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李德仁:数字地球与智慧地球

中国测绘学会2010年学术年会如期在宁召开,中国测绘学会副理事长、武汉大学科技委主任、中国科学院/中国工程院院士李德仁在会上发言。

  2010年11月9日,中国测绘学会2010年学术年会在江苏省南京市如期召开。会上,中国测绘学会副理事长、武汉大学科技委主任、中国科学院/中国工程院院士李德仁做了报告:

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中国测绘学会副理事长、武汉大学科技委主任、两院院士李德仁作报告(3sNews 摄)

  学会的各位领导、各位同仁、女士们、先生们,大家下午好。刚才陈俊勇做了很好的报告,我讲的可能只是一个基础,讲讲数字地球到智慧地球的发展。第一部分讲讲数字地球以及它取得的成绩,第二部分讲如何从数字地球走向智慧地球。我们全世界的发展是一个工业农业社会的发展,发生在真实的地球上,自从1992年美国的克林顿和戈尔搞了信息化,中国现在也不例外,我们在1998年的时候我们就听到戈尔副总统讲了数字地球,我们当年的江泽民和李岚清都讲了数字地球,1999年中国牵头召开国际数字地球的大会,已经召开了六届了。什么是数字地球呢?他可以做到“秀才不出门、能知天下事”。数字地球在网络上流通,为我们人类的生存、社会的发展和老百姓的日常生活、工作学习、娱乐来服务。有了这样的技术,多媒体技术等等只是一个基础,以宽带网为纽带,然后对地球做了一个多种类的三维的描述,这样就作为一个人类活动和生活质量提高的有利的工具。十多年以来,我们取得的成绩中国应该说和世界是同步的,有五个方面的成绩,第一个我们过去在地图上主要是二维,现在在网络上是三维来描述地区。第三个我们实现了地球的多分辨率和多时态的观测和分析。第三是实现了基于图形和基于空天地一体化实景影像的可视化和可量测。第四个是实现了基于Web Service的空间信息共享与职能的服务。第五个是通过兴趣点可以让所有的非空间信息,老百姓感兴趣的兴趣点都关联到地图上来,为全民服务。

  这个是我们最早和深圳在1994年做了一个二维到三维的数字城市。这个是我们做的泰州市的三维公园。我们可以看到现在很简单,买一个触摸屏,用这个软件,大家就可以看这个地球,我可以带大家去看看中国、长江,然后分辨率就可以自动的提高,刚才是20米到30米,现在可以提高到0.6米的图像,武汉市的房子全部三维了,这个屏幕可以旋转,在市场上的价格大概是15万,加上这个软件一起步超过30万,你就可以把地球掌握在你的手上。这个是东湖开发区三维的图像。所以说一个实实在在的数字地球在我们每个人的手上掌控和运用。

  同样的,我们还可以把一些像敦煌这样的文化遗产,有了机载的地面的洞内的不同分辨率的激光雷达,把敦煌莫高窟的文化都放到了电脑里来。文化遗产是不能再生的,你不能复制,也不可能衍生,他有一天会随着自然的变化、灾害的影响可能就没有了,所以我们现在用数字地球用测绘的方法把它存储起来放到电脑里去,就可以完整的把它保存在电脑里面。我们如果把它全数字化的话,我们就可以在网上做这件事情,我们现在正在跟中央电视台做一个4D的屏幕,让大家来享受文化遗产。

  (PPT播放中)

  李德仁:这个是我们去年暑假做的,我们要感谢敦煌让我们去做这件工作,今年我们又给了一个任务,要做60个洞窟的测量,我们一定要把中国的文化遗产用现代测绘的方法把它保存下来。

