做路徑規(guī)劃，用于研究自動(dòng)導(dǎo)航飛機(jī)。比如武漢大學(xué)研發(fā)的小佳機(jī)器人，經(jīng)過訓(xùn)練，可以自動(dòng)測量和識別人臉。

　　除此之外，李德仁院士還介紹了立德公司研發(fā)的履帶式機(jī)器人和輪式機(jī)器人，不同的機(jī)器人可以應(yīng)對不同的環(huán)境需要。目前只能機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)越來越廣泛，包括變電站智能巡檢、智慧校園安保運(yùn)動(dòng)、智能物流、新零售導(dǎo)購以及醫(yī)院導(dǎo)醫(yī)等。

　　人工智能和腦認(rèn)知的成果，已在推動(dòng)地球空間信息技術(shù)從感知走向認(rèn)知和智能決策支持。

　　二、地球空間信息學(xué)的社會(huì)化和大眾化

　　李德仁院士指出，隨著地球空間信息學(xué)的發(fā)展，地球空間信息學(xué)的社會(huì)化和大眾化應(yīng)用越來越廣泛。此前，人們只能通過對地觀測了解和認(rèn)識自然社會(huì)?，F(xiàn)在可以用遙感做社會(huì)地理計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對人、對社會(huì)、對人類社會(huì)活動(dòng)進(jìn)行觀測。比如，此前發(fā)射的夜光遙感衛(wèi)星就可以解決GDP分析、人口分析、一定能量的碳排放、城市擴(kuò)張和城市貧困指數(shù)分析等問題，并列舉了通過夜光遙感對敘利亞戰(zhàn)局分析結(jié)果和中國夜光遙感變化所反應(yīng)的的區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展政策成果。

　　地球空間信息學(xué)的社會(huì)化和大眾化還體現(xiàn)在基于社交媒體數(shù)據(jù)研究網(wǎng)絡(luò)事件時(shí)空演化。構(gòu)建社交網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)實(shí)空間的相互映射關(guān)系，提出歷史事件回溯和時(shí)空過程重構(gòu)方法，研究網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)實(shí)相互作用下的事件時(shí)空演化規(guī)律，分析社交網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)實(shí)空間的相互作用，為洞悉社交網(wǎng)絡(luò)上的世情民意、掌握社交網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)實(shí)空間的互動(dòng)規(guī)律、預(yù)測突發(fā)事件影像等提供有力的理論和技術(shù)支持。

　　李德仁院士指出，對于歷史人口空間演變的研究可以更好的制定城市發(fā)展規(guī)劃，而城市出行軌跡大數(shù)據(jù)包含了手機(jī)軌跡數(shù)據(jù)、視頻軌跡數(shù)據(jù)、出租車軌跡數(shù)據(jù)、室內(nèi)定位軌跡數(shù)據(jù)、公交地鐵刷卡數(shù)據(jù)和時(shí)空軌跡數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以用做智慧交通的研究。武漢大學(xué)和公安部合作研發(fā)了武漢交警數(shù)據(jù)大腦，這是一款依托全息感知、時(shí)空分析、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)打造的道路交通指揮應(yīng)急系統(tǒng)。自該系統(tǒng)上線后，武漢市交通擁堵從23名下降到了52名，梳理擁堵事件從平均7分鐘降到90秒。李德仁院士表示，李克強(qiáng)總理在2017年12月在武漢專門參觀考察了該系統(tǒng)運(yùn)行。武漢大學(xué)與美國芝加哥等大學(xué)聯(lián)合成立了社會(huì)地理計(jì)算研究中心。

　　三、地球空間信息的實(shí)時(shí)智能服務(wù)(PNTRC)

　　在提到地球空間信息的實(shí)時(shí)智能服務(wù)時(shí)，李德仁院士指出，當(dāng)前我國現(xiàn)有的通信、導(dǎo)航、遙感衛(wèi)星系統(tǒng)各成體系，軍民系統(tǒng)孤立，信息分離、服務(wù)滯后。遙感衛(wèi)星需要過境或通過中繼衛(wèi)星向地面站下傳數(shù)據(jù)，無形間鏈路和組網(wǎng)，數(shù)據(jù)下傳瓶頸嚴(yán)重制約信息獲取效率;北斗衛(wèi)星具有短報(bào)文通信能力，但是不具備寬帶數(shù)據(jù)傳輸能力;通信衛(wèi)星尚無自主的業(yè)務(wù)化衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，對遙感、導(dǎo)航等天基信息的傳輸保障能力受限;而且服務(wù)模式主要面向?qū)I(yè)用戶，尚未服務(wù)大眾。

　　針對上述情況，李德仁院士提出了要建設(shè)通導(dǎo)遙一體化天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)(PNTRC)的建議，該系統(tǒng)的建設(shè)思路包含了一星多用(遙感、導(dǎo)航與通信功能復(fù)用)、多星組網(wǎng)(高中低軌多類衛(wèi)星組網(wǎng))、多網(wǎng)融合(衛(wèi)星網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)，互聯(lián)互通，深度耦合)、智能服務(wù)(云計(jì)算、時(shí)空大數(shù)據(jù)與智能終端支撐下實(shí)時(shí)服務(wù)于廣大軍民用戶)等多項(xiàng)內(nèi)容。據(jù)李德仁院士透露，目前該項(xiàng)目已經(jīng)獲得了自然科學(xué)基金2億的資金支持，在今年年底之前，中國工程院還將向中央提交一份推動(dòng)通導(dǎo)遙一體化，實(shí)現(xiàn)空天信息實(shí)時(shí)服務(wù)的建議。

