中国测绘 | 位置服务：全空间智能新时代来了——访中国科学院院士周成虎
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文章转载自微信公众号中国测绘学会，文：本刊首席记者 徐红，图：受访者提供，编辑：张永超，初审：齐 阳，审核：彭震中，本文内容摘自《中国测绘》2022年第2期，版权归原作者及刊载媒体所有。
⼀个“没有空间距离、没有时间差异”的世界正在形成——
“一个全空间智能时代正在到来。”
——周成虎院士
有这样一个场景：当你驾车来到一个大型的机场，找不到停车位的时候，下载一个全景功能机场APP，就可以在实景方式引导下快速找到停车位。
此时，你又发现忘带照相机电池，智能APP精准导引你，找到机场卖电池的商铺，店家还贴心地推送了一张新客到店优惠券。
于是，你线上下单，线下购物，分分钟搞定，愉快地登机了。类似这样的用户体验，国内很多机场都在推广。
业界专家表示，室内定位、室内外一体化定位导航服务是一场真正的变革，基于多种技术融合可以实现对每一个人通行路径的智能引导，由此也催生出一个庞大的定位导航市场，便捷了、甚至在一定程度上改变了人们的生活方式，助力产业转型升级。
“一个全空间智能时代正在到来。”中国科学院院士周成虎近日在接受记者电话采访时表示，在“一切都可以数据化、一切数据都可以业务化”的数字时代，地理空间智能将驱动地理信息高质量服务，地理信息获取将进入“地理空间智能”新时代。
疫情防控监测离不开精准、动态的空间位置信息，精准的空间位置将人、人群与环境紧密地关联在一起。
据了解，新冠肺炎疫情发生后，周成虎带领研发团队与广州地理研究所合作，共同研发的“广东省疫情防控可视化辅助决策系统”，就是利用时空大数据和位置信息助力疫情防控；
研发团队还与中山大学合作，利用现代的空间轨迹定位技术，尤其是时空地理信息理论方法与技术，开发了基于个人手机定位的行人轨迹追踪系统，较好地发现与病患接触的潜在传播者。
“有了空间位置，我们才能够进行各种各样的活动分析和预测。”周成虎说，“位置，是各类空间的基础性和关键性要素，包括室内定位导航在内，基于位置的服务正在向智慧感知、分析和决策控制演进。
“有了空间位置，我们才能够进行各种各样的活动分析和预测。”周成虎说，“位置，是各类空间的基础性和关键性要素，包括室内定位导航在内，基于位置的服务正在向智慧感知、分析和决策控制演进。
进入2022年，这位院士更忙了。记者多次邀约，他都在一线忙着。1月14日晚上9点多，记者终于盼来了周成虎院士的电话。
他告诉记者，疫情防控需要精准的人群移动数据，以确定密切接触者，提升流调的技术能力和水平；需要精准的医疗资源时空数据，以实现各类资源的最有效、最佳时空配置。
同时，时空数据需要即时、准确地传送，实现在最佳时间内掌握疫情时空分布。这些都是要做的工作，也是测绘地理信息科研人员的一份责任。
其实，2003年以来，测绘地理信息领域的科技人员一直在研究和探索基于时空大数据的疫情防控。
他们将高精度的地图数据、实时的定位数据与疫情防控的要求有机结合，面向人群动态监测、传播空间精准防控等具体业务需求，开展关键技术和方法研究，研制一种疫情防控空间信息系统。
目前，全国各地使用的各类健康码，就是多种移动定位数据的综合运用。当然，精准的位置信息服务和人们的隐私保护之间需要科学掌控、法律保障，只有这样才能推动定位导航的大发展。
室内定位技术在商业中心、大型公共建筑(地铁、机场、图书馆等)、高危工业区、医院及养老院等场所有着广泛的应用前景,已经成为当前的一个研究热点。
随着移动通信和无线网络技术的发展，室内定位技术也在日渐成熟。比如WiFi、蓝牙、红外线、超声波、超宽带、射频识别等。
周成虎告诉记者，复旦大学的光源定位技术取得重大突破，通过多种技术组合，显著提高了定位精度，实现了亚米级的定位水平。
同样，武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室主任陈锐志教授科研团队自主研发的高精度音频定位也取得了突破进展，与目前广泛采用的蓝牙定位技术相比，其信号作用距离从5至10米扩大到50米，测距精度从2到5米提升到0.12米，是目前世界上可支持所有大众手机中精度很高的定位技术。
此外，还有基于图片的目标定位技术，对着周围某个物体拍张照片，系统就能自动识别出“你在哪儿”。
值得一提的是，室内外协同的定位技术在近两年来的新冠疫情防控中得到全面应用，实现了基于精准时空位置的疫情传播调查与控制，充分展现了室内外定位技术的广泛应用场景。
未来5～8年，随着无人驾驶、无人控制等应用需求的涌现，广义的室内定位技术将会呈现爆发性增长，并实现全时空域的应用。
“在过去，我们无法回答地球上有多少棵树，今天通过高分遥感影像、全空间地理信息系统、室内外定位、地面模型、人工智能等组合技术，我们可以测算出地球上大约有3.14万亿棵树；也可以回答到底现在全球有多少个油气罐等。”多年来，周成虎一直在自己擅长的领域逐梦前行。
据介绍，在2011年和2015年，周成虎与同行专家前瞻性地提出了全息位置地图和全空间信息系统的概念，将地理信息系统的空间尺度扩展到了微观和宏观空间，将空间数据扩展到了全时空大数据，提出了构建无所不在的空间信息系统世界的构想。
