“如今，地信行業(yè)的GIS已經(jīng)迎來(lái)了一場(chǎng)比較重要的技術(shù)變革。”中國(guó)科學(xué)院院士龔健雅在2016年南寧測(cè)繪學(xué)術(shù)年會(huì)上這樣說(shuō)道。

　　自2012年起，龔健雅及其團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)開(kāi)始探索對(duì)地觀測(cè)傳感網(wǎng)的技術(shù)和應(yīng)用，用他的話說(shuō)，對(duì)地觀測(cè)傳感網(wǎng)正是要解決目前地信行業(yè)迫切面臨的實(shí)時(shí)對(duì)地觀測(cè)需求。

　　龔健雅認(rèn)為，越來(lái)越多的應(yīng)用都需要在一個(gè)實(shí)時(shí)的GIS系統(tǒng)下得到解決，我們需要把信息和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)披露，實(shí)時(shí)調(diào)度傳感器，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)模擬，此時(shí)就需要采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)GIS技術(shù)，在統(tǒng)一時(shí)空框架下，來(lái)管理與分析空天地的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)。

　　以下是龔健雅院士以“對(duì)地觀測(cè)傳感網(wǎng)與實(shí)時(shí)地理信息服務(wù)”為主題的精彩演講，演講內(nèi)容如下(未經(jīng)本人核實(shí))：

　　龔健雅：我記得2012年當(dāng)時(shí)已經(jīng)做過(guò)一個(gè)論述的題目，叫對(duì)地觀測(cè)傳感網(wǎng)的一些應(yīng)用。幾年過(guò)去了，我要向大家匯報(bào)一下，最近幾年傳感網(wǎng)的技術(shù)已經(jīng)對(duì)測(cè)繪服務(wù)方面取得一些新的進(jìn)展。

　　對(duì)地觀測(cè)傳感網(wǎng)是地信業(yè)劇變下的產(chǎn)物

　　如今，地信行業(yè)的GIS已經(jīng)迎來(lái)了一場(chǎng)比較重要的技術(shù)變革。主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：

　　第一，信息的波及方式從原來(lái)的設(shè)備采集發(fā)展到無(wú)處不在，各種地理數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的采集以及監(jiān)測(cè)。

　　第二，服務(wù)方式從原來(lái)的一線發(fā)展到現(xiàn)在實(shí)時(shí)的在線服務(wù)。

　　第三，服務(wù)的時(shí)間效率大大提升。

　　因此，我們迫切需要一個(gè)實(shí)時(shí)的對(duì)地觀測(cè)信息系統(tǒng)，可以對(duì)原來(lái)的地理信息系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，也對(duì)我們的工作也有一些新的貢獻(xiàn)。

　　實(shí)時(shí)GIS系統(tǒng)需求激增

　　目前，越來(lái)越多的應(yīng)用都需要在一個(gè)實(shí)時(shí)的GIS系統(tǒng)下得到解決。第一，環(huán)保、氣象和水利監(jiān)測(cè)。有關(guān)部門(mén)會(huì)調(diào)動(dòng)航空航天的各種傳感器來(lái)對(duì)水污染點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)查找它的污染源以及流域污染的范圍。在這個(gè)過(guò)程中，可能要調(diào)動(dòng)很多技術(shù)手段，甚至很多除了傳感器之外的計(jì)算設(shè)備及信息處理軟件。而它的時(shí)間是非常緊迫的，我們就需要非常實(shí)時(shí)的系統(tǒng)。

　　目前，環(huán)保部門(mén)、氣象部門(mén)以及水利部門(mén)的傳感器都已經(jīng)實(shí)時(shí)化，衛(wèi)星數(shù)據(jù)、航空數(shù)據(jù)和地面數(shù)據(jù)往往是對(duì)接的。所以，我們迫切需要采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)GIS技術(shù)，在統(tǒng)一時(shí)空框架下，來(lái)管理與分析空天地的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)。

