张新长：教学科研两手抓的网红教授
他是国际欧亚科学院院士；他是广东省“特支计划”教学名师；他是广州大学百人计划领军人才，广州大学地理科学与遥感学院二级教授、博士生导师；他曾主持创办了中山大学地理信息系统(GIS)本科专业，填补了中山大学地理学科没有GIS专业的空白；他开创了我国测绘地理信息领域精品在线开放课程的先河；他获得过全国“宝钢优秀教师奖”、“全国优秀科技工作者”、“夏坚白测绘事业创业创新贡献奖”、“科学中国人年度人物”、“广东十大科学传播达人”、“中国智慧城市领军人物” 、“广东最美科技工作者”等荣誉和称号。他是张新长，一位年过花甲仍活跃在教学、科研、科普一线的网红教授。
记忆被拉到某个全国GIS学术研讨会的晚宴联欢环节，张新长教授登台即兴跳起新疆舞，博得满堂喝彩，观者纷纷举起手机拍摄，现场气氛瞬间被点燃。那晚活力四射的张教授给我留下了独特的深刻印象。
后来得知，张新长教授曾是武汉测绘科技大学地图制图系的老师，只是在我1994年入学那年他离开武汉去了广州，未能成就师生之缘，于是更想找机会近距离接触一下这位GIS教育界的风云人物。
借着今年超图“走进百所高校”宣讲活动，我终于在广州大学地理科学与遥感学院张新长教授的办公室，有了跟前辈当面讨教的机会。这一次，张教授的活力，逐一展现在他教学、科研和科普工作的方方面面。
慕课（MOOC）作为一种在线网络课程模式，通过标准化的线上课程教学实现高水平大学教学资源受众的规模化和全球化，拓展了传统高等教育的知识传授链，成为学习知识的又一便捷途径。
“当初，一听到有这个课程，我整个人都为之沸腾，这正是一个可以把我的教学与研究成果分享给同学们的平台！”对于慕课这种授课形式，张新长教授这样表述。
教育部高教司司长吴岩曾指出“建设中国‘金课’，没有旁观者，都是建设者。课程是人才培养的核心要素，是教育的微观问题，解决的却是战略大问题”。而慕课建设就是用信息化手段打造“金课”的重要举措之一。
2012年11月，张新长教授的《数字城市》课程作为教育部第三批国家精品视频公开课在教育部慕课平台“爱课程网”上线，受到大众的热烈欢迎与好评，截至2020年12月已有超过34.5万人次进行学习。在“爱课程网”上全国992门国家级精品视频公开课程中总排名第5位。《数字城市》以独特、新颖的授课方式，解除了传统教学“教室”的约束，受到广大同学和社会公众的好评，产生极好的学习效果，达到了教育部提出的将优质教学资源网上传播的目标，实现共享和辐射，能够让更多的人从中受益。
在这之后，张新长教授开始制作在线开放课程（慕课）《地理信息系统概论》，这是在教育部慕课平台“爱课程网”上在线开放课程专栏中上线最早的测绘地理信息领域的专业课程，也是教育部首批国家精品在线开放课程和首批国家级一流本科课程。截至目前共开课9期，合计听众87786人。在MOOC模式下，《地理信息系统概论》这门课程，每日在线学习人数平均在200人以上，最高时学习人数超过了1000人，这是传统教学模式难以达到的学生规模，同时该课程自2018年10月在中宣部主管的“学习强国”APP平台上进行首页推送。
▲学习强国APP推送张新长教授慕课课程
在“互联网+教育”的背景下，慕课逐渐走入大众的视野。线上“慕课”可用于学生自主学习基础理论知识，有助于抽象概念的理解，并且还能重复回放学习；线下“翻转课堂”的形式则促进了学生之间思想火花的碰撞，激发了学生的创新思维。翻转课堂中，教师对慕课中核心、关键、难懂的知识点进行剖析讲解，对实际操作进行指导，并抛出课程相关的前沿问题组织学生分组研讨，对于研讨结果鼓励学生积极竞争上台进行演讲答辩，以此来了解学生对于知识点的掌握情况。把在线开放课程与翻转课堂有机结合起来，使学生的学习过程顺利跨越“信息传递”和“吸收内化”两个阶段。
张新长教授介绍，地理信息科学课程具有知识点多、多学科交叉和教学难度大等特点。只有线上视频课程与线下“翻转课堂”相结合，灵活互动，才能弥补传统教学中学生知识获取途径单一和教学手段单一的问题。在具体的实施过程中，每学期的慕课与翻转课堂的课程配比为2:1。这样，在提高学习效率的同时，培养了学生主动学习的能力，更有利于知识的吸收、理解和巩固。
