燕琴：测绘地理信息技术发展预测研究-新闻动态--榆林市地质矿业协会-Powered by www.laoy.net

   随着智能化时代的到来，测绘地理信息迎来新机遇与新挑战。大数据、人工智能、物联网、云计算等高新技术的加持，使测绘的外延与内涵发生了深刻变革，测绘已经从单纯的“测量制图”转为复合型“空间信息”，从以测图生产为主转为以时空信息服务为主，测绘地理信息从数字化、信息化走向智能化成为必然趋势。
    2023年8月，自然资源部印发《关于加快测绘地理信息事业转型升级更好支撑高质量发展的意见》，确定了两个阶段目标：到2025年，实景三维中国建设基本建成，95%的用户使用公众版测绘成果；到2030年，新型基础测绘体系、实景三维中国、新一代地理信息公共服务平台（天地图）全面建成，测绘地理信息安全屏障更加牢固，支撑经济社会高质量发展能力明显增强。要实现这些目标，测绘科技创新必不可少。
    笔者了解到，2024年上半年，自然资源部组织开展了地矿、海洋、生态、规划、土地、测绘与时空信息6个领域的技术发展预测工作。在陈军院士牵头指导下，来自科研院所、高校和企业的测绘与时空信息技术预测专家组积极行动起来，从测绘与时空信息理论、时空基准技术、时空动态感知技术、时空建模技术、时空智能技术、时空信息安全技术以及测绘装备7个方向，较为全面地分析了测绘领域科技发展现状与趋势，形成了技术预测报告。近日，中国测绘科学研究院院长燕琴向笔者介绍了预测研究有关情况。
    测绘领域科技发展现状
    测绘基础理论长期以来一直由欧美主导，但是近年来，我国智能化测绘理论研究的活跃程度已达到与欧美相当。著名学者李志林教授介绍说，以地图理论为例，到上世纪90年代中期，地图模型论、地图信息传输理论、地图综合理论等都由欧美学者提出，我国完全“跟跑”；90年代中期以来，我国提出了尺度驱动的地图信息图谱、地图信息论、泛地图理论、智能化测绘的混合计算范式等，实现了与国际“并跑”。其中，地图信息论解决了实时动态制图中动态设计计算问题，处于“领跑”阶段。
    时空基准包括大地基准、垂直基准（高程/深度）基准、重力基准等。专家们认为，在大地基准方面，我国建成了2000国家大地坐标系，达世界先进水平，全球参考框架也实现“并跑”。但基准动态精化还存在一定差距，海底大地基准还有空白。在重力基准方面，我国重力基准网建设达国际先进水平，初步具备全球重力数据获取与重力场模型自主研制能力，但相比美国、德国等先进水平，我国处于“跟跑”状态。在垂直基准方面，我国构建了分米级数字高程基准，初步开展了陆海垂直基准统一工作，但陆海无缝垂直基准转换与服务还存在明显短板，处于“跟跑”状态。
    时空动态感知是综合利用传感网和通信技术对空间的结构、功能和属性进行准确探测与识别的技术手段，包括精准定位、卫星对地观测、自主与协同感知等内容。当前，在卫星遥感方面，我国遥感卫星数量仅次于美国，居世界第二，但在分米级立体测绘、高分辨率高光谱、新体制雷达、陆海激光等新型传感器研制与应用方面还有不足。在无人自主感知方面，初步实现了陆上开阔场景无人自主感知，但在拒止条件、恶劣天气下实时感知还存在瓶颈，水下地下空间探测不足。在泛在社会感知方面，美国谷歌、英国Open Street Map平台有众包制图、自动化街景建图等功能，我国尚无同级别技术和产品。在遥感处理系统方面，我国有不少专题的遥感处理软件，功能性能都与国外相当，但在基础平台、综合数据处理、智能化功能等方面不足，不少需要依赖国外先进的AI（人工智能）芯片和GPU（图形处理器）支持，存在“卡脖子”难题。时空智能是以高质量时空信息为基础，依托先进计算、人工智能、大数据、物联网等新一代信息技术，通过对海量数据进行存储和管理、计算和挖掘、分析与处理后，形成具有高度智能化和自学习能力的时空知识和模型，为各领域提供更加泛在、高精度、智能化的应用服务。在AI遥感大模型方面，我国自主研制了空天•灵眸生成式大模型、莫干•玄衍大模型等，大模型数量仅次于美国，但与ChatGPT、谷歌Gemini大模型相比差距较大，且大多使用类似的技术框架和开源代码。在时空计算平台方面，谷歌地球GEE建立了由用户、数据、算法、算力构成的完整生态，我国相关平台在核心技术、规模化应用、生态构建等方面仍有较大差距。在泛在智能服务方面，我国以天地图为代表的国家地理信息公共服务平台可在线提供时空信息查询与分析等服务，与美国GE、Open Street Map、ArcGIS Knowledge相比，部分功能性能和应用处于“并跑”水平。
