“經過自我完善之后的增強型GIS，將會有更寬廣的應用空間。”

　　他一開口說話，2016中國地理信息產業(yè)大會的現場馬上安靜了下來。

　　今年77歲、向來直言不諱、兩次獲得國家科技進步一等獎、中國工程院首批院士劉先林，第一次全面、系統(tǒng)地向與會者展示了他關于GIS產業(yè)的最新思考。

　　盡管他的PPT幾乎沒有照片和視頻，只有直白的文字，但這依然不能掩蓋他的睿智。

　　以下文字記錄摘自劉先林院士于1 1月1日在長沙大會現場的PPT和演講內容(內容未經本人核實)：

　　劉先林：大家好!

　　在互聯(lián)網+時代以前，測繪地理信息行業(yè)可以說是利用各種先進技術進行轉型升級的典范，受到過科技部長甚至總理的表揚。

　　但是，在互聯(lián)網+時代到來之后，由于網商、電商、通訊運行商、上市公司、O2O小企業(yè)……甚至像華為這樣的創(chuàng)新型典范企業(yè)，都介入了位置服務。

　　是的，地理信息行業(yè)既有挑戰(zhàn)又有危機，必須大力加強創(chuàng)新，提升自己，迎接挑戰(zhàn)。

　　一、要提升采集裝備。

　　首先，采集裝備應該提升。這包括幾個方面：

　　- 移動傳感：從單一傳感器到集成傳感器;

　　- 從移動感知到固定感知(傳感網);

　　- 從有限數據源(可見光)到多源(多光譜、激光、SAR……);

　　- 從幾何參數感知到物理參數感知(溫度、濕度、PM2.5……);

　　- 從二維被動感知到三維主動感知(三維激光、三維SAR);

　　- 從移動感知到感知移動(視頻、衛(wèi)星影像感知移動物體)。

　　互聯(lián)網+時代的數據采集應該是多源的，而且具有“三高”的特性。多源，包括可見光、多光譜、激光、微波、無線電波(毫米波)等。“三高”指的是“高空間分辨率、高時間分辨率、高譜段分辨率”。同時，還需要盡快補充從互聯(lián)網采集數據的技術，或者說在互聯(lián)網上用搜索方式采集數據。

　　在互聯(lián)網+時代，GIS采集裝備應該是一機多用的。例如，衛(wèi)星應該是一星多用，這樣可以節(jié)省大量經費。集成化的移動測量機頭，可以方便的放在多種載體上進行數據采集(例如SSW系統(tǒng))。昂貴的航空照相機應該既可以拍斜片，也可以拍下視片;既可以拍成大比例尺，也可以拍成小比例尺(例如SWDC)。

　　一般來說，采集裝備的價格都非常昂貴，它應該變得像柔韌性加工一樣，具備柔性使用的功能。

　　智能手機，也是一機多用的典型。智能手機的應用價值在不斷變化。人手一臺的智能手機，不僅有極大的存儲空間，高速的通訊能力和豐富的應用軟件(APP)，還有定位、照相、定姿甚至激光掃描等功能。智能手機不僅可用于志愿者的泛在測繪，專業(yè)測繪隊伍也將會使用。

　　室內定位的采集方式也在發(fā)生變化。例如普通GNSS接收機+偽衛(wèi)星+組合導航的方式，或者基于三大運營商的基站定位(基站天線坐標，時間，電文)的方式，以及室內協(xié)同導航(光、電、影、地磁……)的方式。從目標來說，我們希望室內定位技術既能用于室內建模，又能用于移動終端(如手機和汽車)進入室內的定位。從目前來看，最有希望的還是手機基站定位。

　　與室內定位密切相關的室內建模，正在快速興起。在室內定位問題解決之后，我們可以直接采用室外的移動測量建模技術，可以用SLAM，可以用基于單站激光生產的彩色點云并建模，也可以基于多視點多方向大重疊照片像元級匹配生產的點云。期望達到的目標是高分辨率、高精度、能夠按未來室內建模分類標準進行自動提取。