“因为慕课的时间有限，不能展开和举大量的例子，我会列出几个问题，让学生下课后去看慕课第几讲，学生在哪儿看视频都行，在下次的翻转课堂上，我会专门强调这几个重点和难点。另外，我会把课堂变成一个大讨论的沙龙，让学生去讲，我‘挑动群众斗群众’，激活他们的思维。这样学生们就更容易明白这些概念和知识点，也能融会贯通。通过这种线上慕课与线下翻转课堂相结合的方式，我们研究出了‘双线教学法’，线上解决什么，线下解决什么，要融为一体并且拔高来做。”张教授娓娓道来这些线上线下结合的教学经验，“过去到了期末，学生想方设法拷贝了一堆老师的PPT，然后去背，考完大多忘记了，都还给老师了。而‘双线教学法’，就是注重学习过程，引发学生思考，让大家碰撞思想火花，激发学生对专业的爱好，这就把教学做活了。现在广州大学官网的首页上也把我们的课程放到最显眼的位置。”
▲“双线教学法”教学模式图
创新的教学理念和实践不止激励了学生们浓厚的学习兴趣，提高了学习成绩，更产生了卓有成效的实践成果。张新长教授教学团队指导的学生在“挑战杯·创青春”、互联网+创新创业比赛以及SuperMap杯高校GIS大赛中，多次获得全国奖项。
谈到教学与科研的关系，张新长教授表示认同中国科学院院士、兰州大学校长严纯华的观点：“教学与科研，也就是言传与身教，两者不是对立的，而是相辅相成的。教学和科研如能发挥各自优势、协同育人，就能更好地培养一流人才、成就卓越教师。” 但相较于教学成果，科研成果更为直观，所以目前大多高校对于科研更为重视。
张新长教授认为教学与科研都要耗费大量精力与时间，“如果我不做科研，不长期从事深层次的科学研究，我的课就会是干巴巴的，就算讲得再风趣幽默，也不能深层次启迪学生的思想。在教学与科研两者中，我目前的精力分配是4:6，同时也会努力去将科教结合，将科研课题的成果充实到教学内容中，转化为实际课堂中的案例知识，使课程更加丰富。”
他还要求，一个合格的GIS专业毕业研究生要做到“三会”：一会写源代码；二会写论文；三会“讲故事”，还要会针对不同的对象区别表达。严师出高徒，张新长教授带出的毕业生都是各单位抢着要的“香饽饽”，很多学生也成长为各个领域的研发高手。
谈及这些年来业内陆续涌现的热点词汇，诸如共享平台、时空信息云平台、数字底盘（底座）、城市大脑等等，张新长教授讲到，不同行业对“智慧城市”理解的侧重点是不一样的，比如云平台的供应商会考虑所承载对象的量级，物联网厂商会关注传输信号、波段等指标，而当雄安将数字孪生做了实践之后，数字孪生城市成为了测绘地理信息人现阶段追求的目标。从数字化到智能化再到智慧化，我们现在把数字孪生城市看作是智慧城市发展的高级阶段。
“智慧城市是工业时代的城市实践，而数字孪生城市是数字时代的城市实践。”张新长教授说，“智慧城市是基于还原论的城市认知，要还原到现在的真实世界，数字孪生城市是基于系统论的城市认知，是一个城市的顶层设计，是通过相互制约、相互影响的城市各个系统构建的整体模式和布局，而非单体智能的罗列与简单叠加，也不是打补丁，对于城市病也可以用‘防患于未然’的思路去解决。”
张新长教授介绍，在我国，“数字孪生城市”的概念最早是由中国信息通信研究院提出，相关的概念和要求在2018年被写入《河北雄安新区规划纲要》。数字孪生城市实际上就是将工业领域所用的“数字孪生”概念运用到整个城市的治理中。数字孪生城市利用各类先进技术，使得物理世界的动态信息能够通过传感器被实时地、精准地反馈到数字世界中，使得数字孪生城市具有实时性和保真性。利用数字化、网络化技术，实现城市的由实入虚，再利用网络化、智能化技术，实现城市的由虚入实，通过利用物理城市和数字孪生城市之间不断的虚实互动、持续迭代，最终实现物理世界最佳的有序运行状态。由此看出，数字孪生城市还具有互操作性、可拓展性以及闭环性等特点。
