李德仁院士：实现测绘学科在智慧地球时代的大集成大融合大智慧

点击图片上方蓝色字体“慧天地”即可订阅

（更多精彩，请留意文末推荐)

 “这一系列过程让我们体会到，不能只是低头做学问，一定要首先抬头看路，瞄准学科未来发展方向，真正实现测绘学科内部和与其他多个学科的大集成、大融合以及大智慧。”

                                       ——李德仁院士

智慧地球

数字地球，就是用数字方式将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现在网络上的流通，并使之最大限度地为人类服务。

1.1“数字地球”的发展

1993年

美国提出了“信息高速公路”的概念。这一概念代表了日后世界信息化革命的发展方向。有了“信息高速公路”，代表着世界上所有的计算机能够连接在一起，实现信息共享。

这一动向引起了我们研究的注意，这对我们测量从业人员而言具有很重要的意义。在计算机没有普及的年代，我们通过小笔尖和墨水绘制地图。等有了计算机，我们可 以在电脑中绘制和存储数字地图，形成了地图数据库，出现了地理信息系统（GIS）。有了互联网，有了信息高速公路，地理信息可在网络上流通，意味着网络 GIS的出现。为了适应这个需要，我们就着手将已有的吉奥之星系统向网络化方向发展。

1994年~1995年

美 国相关方面又提出了建设空间信息基础设施的概念，他们希望利用这样的设施将地面所有的地理信息沟通起来。我们决定跟上这一发展步伐，在国家测绘局的支持 下，开始了中国空间信息基础设施的建设。我们共同研究后认为，我国应该形成一套从1∶500到1∶400万比例尺的地理信息数据库。 在国家层面上，用1∶400万来对宏观世界全球地表，接下来分别是1∶100 万、1∶25 万、1∶5 万比例尺大小的数据库。另外，各个省、市在国家统一的规划下，分别形成各自的1∶1万到1∶500比例尺的地理信息数据库。这样就形成一整套中国的国家空 间信息基础设施。在形成了这样一套数据库的基础上，我们想到要把摄影测量与遥感获得的像素图叠加在已有的数字线画图之上。

这都是“数字地球”出现之前的相关概念与技术的发展。

1998年~1999年

1998年，美国时任副总统戈尔提出了“数字地球”的概念。“数字地球”为我们描述的是这样一幅图景：使用者打开电脑，通过浏览器点开软件，他可以通过鼠标的点击、缩近、拉远，观看自己所在城市的每个角落，乃至使用者自己身处的房间。

在这个过程中，我们的研究始终跟随世界最前沿的发展方向。

1999年，在地学部多方努力下，中国科学院在北京召开了数字地球大会。2006年，在此基础上中国科学家们与国际同行一道发起成立了国际数字地球学会，由中国科学院院长路甬祥院士任首任会长。

1.2 “数字地球”的探索

数字地球除了需要“信息高速公路”、地理信息数据库以外，还涉及虚拟现实的 概念。过去的地图只用展示地面的抽象信息，而“数字地球”呈现的是真实的社会自然环境。这就要求我们把三维的地理环境整合到地图中去。考虑现有的技术之 后，我和研究团队都认为，我们有能力用数字测量技术完成数字城市的建设。随着虚拟现实概念的不断扩充和发展，它包括的意义更加丰富，增强现实、交互现实出 现了。这都为我们建设“数字城市”“数字地球”提供了理论依据和实践的可能。

在达成这样的共识以后我们着手开始做了这样几件事：

一是制作三维城市模型；

二是数字文化遗产的虚拟现实，包括敦煌、乐山大佛等。这也推动了全国的数字城市计划。

1.3“数字地球”的应用

数字城市除了用于军事、微气候研究、空气污染分析、无线信号传播和社会生态研究等多个领域之外，还可以用于电子政务和电子民务。三维城市是规划的工具，能够帮我们更好地了解城市，分析城市问题。一个城市如果有了信息化系统，就能帮助决策者做出基于数据的正确决策。

为了办好北京奥运会，当时我们和北京市政府有一个合作。我们用3 m分辨率的国产卫星资源来查处违法建设和综合利用系统，为政府节省了大量的资金。为解决城市交通堵塞问题，我们建设智能化交通，把汽车的流量计算出来，传 到指挥中心，提供了合理的交通疏导方案。智慧城管、智慧交通、智慧公安、智慧旅游等，都分别运用了我们的城市数字化。地图、移动测量系统和可量测街景影 像。