  这个是前几年给香港做的一个仿唐木够古建筑的真三维的图像。这个是一个很有趣的故事,我们到韩国旅游的时候拿例题照相机拍回来了,结果有一个酒鬼把这个南大门烧了,后来韩国就用我们这个三维图像重新建造了南大门。这个是航空检测唐家山堰塞湖的图片,是用0.3米的分辨率做的。我们用了Lidar也是的,一个夏木就把它扫回来了,这样两个数据集成在一起,就构成了唐家山堰塞湖堰塞坝的真实景观,这个是可以提供给中央领导,不要把它炸掉,而是可以引导河流,这个是我们用移动测量系统测定把倒塌的房屋的真三维建模用来做灾区分析,每一家赔多少钱,是很科学的,建筑学家拿这个数据作为原始数据,现在这个数据放在北川的地震博物馆。这个讲的是三维的众多功能,我们在多分辨率和多时态的运用上有很多方面。这个是舟曲,这个是灾前的,这个是灾后的,这样就可以分辨出来灾害的情况,这个是植被受到泥石流冲刷了,这个是水域的变化,这个就可以非常科学的通过这种多实效的变化来分析灾害的严重程度。这个是在云南干旱的时候,我们每十天做云参数法估计干旱的模型,我们最后发现从去年11月到今年3月份之间有一块地方从来没有干旱过。这个是上海下沉的情况,我们用的是PS的方法,这个是下沉的情况。用意大利的方法是3.7毫米每年,我们得到的结果是2.5毫米每年,用相同的方法检测到了上海、北京、天津城市的下沉。这个是我们做三峡大坝库区滑坡的检测情况,这个颜色发红的地区是下沉比较厉害的地方,这个是意大利的提供的数据。我们用了34张从2003年到2007年这个地区的照片,做了三维的地图。我们现在看到的是数字黔江,我们有三维的模型图,还有地面的街景影像,这些影像可以很有效的联合在一起,我们可以看它的结果,把它全部叠加起来,当我们把它旋转的时候,我的视频的三维的影像也是旋转的,这样可以给我们政府各个工作部门提供最好的信息,这个是用于三维的分析,三维的影像用于三维的测量,这种可视化是达到了一个最高的最好的满足用户需求的水平。这个马路叠在一起,这个是模型,这个是影像。如果用户随便抓一个数据,就可以量处理这个点的坐标,距离和这个障碍物的高度都可以量出来。这个功能按照国家的要求,现在在外网没有开通,内网可以开通。

  第四个是我们的空间信息服务原来是用地图服务,现在是建一个系统,我们现在要改变一种新的方法,要共享、智能服务,把内部的各种数据能够让它共享,各个部门的数据需要哪一部分都可以进行共享,这样对公众构建一个基于SOA架构的在线共享服务。这样我们就有了一种智能服务,有内部共享、授权共享和电脑在线服务。我们的服务内涵是希望所有的数据都可以申请注册,我们跟Google是不一样的,我们是可以大家共享软件,大家共同使用,数据可以集成,目录可以查询等等。

  我讲一讲信息处理的过程,如果我们要了解鄱阳湖最近下雨,这个是我们网上搜索的图像,然后可以进行查询,看看这个图像合适不合适,如果合适就建立一个服务链,做什么样的处理把软件集成起来,然后最后得到结果,问用户你满意我这个做法吗?如意满意我就执行。这个图就是鄱阳湖。也就是我们用服务代替产品,这样的话可以节省用户的成本,我们这个处理用的是美国的LASA的数据,用的我们的软件,这个是可以在网上共建、共享、公用的系统。下面我们想做一个开放式的遥感共享平台,我们已经有了一个原形,大概一两年可以推出来了。

  第五个是通过兴趣电视显与非空间信息的关联以服务全民。也就是把与老百姓有关的厂商、娱乐、旅馆,所有的衣食住行、吃喝玩乐的兴趣点的目标都加载到地图上来,来实现关联。这个图是在武汉,你想搜索一个百货公司,它就告诉你这个是一个百货公司,就在图的这个位置上。你要找一个消防队,它就告诉你在这儿。而且这个还有一个功能,你可以把你的商店标注上去,让大家享受你的信息,这个功能也是这种网站将来可以盈利的一个主要点,一个城市都有几十万个这样的兴趣点。这个是3G收集上的实景地图与实时交通,这个就是所谓的掌上城市,当年走到哪一个路口的时候,这个路口的地图和究竟就自动的呈现在你的面前,你可以进行很多功能的查询。

  我们在数字城市推进上,最近我们做了数字泰州,用的全部是自主国产的软件。这个做的就是一比一千的图。我们江苏省测绘局把整个泰州市的房子、三维都建了模型,这个江苏省测绘局来完成的,泰州也是我的老家,大家可以看到一个很新的老城,这个三维都已经建设完成了,我们可以用颜色代表它的性能。当然还有地标,标志性建筑,我们可以用精细的模型来描述,我们可以看看人民公园,我们用的竟是精细的模型来描述的。这个是模型化的城市。我们还做了影像化的城市,现在我们还只是模型当中,大概到12月份的时候可以做验收和鉴定。这个就是人民公园,我们就不满意这种简单的描述了,所以我们就用了一个精细的模型,来描述人民公园,它就可以看到里面的树、走廊、庭台、楼阁都是栩栩如生的。