从这个角度讲，从数字城市到智慧城市，再到数字孪生城市，是一个进阶的过程。数字孪生的思想就是在智慧城市建设中，将物理世界与数字世界构建为“生命共同体”的发展理念，将引领智慧城市进入新的发展阶段，促进数字经济与实体经济融合发展，助力推进产业数字化和数字产业化。从发展态势来看，它不仅是全新信息技术发展的新焦点，也是各国实现数字化转型的新抓手，还是众多企业业务布局的新方向。当前，数字孪生技术在国内有许多的应用场景，如智慧园区、智慧政府、智慧学校等，也有许多的应用领域，如智慧医疗、智慧电网、智慧交通、智慧物流等。2020年成为了数字孪生技术应用的元年。
数字孪生城市需要通过3S空间信息、物联网、人工智能、三维建模、建筑信息模型（BIM）以及城市智能模型（CIM）等多种技术来创建一个虚拟的智慧城市，进而对城市中各个要素（比如建筑、交通、能源、医疗等）进行监测、模拟仿真、分析和预测等，从而提出符合智慧城市建设的规划以及智慧城市应用的各种解决方案。
▲数字孪生城市构建需要的支撑技术
张新长教授认为，数字孪生技术将推动新型智慧城市建设，在信息空间上构建的虚拟城市映像与现实中物理城市空间相互叠加，将有利于完善城市基础设施，改变城市面貌，形成虚实相映、孪生互动的城市发展新形态。
关于“新型智慧城市”概念的诞生，张新长教授分析，因为早些年的智慧城市的建设过程中发现了一些问题(如信息孤岛，顶层设计不统一等)，然后国家发展改革委牵头，从顶层设计上提出一些指导思想。如2020年4月，国家发展改革委关于印发《2020 年新型城镇化建设和城乡融合发展重点任务》的通知就指出，在建设新型智慧城市行动中要完善城市数字化感知平台，让智慧城市可以更好地为城市卫生健康、公共安全、应急管理、交通运输等领域提供服务。争取实现政务服务“一网通办”、城市运行“一网统管”。
张教授引用了王家耀院士的话——“新型智慧城市同智慧城市并无本质区别，只是更加强调智慧城市建设与工业化、信息化、城市化、农业现代化的融合发展。”
谈到GIS技术，张新长教授认为将会在新型智慧城市建设中发挥重要的核心作用，会密切嵌入智慧城市的各个环节。因为GIS的本质就是对地理信息数据进行采集、录入、存储、分析到可视化应用，在将传感器收集的数据处理为有用的可视化信息后，就能为城市各部门提供决策信息。
GIS为数字孪生城市建设所需的自然、人文、生态等信息的挖掘和分析提供了有效的技术支持，是数字孪生城市建设必不可缺的技术之一。将GIS与BIM集成建立CIM，成为当下数字孪生城市建设中一个重要的趋势。CIM是智慧城市和数字孪生城市建设的重要模型基础，需完成贯穿城市的全生命周期的全要素迭代，以推进数字孪生城市的建设和发展。
张新长教授说自己“喜欢做科研，又喜欢搞教育，也喜欢放思想”。他不遗余力、毫无保留地与同行们进行汇报交流，曾赴清华大学、北京大学、中山大学、武汉大学、中南大学、同济大学、湖南科技大学等国内二十多所高校进行慕课课程建设的交流与汇报，多次被特邀参加教育部地学和测绘教学指导委员会组织的教学改革经验交流大会并作主题报告。另外，他还身体力行10多次赴各地市面向中小学进行科普宣讲。也多次深入到广东省的20多个县、乡进行调研和科普讲座，用空间信息化助力乡村振兴。
张教授向我传授经验，如果去中小学讲课，就要讲得更加浅显一些。张教授举例，比如在讲述时空大数据的时候，要从太空看地球，从与星球、月亮的关系讲起，变换尺度、提高分辨率，逐渐看到地球上的人，看到宏观与微观之间的关系，给人一种感觉“我们这个世界原来是美好的”，然后讲到这些数据能干什么用，我们用什么方法去获取这些数据，获取这些数据后人类如何与这些数据融到一起，给我们带来了什么好处，比如说怎么来指挥交通、针对城市病做哪些相应的工作等。
同样，在录制慕课和讲授的过程中，因为课程的受众群体不再局限于高校学子，更能够覆盖到社会大众，张新长教授会使用浅显、接地气的生活实例来解释一些相对晦涩深奥的概念，用通俗的语言讲授科学理念，把用GIS来解决城市管理问题比作给城市“做B超”、“做肠镜”，使社会大众更容易明白GIS的作用。“课程的制作完全按照公开出版的要求精心录制，制作一节课的工作量比我上十次课的工作量还要大。”张新长教授感慨道。尽管过程辛苦，他仍乐此不疲，“人生就应这样，自己喜欢做一件事，就要把这件事的精彩与收获奉献给大家一起共享。”
