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刘先林:GIS采集装备在GIS产业发展中起决定性作用

时间:2012-11-29浏览:责任编辑:四川拓图测绘仪器

11月29日消息,2012中国地理信息产业大会暨第七届海峡两岸GIS研讨会今日在广州白云国际会议中心举行。本届大会将以“同心聚力,抱团发展”为主题。中国工程院院士、中国测绘科学研究院名誉院长刘先林在会上做《地理信息数据采集发展的新趋势》主题演讲。他认为,GIS采集装备在GIS产业发展中起决定性作用。

刘先林表示,GIS平台应用最近一二十年经历了非常巨大的变化,从过去的单机版信息不能共享发展为面向服务的网络环境下的异构协同工作的共享GIS平台,这是普遍的发展趋势。特别是智慧地球提出之后,基于云计算的GIS还有很大发展空间。

他还表示,GIS行业的进步是不断吸取外行业的新技术,比如计算机技术、数据库技术、空间技术、激光技术、虚拟现实技术。未来,网络技术、移动技术、网格计算机技术、云计算技术都会产生很大的影响。

大会由国家测绘地理信息局主管,国土资源部、民政部、科技部、国家奖励办指导,中国地理信息产业协会主办,广东省国土资源厅、广州国土资源房屋管理局、高新区天河科技园管委会协办。腾讯科技作为大会支持媒体全程图文直播大会盛况。

中国工程院院士、中国测绘科学研究院名誉院长刘先林

以下是中国工程院院士、中国测绘科学研究院名誉院长刘先林演讲实录:

刘先林:我不是直接从事GIS专业的,是为GIS服务的,为GIS采集数据的装备。回顾装备的发展历程,觉得很有趣,发展非常快,而且越来越快,将来朝什么方向发展甚至很难预料,地理信息行业非常活跃。产生这个情况的原因主要有大量的新用户,过去老用户问题都解决了,新用户厉害了,公安、移动服务商、网络服务商等。这些新用户还有城管、公交、广大民众,要求越来越高,不像过去地图服务。现在要求更广泛、更精确、更快,而且要真实,最近几年发生了很大的变化。

我们行业在短短十几年从模拟时代发展到数字时代到信息时代,一直发展到即将到来的智慧时代。过去产品给图买图就可以了,然后变成买数据了,到新时期的测绘,应该是生产出来信息,信息测绘还没有很好的搞清楚、没有好好解决。没有好好解决知识智慧时代又到来了。不能说来的太快了,跟着忽悠想办法怎么样解决智慧时代、智慧城市对我们的行业有什么要求,自己行业本身有什么改造。这个时代不光产生信息,还要产生知识、决策。

我个人认为整个过程中,个人是搞装备的,我认为装备起了决定性的作用,而不是次要的作用。

让我们从各个侧面来看看GIS采集装备的变迁,回顾这个变迁很有意思。

首先,采集对象。过去航空式的拍地面,主要是表层的东西。现在是弄到室内,室内要建模,要弄到地下坑道要建模,让你弄到水下,水下要搞出来。“十二五”也承担了课题搞室内、地下。对于我们搞装备讲不是好解决的。但是,探测地理我们卫星600公里高,航空最低400米,不能再低,可是最近在不长的时间产生变化,这种无人直升机飞到十来米,车可以升到十米高对地面进行扫描。车载对地面的距离只有两米多,最短只有三米,坑道里面不能作业了,本身只有三米。这个变化是很巨大的。从遥感很远的观察发展成镜式的探测。

分辨率GSD,我们之前是30米的GSD,接着是5米,航空十公分,大的到五公分,再往细的分没有了。后来总结出来一个1毫米的分辨率。要把井盖上的字都认出来,输到属性上,井盖100多种规范就占了25,必须要把井盖上的字认出来,不搞1毫米的GSD怎么认?

