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從大測繪邁向新地理信息時代---專訪李德仁院士

   發布時間:2015-09-23   分享到:
立得新聞

隨著Google Earth、微軟Virtual Earth、下一代互聯網、Web2.0、網格計算和云計算技術的出現,一個新的地理信息時代悄然來臨。武漢大學李德仁院士最近發表了一篇名為《論新地理信息時代》的文章,他提出了新地理信息時代即將到來的預言,分析了新地理信息時代的典型特征以及其帶來的地理數據組織無序、質量更新、共享隱私等問題對地球信息科學和地理信息產業的影響,并探討了積極應對的策略,引起了廣泛關注。




在9月9日下午召開的第六屆國際數字地球開幕式上,我們有幸專訪到了立得空間首席科學家李德仁院士。李德仁院士是國內外知名的攝影測量與遙感學家,中國測繪學界泰斗,中國工程院、中國科學院、歐亞科學院院士。目前致力于3S系統為代表的空間信息科學以及多媒體通信技術的研究。

以下是此次專訪的摘錄。

《3S新聞周刊》:您以前提到過您一直想推動“大測繪”,就是“跳出測繪圈子做測繪”,將信息孤島連接起來,將測繪的大地、航測、制圖聯合起來,再同其他行業聯合在一起。那么“大測繪”是在一種什么情況下提出的?目前的發展狀況是怎樣的?

李德仁:測繪是個古老的行業,從當初尼羅河泛濫,田被水一沖就變了,土地就需要丈量,泛濫一次就要重新丈量一次,這就是測量。土地測量還跟拿破侖有關,拿破侖當皇帝后提出來,應當讓全國的土地有統一的坐標系,這就是最早的地籍測量的過程。

之后,航空、飛機發明后,測繪就開始發展了。50年代開始從衛星上拍照,70年代開始發射導航定位衛星,借助信號來測定你所在的位置。這樣就有了全球定位系統。原來的測繪是以生產地圖為目標,把所有的信息放在一張紙上。現在的測繪手段也變了,地面的大地測量變成GPS全球定位,地面的人工測圖變成航空、衛星測圖,畫在紙上的地圖制圖現在畫在電腦上了,就成了地理信息系統。有了GIS、RS、GPS這三個S就成為了3S,3S代表了測繪方法的進步。就像你們3sNews就是專注于做3S領域的媒體。GPS、RS、GIS都不是傳統的測繪,但是都與測繪相關。這樣就為測繪的發展提出了新的需求和新的可能。

地圖是個幾何學,現在變成了計算機里的信息系統,它就是信息科學,從幾何科學變成信息科學,測繪應該跳出原來的圈子,所以現在就叫做地理信息科學、地理信息產業,再在信息科學之后就是服務科學。如果在這樣一個發展情況下,我們做測繪的人還在做地圖就落后了。現在人們要求多了,人們要的是我要去哪兒,我在哪投資可以賺錢,我要去哪兒旅游好,地圖顯然已經不能滿足了。既然社會有了需求,我們的測繪學科就要發展。我們現在掌握的GIS、RS、GPS技術能做什么呢?社會需要什么呢?“大測繪”就是在這樣一種概念下提出來的,是以服務于各行各業為目標。

目前,中國的“大測繪”發展得很好,第一是產值從五六億發展到了現在五六百億,第二是從事測繪的人從以前的幾萬人發展到了現在幾十萬人,第三是原來只有2~3個大學有測繪專業,現在有180多個學校有測繪、遙感、地理信息專業,而且相關人才分布在各行各業。

這樣一來,概念的發展就跳出了原來的框框,應該說發展是好的。也有的國家沒有跳出框框,比如俄羅斯。俄羅斯50年代測繪發展是相當好的。但是現在莫斯科測繪學院變小了,因為它沒有抓住新技術和新概念。歐洲很多測繪研究所、測繪系都撤消了,因為它沒有根據社會需求拓展概念,反而遙感學院擴大了。中國是一個發展中國家,很需要空間信息來支持我們今后的發展建設。

