李德仁，武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室教授、博士生导师，测绘遥感信息工程国家重点实验室学术委员会主任，同时身兼中国科学院院士、中国工程院院士、美国纽约科学院院士及欧亚科学院院士。
1982年，李德仁院士首创从验后方差估计导出粗差定位的选权迭代法，被国际测量学界称之为“李德仁方法”。 他主持研制多款我国拥有自主版权的基础软件Gerostar、Geoimager等。李德仁院士长期致力于遥感(RS)、全球卫星定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)为代表的空间信息科学与技术的研究，推动了3S产业的发展。
在地理空间产业蓬勃发展的阶段，李院士分享了他关于“数字地球”与“智慧地球”的独到见解。
如何从“数字地球”走到“智慧地球”，测绘行业主要做了哪方面的工作?
“数字地球”是美国前副总统戈尔在1998年提出的概念，建立在信息高速公路的建设和随后引发的信息社会革命及知识经济的基础上。“数字地球”就是通过各种技术手段，把地球上自然的、社会的各种信息装到电脑里去，构成一个栩栩如生的虚拟地球，来显示地球上自然和社会的活动及变化。简单地说，“数字地球”就是把地球上各种自然的、社会的、经济的、文化的信息装到计算机网络上去，让它流通起来为人们服务，比如Google Earth和微软的VirtualEarth，还有中国最近提出来的天地图。
为了建设好“数字地球”，测绘行业的贡献很大，主要体现在两方面：第一、测绘工作者生产了将地球信息数字化的4D产品，即数字线划图(Digital Line Graphic, DLG)、数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)、数字正射影像(Digital Orthophoto Map, DOM)，还有地图扫描后生成的数字栅格地图(Digital Raster Graphic)。测绘工作者首先把生产的4D产品装到电脑里去，形成一个全球无缝的结构，再把它从二维数字模型发展到三维数字模型，通俗地理解，就是把城市的房屋竖起来，把道路网也三维地建起来。这样，从二维GIS发展而来的三维GIS跟计算机的虚拟现实技术结合在一起，共同构建了一个在网上流通的栩栩如生的地球，因为它不是真实的地球，所以称之为“数字地球”。
“数字地球”有什么作用呢?由于“数字地球”实现了利用地理位置对所有信息的整合和三维表达，使得人们只要能上网，就可以做到“秀才不出门，能知天下事”(see everything on Web)。它可以用来指导经济建设，实现国防信息化，也可以用来改善人们的生活，比如现在的电子导航地图等。“数字地球”依靠的是“3S”技术，即遥感技术(Remote Sensing，RS)、全球定位导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS，由美国的GPS、中国的北斗、欧洲的伽利略计划和俄罗斯的格罗纳斯组成)、以及地理信息系统(Geographic Information System, GIS)。这3个“S”集成在一起，就可以把现实地球上的信息按照空间位置有序地存放到网络上去，并通过网络实现流通，这就是“数字地球”。
除了各种自然的、社会的、经济的、文化的信息以外，地球上还有哪些东西没有被信息化呢?答案是人和机器。这就涉及到如何把人和机器通过“物联网”连接起来的问题。因为人和机器英文都可以翻译为“object”，或者“things”，所以“Internet Of Things”就可翻译为“物联网”。物联网包括三个概念，第一是智慧传感网，在这个传感网里面，每一个机器、每一个物件都能够由它唯一的IP标识，并通过一个无线或有线的网络联系起来，比如某人使用了GPS手机或RFID(射频标识)，那么他(她)在地球上的位置就能够随时记录到网上去;一辆汽车如果装了GPS接收机，它的轨迹就会按需要如实记录到网络上去;甚至家里的每一个电器、每一个部件都有一个IP地址，通过网络相互联系，这样就实现了无处不在的智能传感网。第二是智能控制网，既然机器在网络上有描述、有跟踪、有记录，那么就可以对它们进行远程控制，当然，这种控制要建立在一个智能安全网上，才能保证这些感知控制是安全的。因此，可以用一个公式来给“智慧地球”下定义，“智慧地球”=“数字地球”+“物联网”，“智慧地球”除了可以实现“秀才不出门，能知天下事”以外，还能做到“秀才不出门，能做天下事”(do everything on Web)。举个形象的例子，有了“智慧地球”后，人们可以通过手机在回家前十分钟把家里的空调打开制冷，把电饭煲打开做饭，所有这些操作并不要求人们在家里才能完成，由于所有机器和物件都在网上管起来，因此对它们进行远程操作和控制成为了可能。
