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    中國測繪 | 位置服務:全空間智能新時代來了——訪中國科學院院士周成虎
    2022-03-10 返回列表
    ?個“沒有空間距離、沒有時間差異”的世界正在形成——

                                     “一個全空間智能時代正在到來。”

                                                                                                       ——周成虎院士

     

    有這樣一個場景:當你駕車來到一個大型的機場,找不到停車位的時候,下載一個全景功能機場APP,就可以在實景方式引導下快速找到停車位。此時,你又發現忘帶照相機電池,智能APP精準導引你,找到機場賣電池的商鋪,店家還貼心地推送了一張新客到店優惠券。于是,你線上下單,線下購物,分分鐘搞定,愉快地登機了。類似這樣的用戶體驗,國內很多機場都在推廣。

     

    業界專家表示,室內定位、室內外一體化定位導航服務是一場真正的變革,基于多種技術融合可以實現對每一個人通行路徑的智能引導,由此也催生出一個龐大的定位導航市場,便捷了、甚至在一定程度上改變了人們的生活方式,助力產業轉型升級。

     

    “一個全空間智能時代正在到來。”中國科學院院士周成虎近日在接受記者電話采訪時表示,在“一切都可以數據化、一切數據都可以業務化”的數字時代,地理空間智能將驅動地理信息高質量服務,地理信息獲取將進入“地理空間智能”新時代。

     
     
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    地理信息應用進入無處不在的全空間時代
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    疫情防控監測離不開精準、動態的空間位置信息,精準的空間位置將人、人群與環境緊密地關聯在一起。據了解,新冠肺炎疫情發生后,周成虎帶領研發團隊與廣州地理研究所合作,共同研發的“廣東省疫情防控可視化輔助決策系統”,就是利用時空大數據和位置信息助力疫情防控;研發團隊還與中山大學合作,利用現代的空間軌跡定位技術,尤其是時空地理信息理論方法與技術,開發了基于個人手機定位的行人軌跡追蹤系統,較好地發現與病患接觸的潛在傳播者。

     

    “有了空間位置,我們才能夠進行各種各樣的活動分析和預測。”周成虎說,“位置,是各類空間的基礎性和關鍵性要素,包括室內定位導航在內,基于位置的服務正在向智慧感知、分析和決策控制演進。

     

    進入2022年,這位院士更忙了。記者多次邀約,他都在一線忙著。1月14日晚上9點多,記者終于盼來了周成虎院士的電話。

     

    他告訴記者,疫情防控需要精準的人群移動數據,以確定密切接觸者,提升流調的技術能力和水平;需要精準的醫療資源時空數據,以實現各類資源的最有效、最佳時空配置。同時,時空數據需要即時、準確地傳送,實現在最佳時間內掌握疫情時空分布。這些都是要做的工作,也是測繪地理信息科研人員的一份責任。

     

    其實,2003年以來,測繪地理信息領域的科技人員一直在研究和探索基于時空大數據的疫情防控。他們將高精度的地圖數據、實時的定位數據與疫情防控的要求有機結合,面向人群動態監測、傳播空間精準防控等具體業務需求,開展關鍵技術和方法研究,研制一種疫情防控空間信息系統。

     

    目前,全國各地使用的各類健康碼,就是多種移動定位數據的綜合運用。當然,精準的位置信息服務和人們的隱私保護之間需要科學掌控、法律保障,只有這樣才能推動定位導航的大發展。

     

    室內定位技術在商業中心、大型公共建筑(地鐵、機場、圖書館等)、高危工業區、醫院及養老院等場所有著廣泛的應用前景,已經成為當前的一個研究熱點。隨著移動通信和無線網絡技術的發展,室內定位技術也在日漸成熟。比如WiFi、藍牙、紅外線、超聲波、超寬帶、射頻識別等。

     

    周成虎告訴記者,復旦大學的光源定位技術取得重大突破,通過多種技術組合,顯著提高了定位精度,實現了亞米級的定位水平。同樣,武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室主任陳銳志教授科研團隊自主研發的高精度音頻定位也取得了突破進展,與目前廣泛采用的藍牙定位技術相比,其信號作用距離從5至10米擴大到50米,測距精度從2到5米提升到0.12米,是目前世界上可支持所有大眾手機中精度很高的定位技術。