“跳出測繪來看測繪”是指必須隨著地球空間信息發展的需求來發展測繪,并不意味著放棄原有測繪技術的延續。原來半自動的,現在要追求全自動;原來靠人工的,現在要追求自動化,這就是說“跳出測繪去做測繪”,測繪本身會有更大的發展。因為如果做地圖,可以慢慢做,但是做抗震救災,就不能慢慢做,就必須改進技術,要更快更好的滿足用戶的需求。因此“跳出測繪圈子做測繪”的原因是技術進步和社會需求的結果,對原來的測繪學科也有帶動。我們中國的學者學習了西方,但不拘泥于概念,而是實事求是,科學發展觀就是要看到區別嘛。

《3S新聞周刊》:最近您又提出“新地理信息時代”的概念,您覺得“大測繪”和“新地理信息時代”這兩者之間是一個什么樣的過渡?您提到新地理信息時代用戶,自己將成為空間數據和空間信息的提供者,并且用戶的交互性也由傳統的被動式服務轉變為體驗性、溝通性、差異性和創造性的參與,那么如何實現用戶與企業或者制圖者之間的溝通呢?

李德仁:“新地理信息時代”這個概念最早是由一位加拿大的法國教授提出來的,叫做“Geoinfomatics”,我把它翻譯成了“地球空間信息學”,它是圍繞地球空間,來獲取其位置、幾何、變化、屬性、物理等各種信息的總的集成。

現在我們的測繪是發展到了地球空間信息階段,但是再往前看,又發生了新的變化。Google推出Google Earth,微軟推出Virtual Earth,就說明現在可以通過Internet、3G無線網絡來傳遞地球空間信息,甚至火星、月球、海底。那么就給IT行業就提出了一個需求,當網絡很快的時候,網絡還能干什么?如果把地球空間信息和通訊行業相比,中國6億部手機才是產業,而地球空間信息還不夠普及,如果不從十幾億老百姓的需要去發展產業,這個事業還是做不大。所以新地理信息時代這個概念,就是指地球空間信息要大眾化、普及化。

第一個發展的就是要充分利用3G,當3G網到了一秒鐘傳10G~100G的時候,上傳圖形圖像就有了可能性。第二個發展起來的是網絡工具的發展,不同的系統、數據可以通過國際認可標準實現互操作,WEB2.0可以下載和上傳,上傳功能的開辟就把用戶和制作提供數據的人連通在一起了。比如人們在路上發現一堆垃圾,就可以拍下來上傳給相關部門處理,人人都可以做數據采集。但是現在地圖還支持不了,如果可以發動群眾來做,這個系統才是好系統。當初提出把地圖變成信息放入計算機,是專業人員做給政府用,現在要變成用戶做給用戶用。這就是《新地理信息時代》這篇文章中提到的工具進步了、通信發達了、容量變大了、操作技巧提高了,GPS手機將來會做到0.1米的精度,公民也可以代替測量員。這個概念我跟美國的Michael Frank Goodchild等教授都討論過,我們一致認為這會帶來新的機遇。

《3S新聞周刊》:那就是說理論上已經成熟了,技術上還需要進步,那么“新地理信息時代”的主要技術難點是什么?

李德仁:難點比較多,比如傳感器網是個難點。技術上比如中國的3G時代是不是處處都一樣快這也是個問題。舊地理信息的數據庫我把它稱作“死數據”,過去的數據,而現在Smart Sensor WAP智能傳感器網)技術開始成熟了,衛星是一個傳感器,通過OGC(Open Geospatial Consortium,開放地理信息聯盟)的一個標準軟件把衛星數據送入地理信息系統。這個技術難度比較大,全世界到2020年可能會普及,當然現在在很多國家、部門已經在研究。

例如照相機、手機等等都是傳感器,用它們拍下的照片,“位置+照片+時間”這個數據信號就可以進行采集和處理。天上的幾百顆衛星原來與地理信息是不連的,現在要把它們之間連起來,就可以在很短的時間之內調到最新的數據。互聯網的下一代、3G的發展為我們提供了更寬的、可以裝很多數據的平臺。這就是通訊的進步。而網絡軟件的進步讓我們實現互聯互操作。用戶可以有選擇性,再把航空的、地上的和普通老百姓的手機、PDA都理解成傳感器,未來就會有很大的發展,產值也就出來了。

3S新聞周刊》:新地理信息時代是否已經到來?您預測一下真正意義的“新地理信息時代”什么時候會到來?