视角,卫星上的视角基本上5度左右,一般进口的相机70度,这个视角稍微有点小,现在国产相机可以到90,现在达到130,到360是不是又搞错了?激光定位车扫描的时候,激光视角如果达不到360度的水平稍微有点差,不得不拼接。当然没有360的激光。

探测方式也发生了很大的变化,特别是波段的变化最近变化十分剧烈。过去是以被动为主,什么叫被动?没有探测的波打过去,而是接受它对阳光的反射,自己的热红外的被动识别。发展到光是可见光不行,要发展到识别电子,因为有大量的电子标签,有wifi、基站,不是别这个东西又要落后了。被动识别的波段变化也非常剧烈。开始是黑白的,然后生产假彩色,之后出现30个波段内多光谱,现在高光谱,波段的变化很大。被动探测很快发展到主动探测或者是被动加主动,比较明显的是打过去再接回来,主动打过去再接受回波。主动探测方式也和被动相结合,很有发展前途。光是主动探测方式又发生很大变化,激光频率是1014纳米,最近激光出现了多光谱激光,从500到800纳米之间叫做白光激光,分波段打过去,激光回来接受。这时候有可能得到不同波段反射强度得到颜色信息和更多的信息便于探讨。探测方式最近变化非常剧烈。

测量方式。现在是直接测量,测角测距。

真实性。过去采集数据是粗的线条。现在要求真实,什么情况就是什么情况。最近做出无镜头相机,用一些相关软件完全全自动化生产出来地表的三维模型,完全真实而且完全没有人际交互的三维,这个三维离使用还很远,但是是全自动,很了不起了。

真实又有很大的问题,太真实脏乱差,汽车乱停、满地垃圾全部进去了,而且三维的,领导汇报又有问题了。又要在真实的基础上有害的像汽车关掉,垃圾堆关掉。真实性又面临美观的变化。

我们搞地图,某种意义上说地名的空间化。邮政局、民政部大量的地址信息都是一些门牌信息,无法检测,怎么办?地址空间化,空间化的地址可以进行很多分析。现在网络时代出来一个叫做“IP地址”,每个地球上都能分到一个IP地址,会不会把IP地址搞成空间化?我们在想这个事。谈IP地址空间化产生两个误解,一个是IP地址空间化给一个空间。我们所说的IP地理位置坐标的空间化。IP地址像手机是移动的不是很好弄,数量又很大,空间化是不是有必要也不一定。因为在网上两个IP地址设备之间的距离是零,没有距离为什么要空间化?地址空间化搞得很成功了,IP地址空间化还没想好。但是,计算机界肯定对IP地址分配空间,不是一个概念。

实景。实景发展的趋势可以看看,开始实景是全景照片。腾讯、百度都,也可以调视频。后来不满意了,看到只有涉站点的指标,每个地物的指标出不来,产生了三维地理参考景象。影像的背后隐藏着激光点击,通过点移影像上的某个点可以从激光点移上查到地理坐标。谁能够照到三维影像?三维影像是什么东西?实际上就是高密度的猜测点移,装备层出不穷,以照相为原来从激光器本身来改造,可以直接生产点移。刚才说的多波段可以得到假彩色,怎么从点上得到RGB还不是简单事。从实景来看,我们认为街景问题必然被三维模型取代,这将会在网络上取代当前的街景。它是模型,可以推拉摇移,可以往近看,可以往远看,可以任何角度。

从定位来看,从GPS定位到多模定位一直到现在的手持机也有多模定位的功能,要增强定位。凡是收到无线电波的都要定位。室内wifi射频的辨认等RFID等一直用一些二维条码辅助非常需要。过去一台相机拍几十年,现在是组合传感器,最低组合GPS进去。现在又要把照相机和多光谱要集成在一起,一个解决问题,这叫做组合传感器。组合传感器这个概念才两三年,没有两三年又提出一个传感器网络的概念,这个世道变得很快,充分说明这个行业非常活跃。