  我们再发展一步,我们就可以建设一个公共平台,可以进行政府信息的发布,可以面向公众做影像城市的服务。除此以外我们也在做天地图,用了航空航天的图像,我们把地面的影像加上去,这个是地面的街景加上去的,我们已经扫了70个城市,现在试点期间有香港、澳门、北京、武汉、广州、上海都装进去了,这样就可以看到一个个的街景,让我们更好的管理。我们现在可以按照这个借景搜索,老百姓很方便,还可以再查第二个目标,你点一个路灯,这个路灯目标就可以告诉你它的位置,他是一个路灯,路灯的信息就可以从这边现实出来,甚至每一栋楼,因为政府要管每一栋楼,所以就可以点到每一栋楼里面去,它的信息都可以通过街景影像直观的进行工作和查询。我们再反恐的时候可以用这样的图预先找好路线,把他们一个个的抓住,这个就是模拟的小区情况,这些都可以进行查询。澳门我们也去扫描了,这个是数字澳门,我们到了澳门肯定想找一个旅馆,那你就搜索旅馆,这边就是旅馆的信息。你想知道开车怎么开到那个旅馆呢?这边上面是街景,下面是地图,你就可以安全的到达你的目标,让你很好的找到你的方向和路径。里面所有的目标,你只要加上去关联起来我们都可以查询,比如说这些大的建筑非常精彩,你可以一个个的去了解它的情况。比如说个大酒店很有名,我们可以点击一下,然后就可以察看到它的信息。

  在这个之外,我们下一步要做什么呢?我们认为要把传感器放到公共信息服务平台里面,我们要得到现实的真实的东西,既然是没有了,既然是昨天的,不是今天的,所以我们只有把卫星和传感器联在一起,我们在2005年做了一个实验,把传感器的卫星放到GIS里,来解决火灾的问题,用第二个卫星去搜索火灾的特性,来做减灾、防灾。这个的系统是这样的话,他有服务连生成的系统,还有资源的系统,这个资源包括卫星、无人机的现场的数据。当然做这件事情就需要研究如何来组织和规划天上的传感器,美国友185个卫星,中国有38个,到了2020年,中国至少有120个卫星,还有无人机,这些都需要有一个规划和组织,把它纳入到GIS里面去,OGC已经做了标准把它纳入到里面去了。我们希望有这样一个空天地一体化的智能观测网进行观测,我们希望能够快速的感知世界,能够做到航空航天地面观测平台系统的观测,同步同时观测,我们的处理就非常快速,非常精确,这样就可以实现系统的感知,就可以通过高超的智能化的处理,把水的问题送到水利局去,如果是环境问题送到环保局去。这个我们已经开始向国家要了一个973项目了,这个就代表了我们空间信息服务的下面一个水平和台阶。

  这样一来,我们就不知不觉的走到了智慧地球上去了。智慧地球是十年以前提出来的,但是没有人注意,奥巴马上台以后开了一个圆桌会议,IBM公司的首席执行官就提出来要搞智慧地球。智慧地球是信息化的集成,每一个冰箱、空调、电话上面都可以上网,它只要上网我们就可以控制它。这就是要搞生产,拉动美国的经济危机,促进美国的经济发展,所以这就要搞新一代的智慧型的基础设施。温总理在2009年做了三次讲话,讲物联网,说物联网是一个新的领域,实现了物与物的互联,它是与水网、电网、气网、路网一样,是地球上一个新的基础设施。为什么呢?因为物联网能够全面感知,用RFID、传感器、二维码等实现可靠的传递和智能的控制和处理。智慧地球面向的不仅仅是信息化,而是面向了物理世界,这就是一个新的概念。所以我们可以把每一个地球上的人和物传感到网上去,通过基层层把它联起来,通过网络层把它传到全世界去,就可以实行运用。这样一来,智慧地球比数字地球又有了一个大的进步,它把所有地球上的东西都整合在了一起,我们不出门可以做天下的事情。这个是国家正在建设的事情,要做一个无处不在的网络基础设施,这个图片告诉我们2017年全世界大概会有7万亿传感设施来服务70亿世界的人口。它可以做智慧交通,远程的智能医疗,可以让我们个人,不管你拿的什么设备,不管你做什么事情,不管你在哪儿都可以和网联结在一起,实行智慧的服务,你在户外通过流媒体,你在家庭也可以实现服务。应急调度能够实现及时的救人、救火等等。

  我们测绘行业现在成了构建数字地球的生力军,所以我们十年来的成绩是辉煌的,第二个物联网提出来以后,我们就指出了一条路,我们数字地球不能停步,我们要向智慧地球发展,我们静态的服务变成一个动态的、实时的和卫星连在一起的服务,它能够把人和人、人和机器、机器和机器都沟通起来。这样的话我们的地理信息就走入了一个新的时代,所有的人都成为了我们的用户,我们的GIS可以从死的数据变成活的数据。在未来我们服务的对象是所有的大众,只有所有的大众才是产业。第二个能够用户使用数据也提供数据。我们要把人家最需要的东西在它规定的时间内,需要的地方,送给需要的人去,这个是我们GIS,测绘应当努力的方向。谢谢大家。

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