也正是因为在科普工作中付出的努力，张新长教授获得了2019年“第二届广东十大科学传播达人”称号。
因相同的本科专业，和张新长教授的话题不可避免涉及到发展了几千年的地图学。
“我们的地图在边缘化，现在感觉所有的成果都是GIS的，其实需要地图来表达的事情， GIS不一定全部能做到。”张教授感慨说，“可视化的表达，比如等高线，从二维到三维，用晕渲法、晕滃法，使用各种表示地貌的方法，这都是地图学的研究领域，GIS丰富了表达的手段。可现在外界慢慢淡化地图学了。这些年来跟王家耀院士、郭仁忠院士、孙群教授，也包括钟耳顺董事长，我们探讨了很多次这个问题，我们不要把所有的东西都归结于GIS。其实很多我们起源的东西——比如地图的一些基本理论方法——不能丢。有人说以后做实景三维就不需要地图投影、不用研究地图综合了，错！难道说有了电梯就不要楼梯了吗？哪天一旦停电，我看你怎么下楼！有了新的东西不能把传统的丢掉，现在我们更要坚守地图学的一些基本的理论、方法和技术，我始终坚持这个基本观点。”
张新长教授向我介绍，地图学一定是GIS的本质，是GIS的根，GIS的发展要依托于地图学基础理论、方法和技术，因为这些可能启迪出更好的思想，带来更好的发展。GIS更“灿烂”是因为它更贴近信息化，当然GIS一定要创新，不能盲目坚守。比如现在有各种大数据，其中大多还是流数据，要考虑这跟原先的静态数据怎么做好融合，然后再做各种各样的分析，除了使用原有的数据仓库，还离不开云等IT技术。
与张新长教授的话题还涉及到了目前IT大厂对于GIS的“入侵”，现在很多移动应用、很多产品让传统的圈内人士看起来似曾相识，但是那些创业成功的人大多不是出自测绘地信圈的。IT大厂不按照我们固有的游戏规则，一上来就是整体、全链条的大数据，把我们的牌推倒重来。
张新长教授曾参加过某IT大厂的产品咨询会，发现他们做的地图有不少问题，比如桥梁和水系的空间关系处理，不过这类问题提醒几次就能做好了。“你们没有武测这些学校的背景，但是你们做的东西，叫专业的人没饭吃。”张新长教授跟对方感慨。张教授说这也正是目前我们圈子的集体困惑。
谈及GIS的未来发展，张新长教授颇有信心地表示，当某一天大家不再大谈GIS技术，就说明这个学科真正成熟起来：“GIS技术能真正融入到百姓的日常生活里，融入到科技的核心技术里，我相信这一天终究会到来！”
张新长教授总结高校的三个职责：“高校主要干这三个方面的事：教书育人、科学研究、社会服务。”而“喜欢做科研，又喜欢搞教育，也喜欢放思想”的他，正是持续沿着这三个方向努力耕耘着。
与张新长教授一下午的交流，也像是对自己的思想进行了一次洗涤。话题从教书育人到业内热点应用方向的探索，再到科普工作的开展，同时对我们所从事的GIS行业未来作出畅想。
风趣幽默传道授业，科学严谨解惑人生。这正是张新长教授的写照。
我更加深刻地理解了张新长教授所说的这句话：“我特别热爱现在的工作，能够把科研和教学结合起来。在这个过程中，又能用自己的想法指导硕士和博士们去实现更多想法，简直太美了！”
▲中：张新长，左：刘宏恺（超图集团助理总裁、《超图通讯》总编）， 右：陈锦慧（超图华南平台客户中心广东客户一部经理）
对话
寄语超图：站位高、格局大，你们具备这种气质
刘宏恺：您跟超图交往的时间也挺长了，说说您对超图的印象吧。
张新长：好多年前，钟耳顺是前几届中国地理学会地图学与地理信息系统专业委员会主任委员，我是与他同几届的副主任委员，他经常给我们举办沙龙，有一次我跟钟耳顺董事长一起到新疆去，一路上他跟我讲了很多东西，他那时候就在讲应该把GIS做成一个美丽GIS，讲了对空间关系的研究，讲地理计算和地理控制，讲GIS要跟社会紧密结合起来。我觉得钟耳顺是一个有思想并且爱学习的人，不仅仅是一个简单的企业家，他本来就是个教授，是科学家，我觉得他思想比较超前，所以怪不得给公司取名叫“超图”。你们1997年才成立，起步也不算早，但是站位、格局都不一样，你们站位高、格局大，我当时就感觉到你们一定能做起来。