     

    此外,還有基于圖片的目標定位技術,對著周圍某個物體拍張照片,系統就能自動識別出“你在哪兒”。

     

    值得一提的是,室內外協同的定位技術在近兩年來的新冠疫情防控中得到全面應用,實現了基于精準時空位置的疫情傳播調查與控制,充分展現了室內外定位技術的廣泛應用場景。未來5~8年,隨著無人駕駛、無人控制等應用需求的涌現,廣義的室內定位技術將會呈現爆發性增長,并實現全時空域的應用。

     

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    全空間范疇下室內定位技術在探索中前行
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    “在過去,我們無法回答地球上有多少棵樹,今天通過高分遙感影像、全空間地理信息系統、室內外定位、地面模型、人工智能等組合技術,我們可以測算出地球上大約有3.14萬億棵樹;也可以回答到底現在全球有多少個油氣罐等。”多年來,周成虎一直在自己擅長的領域逐夢前行。

     

    據介紹,在2011年和2015年,周成虎與同行專家前瞻性地提出了全息位置地圖和全空間信息系統的概念,將地理信息系統的空間尺度擴展到了微觀和宏觀空間,將空間數據擴展到了全時空大數據,提出了構建無所不在的空間信息系統世界的構想。

     

    “如今,隨著定位技術水平的提升和無人化應用場景的不斷增加,人們對空間的感知、認知和控制能力得到不斷提升,多尺度空間的自由跨越或將成為現實,全息地圖、全空間體系、空間智能技術等也成為業界廣為接受的新概念和新方法。”周成虎很是自豪。

     

    他舉例說,北京智慧圖科技有限公司融合定位與實景展現等技術,催生了地理場景運營應用;廣州中科云圖智能科技有限公司融合5G、北斗定位、實時測量等技術,實現了超高壓變電站的設備巡查,為微空間定位測量提供了可能……

     

    “未來將是空天地海網一體化的智能觀測。”周成虎介紹說,從地表資源管理、災害應急到交通運輸,多地下設施管理、社會穩定到太空探索,地理信息應用進入了無處不在的全空間時代,時空數據按需測量,按需生產,為農業、環境、國土等各行業提供科學數據。

     

    周成虎認為,空間是一個廣義的概念,包括宏觀空間與微觀空間、靜態空間與動態空間,也包括地理空間。位置是空間中很關鍵的要素,有了空間位置,就可以做空間測量,當我們具備動態測量位置的能力,就可以把不同的空間連接在一起,我們將其稱作“全空間”。

     

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    從本質上來講,“全空間”就是具有統一數學結構和表達的空間體系,從一個尺度的空間到另一個尺度的空間可以實現無縫銜接,實現不同尺度之間的無縫跨越。室內外一體化定位就是“全空間”的一種類型。

     

    “全空間系統、全空間智能系統的理論和技術目前還處于研究階段。”周成虎坦言,就定位而言,定位本身的技術成熟度越來越高,目前也已全面進入到實用狀態。但是,廣義室內定位不僅包括室內,還包括水下、地下、地鐵、船艙、飛機、列車車廂等所有密閉空間。在高速運動下,如何對這些密閉空間的運動物體進行定位,使兩種尺度空間無縫跨越,目前還有很多技術難點。

     

    比如水下重力場和磁力場的導航定位等,各種電磁波都可以拿來定位。在密閉的空間,運動物體和靜止物體的定位技術各不相同,對運動的物體定位來說,要通過動態補償等技術消除運動對信號產生的影響。但是,目前這些技術還有突破的空間。

     

    總之,“全空間”不是單向技術,而是一個綜合性技術體系,它具有三種能力:感知、認知和決策。傳統測繪偏重于測量,偏重于感知環節,這方面的技術相對成熟;而對于認知分析和決策研究層面,測繪行業介入得相對較少,是需要進一步加強的地方。

     

    全空間理論是由中國科學家率先提出、創建并推動發展起來的,是一項從零到一的原始創新,中國科學家正在引領該領域的發展,所以,目前依然有很多有待突破的技術需要去研究和創新,比如全空間可視化技術等。

     

