专栏 | 李德仁院士: 测绘人眼中的智慧城市

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智慧城市是城市信息化的高级阶段，是经济和社会信息化的重要标志和具体成果，离开测绘地理信息就无法建成智慧城市。

智慧城市建设带给传统测绘行更广阔的应用空间，同时也为测绘人搭建了一个更大的舞台，但智慧城市建设过程却给测绘人提出了新的要求：时空数据采集要范围更广、难度更大、精度要求更高、时间要求更为紧迫。尽管如此，仅仅是采集工作，并不能真正实现城市的“智慧”。

测绘人和智慧城市之间存在着“千丝万缕”的关系，李院士从测绘人的角度表达了其对智慧城市建设的愿景，并从智慧城市概念、发展历程及实际意义出发，阐述了我国当前智慧城市建设具体状况、主要特点，以及智慧城市时代测绘人的使命和工作方向。

对话李德仁 

智慧城市在数字城市建立的基础框架之上，通过物联网将现实世界与数字世界进行有效融合，自动、实时地感知现实世界中人和物的各种状态和变化，为经济发展、城市管理和公众提供各种智能化的服务。智慧城市是智慧地球的重要组成部分。

记者：作为测绘专家，您怎么看待智慧城市与测绘人的关系？

李德仁：测绘人一直在做数字城市、数字地球，是数字城市和数字地球建设的生力军。

目前，中国已经有600多个数字城市在往智慧城市方向发展。在此基础之上，利用物联网和传感器来采集地球上和城市中各种人、汽车的活动数据，以及人流、物流、车流、工厂流水线上的产品流、农作物变化、土地覆盖变化、河流变化、记忆环境变化等所有数据。

不过这也带来一个新的问题。需要用云计算来为无线传感器做数据的实时处理、信息提取、决策支持、和控制反馈。其中，数据实时处理就对处理速度提出了要求，如人在爬山时，告诉你前面什么情况，是危险还是安全；近期是不是要下雨等等。

此外，人类83%的活动都在室内。智慧城市建设需要重视室内问题，包括室内导航定位和室内三维建模。室内导航定位、室内三维建模是智慧城市概念提出来以后对测绘地理信息的一个拓展，整个工作量会更大，要求会更精细。

之前，汽车驾驶定位精度只要求做到米级，现在无人智能驾驶要求做到厘米级。所以，智慧城市无疑给测绘人开拓了一个很大的新空间， 提出了新要求。但是有些人认为，智慧地球主要讲传感器，与测绘关系不大。

其实不然，一旦装上传感器，传感器对位置、时间的信息获取以及将众多传感器连在一起所形成的有用信息同时也是测绘的时空基准。

现在时空要求加上时间维度，所以智慧地球要求测绘把基准从二维、三维上升到四维。在处理卫星遥感、航空遥感、地面遥感、地下探测手段所采集的数据时，要求测绘人对数据加工的过程更智能化、更快速化。因为在出现实时需求时，如果不能及时反馈控制信息，此类数据就要被淘汰。

因此，在智慧城市、智慧地球建设中，测绘人完成数据采集任务的同时，还要完成包括处理、维护、分析、服务、决策响应一连串工作，否则不能实现智能化。测绘人应为智慧地球、智慧城市的出现而感到高兴。

通过高新技术推动智慧城市、智慧地球发展也得到了企业的大力支持。测绘人要把智慧地球建设作为本分工作和责任，而不是只停留在原有传统工作上，如果不主动学习和适应时代的发展，很可能就要被行业淘汰。

因此测绘人要勇敢地走出来，新工作对我们提出了更高要求。从二维到三维再到四维动态空间、从后处理到实时处理，这在给测绘人带来机遇的同时也带来了挑战。智慧地球时代，测绘人必须学会处理大数据。测绘人要当智慧城市、智慧地球的主人翁！

记者： 刚才讲到测绘人要做智慧城市建设的主人翁，从专业技术角度讲， 测绘人应该做哪些工作？

李德仁：测绘人要为智慧城市和智慧地球的实现进行更高难度的工作，包括对于原有工作的创新以及后续的科学研究和技术开发，可以结合具体例子来分析。

1）原来，测绘人在传统测绘领域中主要提供地图服务，现在已经从做地图服务转型到为全社会的每一个人、每件事情提供地理空间信息的实时服务。

原有地图服务时效性较弱。比如说要在地图上画一个鄱阳湖，可以画上一个湖面， 然后画一个枯水线和丰水线。但是这已经满足现有需求，现在要求做到实时、动态地反映鄱阳湖是丰水期还是枯水期，如果显示数据与现状不一致就是无用信息。

