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龚健雅院士

以下为中国科学院院士龚健雅先生以对地观测传感网与实时地理信息服务为主题的精彩演讲,演讲内容如下(未经本人核实):龚建雅:非常感谢大会...

以下为中国科学院院士龚健雅先生以“对地观测传感网与实时地理信息服务”为主题的精彩演讲,演讲内容如下(未经本人核实):

泰伯网

龚建雅:非常感谢大会邀请我到这里做一个交流,我今天报告的题目是对地观测传感网与实时地理信息服务。我记得2012年当时已经做过一个论述的题目,叫做对地观测传感网的一些应用,几年过去了,今天的报告我就想跟大家汇报一下最近几年传感网的技术已经对测绘服务方面取得一些新的进展。主要是我们团队和做的一些工作。

首先介绍一下背景与需求,我们知道现在地理信息的GIS已经迎来了一场可以说是比较重要的技术的变革,为什么这么说?我们现在信息的波及方式就是从原来的设备采集发展到无处不在,各种地理数据实时的采集,以及监测。我们的服务方式也从原来的一线发展到现在实时的在线服务。正在服务的时间效率将大大提升。我们需要迫切需要一个实时的对地信息系统。原来的地理信息来说可以扩展,本质上来说很多的工作对于我们做出一些新的贡献。

如果我们在某一个地方看到了一些水污染的试点,这个时候我们可以调动航空航天各种传感器来对它进行观测,观测的时候对整个数据来查找它的污染源,以及流域污染的范围,在整个过程中可能要调动很多的一些技术手段,甚至很多的除了传感器之外很多的计算器,很多的信息处理的软件,甚至图形。这个时候它的效率时间是非常紧迫的,所以这个时候我们需要非常实时的系统,也就从数据的感知以及协同的观测可能都要在使我们传统上的一些测绘应急方面很大达到,我们需要有一套整个的技术体系,把这些传感器如何连接这些信息,这些模型通过连接,都在一个实时的系统进行解决。

三个方面的例子,一是长江最近水利部门,还有环保部门和气象部门传感发展得非常快,环保部门的传感器都已经实施报出来,气象预报也比较实时的。最近我们了解到水利的传感器也在实施了,这么多测站,以及整个流域涉及到可以用卫星和各种传感器来监测,目前我们在卫星数据、航空数据和地面数据往往是多接的,我们迫切需要采用先进的网络GIS技术,在统一时空框架下,来管理与分析空天地的实时动态观测数据。

智慧城市的一个基本要求就希望得到动态的信息,跟智慧城市连接的时候一定会有大量传感,这是我们要做的,是太原,它有各种各样的传感器,如何来进行统一的管理也需要一套系统。现在很多的发展对应智慧城市,很多小城市做得很快,现在迫切需要采用先进的GIS,在统一时空框架下,实时地管理与分析城市内部的人流、物流和事件流,这个也是一个集成的系统。按照以前的数据都是从测绘采集和其他采集的一些数据导进去,到了现在以后,所有的这些数据可能都是实时的导入,所以就到了实时的系统。这个时候,比如整个系统是不能断的,是不能停的,所以就不断的加,它将空天地传感器资源融入GIS和,构建空天地协同的综合监测系统。

下面我就按照三个方面来介绍一下这些协同观测的方法,我们有很都的监测网络,在整个观测网络的过程中,需要考虑空天地的网络的优化,这是第一个方面,涉及到大量的传感。首先遇到第一个方面就是共享的方面,如果我们是一个网络里面有各种的平台,包括航天航空和地面,还有移动平台,各种手段,另外还可能有很多物理化学的传感器,有移动的传感器,这些传感器必须要有一个共享信息模型,别人能够认识,能够识别这些相关的信息。第二需要做的工作,提出了点观测和面覆盖型地面水文传感器优化布局方法。第三种优化提出了顾及时间连续性的星地传感器协同观测优化布局方法,构建了时间连续最大覆盖模型。这是对星地和地面传感的方式的优化。多星尺度互补,时间连续性强,由不同时间点的不同分辨率卫星观测系列构成时间系列。还有星地协同,很多的参数是用卫星进行观测,地面有观测,像土壤水分,现在我们可以用卫星来反演,反演的土壤湿度,可以得到每10天土壤湿度的图。

信息融合处理技术,我们涉及到大量的不同传感器的数据,还有不同平台方面的数据,这个时候我们需要把它融合成一个产品,对我们提供一个决策,浓合的产品涉及到大数据,也需要放到这个平台上计算。首先要解决的是无缝数据生成,因为这些数据有时间的断续的问题,几天才一次,我们的产品希望能够有连续性,就是说需要解决技术瓶颈。

时空谱一体化融合,提出了多个数据融合,包括两个三个数据的融合。这个例子同样是两个传感器的融合,有三个传感器的融合,还有五个传感器的融合,得出的这些数据得到反变率,我们看到大幅提高,空间分辨率都清晰多了。