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    地理信息采集與應用服務

    即將進入“地理空間智能”新時代

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    從地球空間到宇宙空間,從室外空間到室內空間,從宏觀空間到微觀空間,從小數據到大數據,周成虎團隊不斷探索并取得了重大突破。他們通過產學研用結合,集各方才智和優勢,立志要讓時空實體智能,能主動感知、思考和行動;要讓數字世界“活起來”,可實現歷史回溯和未來的演化;要讓位置智能更好地服務人們生產生活,推動各個行業轉型升級,為加快實現社會治理能力現代化提供技術支撐。

     

    地理空間智能,就是將人工智能用于地理信息系統(GIS)的分析、方法和解決方案,簡單說,它是基于地理信息技術基礎軟件上面的機器學習,可以在很多領域得到應用。例如,可以預測城市中哪個區域將會面臨極度交通擁堵,采取何種疏導措施,車輛如何重新選擇路線等。地理空間智能應用于很多使用位置和GIS的場景,包括出行共享公司、物流、農業、調查以及基礎設施等。

     

    “地理空間智能的未來簡直是無窮無盡。”業界如此評價。

     

    周成虎認為,所謂智能,就是能幫你做決策,告訴你下一步該怎么走,通過地理空間數據分析來實現空間位置智能。比如我們手機上的導航地圖,會自動規劃路徑,分析路況,然后給你推薦一條最優路線等;在無人駕駛技術里,高精度導航地圖的自動避障也是智能;我國嫦娥月球探測車主要就是靠智能引導,實時測量,實時計算和選址。

     

    數據、知識和模型,是構成全空間智能系統的三大要素,是組合在一起的一個完整體系,使地理空間信息系統具有一定的智能水平,能幫助人們作決策分析。比如在一個停滿了汽車的大停車場里,你要泊車,系統馬上發消息過來,告訴你有輛車剛開走可以到那個地方停車,如果你的車是自動駕駛,它會自動幫你把車停好,這就是標準的空間智能。如果沒有這種空間智能,無人駕駛是做不到的。地理空間智能是發展的必然趨勢,是一個自然演進的過程。

     

    毫無疑問,人類社會必將進入到智能社會,空間智能是智能社會的重要組成部分,或者說是不可缺少的一部分。所以,無論是城市建設,還是社會治理、政府決策分析,亦或是人類的衣食住行,都離不開空間智能系統。

     

    “我們地理信息行業領域范圍更大,是整個社會的基礎設施。就像我們的地圖一樣,各行各業都在用地圖,各行各業都會用到地理空間智能系統。”周成虎認為,未來地理信息系統用在什么地方,地理空間智能就在什么地方發揮作用,地理信息產業行業市場有多大,地理空間智能的市場就有多大,它是經濟社會重要的基礎設施。地理信息系統將會從現在的以信息為核心的時代,進入到知識時代,進入到具有知識背景、能夠做決策支持的地理空間智能時代。

     

    不可否認,當今,我們處在一個科技變革時代,當前空間信息應用領域、應用模式、信息內容、分析方法、展現方式等的發展,已越來越難以滿足人類認知客觀世界的需要,一切都需要用新的科學和技術來認識。如前所述,要用全空間視角觀測地球,用新的人工智能手段來分析處理實時動態的地理信息大數據等。

     

    “既然人家能跨進來,為什么我們不能跨出去呢?”周成虎說,為了讓地圖變得更加“聰慧”一點,為了實現測繪科技自強自立、高質量發展,需要全行業大膽突破創新,一起努力,一起向未來。一個無比輝煌的地理空間智能時代正在到來。

     

    END

     

     


    轉載:中國測繪

    有這樣一個場景:當你駕車來到一個大型的機場,找不到停車位的時候,下載一個全景功能機場APP,就可以在實景方式引導下快速找到停車位。此時,你又發現忘帶照相機電池,智能APP精準導引你,找到機場賣電池的商鋪,店家還貼心地推送了一張新客到店優惠券。于是,你線上下單,線下購物,分分鐘搞定,愉快地登機了。類似這樣的用戶體驗,國內很多機場都在推廣。

     

    業界專家表示,室內定位、室內外一體化定位導航服務是一場真正的變革,基于多種技術融合可以實現對每一個人通行路徑的智能引導,由此也催生出一個龐大的定位導航市場,便捷了、甚至在一定程度上改變了人們的生活方式,助力產業轉型升級。

     