利用高分辨率遥感数据、无人机数据和最新的视频卫星数据来得到地表的实时信息，把测图过程变成实时的监控和管理的工作还需继续开发。最终做到实时、自动、高精度地进行精细变化的检测和决策分析。

2）传统手段要和其他高新手段结合，比如把传统测量手段和传感器测量手段结合起来。

视频数据可以实时获得，地图数据作为动态数据的框架、基础。如果我们把成千上万的摄像头的位置标识出来，确定位置后，视频数据获取后就可在静态数据上做实时动态变化的监测，如城市的环境监测、安全检测。

同样也可以做人体的健康监测。如今可穿戴设备可以通过传感器监测体征参数信息，比如我在作报告过程中，戴着人体健康传感器，它会自动测量我的血压变化，当血压测量值超出正常范围，它就会及时提示血压异常，必须停止做报告。华罗庚院士就是在作报告的过程中发生脑溢血，还有周开达院士在北京院士大会上也是脑溢血突发。如果用实时监控器进行监控，就可以预防此类不幸事件发生。

再有就是应急测绘要求快、准、灵，及时地把应急保障目标地区的情况摸清楚。比如修路、地震时如何疏通等都需要将测绘数据和现场视频数据一起进行实时处理。

现在很多行业的人都在做类似工作，中国测绘行业要紧跟形势发展，把小测绘慢慢向大测绘以及到现有智慧测绘转移，主动参与学科交叉，研究和解决其中难点。

记者： 云计算与智慧城市建设有什么关系？

李德仁：云计算是一种基于互联网的大众参与的计算模式，其计算资源（包括计算能力、存储能力、交互能力等）是动态、可伸缩、被虚拟化的，而且以服务的方式提供。云计算可以支撑信息服务，由互联网资源的变迁可以看出云计算发展趋势是社会化、集约化和专业化。

与测绘人关系密切的就是遥感云和位置云。遥感云可以将海量遥感数据、复杂的遥感处理与分析方法集成到远程云计算平台中，用户无需搭建专用环境，只需要选择数据和算法后即可获取最终结果。位置云可以将手机接收到的导航卫星信号与其他定位相关的传感器信息传输到云计算中心，通过实时解算，实现室内外高精度的手机连续位置定位和实时导航。

记者：如何理解测绘地理信息科学研究、智慧城市建设和人与自然的关系？

李德仁：从全球多年来积极的地理信息系统和遥感技术研究来看，用卫星导航定位和遥感技术获取的大数据来回答地理科学中关于人与自然的关系，还是成效甚微。比如北京城市规模多大才合理、大城市为何会出现雾霾现象，都难以用科学来回答。

超大城市发展的规模、结构、如何布局等人与自然和谐发展的问题如何解决，没有一个地理学家能通过大数据里有理论依据和说服力地挖掘出其中的规则来。

再比如农村城镇化问题。农民的必需品、食品水果和鱼虾都可以自给自足，他们不喜欢住楼房， 感觉没有生活的乐趣，又要花费更多的开支。因此在城市内建了大批楼房而出现了无人居住的问题，就有了所谓的“鬼城”“空城”。

这个问题说明农村城镇化问题不能通过大数据挖掘找到其内在的规律。欧洲的城镇化不同于中国，城市人在郊区买地种菜，享受田园生活。国内也有城市开始尝试相同的道路，比如武汉。城镇化走什么路，不是个别人决定的，要从历史上到现在去寻找规律，发现可行的路。

我们这个行业不缺少地理信息科学家，缺少信息地理科学家，用信息理论和大数据理论来回答人与自然的关系，这是地理科学的本源。

记者：请李院士从技术发展的角度对智慧城市大数据带来的机遇与挑战做个总结和展望？

李德仁：这里主要有五点：

1）智慧城市是基于数字城市，物联网和云计算建立的现实世界与数字世界的融合，以实现对人和物的感知，控制和智能服务；

2）智慧城市对经济转型发展、城市智慧管理和对大众的智能服务具有广泛的前景，从而使得人与自然更加协调发展；

3）智慧城市的实现需要建设更加完善的信息基础设施，才能保证各种智慧城市的应用能够用得好，用得起；

4）智慧城市的大数据问题带来新的机遇和挑战，需要抓好技术创新和攻关研究， 包括室内外三维建模和导航定位， 遥感数据和视频数据的智能处理和数据挖掘。这样才能拉动数字服务产业发展，更好的实现智慧城市的各种智慧应用；

5）智慧城市建设是一把手工程，需要根据每个城市特点，做好顶层设计和整体规划，成立智慧城市运营中心，组织实施。

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