实时服务技术,我们要把这些信息能够提供一个实时的服务,我们需要把它数据的实时揭露,实时的调度规范这些传感器对实时服务的模型能够提供组合的方法,进行动态的模拟。这是实时接入方法,现在最近几年在信息领域和信息计算机领域也专门一个互联网的专业,这个专业在很多接口方面已经解决,我们的问题是能够发现这个传感器,得到传感器的信息,这个信息能够实时的进来。这是传感器的规划,可以看到信息能够动态的变化,同时我们把不同的专家做的模型把它整个过程连接起来,形成在网上直接形成工作流,把这个工作流连起来之后从传感的数据到模型的计算,到最后动态的制图所需要的一些信息。我们可以看到这些服务组合和结果。同样,有了这些以后,根据虚拟现实的技术,把动态仿真,把整个过程,包括动态,得到我们所需要的一些结果。

这是关于模型与方法,最近几年基本上这些关键的技术都已经解决了,下面我解决一下解决了这些基本的技术以后,现在我们研究了三个方面的平台,一个是GeoSensor,2005年开始,成功研制了国内收割、国际先进的开放式传感网实时动态GIS平台GeoSensor,包含集成管理、公共服务和动态仿真等100余项功能,是我国最早具有实时动态网络GIS特征的软件产品,实线了在线共享。用这套系统集成航天航空地面传感信息,包括地表的位移、土壤湿度、行标、水位等传感器。这是我们对长江流域的系统。第二个平台是实时GIS平台GeoDyno,它跟原来的信息系统是一个实时的系统,它的数据不需要像原来的数据导进导出,是在实时的数据流同时控制,然后可以进行计算,采用的顶层的,不是我们传统的对象,数据实时的进来,不需要数据库,能够自动的加入这些数据,这是一个基本的特点。第三个平台是Geolmarter,大数据智慧服务平台是为应对大数据时代下政府和企业信息化的变革,而研发的平台型软家产品,其目标是以大术语为核心,构建政府和企业级大数据智慧服务中心。建立一个比较完善的体系,包括数据浓合的平台,数据的管理,各种服务,在大数据之上再有接口,接到具体的应用。

有了三大平台之后,为大家介绍一下具体我们做的几个典型的应用。一个做得比较大的应用,我刚才前面提到的,在4年之前提出来传感已经是将来发展的一个方向,现在可以说很多的利用部门开始大规模的应用,这是一个真正的运行系统,整个长江流域的系统,把全流域上万个传感器都实时的加入进来,这个系统是一个典型的贯彻整个传感网的整个系统。这个系统的软用的是Geolmarter的软件,所有的数据都集中到上面来。对整个运用已经用到所有的规范,包括调度,长江流域对它的蓄水水库的分配,都是在这个系统来做。当然防汛抗旱,目前的信息可以从整个系统的信息共享,现在可以20分钟就可以直接到达长江上游,这个信息是非常快速的。这里面也包括很多模型在里面,对航道的管理现在也拉入到这个体系,包括通讯这一块,能够观测到它实时的一些动态信息,现在时间大大缩短。

还有一个是太原综合观测网,现在它这个工程对地下的管网都安装传感器,但是压力温度等这些都要有一些特殊的考虑,当然气象这些监测是没有问题的,这些都跟我们其他的城市一样,做了很多的一些工作,包括应急处置,信息的支持,包括能源的疏散等模型都加在里面。

第三个例子是我们跟临潼做了一个系统,除了原来的政务之外,把现在的智慧城市动态信息拉入到里面,像传感网,空气、水温气象这些信息拉入进来之外,现在拉入人流的管理,现在要解决感知整个区域内所有信息,包括服务旅游、人流等各方面发展的都在里面,包括旅游每个景点,进去了多少人,实时的这套系统都有,生活方面的一些各种信息都在里面。另外是临潼的一些城市管理,全面做智慧城市的时候,也是城市管理的,这是环境卫生这些信息,新的一些工作是在动态信息方面,包括一些公众的信息,在这里上传的一些信息,监督各种信息在里头。

另外,我们做了一个动态的交通信息,对于再进一步细化监测的细细,包括GPS车的调动信息,交通路口的交通信息,最后出来一个新的实时交通信息,把实时的信息实时的提供服务。同样作为一个智能停车的系统,对这些停车场每一辆车进去都能够实时的反映出来,提供一个实时的服务。同样,在防汛方面也有很都实时的信息,对防汛的巡查,这些信息都有服务。

这里面我给大家汇报一下,传感和实时的GIS成为未来一段时间我们重大的发展方向,从技术的角度,现在整个监测,实时的监测,实时的服务,我们无论是智慧城市也好,还是一个全国监测,我们能够从计算能力和它的一些运用和传输做出服务。

谢谢大家!

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