　　二、數據采集工作的趨勢與挑戰(zhàn)。

　　1、作業(yè)范圍更廣泛。

　　我們的作業(yè)范圍變得更為廣泛，從地表、地下、水上到水下。

　　2、重復采集頻率更高。

　　眾多手機APP對空間數據的采集精度很低(10m甚至更低)，但是時間頻率非常高(秒級甚至更高)。相對而言，地理信息行業(yè)采集的數據空間精度很高，但是時間頻率很低。過去是一年一次，發(fā)展到現在很多城市是三個月一次，今后時間頻率還會進一步提高。

　　也就是說，要從地理空間信息發(fā)展為地理時空信息。至于這種數據怎樣融入所謂的大數據技術，我們還有許多工作要做。

　　3、粒度更小，分辨率更高。

　　比如夜間車速40km/h，覆蓋面積3車道，采到的路面高清影像需要人工來進行權屬單位提取，未來將會自動提取。

　　另外，室內建模點云間隔將達到毫米級。

　　4、精度更高。

　　例如，軟土地帶地鐵管道收斂誤差變形快速普查可以達到毫米級。

　　5、數據后處理更智能化。

　　數據后處理將從早期的人工處理、到工廠化生產無結構數據、再到智能化生產有結構數據+人工編輯(特別是人文)。后處理的核心是自動和智能提取。

　　6、與大數據相融合。

　　剛剛興起的大數據的特點，是無訂單、不招標、無預算、無合同、保密、無明確使用對象和目的，全部是網上進行。其空間分辨率很低，但是時間分辨率非常高。這與我們的測繪大數據有極大的區(qū)別。

　　但是，兩種大數據的相互融合，會大大提高數據的價值。這就要依靠虛實空間、線上線下的融合，把不保密的大數據，加入我們的測繪數據，進行增值服務。

　　7、增強型GIS對3D GIS提出了更高的要求。

　　增強型GIS需要具備以下特性：

　　- 可接受多源數據(模型、3D矢量、二維地圖、立面矢量、正射、點云……);

　　- 多種格式(模型、矢量、影像等)的導入導出;

　　- 各種豐富的漫游觀察(多元數據疊加顯示、豐富的漫游路線、自定義的函數渲染);

　　- 可以管理到對象的統(tǒng)計分析;

　　- 溯源功能(允許用戶看到對象的原始照片和點云等);

　　- 用3D模型產出矢量地圖、立面矢量、正射、立面正射，實現一測多用。

　　智慧測繪想要生產知識、輔助決策，就要生產并處理結構化數據。這有幾個方面的原因。首先，“一張皮”的三維只能觀看并獲得感性認識;其二，有分層的三維數據可以生產統(tǒng)計分析結構，以餅狀圖、柱狀圖表現;其三，有矢量的對象化數據可以輸出各類統(tǒng)計結構的空間分布專題圖;最后，每個對象掛接一個完備的屬性數據，配合決策模型就可以生產知識。具體來說，就是讀取對象中的屬性項，對對象的屬性項進行函數檢索，并進行分析，得到訂制的專題圖。

　　那么，屬性項從何而來?

　　第一，自動分類提取時將與幾何有關的位置、形狀、尺寸、絕對位置、相對位置等屬性自動填入，并在對對象進行編輯時，也要關聯(lián)到屬性項。第二，從個專業(yè)部門共享來的專業(yè)數據，有大量的屬性內容。第三，從大數據公司購買大數據，將其中與屬性項有關的內容填入。

　　由于大數據是動態(tài)的，因此屬性項的內容應該帶有時間維，形成所謂的動態(tài)屬性。

　　三、增強型GIS有更寬廣的應用空間。

　　我認為，在互聯(lián)網+時代，經過自我完善之后的增強型GIS，將會有更寬廣的應用空間。

　　1、萬億產值的智慧城市中的地理信息。

　　智慧城市定義被不斷更新：

　　6年前，智慧城市=數字城市+物聯(lián)網;

　　4年前，智慧城市=數字城市+大數據;

　　2年前，智慧城市=數字城市+移動互聯(lián);

　　2年后，智慧城市=數字城市+無人化、智能化……

　　但從本質上說，最重要的應該是“智慧”二字。

　　用建設目標來定義智慧城市，可能更容易理解。所謂智慧城市，就是用真實數據和科學決策使城市的發(fā)展更節(jié)能、更綠色、更環(huán)保、更可持續(xù)發(fā)展、更具生物多樣性、更幸福……