以智慧公安为例，警方接到一个报案，得到犯罪分子所处的位置，首先要了解其所处环境的情况，一栋楼有多高，他所处的房子有几个门，几扇窗户，是如何分布的。这些参数，我们不便去现场测量，但通过我们的可量测实景影像，办案人员在电脑上就能预先获得，帮助他们下一步部署具体行动而无需去现场。这都是数字城市发展中的具体应用。

数字城市在各方面的关心与推动下，已经推广到全国2 000 多个城市，全国几乎是同时在开展，这为数字中国的建设奠定了基础。

我和我的团队

从概念性的研究，到学术上的探索和思维，直至最后的行动，一路走下来，我们举起了国际数字地球学会的大旗，另一方面开始了数字城市的建设。数字城市事实上是数字地球概念在城市的具体展现。

智慧地球

智慧地球是在数字地球的基础上有机地融合物联网、云计算和大数据技术，实现对地球和人类活动的智能感知、分析、计算、控制、反馈和实时服务，促进人与自然的可持续发展。

“智慧地球”的未来

2009年，我们迎来了信息化的高级阶段，那就是智慧地球和智慧城市的建设。当时，IBM公司首席执行官彭明盛提出了“智慧地球”的概念，建议美国政府建设新一代智慧型基础设施，就是物联网和云计算，生产能上网的工业产品。

在我看来，智慧地球是数字地球与物联网和云计算等技术有机融合的产物。数字地球相关技术涵盖地球空间信息的获取、管理、使用等各方面。主要包括空天地一体化的空间信息快速获取技术、海量空间数据调度和管理技术、空间信息可视化技术、空间信息分析与挖掘技术。在运用云计算平台以后，将很大程度上释放计算资源的潜力，提高我们在研究中解决复杂空间信息分析和处理的能力。而物联网则实现了人与人、人与机器、机器与机器的互联互通。例如，我们测绘了地下管线，再装上监测管线运行是否正常的各类传感器网，就可以自动管控地下管网的运行 了。

数字地球多项技术的有机组成，给我们提供了在网络空间实现“秀才不出门，能知天下事”。智慧地球时代，我们通过手机就能遥控家里的空调、电饭煲，指挥它们工作；公安人员不用前往现场，就能获取犯罪嫌疑人的实时状态；医生可以实现远程诊断，老人居家智慧养老等，这就是“秀才不出门，能做天下事”了。

智慧地球时代需要更加丰富和完善的空间信息采集、处理和服务机制，这都赋予了我们学科新的使命。视频与GIS 的融合、位置云、空间云、空天地一体化的传感网与实时GIS、作为最常用的传感器的智能手机、室内与地下空间定位导航、空间数据挖掘，是我们学科在智慧地球发展的过程中能够和应当提供的支持。

我和我的团队

在此基础上，我们认识到智慧地球是基于数字地球、物联网和云计算建立的数字世界和现实世界的融合，以实现对人和物的感知、控制和智能服务。我和我们的团队都认为，测绘学科应该不失时机地拓展智慧地球时代地理信息学的新使命，将传统测绘提升到能够实时、智能地采集和处理海量空间数据，提供空间信息和知识服务的智慧测绘新阶段。

公众号ID：GeoInfoSciWhu

来源：武汉大学学报信息科学版（版权归原作者及刊载媒体所有）

推荐

点击下文直接阅读

【慧天地】敬告

【慧天地】是服务测绘地理信息行业的公共、公益平 台，旨在：传递政府声音；发现行业亮点；增强学术交流；共享优质资源；关注本硕博学子的学习、就业；重视地理信息文化的传播、弘扬。【慧天地】高度重视版 权，对于原创、委托发布的稿件，会烦请作者、委托方亲自审核通过后才正式推发；对于来自网站、期刊、书籍、微博、微信公众号等媒介的稿件，会在作者栏或者 文章末尾显著标明出处，以表达对作者和推文引用平台版权的充分尊重和感谢；对于来源于网络作者不明的优质作品，转载时如出现侵权，请后台留言，我们会及时 删除。先做人，后做事；心有多大，舞台有多大。感谢大家一直以来对【慧天地】的关注和支持！

❤ 慧天地 ❤

有兴趣加入【慧天地】交流群的朋友，请加赵楠(微信号zn846546896)为好友。

欢迎大家推荐精品稿件，投稿邮箱：[e-mail]

(☆V☆)

---

编辑：张    洁  闻小玖

审核：朱林烨

指导：万剑华教授(微信号wjh18266613129）