　　第二，智慧城市建設(shè)。智慧城市的一個(gè)基本要求就是得到動(dòng)態(tài)信息?，F(xiàn)在，很多小城市的智慧城市建設(shè)發(fā)展很快，迫切需要采用先進(jìn)的GIS系統(tǒng)，在統(tǒng)一時(shí)空框架下，實(shí)時(shí)地管理與分析城市內(nèi)部的人流、物流和事件流，這也是一個(gè)集成的系統(tǒng)。以前的數(shù)據(jù)來(lái)源，通常是通過(guò)測(cè)繪采集和其他采集獲取。但是現(xiàn)在，所有數(shù)據(jù)可能都是實(shí)時(shí)導(dǎo)入，也就需要實(shí)時(shí)系統(tǒng)。因此，要將天地空傳感器資源融入GIS，構(gòu)建協(xié)同的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　如何形成協(xié)同觀測(cè)？

　　在整個(gè)對(duì)地觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)和實(shí)時(shí)GIS系統(tǒng)中，最重要的實(shí)現(xiàn)協(xié)同，我們的團(tuán)隊(duì)探索了以下模型和方法：

　　第一，空天地的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，其中要涉及大量傳感器。優(yōu)化內(nèi)容則涉及三方面：

　　首先是共享。如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里有各種平臺(tái)，包括航天航空、地面、移動(dòng)平臺(tái)、以及物理化學(xué)等各種傳感器，這些傳感器必須要有一個(gè)共享的信息模型，使人認(rèn)識(shí)和識(shí)別這些信息。

　　其次是點(diǎn)觀測(cè)和面覆蓋型地面水文傳感器優(yōu)化布局方法。

　　再者是提出了顧及時(shí)間連續(xù)性的星地傳感器協(xié)同觀測(cè)優(yōu)化布局方法。這是對(duì)星地和地面?zhèn)鞲蟹绞降膬?yōu)化。這種優(yōu)化方法使多星尺度互補(bǔ)，時(shí)間連續(xù)性強(qiáng)，由不同時(shí)間點(diǎn)的不同分辨率衛(wèi)星觀測(cè)系列構(gòu)成時(shí)間序列。另外，還包括星地協(xié)同，衛(wèi)星和地面同步觀測(cè)，如用衛(wèi)星來(lái)反演土壤濕度等。

　　第二，信息融合處理技術(shù)。

　　這其中涉及大量不同傳感器的數(shù)據(jù)，以及不同平臺(tái)的數(shù)據(jù)。此時(shí)，我們需要把數(shù)據(jù)融合成一個(gè)產(chǎn)品，使之為我們提供決策參考。首先要解決的是無(wú)縫數(shù)據(jù)生成，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)存在時(shí)間的斷續(xù)問(wèn)題，我們的產(chǎn)品希望能夠有連續(xù)性，這是需要解決的技術(shù)瓶頸。

　　第三，時(shí)空譜一體化融合。

　　其中，提出了多個(gè)數(shù)據(jù)融合的模型，如兩個(gè)傳感器或三個(gè)傳感器的融合，得出的數(shù)據(jù)，其分辨率有了大幅提高，空間分辨率都清晰多了。

　　第四，實(shí)時(shí)服務(wù)技術(shù)。

　　我們需要把信息和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)披露，實(shí)時(shí)調(diào)度傳感器，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)模擬。通過(guò)傳感器的規(guī)劃，我們可以看到信息的動(dòng)態(tài)變化，同時(shí)把不同專家做的模型連接起來(lái)，在系統(tǒng)平臺(tái)中直接形成工作流，把工作流連起來(lái)后，從傳感器數(shù)據(jù)到模型計(jì)算，到最后動(dòng)態(tài)的制圖，形成實(shí)時(shí)的服務(wù)組合和成果。同樣，有了這些以后，根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，利用動(dòng)態(tài)仿真，可以把整個(gè)過(guò)程動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)出來(lái)。

　　三大智能GIS平臺(tái)成果及應(yīng)用

　　為了解決核心的模型與技術(shù)方法，我們研發(fā)了三種GIS平臺(tái)。

　　第一是GeoSensor。2005年開(kāi)始，成功研制了國(guó)際先進(jìn)的開(kāi)放式傳感網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GIS平臺(tái)GeoSensor，包含集成管理、公共服務(wù)和動(dòng)態(tài)仿真等100余項(xiàng)功能，是我國(guó)最早具有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)GIS特征的軟件產(chǎn)品，實(shí)線了在線共享。用這套系統(tǒng)可以集成航天航空地面?zhèn)鞲行畔ⅲǖ乇淼奈灰?、土壤濕度、行?biāo)、水位等傳感器信息。