从“数字地球”走向“智慧地球”需要做很多工作，这些工作不是单靠测绘行业就能完成的。从物联网的组成可以看出，如果要实现“智慧的感知”、“智慧的控制”和“智慧的安全”，需要很多行业共同努力：首先，制造业要制造可上网的机器，这个建议最初是IBM公司向奥巴马提出的，如果这个建议被采纳，无疑将会在全世界范围内掀起新一轮信息化制造业发展的浪潮，能够使全世界从“经济危机”中走出来，所以“智慧地球”是世界科技领域的下一个奋斗目标。那么测绘行业能为“智慧地球”的建设做些什么呢?首先，测绘遥感行业要把自己的传感器管住，包括天上的卫星，空中的飞机、无人机，以及地面的各种传感器，比如城市里的摄像头等。测绘工作者要将这些空、天、地传感器组成一个智能传感网，连接到计算机网络上去。OGC组织已经制定了一系列相应的标准，规定了遥感传感器上网的规范。当遥感传感器能上网时，就可以实现实时获取数据，将原来静态的、“死”的地理信息数据变“活”，当灾害发生的时候，就可以第一时间获取真实数据，观测灾害演变的全过程。现在测绘行业正在为实现这个目标不懈努力。
其次，测绘工作者还要解决物联网上数据实时快速处理的问题，原来没有这么多传感器、这么多任务，因此计算过程是很缓慢的，数据输入、处理和加载的速度都很慢，现在智能传感网可以将传感器的数据实时发送到网上，这就意味着测绘工作者要实时快速地加工数据，提供更好更快的服务。测绘行业也正在朝这个方向努力。由于“智慧地球”是面向应用的，测绘工作者除了要管好遥感传感器外，还要抓一些示范应用，比如“智慧城市”、“智慧家庭”、“智慧景区”等，我们最近做的“智慧九寨”示范项目，就是要把景区里的自然风景管起来，把景区里动态的游客、车辆、基础设施和他们的变化都管起来，实现资源的最有效使用，让游客得到最佳享受，让资源得到最好的保护，这也是绿色旅游的需要。所以测绘行业需要朝两方面努力：第一，要争取把各种遥感传感器在未来5到10年内连到互联网上去，同时相应的处理速度要能达到实时或准实时;第二，抓典型应用。这也是测绘工作者目前正在做的工作。
国内提出的“智慧地球”与国外IBM提出的“智慧地球”有哪些共同和不同之处?“智慧地球”在国内目前的发展状况与前景?
我个人认为国内提出的“智慧地球”和国外提出的“智慧地球”没有本质上的区别。中国在建设“数字地球”的过程中做了大量工作，取得非常好的成绩，因此现在要着重抓物联网的建设，推动未来的制造业走上信息化和工业化结合的道路，制造能够上网的机器。从这个角度来看，国内提的“智慧地球”和国外提的“智慧地球”没有什么不同。只是中国的工业化发展不如西方，信息产业的发展也不如西方：美国的信息化在1992年提出“信息高速公路”时就已经蓬勃发展，我国则是从1995年才刚刚起步，而且我国是一个人口众多、灾害频发的国家，因此，如果说有什么不同，也可以简单地归纳为我们国家在实现“智慧地球”过程中有更高的难度，对“智慧地球”有更大的需求。因为人多，管理难度就大;因为国家底子薄，我们的起点就比人家低，由于我国国情和自然情况的复杂性，我们的任务就更加艰巨。
但是我们也有自己的优势：我国的工业化水平虽然不如西方国家，但如果我们同时抓好工业化和信息化的集成发展，也许还要省一点劲，我们没有很好的工业基础，从头发展不会有大的问题，但是西方的工业化水平已经很高了，因此不太愿意花大力气把它推倒，重新做新产品。因此，我们有后发优势，在发展工业的同时把信息化也也提上议事日程，就可以一气呵成。此外，我们是社会主义市场经济，如果政府肯下大力气发展“智慧地球”，是一定可以做好的。以上是我个人对中国提出的“智慧地球”和国外提出的“智慧地球”之间异同的一些认识。
云计算与智慧地球有什么必然的联系，它们之间存在怎样的关系?
当我们从单机计算、单数据库管理的时代迈向“数字地球”时代后，就会发现网络上的各种资源应当综合利用。过去我们提出的分布式计算、网格计算就是为了实现资源共享，现在要更进一步，让所有的东西连网，用一个公式来表达，就是“数字地球”+物联网。当人、机器和自然环境等都连网的时候，就需要一种大众参与的互联网计算模式来实现计算资源的动态可伸缩和区域化，并以面向全社会的方式提供服务，这就是“云计算”的概念。云计算允许用户在互联网上通过端设备随时随地的获取个性化服务，我们每个人不需要买机器，而只需要买计算、买存储、买带宽、买数据、买服务，它是数据共享和计算资源共享的高级阶段。云计算通过云计算中心联合网络上所有的计算资源，来支持社会化、集约化和专业化的计算服务。据一位科学家估计，到2020年前后，世界上会有7万亿个有线或无线的传感器通过网络组织起来，为全球70亿人服务。这些服务将不再使用过去的计算模式，而是使用基于分布式、网格化或者云计算中心指导下的社会化计算模式。这种计算模式的特点就像人们看天上的云一样，它完成了计算，但人们并不知道计算是在哪里进行的，数量庞大的计算需求在云计算中心的指导下通过整个网络的协作来完成。现在可以断言，云计算将是“智慧地球”时代网络计算的主要模式，它是一种资源节约型、环境友好型的绿色计算。现在世界上很多大的厂商都在构建云计算中心，我国在这方面还需要努力。中国有一个专门的组织在研究云计算问题，李德毅院士在这方面也做了很多研究，大家可以看看他们的报告，来体会云计算。
智慧地球概念的提出，如何带动整个地理空间产业的发展?