李德仁:新地理地理信息時代是不是已經來了,它是一個要出現的新技術,我認為它是不可阻擋的。我們的這個思維與全世界的科學家的思維都是同步的,這個很重要。以前我們的思維跟別人落后20年,現在我們改革開放30多年了,我們有條件了,我們可以跟國際上所有的科學家、企業家同步思維、同步發展,這對我們是有好處的。所以自主創新要從概念上不斷創新,新地理信息是個新概念,如果幾億人都成為地理信息的使用者和數據提供者,我們會怎樣利用和發展它,我們有哪些問題需要思考?比如是不是需要過濾器?怎么把一個傳感器連到網絡?這就給了我們新的機遇,同時也給了新的問題。至于什么時候會到來,這個問題就像我們50年前講數字地球一樣,那個時候我們是看不到的,今天我們也實現了。我們50年以后再說這個問題吧。

《3S新聞周刊》:目前有哪些國家在可視化空間信息服務上做得比較好?國家測繪局去年年底提出“國產Google Earth”,關于它的一些爭論,您如何看待?

李德仁:可視化空間信息服務,韓國、日本在這方面做得比較好,他們在發展真三維建模,而我們是發展街景。

實際上政務網現在發展到了縣市級,是為了解決民生問題、災害問題。國家提出的這種公共信息服務平臺分為兩種,一種在政府網上的是政府投資運營的,另一種在公眾網上的就是公司運營。政府用于政務、辦公的公共信息服務網是免費的,服務于廣大人民,而商業網上的公共信息服務就按照商業模式運營,當然政府也會給予一些扶持。比如政府當初扶持四維圖新,是為了要有中國自主的導航數據,這樣一來有利于市場化的發展。

問:您怎么看Google進入地理空間信息市場帶來的競爭?

李德仁:Google是做Search起家的,現在全世界有3億人在用Google Search,用Search的同時,Google能知道用戶Search什么東西的時候呈現什么廣告。Google Earth是全球地圖搜索、空間位置搜索,它也是Search,是空間信息的Search。Google就是抓住了這么一個機遇,數字地球的機遇。Search的概念在原來網絡慢的時候不體現,在現在網快了、軟件功能提高了以后,再加上把空間查詢融進去,就提高了查詢的方便性,就體現出來了。

其實這個里面是很有意思的,比如我們來看看微軟和Google。微軟2007年年產值是500~600億美元,Google是350億。比爾蓋茨最近就在意大利說他犯了一個最不能原諒的錯誤,就是“Forget

那么現在Google想做什么呢?Google現在想把筆記本改造,不叫Notebook,叫網上瀏覽器,就是Netbook。Netbook賣300美元一臺,Notebook賣1000美元一臺。Google說買一臺Netbook免費送操作系統,就不用再花99美元去買微軟的操作系統,300美元的東西在西方完全是一個可以普及化的東西。Google想推出Netbook免費送操作系統來跟Notebook競爭,這就是Google的力量。從我分析來看,目前這個力量要對抗微軟的勢頭還是很困難的,這就相當于當年IBM要對付微軟一樣。所以前兩年微軟要買雅虎,雅虎是世界上最早推出郵箱的企業,他認為如果買了雅虎就有了一大批用戶群,增多用戶群是IT產業發展的一個發展之路。搜索現在做得最好的是Google,操作系統做得最好的是微軟,所以Google跟蘋果合作就要推他的免費操作系統,這個形勢我們可以往下看。競爭是正常的,競爭有利于科學發展的。我比較賞識Google的思路,以服務為目標,要收費也要收得用戶愿意付費。

在這一點上,我們也希望有一天我們的地理信息產業能像我們的彩電等家用電器一樣可以與國際競爭。

《3S新聞周刊》:您剛剛也提到Google Earth,也提到人人都是傳感器,Google Earth之前也開放了一個上傳的功能,讓人人都可以在Google Earth上標記一些點,這個事情引起了大家的對保密性的討論。 Google街景也在世界許多地方因侵犯隱私遭到了反對,甚至起訴,我們推出三維實景影像是否也存在同樣的問題?