    “一個全空間智能時代正在到來。”中國科學院院士周成虎近日在接受記者電話采訪時表示,在“一切都可以數據化、一切數據都可以業務化”的數字時代,地理空間智能將驅動地理信息高質量服務,地理信息獲取將進入“地理空間智能”新時代。

     
     
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    地理信息應用進入無處不在的全空間時代
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    疫情防控監測離不開精準、動態的空間位置信息,精準的空間位置將人、人群與環境緊密地關聯在一起。據了解,新冠肺炎疫情發生后,周成虎帶領研發團隊與廣州地理研究所合作,共同研發的“廣東省疫情防控可視化輔助決策系統”,就是利用時空大數據和位置信息助力疫情防控;研發團隊還與中山大學合作,利用現代的空間軌跡定位技術,尤其是時空地理信息理論方法與技術,開發了基于個人手機定位的行人軌跡追蹤系統,較好地發現與病患接觸的潛在傳播者。

     

    “有了空間位置,我們才能夠進行各種各樣的活動分析和預測。”周成虎說,“位置,是各類空間的基礎性和關鍵性要素,包括室內定位導航在內,基于位置的服務正在向智慧感知、分析和決策控制演進。

     

    進入2022年,這位院士更忙了。記者多次邀約,他都在一線忙著。1月14日晚上9點多,記者終于盼來了周成虎院士的電話。

     

    他告訴記者,疫情防控需要精準的人群移動數據,以確定密切接觸者,提升流調的技術能力和水平;需要精準的醫療資源時空數據,以實現各類資源的最有效、最佳時空配置。同時,時空數據需要即時、準確地傳送,實現在最佳時間內掌握疫情時空分布。這些都是要做的工作,也是測繪地理信息科研人員的一份責任。

     

    其實,2003年以來,測繪地理信息領域的科技人員一直在研究和探索基于時空大數據的疫情防控。他們將高精度的地圖數據、實時的定位數據與疫情防控的要求有機結合,面向人群動態監測、傳播空間精準防控等具體業務需求,開展關鍵技術和方法研究,研制一種疫情防控空間信息系統。

     

    目前,全國各地使用的各類健康碼,就是多種移動定位數據的綜合運用。當然,精準的位置信息服務和人們的隱私保護之間需要科學掌控、法律保障,只有這樣才能推動定位導航的大發展。

     

    室內定位技術在商業中心、大型公共建筑(地鐵、機場、圖書館等)、高危工業區、醫院及養老院等場所有著廣泛的應用前景,已經成為當前的一個研究熱點。隨著移動通信和無線網絡技術的發展,室內定位技術也在日漸成熟。比如WiFi、藍牙、紅外線、超聲波、超寬帶、射頻識別等。

     

    周成虎告訴記者,復旦大學的光源定位技術取得重大突破,通過多種技術組合,顯著提高了定位精度,實現了亞米級的定位水平。同樣,武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室主任陳銳志教授科研團隊自主研發的高精度音頻定位也取得了突破進展,與目前廣泛采用的藍牙定位技術相比,其信號作用距離從5至10米擴大到50米,測距精度從2到5米提升到0.12米,是目前世界上可支持所有大眾手機中精度很高的定位技術。

     

    此外,還有基于圖片的目標定位技術,對著周圍某個物體拍張照片,系統就能自動識別出“你在哪兒”。

     

    值得一提的是,室內外協同的定位技術在近兩年來的新冠疫情防控中得到全面應用,實現了基于精準時空位置的疫情傳播調查與控制,充分展現了室內外定位技術的廣泛應用場景。未來5~8年,隨著無人駕駛、無人控制等應用需求的涌現,廣義的室內定位技術將會呈現爆發性增長,并實現全時空域的應用。

     

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    全空間范疇下室內定位技術在探索中前行
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    “在過去,我們無法回答地球上有多少棵樹,今天通過高分遙感影像、全空間地理信息系統、室內外定位、地面模型、人工智能等組合技術,我們可以測算出地球上大約有3.14萬億棵樹;也可以回答到底現在全球有多少個油氣罐等。”多年來,周成虎一直在自己擅長的領域逐夢前行。

     

    據介紹,在2011年和2015年,周成虎與同行專家前瞻性地提出了全息位置地圖和全空間信息系統的概念,將地理信息系統的空間尺度擴展到了微觀和宏觀空間,將空間數據擴展到了全時空大數據,提出了構建無所不在的空間信息系統世界的構想。

