刘经南院士：时空信息是万物互联和智能服务的数字基底

2021-12-28 17:45:27 2

从智慧交通、智慧水利到智慧城市，如今信息化和智能化测绘已成趋势，而5G通信、大数据、云计算、物联网等新兴技术的出现并与测绘地理信息技术交叉融合，也加速了测绘信息化和智能化进程。

谈到智慧城市、万物互联和智能测绘，时空信息是绕不开的关键要素。在前不久召开的中国测绘学会2021学术年会现场，中国工程院刘经南院士接受了媒体采访，他表示，时空信息是万物互联和智慧城市的数字基底，测绘地理信息技术将在其中发挥不可替代的作用。

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中国工程院院士刘经南

记者：当下，多学科、多技术的交叉融合已成必然趋势，那么在此背景下，测绘地理信息行业的风口会在哪里？

刘经南院士：

风口是企业家比较关心的事，测绘技术是采集、处理和应用时空信息数据的主要手段，从这个角度来看，未来测绘行业的产业来得较早的风口可能集中在自动驾驶和物联网这两大方向上。

传统测绘技术手段主要获取静态的地理信息数据，随着信息化和智能化测绘时代的到来，我们已经可以实现动态获取、实时感知，而这也是实现智慧交通和万物互联的数字基础。

从人类驾驶汽车到机器驾驶汽车的转换，特斯拉比较激进，预计需要5年实现，我们一般认为起码要10年左右。因为汽车涉及到公共安全，所以要格外谨慎，但这一发展趋势是必然的。

智能驾驶、自动驾驶和无人驾驶，这几个概念相近，但强调的方面不同。作为科学家，我相信只要技术进展到一定的程度，机器驾驶会比人开车要靠谱，因为人总是有有意识，有主观情绪的，而机器会更理性、更科学地来处理各种变化。比如，酒驾、疲劳驾驶这些就是只会出现在人类驾驶中的行为，当然，这些的前提是建立在技术发展到比较成熟的阶段上。

记者：我国测绘地理信息事业起步较晚，但发展势头迅猛，那么支撑我国测绘地理信息事业进步的因素有哪些？

刘经南院士：

从科技角度来看，20世纪后半叶到21世纪，各种新兴技术的飞速发展为测绘事业的快速发展提供了技术支持。比如在卫星遥感技术等新兴技术的支撑下使得原本非常艰苦的测绘专业变得更加轻松，传统测绘作业需要靠双腿，靠肩扛仪器爬山越岭去做测量，现在可以通过卫星遥感的方法不仅不再需要翻山越岭，还可以不受天气影响，实现全天时作业。

当然还有其他的技术手段，比如无人机，能够实现低空大比例尺的测绘任务，还有激光雷达，它可以实现立体测绘和动态测绘，通过激光雷达技术我们可以直接感知车辆的运动，这些都是基于20世纪末以来光电技术和信息技术的发展。包括数据处理方面，测绘软件和地理信息系统的发展也是基于信息技术和互联网技术的快速发展。

记者：谈到时空信息，就不得不提北斗全球卫星导航系统，那么，现在北斗发展到什么样的阶段了呢？

刘经南院士：

北斗卫星导航系统有三大功能也就是导航、定位、授时（PNT）。传统逻辑下，我们记录时间是时、秒、分，记录空间是坐标、经纬度、角度等，也就是说在传统模式下，时间和空间是两个体系，而北斗综合了空间和时间信息，也就是时间空间一体化，而且定位、导航和授时的精度更高，只有做到这一步才能实现时间、空间、位置的协同，这也是万物互联的一个先决条件。

记者：测绘是一项支撑性和服务性的技术，那么，测绘技术在服务自然灾害防治和应急管理应方面有哪些优势呢？

刘经南院士：

在自然灾害防治和应急管理上，测绘技术主要从三个方面介入：一是感知自然变化；二是分析变化的危害性；三是辅助应急决策；

比如郑州暴雨灾害，下雨是一个事件，我们需要掌握这一事件发生的精确时间、位置（范围）通过*的感知和有效的信息传递，就可以大大降低自然灾害造成的损失。这些信息的感知和传递，我们都可以通过“北斗+5G”来解决。