李德仁:是的,給了更多的自由度就存在這個問題。它與其他所有開放性的文化藝術是一樣的,都會存在隱私問題,只是我們這個行業可能實行起來難度更大。立得也會,但是可能會要容易一些,比如我們可以周末人少或放假的時候去拍等等。我們得服從國家的利益,比如有一些軍事基地等等是不能公開的;其次我們得尊重百姓的權利。這個事情是可以控制的,從正面講,首先,每個人上傳都需要有一個規章、法律來規范;第二是要有一定的技術手段來處理,現在所有上傳的東西都有自動檢查站,包括人臉識別和車牌號碼識別等等,這個Google也有,武漢立得也有;第三是通過監督部門來監管。

《3S新聞周刊》:3G上網將在不久的將來全面滲透我們的生活,您怎樣看待3G環境下實景三維影像的這種創新性應用呢?

答:實景三維影像的發展有一方面是取決于大家能不能都用手機上網的。現在的確是有一個時間差,就是3G還沒有真普及,沒有到每一個人的手機上,但是這一天肯定會到來。立得在這個階段就是要把街景影像做好。

中國有2800多個縣級城市,國家測繪局也正計劃在全國選360個城市做信息聯網。這是為政府辦公、經濟發展、災害防治、交通管理等方面的公益性行為服務的。我們想在公益性的同時,也可以做一些娛樂性的、全民性的輔助產品。如果這種模式能夠被人們接受和認可了,3G時代也發展到位了,我們也就有可能性了。我們現在一般都是買現有的城市電子地圖加街景影像這樣的服務。

現在我們整個中國都在按照自主創新的精神,希望能為中國的持續發展找到一條更好的路,傳統發展是不可能持續增長的。現在正需要新的概念、新的技術和新的產品,立得就是在這樣一條路上作一點小小的貢獻。

《3S新聞周刊》:據了解,武漢立得下個月要發布4個城市(北京、上海、廣州、武漢)的三維實景影像,能否就您所了解的談一談未來的發展計劃?以后會不會計劃在全國更多城市都推出來?

李德仁:過去中國的地理信息主要集中提供給政府用,我們現在就要提供給老百姓用。我們要找到自己的長處和特點。這是一個新的思路,希望通過與百姓的交流,要把它做好。我們認為街景做空間信息服務是比現在的遙感影像和地圖有優點的,直觀快速精確。比如如果把北京市每隔10年掃描一次,100年下來的10個數據就可以直觀的分析北京市這一百年來政治、經濟、文化、風俗的發展情況,這個數據是非常有價值的。如果不斷地積累,就是很寶貴的資料。

立得有兩個特點,首先,立得的真三維實景與Google相比有一個優點,就是用戶看上去很熟悉,人不是從天上看地球的,都是站立的來看地球表面的,所以在街景影像上找目標比遙感航空影像更容易。第二個特點是,立得立足于中國,因為中國的地理信息市場目前沒有與國外公司開放合作,所以我們也希望今后中國的街景影像服務也由中國公司生產銷售。

我認為立得是在學習Google的思路,為老百姓服務。中國地理信息產業的基本思想是:讓空間的信息更直觀、成本更低、信息量更多、服務得更好。傳統的導航是靠地圖,現在要建立基于街景影像的導航,不需GPS了,只需一個小的電子路況就行了。中國的地理信息產業的發展就是要把一個公司的帶來的獨有的技術帶來的好處充分發揮出來。現在的問題是地圖的生產周期太長、現實性較差、不直觀。立得可以做到又直觀又快。比如武漢要做的真三維地理信息系統,需要2億元和2年的時間,而做街景影像只需幾百萬元和3個月的時間。街景的缺點就是數據量很大,但是現在也不怕數據量大,我們可以大量壓縮,一個路口的三面全景影像可以壓縮到19k。

我們這次想先在4個城市發布,征求人們的意見,讓人們更多的把中國下一代互聯網、移動網的資源利用好,不論是學習、工作、交通還是娛樂。這里我們加了娛樂的概念,娛樂也是全世界這幾年發起的,現在有個新詞叫“Infotainment”是“Information”信息科學和“Entertainment”娛樂的合成——信息娛樂學。有了街景信息就可以幫助人們娛樂,給人很多享受和生活的空間。興趣點查詢的發展,促進了物流的發展,促進了經濟的繁榮。

國家說經濟增長點不是靠粗放型的經濟,而是靠高科技,帶來了用戶和產品制造者之間的溝通,真正把IT對經濟的拉動力量發揮出來。