　　大數據時代、互聯(lián)網+時代為智慧城市提供的地理空間信息服務，將會是全息三維。構建全息三維，可以概括眾多智慧項目建設對地理信息基礎空間信息的需要。例如智能停車場、智慧物流、智慧公車出租。

　　人類社會最將會走向無人機物流時代，這時就需要地理信息行業(yè)提供城市三維模型作為無人機飛行三維管道導航的數據基礎。

　　城市自助公車安裝位置傳感器，可以對這些自助車進行無線管理、防盜、限制應用范圍、收取租金、方便停車。這種功能需要在城市GIS基礎數據的支持下運轉。

　　2、萬億產值的虛擬現實技術中的地理信息。

　　增強現實(AR)就是把計算機中的場景三維數據，與實地觀察到的景觀數據(未必是三維)，融合(套合)在一個屏幕上，來實現各種各樣的應用。

　　因此，增強現實所用到的地理信息基礎數據一定是三維的。所以當增強現實普及時，對三維的地理信息將會有更大的需求。

　　其中，可能會出現的增強現實與地理信息相融合的應用，流入基于AR的自動駕駛、基于AR的智慧旅游、基于AR的野外數據補測(有針對性)、泛在測繪、視頻數據與實地模型的疊加分析等。

　　3、更深層次的專業(yè)應用。

　　更深層次的專業(yè)應用將會出現，例如公路BIM。

　　虛實融合，指的是網絡空間與GIS實體空間相互融合。那么，虛擬空間與現實空間有什么共同點?兩個空間都是面向保存、記錄、分配人類活動留下來的痕跡，而不面向微觀空間(分子、原子、納米、細菌等)。這兩個空間暫時不面向宏觀空間，例如太陽系、升空。既然是面向并管理相同的對象，所以有必要融合。

　　那么，該怎么克服GIS空間的局限性?

　　對于網絡空間，需要對每一個節(jié)點(服務器、PC機、WIFI、防火墻)都分配唯一的IP地質，對移動實體(持有手機的人等)進行管理，再利用物聯(lián)網大數據技術實時輸出動態(tài)的分析結果。

　　對于GIS空間，基本上只管理到圖層，沒有對圖層下的實體進行唯一的編碼，只對固定對象進行測量與管理，只是利用空間并只輸出各種靜態(tài)的空間分析成果。

　　我們知道，電子標簽可以實現幾何實體映射到網絡空間，它具有定位功能、通訊功能。有唯一網址的電子標簽，可以植入GIS空間每個實體，例如帶手機的人。

　　虛擬空間的進一步融合，將會實現兩個空間統(tǒng)一編址，任何網絡空間的IP地址對應一個空間位置，任何一個GIS空間的實體都對應一個IP地址，并且互為屬性項。

　　因此我說，對地理信息產業(yè)產生重大影響的傳感網的下一個階段，可能是電子標簽網。

　　我們知道，測繪標志經歷了可見光標志、激光標志、微波角反射器等，現在迎來了更為重要的一個階段：電子標簽(如RFID等)。

　　如果GIS空間的實體都布設了廉價、防盜、有源、無源的電子標簽，并且能夠映射到網上的實體空間去，測繪行業(yè)又將迎來一次重大變革。

　　四、互聯(lián)網+時代的GIS及其裝備將是國產主導的。

　　互聯(lián)網+時代，科技發(fā)展速度大大加快，再加上國家出于安全考慮，以及反腐的開展，人們開始把眼光轉向國產裝備。例如，千千萬萬無人機聯(lián)網飛行數據統(tǒng)籌只會是國產的;移動測量車基本是國產品牌在競爭;最近盛行的重視國產裝備的千尋位置，正在挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的CORS網;快速興起的室內協(xié)同定位領域，目前國產技術領先(同濟、北郵、武大國重)。

　　所以，讓我們奮起創(chuàng)新，開創(chuàng)互聯(lián)網+時代增強型GIS的新紀元。(文|泰伯網 任珊珊)