“如今，随着定位技术水平的提升和无人化应用场景的不断增加，人们对空间的感知、认知和控制能力得到不断提升，多尺度空间的自由跨越或将成为现实，全息地图、全空间体系、空间智能技术等也成为业界广为接受的新概念和新方法。”周成虎很是自豪。
他举例说，北京智慧图科技有限公司融合定位与实景展现等技术，催生了地理场景运营应用；广州中科云图智能科技有限公司融合5G、北斗定位、实时测量等技术，实现了超高压变电站的设备巡查，为微空间定位测量提供了可能……
“未来将是空天地海网一体化的智能观测。”周成虎介绍说，从地表资源管理、灾害应急到交通运输，多地下设施管理、社会稳定到太空探索，地理信息应用进入了无处不在的全空间时代，时空数据按需测量，按需生产，为农业、环境、国土等各行业提供科学数据。
周成虎认为，空间是一个广义的概念，包括宏观空间与微观空间、静态空间与动态空间，也包括地理空间。位置是空间中很关键的要素，有了空间位置，就可以做空间测量，当我们具备动态测量位置的能力，就可以把不同的空间连接在一起，我们将其称作“全空间”。
“全空间系统、全空间智能系统的理论和技术目前还处于研究阶段。”周成虎坦言。
就定位而言，定位本身的技术成熟度越来越高，目前也已全面进入到实用状态。但是，广义室内定位不仅包括室内，还包括水下、地下、地铁、船舱、飞机、列车车厢等所有密闭空间。
在高速运动下，如何对这些密闭空间的运动物体进行定位，使两种尺度空间无缝跨越，目前还有很多技术难点。
比如水下重力场和磁力场的导航定位等，各种电磁波都可以拿来定位。
在密闭的空间，运动物体和静止物体的定位技术各不相同，对运动的物体定位来说，要通过动态补偿等技术消除运动对信号产生的影响。
但是，目前这些技术还有突破的空间。
总之，“全空间”不是单向技术，而是一个综合性技术体系，它具有三种能力：感知、认知和决策。
传统测绘偏重于测量，偏重于感知环节，这方面的技术相对成熟；而对于认知分析和决策研究层面，测绘行业介入得相对较少，是需要进一步加强的地方。
全空间理论是由中国科学家率先提出、创建并推动发展起来的，是一项从零到一的原始创新，中国科学家正在引领该领域的发展，所以，目前依然有很多有待突破的技术需要去研究和创新，比如全空间可视化技术等。
地理信息采集与应用服务
即将进入“地理空间智能”新时代
从地球空间到宇宙空间，从室外空间到室内空间，从宏观空间到微观空间，从小数据到大数据，周成虎团队不断探索并取得了重大突破。
他们通过产学研用结合，集各方才智和优势，立志要让时空实体智能，能主动感知、思考和行动；要让数字世界“活起来”，可实现历史回溯和未来的演化；要让位置智能更好地服务人们生产生活，推动各个行业转型升级，为加快实现社会治理能力现代化提供技术支撑。
地理空间智能，就是将人工智能用于地理信息系统（GIS）的分析、方法和解决方案，简单说，它是基于地理信息技术基础软件上面的机器学习，可以在很多领域得到应用。
例如，可以预测城市中哪个区域将会面临极度交通拥堵，采取何种疏导措施，车辆如何重新选择路线等。地理空间智能应用于很多使用位置和GIS的场景，包括出行共享公司、物流、农业、调查以及基础设施等。
“地理空间智能的未来简直是无穷无尽。”业界如此评价。
周成虎认为，所谓智能，就是能帮你做决策，告诉你下一步该怎么走，通过地理空间数据分析来实现空间位置智能。
比如我们手机上的导航地图，会自动规划路径，分析路况，然后给你推荐一条最优路线等；在无人驾驶技术里，高精度导航地图的自动避障也是智能；我国嫦娥月球探测车主要就是靠智能引导，实时测量，实时计算和选址。
数据、知识和模型，是构成全空间智能系统的三大要素，是组合在一起的一个完整体系，使地理空间信息系统具有一定的智能水平，能帮助人们作决策分析。
比如在一个停满了汽车的大停车场里，你要泊车，系统马上发消息过来，告诉你有辆车刚开走可以到那个地方停车，如果你的车是自动驾驶，它会自动帮你把车停好，这就是标准的空间智能。
如果没有这种空间智能，无人驾驶是做不到的。地理空间智能是发展的必然趋势，是一个自然演进的过程。
毫无疑问，人类社会必将进入到智能社会，空间智能是智能社会的重要组成部分，或者说是不可缺少的一部分。
所以，无论是城市建设，还是社会治理、政府决策分析，亦或是人类的衣食住行，都离不开空间智能系统。
“我们地理信息行业领域范围更大，是整个社会的基础设施。就像我们的地图一样，各行各业都在用地图，各行各业都会用到地理空间智能系统。”
周成虎认为，未来地理信息系统用在什么地方，地理空间智能就在什么地方发挥作用，地理信息产业行业市场有多大，地理空间智能的市场就有多大，它是经济社会重要的基础设施。
地理信息系统将会从现在的以信息为核心的时代，进入到知识时代，进入到具有知识背景、能够做决策支持的地理空间智能时代。
不可否认，当今，我们处在一个科技变革时代，当前空间信息应用领域、应用模式、信息内容、分析方法、展现方式等的发展，已越来越难以满足人类认知客观世界的需要，一切都需要用新的科学和技术来认识。
如前所述，要用全空间视角观测地球，用新的人工智能手段来分析处理实时动态的地理信息大数据等。
“既然人家能跨进来，为什么我们不能跨出去呢？”周成虎说，为了让地图变得更加“聪慧”一点，为了实现测绘科技自强自立、高质量发展，需要全行业大胆突破创新，一起努力，一起向未来。一个无比辉煌的地理空间智能时代正在到来。
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