　　李德仁院士表示，建設(shè)PNTRC系統(tǒng)的目的是把長期以來的專業(yè)服務(wù)轉(zhuǎn)向大眾，從依賴國家扶持轉(zhuǎn)向國家扶持之下的市場化國際化。目前該系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)包括實(shí)時(shí)導(dǎo)航增強(qiáng)(各種類型用戶提供米(分米)級高精度實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位信息);精密授時(shí)(提供時(shí)間信息和時(shí)間同步信息);快速遙感(全天時(shí)、全天候、實(shí)時(shí)的獲取、處理遙感和視頻數(shù)據(jù)，并將感興趣的信息及時(shí)推動(dòng)給用戶的手機(jī)和各類移動(dòng)終端;天地一體移動(dòng)寬帶通信傳輸(克服地面通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍不足的局限，可為全球用戶提供安全、可靠、高速的天地一體化通信和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù))。

　　該系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃可分步實(shí)施：第一步是建立區(qū)域服務(wù)系統(tǒng)，為中國及“一帶一路”國家服務(wù)。星座組成包括100顆低軌通信/導(dǎo)航增強(qiáng)衛(wèi)星;80顆低軌多角度遙感衛(wèi)星(具備星間通信能力);核心能力是目標(biāo)信息獲取時(shí)間分辨率為10分鐘;實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位精度達(dá)到亞米級;移動(dòng)通信能力要自適應(yīng)變帶寬，單波束最高速率達(dá)到40mbps。第二步建立全球服務(wù)系統(tǒng)。星座組成包括300顆低軌通信/導(dǎo)航增強(qiáng)衛(wèi)星，200顆低軌遙感衛(wèi)星(具備星間通信能力)，核心能力是遙感信息獲取時(shí)間分辨率優(yōu)于4分鐘;實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位精度達(dá)到亞米級;移動(dòng)通信能力全網(wǎng)通信容量嗎不低于600gbps，支持高速移動(dòng)過程中的音視頻通話能力和遙感影像的接收能力。

　　李德仁院士指出，低軌通信衛(wèi)星可依托國內(nèi)具有星間鏈路的低軌通信星座發(fā)展計(jì)劃，如鴻雁、虹云等，增強(qiáng)導(dǎo)航增強(qiáng)載荷，發(fā)射具備星間通信能力的遙感衛(wèi)星。同時(shí)要研制PNTRC系統(tǒng)衛(wèi)星型譜，通過小型化、批量化，降低系統(tǒng)建設(shè)成本。據(jù)了解，目前該系統(tǒng)的建設(shè)投資預(yù)計(jì)需要350億，由多位院士及科研人員承擔(dān)了系統(tǒng)建設(shè)中主要關(guān)鍵技術(shù)的攻克任務(wù)。

　　李德仁院士表示，PNTRC系統(tǒng)有望推動(dòng)形成萬億級產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，系統(tǒng)建成之后，軍方可以做到全球多目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤，固定目標(biāo)的實(shí)時(shí)變化監(jiān)測;大眾用戶則以移動(dòng)終端為載體，可提供定制化、實(shí)時(shí)化的天基信息增值服務(wù)。

　　據(jù)了解，建設(shè)PNTRC系統(tǒng)是落實(shí)軍民深度融合戰(zhàn)略要求的有力舉措，可支撐我軍未來在全球范圍內(nèi)“能打仗”、“打勝仗”。這一系統(tǒng)的建設(shè)可以占領(lǐng)天基信息服務(wù)這一新興領(lǐng)域的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，同時(shí)可以推動(dòng)我國衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導(dǎo)航等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的集成創(chuàng)新發(fā)展，帶動(dòng)形成互聯(lián)網(wǎng)+天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)的新型產(chǎn)業(yè)。

　　最后，李德仁院士表示，在大數(shù)據(jù)與人工智能時(shí)代，抓好自動(dòng)化、智能化、社會(huì)化、大眾化和實(shí)時(shí)話，以測繪、遙感和地理信息技術(shù)為中心的地球空間信息學(xué)，其創(chuàng)新發(fā)展的道路十分寬廣。從當(dāng)前國家需求和國際高科技發(fā)展形勢看，建設(shè)我國通導(dǎo)遙一體化空天信息實(shí)時(shí)智能服務(wù)系統(tǒng)，是實(shí)踐黨中央提出“軍民深度融合”戰(zhàn)略的重要途徑，也是落實(shí)《“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》要求的有力舉措。監(jiān)獄西方國家尚未形成這樣的實(shí)用服務(wù)系統(tǒng)，我國應(yīng)該抓住機(jī)遇，群力攻關(guān)，作出原創(chuàng)性的科技創(chuàng)新，也是測繪人未來所必須做的工作。