　　第二是實(shí)時(shí)GIS平臺(tái)GeoDyno。它是一個(gè)實(shí)時(shí)的信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)無(wú)需導(dǎo)進(jìn)導(dǎo)出，在實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)流下就可控制。系統(tǒng)可以進(jìn)行計(jì)算，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)來(lái)，不需要數(shù)據(jù)庫(kù)，這是一個(gè)基本特點(diǎn)。

　　第三是大數(shù)據(jù)智慧服務(wù)平臺(tái)GeoSmarter。GeoSmarter是為應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代下政府和企業(yè)信息化變革而研發(fā)的平臺(tái)型軟件產(chǎn)品，其目標(biāo)是以大數(shù)據(jù)為核心，構(gòu)建政府和企業(yè)級(jí)大數(shù)據(jù)智慧服務(wù)中心。系統(tǒng)建立了一個(gè)比較完善的體系，包括數(shù)據(jù)融合平臺(tái)、數(shù)據(jù)管理和服務(wù)平臺(tái)，在大數(shù)據(jù)之上還有接口可以接到具體應(yīng)用。

　　對(duì)于這三大平臺(tái)，我們近年來(lái)做了幾個(gè)典型應(yīng)用。一個(gè)比較大的應(yīng)用是我前面提到的水利系統(tǒng)應(yīng)用，把整個(gè)長(zhǎng)江全流域上萬(wàn)個(gè)傳感器都實(shí)時(shí)加入進(jìn)來(lái)，這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)典型的貫徹整個(gè)傳感網(wǎng)的系統(tǒng)。軟件使用的Geosmarter平臺(tái)，對(duì)整個(gè)應(yīng)用以及規(guī)范和調(diào)度，如長(zhǎng)江流域?qū)λ男钏畮?kù)的分配，都是在這個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行的。當(dāng)然，也包括防汛抗旱，目前可以做到整個(gè)系統(tǒng)的信息共享，20分鐘就可以直接到達(dá)長(zhǎng)江上游，這個(gè)信息是非?？焖俚?。這里面也包括很多模型，如對(duì)航道的管理以及實(shí)時(shí)通信等。

　　第二個(gè)應(yīng)用案例是太原綜合觀測(cè)網(wǎng)?，F(xiàn)在，這個(gè)工程對(duì)地下管網(wǎng)都要求安裝傳感器，對(duì)壓力、溫度等都有特殊的考慮。此外，包括應(yīng)急處置、信息支持、能源疏散等模型都被加在智能GIS系統(tǒng)里面。

　　第三個(gè)案例是我們和西安臨潼區(qū)共同打造的一個(gè)系統(tǒng)。除了原來(lái)的政務(wù)之外，把現(xiàn)在的智慧城市動(dòng)態(tài)信息也加入進(jìn)來(lái)，除了傳感網(wǎng)、氣象等信息，還有人流信息的管理等，都集成在一個(gè)系統(tǒng)里。另外，臨潼系統(tǒng)中還做了一些城市管理，如環(huán)境衛(wèi)生等信息，這些工作有很多是屬于動(dòng)態(tài)信息，又如公眾信息的實(shí)時(shí)監(jiān)督等。

　　另外，我們還做了一個(gè)動(dòng)態(tài)的交通信息案例，進(jìn)一步細(xì)化了監(jiān)測(cè)指標(biāo)，包括GPS車的調(diào)度信息、交通路口的交通信息，最后呈現(xiàn)出的是一個(gè)新的實(shí)時(shí)交通信息系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)信息實(shí)時(shí)地提供服務(wù)。這其中還包括智能停車系統(tǒng)，將停車場(chǎng)中每一輛進(jìn)出車輛的信息實(shí)時(shí)反映出來(lái)，提供一個(gè)實(shí)時(shí)的服務(wù)。我們?cè)诜姥捶矫嬉灿蓄愃频姆?wù)探索。

　　實(shí)時(shí)的傳感器和GIS系統(tǒng)，在未來(lái)一段時(shí)間將成為我們的重大發(fā)展方向。不論從技術(shù)角度來(lái)看待實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)服務(wù)，還是著眼我國(guó)的智慧城市建設(shè)，我們都需要從計(jì)算能力和具體應(yīng)用上提供新的服務(wù)。(整理|泰伯網(wǎng) 思佳)