其实，北斗是可以预报空气中含水量的，现在“北斗+5G”，500米左右就有一个基站，从北斗卫星到地面基站，与大气层就有很多交点，每一个交点的含水量都是可以感知到。郑州暴雨灾害启发了我们，一定综合多种手段来提供预报的*度，一旦出了事就能够快速决策。

记者：“北斗+5G”融合发展的优势有哪些，将给我们带来哪些改变？

刘经南院士：

北斗系统与国际主流导航系统相比精度更高，*的GPS精度在10米左右，欧洲伽利略也是10米左右，而中国的北斗将定位精度提高到5米级，通过地基增强系统，其所覆盖的区域可提供实时厘米级精度的位置服务。此外，北斗独有的短报文双向通信功能也是一大优势，也就是说我们北斗不仅有定位、导航、授时服务，还兼具通信功能，而且，北斗通信可与移动通信连成一体。不仅如此，北斗还可以做遥感，当然GPS也可以提供遥感服务，但是我们结合北斗的双向通信，可以把遥感数据及时回传。而且“5G+北斗”的融合发展有望实现通信、导航、遥感一体化，这是我们的一大优势。这在应急和搜救上将有很大的应用空间。

此外，与*GPS相比北斗的频率更多，这也保证了北斗的高精度和多功能。也就是说，现在北斗的显著优势是精度更高、功能更加齐全，但GPS的运营时间更久，稳定性略好一点，在市场占有率上占有较大优势。我们深信，随着北斗稳定性的快速提高，其功能多、精度高是北斗走进千行百业，并走向国际市场的重要基础。

记者：当下，测绘的概念已经延伸至地球空间信息科学，那么，您认为未来的泛在测绘将如何更好地服务自然资源管理呢？

刘经南院士：

北斗可以提供*的时空数据，它和物联网技术的交叉融合将可以实现人与物、物与物的协同，从而实现*管理和*的资源调配。比如，2020年的疫情，武汉封城以后，*资源、医护资源以及飞机、相关人员的管理都要依靠*的时间和位置信息。

北斗下一步的研究重点是信息的时空定位，未来有望通过信息资源将山水林田湖草沙海洋等自然资源的管理都串联整合起来，由静态管理走向动态监控从而全面提高资源包括自然资源管理的信息化和智慧化水平。

记者：在未来的城市规划和管理的发展趋势是怎样的，测绘地理信息技术将发挥什么作用？

刘经南院士：

未来的城市规划和管理也就是智慧城市的范畴，智慧城市首先是要建立一个感知体系。包括城市的每一部件都有*的坐标，都要把它信息化。未来城市的感知体系将有多个层次，有天空的遥感卫星，其次是低空无人机，然后是地面的物联网，构成一个立体的城市感知体系，从而实现信息化和智能化管理。

城市就是一个生命体，它有呼吸、消化系统，有排泄系统，还应该有负责集中处理的城市智慧大脑，所以，未来城市的运转将是云、边、端的结合。每个端都有智能决策系统，每个边也有智能决策系统，然后统一汇集到云端形成多源、多类型的数据集合，三者之间互相协同，然后再接入大数据和智能计算的分析处理体系，以及反馈运控体系。这些体系都通过时间、空间、位置进行协同，从而达到趋利避害的目的，城市运营和管理的目标就是趋利避害。最终实现实体城市和虚拟城市的协同交互，这样就实现了真正意义上的智慧城市，我们称之为智慧城市的数字孪生。

总而言之，以上这些功能的实现都是建立在*时空信息的基础上，需要时间、空间、位置的协同，也就离不开北斗以及测绘地理信息技术的支撑和服务。

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