    时空信息安全是时空数据及其处理活动与承载设施的机密性、完整性、可控性与可用性的总称，包括安全评估、安全计算、安全防护等。在安全评估方面，美国对地理信息数据安全评估的技术先进、应用广泛，美国对软件的安全评估、德国对硬件设备的安全检测都比较成熟，而我国则刚起步，尚未形成能力。在安全计算方面，国外数据库在我国依然占主导，我国虽有Gbase等国产数据库产品，但性能上距离Oracle、PostgreSQL等国际先进水平还有差距；谷歌、因特尔等开创了隐私计算产业，Facebook、Zama等快速布局，我国一些互联网大厂和大数据公司等快步跟进。在安全防护方面，我国的地形图保密处理、数字水印、国产密码等处于“并跑”水平。美国已具备对全球地理信息资源的监测及风险预警能力，我国安全风险预警水平较为落后，仍采用传统的“角色—授权”控制模式。
    国产软硬件核心基础装备是智能化测绘的重要支撑。在GNSS（全球导航卫星系统）定位装备方面，我国北斗导航已具备全球服务能力，但国产导航芯片研究相对滞后，与国外存在代差，数据处理大型软件也基本被垄断。在遥感硬件装备方面，卫星遥感相机等核心载荷初步实现国产化，且性能接近国际主流；国产航摄仪基本实现国产替代，SWDC等相机部分性能国际领先，但CMOS感光芯片等核心器件依赖进口，存在“卡脖子”难题。在海洋测量装备方面，浅水测绘装备初步实现国产化替代，但可靠性略有不足；中水、深水测绘装备仍有短板，高端海洋测量装备进口比例仍较高；国产数据处理软件工程化还有较大差距。在遥感处理软件方面，我国遥感处理软件部分专题功能和性能可与国外相当，但大规模遥感数据高效实时处理等方面处于“跟跑”水平。在地理信息基础软件方面，以超图SuperMap为代表的基础软件平台的功能与国际主流基础软件相比，处于同一水平且各有所长，在矢栅一体化存储、云边端协同计算、可视化等方面还具有一定优势，但仍有差距。
    探索实践与发展趋势
    根据技术预测的结果，测绘领域科研单位、高校、头部企业等均认为，智能化测绘将是行业转型升级的发展目标，并开展了大量技术攻关和探索，已经取得了进展。
    在全域综合时空基准与位置服务方面，北京航空航天大学施闯教授团队采用“北斗伪卫星相位差分定位+惯导辅助定位+位置校正”，实现室内精准亚米级定位。中国测绘科学研究院导航定位团队针对室内外定位服务，研发了“北斗+穿戴式”综合定位平台。针对海洋PNT（定位、导航、授时）建设，建立了我国首个深海大地基准试验网，研发了我国首套水下北斗原型系统，填补了我国海底基准与导航服务技术空白。
    在全域动态感知方面，武汉大学闫利教授团队研制了自主飞行测量机器人，中国测绘科学研究院四维远见公司研制了轻量级移动激光扫描系统等，可实现复杂环境下自动避障与感知测量，解决了室内或其他隐蔽空间数据获取难题。
    在实景三维中国建设关键技术方面，中国测绘科学研究院实景三维团队和泰瑞数创、天际航、大势智慧、瞰景等公司研制了多个实景三维生产软硬件系统，支持生成DEM（数字高程模型）、DOM（数字正射影像）和DSM（数字表面模型）等测绘产品，以及实景三维地理实体单体化语义化自动高效建模。
    未来，面向新时期国家高质量发展需求，技术预测工作组也提出了测绘科技发展趋势及重点攻关任务。在2035年前我国测绘地理信息科技的发展方向可概括为以下几个方面。
    建设完善更加泛在、融合、智能的综合时空体系，发展多种导航手段，推动北斗导航服务向水下、室内、深空延伸，提供基准统一、覆盖无缝、弹性智能、安全可信、便捷高效的综合时空信息服务；
    发展“空天地海网”多维空间全要素感知技术，通过对物理空间、网络空间和社会空间内人、事、物的精准定位、动态获取、智能   处理与时序建模，实现以实时化、自主化和协同化为特征的无域不达的时空感知；
    构建权威统一的三维数字空间，支撑现实空间与数字空间以及空间构成要素之间的关联互馈，建立无处不在的时空连接；
建立以“大算力+大数据+大模型”为基础的时空基础设施，打通时空信息“大动脉”，让用户像用水用电一样享受无时不用的时空计算；
    打造时空智能计算引擎（大脑），实现对复杂场景的多维度解析、多层次演绎与系统性认知，达到无所不及的时空智能；
    完善时空信息全生命周期智能安全监管体系，构筑无隙可乘的时空安全屏障，激发时空信息要素潜能，赋能千行百业；
    聚焦国家重大需求，解剖实际案例，凝炼科学问题，开展前沿探索；加强与人工智能等学科的深度融合，并推动国际合作。
    2035年前，我国将完成从数字化到智能化测绘的技术转型升级，形成全链条的测绘装备研发体系，支撑建设以实景三维中国和先进时空计算平台为核心的新型时空信息基础设施，全面提升测绘“两支撑、两服务”能力；有效实现时空赋能，推动时空信息与各领域应用深度融合，提供高品质数据及高水平服务，激发时空信息数据要素潜能，支撑国家高质量发展和全社会数字化转型；创建形成以“无域不达的时空感知、无所不在的时空连接、无时不用的时空计算、无所不及的时空智能、无隙可乘的时空安全”为核心的测绘时空信息理论方法体系，带动国际智能化测绘研究与发展。

燕琴：测绘地理信息技术发展预测研究

时间：2025/3/19 10:28:27

相关文章

本类热门

本类推荐

本类固顶