手持机的变迁,最早是电子手薄,然后手持导航仪,接着到GIS采集终端,在原来的基础上不光可以GPS定位,而且可以数据导入到处、路线设计等都有,做一些采集信息点,还加上照相的功能、多模的定位。我们作为用户觉得还不够,甚至还要增加陀螺、电子标签识别技术,要增加陀螺,一个陀螺7公斤重,如何放到手持机里面,是不是又搞错了?陀螺专家说不久将来微机陀螺可以达到激光的技术,这个时代会到来的。手持机有照相、有陀螺,小激光可以放进去。车开过去有遮挡,可以把手持机拍照补到模型里面,补全了之后在模型上操作测量等。

在飞机上,过去4个人,后来2个人,再后来1个人,到现在1个人也没有,就是无人机,无人机发展超快,估计中国民用无人机的总数量占据全球一半。无人机的发展历程是最近一两年,发展非常快。因为固定翼总摔,要请冠军去操作,去摔,无人机怎么办?关于无人机目前已经出现了走旋翼,无人直升机安全性比较高,据说出了事故掉了地上,不是一个石头掉到地上,而是一个树叶飘下来,但是也有缺点,有抖动、有电动,流通时间短等。为了保留固定翼和旋翼之间的优点,就发展了矢量推进。我们用GIS也可以用到矢量。科技部领导在这里,“十二五”无人直升机其中就有一个矢量无人机的项目。采集之后的原始数据不能给用户,一定进行处理,处理过程中过去消耗人力,一个房间几十个机子,雇临时工去干,现在新一代的包括后主力都采取全自动,变化非常快,不是消耗网络上的并行计算机,暂时不太考虑用到超级计算机,云计算有可能用上。

但是比较现实的是GPU,非常快,包括预处理、云处理和后面的处理。过去后处理全是手工提取,手工一个个点击,从现在来看全自动分类、全自动的实体化,而且要100%正确,我们测量不能有1%、0.5%的错误率,不允许,必须要100%的正确率,靠全自动高明的手段。先查错后查漏。

从我的预计来看,我们发展速度非常快,举个例子,前不久江苏省测绘局全省1:10000飞行,一个平方米的点只有0.5个点,2个平方米摊1个点,觉得点移太稀了,不好使。昨天我从扬州回来,试飞三款旋翼的无人直升机,旋翼机飞的速度比较慢。863十一五做到一个平方米9个点,昨天这个做到了500个点。当然点高了的话,把有用的点找到无用的点要删除,这个变化非常快。总价格来讲肯定会降低。无人机现在军工要求买一千万,用不了多久就降下来了,因为有竞争,我想这是一个趋势。

刚才很高兴,徐部长倡导GIS国产化已经达到了60%还是70%的国产化率,统计出来了我们也不能不相,总之是很高兴的事。现在国产软件也上来了,包括我个人做的视频航空相机,根本来不及做。我们销很多,不到四百万,便宜性能好,而且无镜头,前后左右向下视,一年中间我们占了市场的绝大部分的份额。目前我们车还在挣扎搞软件,相信之后国产车肯定会占到激光车份额的80%左右,肯定会国产化而且价格从高到低。

GIS平台不是很熟悉,GIS平台应用最近一二十年也经历了非常巨大的变化,从过去的单机版信息不能共享发展为面向服务的网络环境下的异构协同工作的共享GIS平台,这是普遍的发展趋势。特别是智慧地球提出之后,基于云计算的GIS还有很大发展空间。

这不是我的专业,我们考虑好在云计算时代本身怎么改造,不然跟不上时代就成问题了。我们行业的进步是不断吸取外行业的新技术,比如说计算机技术、数据库技术、空间技术、激光技术、虚拟现实技术。不远的过去时间,网络技术、移动技术、网格计算机技术、云计算技术都会产生很大的影响。网格计算出来之后很机械带到我们这个专业上,结果没有产生任何有效的,而且经常评奖的时候谈不上什么网格,非要挂网格,计算机专家一评觉得这叫什么网格就没评上。我们不能不跟风,也不能盲目跟风。

让我们研究挑战、努力创新和服务,努力研究出来新型的GIS采集装备,谢谢!

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