我跟宋关福总裁也有很多次交流，好多年前我就问他，超图研究院现在有多少人？他当时告诉我有200多人，我说你这个钱从哪赚啊？超图研究院主要研究啥？他那时就提到“云”、“时空大数据”，那时候他就跟我讲这些，可那时候我们社会上哪里真正用到这些了？当时可没有这方面的什么项目的。
当时我就感觉超图的思想和布局很超前，大家都知道大学和研究机构是在做一些超前的工作。一个企业要生存，要去拿项目，拿了项目要运作，养这么多人，是很困难的。我那时候看国外的资料看得比较多，是为了给学生讲智慧城市、云计算、大数据、物联网。但是那个时候你们已经开始动手做了。这就意味着在高新技术方面，你们已经比这个领域的企业先行了一步，做着顶天立地又很接地气的事儿。
所以我在反思，我们大学和研究机构应该承担什么职责？我们现在就是应该写书，把我们的科技理念、科技思想写到书里，放到书架上让大家看，然后有些实践、案例，以这种形式来推，这些事情原本应该由大学来做，但是你们企业做到了。
你们在做类似任正非的工作，先把基础构架搭好，做基础性的研究，这个太重要了。然后以问题为导向，有高素质的团队一起攻关，能够了解社会的需求，又有了很好的市场，是肯定能够出成果的。所以后来知道超图现在是全球第三大的GIS软件厂商，我一点也不奇怪。其他地理信息企业走到这一步难度很大，因为没有做好储备。
刘宏恺：您刚才讲了不少超图过去的例子，您所说的“站位高，格局大”，这个怎么理解？
张新长：原来我们听比较精彩的学术报告，都是从院士、大学和研究机构的大咖们听到的，一般来讲我们很少听企业老总做学术报告，做市场和产品介绍很好，做学术报告的真不多，宋关福这些年的几个报告我都听过，特别是一年一届的GIS软件技术大会上，宋总做的都是指引方向的报告。我也请过宋关福来我们广州大学主办的智慧城市高峰论坛会议上做报告，我说我请你来讲，你既“顶了天”还“立了地”，因为你把这件事上面也做了，下面也做了，有理论有技术还有案例，把产、学、研、用全生命周期一体化了。我的课程上不少案例内容也是问宋总要的。
刘宏恺：宋总报告的PPT都是自己写的。
张新长：这就是水准。你们钟耳顺、宋关福，一堆老总都是博士，说实在的，当时我们领域的老总是博士、教授的还真不多，一张口英语都能讲，国际交流都可以，早早就面向世界，公司刚成立就把产品翻译成外语版本卖到国外去。我老说现在很多企业整天整个大兵团作战，去拼命接低附加值的项目，多拿点项目多赚点钱。企业要发展，有些项目不去做也不行，但是我们不能就可着这些事儿做。因为我们这些年来测绘地理信息行业发展得好，是天时、地利、人和给了我们这样一个市场。我们现在吃得很好，五年、十年以后人家企业都发展起来了，人家都能做了。比如现在的腾讯、阿里、华为，可以承接一揽子工程，直接把智慧城市建设项目开价10个亿，我们现在根本提不起来价。狼来了，可不是假话哈！我们还是那种传统的东西，一定会被全部打败、被淘汰，企业就要早早做储备。而超图做的SuperMap就是一个顶层设计。就是由于你们具备的这种气质——站位高、格局大——加上全链条打造，超图才能取得今天的成果。
刘宏恺：关于超图的发展您给点建议，对GIS产业也做下展望吧！
张新长：要继续关注未来5到10年后大家都要用的技术和方向，同时还要做落得了地的技术和应用。5到10年很快的，实景三维、数字孪生、区块链这都是超图要发力的地方，比如，做数字孪生就不能不做实景三维，没有实景三维怎么让真实的世界和虚拟的世界互动起来？这是不可能的。让我们国家不被别人“卡脖子”，做好民族品牌，并且走向世界，希望看到超图辉煌的未来。
对于GIS产业，还是这句话，大家如果都不大谈GIS了，就说明GIS成熟了，如果天天都大谈特谈GIS，说明我们GIS真的还不成熟。我希望GIS能融入到信息化大潮中，谁也离不开它。我是个老教师，这三十多年来，看着GIS一步步成长，我希望把它做大做强，你们是领头羊，是旗舰，要有这个担当，要有这种责任和义务，引领中国GIS快速发展。
超图集团