“智慧地球”的提出，使整个地理空间信息产业上升到一个新的阶段，这个新的阶段有哪些特点呢?我认为可以归纳为以下四点：
第一，整个产业不再只面向专业人员，而是面向社会、服务大众，在这个阶段，人人都需要地理空间信息的支持，人人都需要面向位置的服务，打个比方，我现在在哪儿，怎么去想去的地方;我要买东西，去哪里买、把东西放在哪里最好、最佳路径又是什么?据中国工程院估计，十二五期间，面向地理产业本身的产值可能是800-1000个亿，但面向位置服务的产值可能会达到5000-6000亿，这就要求地理空间信息服务要敞开大门，为整个社会提供服务。
第二，在“智慧地球”的概念下，每个人都可以上网，都可以成为一个传感器(sensor)，人们用自己手机上的照相功能，可以义务地上传和提供一些信息，这些信息就叫做自发地理信息(Volunteer Geographic Information，VGI)。原来的信息提供者都是专业人员，社会大众仅仅作为信息的使用者，但现在不一样了，社会大众不仅是信息的用户，同时也是信息的提供者，比如人们看到某条街道跟现有的地理信息的不一样，就可以拍张照片并上传到网络，告诉人们这条街道发生了改变，这些人就是地理信息的更新者;又如地图上标注的一家服装店，人们发现它的用途发生了改变，就可以上传新的照片来更新信息。因此可以说，在“智慧地球”的概念下，人人都是信息提供者。
第三，由于所有的空天地遥感传感器都可以上网，地理空间信息数据库不再是过去静态的数据库。对测绘行业有了解的人都知道，过去的地理空间信息数据库是将数据加工后存到电脑里去的，只代表完成时候的状态，不能实时更新。传感器连网之后，可以使空间信息从“死”变“活”，传感器只要获取到现场的数据，就可以实时更新地理空间信息数据库中的信息。这样，地理信息就可以真正地用来解决变化监测、灾害应急、城市智能交通、精细农业等问题，这是过去达不到的。
第四、如果我们把某些空间信息，比如原始影像、立体影像等放到网上去，再把量算的工具放上去，用户就可以自己采集原来没有的信息，所以我在几年前提出来，人人都可以当测量员。举个例子，在公安部门使用的街景影像系统中，每个公安战士都可以通过立体像对去量测需要的三维信息，在救火的时候调出失火房屋的影像，具体量算失火点的高度、窗户的宽度，根据量算结果再安排调度救火设施。在过去，数字地球里没有储存、也不可能储存那么详细的数据。原来的测量是按规范把大家可能需要的共同信息采集出来，由专业的测量员完成;到了智慧地球时代，人人都可以当测量员，实现按需测量。按规范测量变成按需要测量，这是智慧地球时代的一大特点。我在《中国科学》上发表了一篇文章，预测新地理信息时代会在未来5-10年极大的推动测绘学科的发展，大家可以去看一看。
地球空间产业作为一个新兴产业，如何参入到这场信息领域的变革中?
测绘部门过去的传统习惯是把对地理信息的描述记录在纸上，现在则要存储到电脑里去。在“智慧地球”的概念下，我们测图和制图的最终目的是为地球空间信息服务提供信息和资源。我们有传感器网、有计算资源、有数据库资源，还有数据挖掘的工具、知识发现的工具，如果把这些工具都放到网上去，就可以更好地实现地球空间信息服务。国家测绘局徐德明局长这几年很重视地球空间信息产业的发展和地球空间信息服务，在我看来，信息化测绘的本质就是使测绘行业为人们提供更加广泛的地理信息服务。国家测绘局这几年来做了大量工作，切实地推进了地球空间信息产业的发展，比如发布了国家地理信息公共服务平台“天地图”等。“天地图”网站开通后，立即引起全世界的极大关注，每天的访问量高达100万人次，使人们切身感受到了地球空间信息产业的发展带来的好处。如果未来继续深入做下去的话，我国的地球空间信息产业就会融入到整个信息社会中来，为国家经济建设、国防建设、整个社会的和谐发展和提高民众的生活质量做出应有的贡献。我们测绘学会也应当积极参入到这场信息领域的变革中。
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