     

    “如今,隨著定位技術水平的提升和無人化應用場景的不斷增加,人們對空間的感知、認知和控制能力得到不斷提升,多尺度空間的自由跨越或將成為現實,全息地圖、全空間體系、空間智能技術等也成為業界廣為接受的新概念和新方法。”周成虎很是自豪。

     

    他舉例說,北京智慧圖科技有限公司融合定位與實景展現等技術,催生了地理場景運營應用;廣州中科云圖智能科技有限公司融合5G、北斗定位、實時測量等技術,實現了超高壓變電站的設備巡查,為微空間定位測量提供了可能……

     

    “未來將是空天地海網一體化的智能觀測。”周成虎介紹說,從地表資源管理、災害應急到交通運輸,多地下設施管理、社會穩定到太空探索,地理信息應用進入了無處不在的全空間時代,時空數據按需測量,按需生產,為農業、環境、國土等各行業提供科學數據。

     

    周成虎認為,空間是一個廣義的概念,包括宏觀空間與微觀空間、靜態空間與動態空間,也包括地理空間。位置是空間中很關鍵的要素,有了空間位置,就可以做空間測量,當我們具備動態測量位置的能力,就可以把不同的空間連接在一起,我們將其稱作“全空間”。

     

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    從本質上來講,“全空間”就是具有統一數學結構和表達的空間體系,從一個尺度的空間到另一個尺度的空間可以實現無縫銜接,實現不同尺度之間的無縫跨越。室內外一體化定位就是“全空間”的一種類型。

     

    “全空間系統、全空間智能系統的理論和技術目前還處于研究階段。”周成虎坦言,就定位而言,定位本身的技術成熟度越來越高,目前也已全面進入到實用狀態。但是,廣義室內定位不僅包括室內,還包括水下、地下、地鐵、船艙、飛機、列車車廂等所有密閉空間。在高速運動下,如何對這些密閉空間的運動物體進行定位,使兩種尺度空間無縫跨越,目前還有很多技術難點。

     

    比如水下重力場和磁力場的導航定位等,各種電磁波都可以拿來定位。在密閉的空間,運動物體和靜止物體的定位技術各不相同,對運動的物體定位來說,要通過動態補償等技術消除運動對信號產生的影響。但是,目前這些技術還有突破的空間。

     

    總之,“全空間”不是單向技術,而是一個綜合性技術體系,它具有三種能力:感知、認知和決策。傳統測繪偏重于測量,偏重于感知環節,這方面的技術相對成熟;而對于認知分析和決策研究層面,測繪行業介入得相對較少,是需要進一步加強的地方。

     

    全空間理論是由中國科學家率先提出、創建并推動發展起來的,是一項從零到一的原始創新,中國科學家正在引領該領域的發展,所以,目前依然有很多有待突破的技術需要去研究和創新,比如全空間可視化技術等。

     

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    地理信息采集與應用服務

    即將進入“地理空間智能”新時代

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    從地球空間到宇宙空間,從室外空間到室內空間,從宏觀空間到微觀空間,從小數據到大數據,周成虎團隊不斷探索并取得了重大突破。他們通過產學研用結合,集各方才智和優勢,立志要讓時空實體智能,能主動感知、思考和行動;要讓數字世界“活起來”,可實現歷史回溯和未來的演化;要讓位置智能更好地服務人們生產生活,推動各個行業轉型升級,為加快實現社會治理能力現代化提供技術支撐。

     

    地理空間智能,就是將人工智能用于地理信息系統(GIS)的分析、方法和解決方案,簡單說,它是基于地理信息技術基礎軟件上面的機器學習,可以在很多領域得到應用。例如,可以預測城市中哪個區域將會面臨極度交通擁堵,采取何種疏導措施,車輛如何重新選擇路線等。地理空間智能應用于很多使用位置和GIS的場景,包括出行共享公司、物流、農業、調查以及基礎設施等。

     

    “地理空間智能的未來簡直是無窮無盡。”業界如此評價。

     

    周成虎認為,所謂智能,就是能幫你做決策,告訴你下一步該怎么走,通過地理空間數據分析來實現空間位置智能。比如我們手機上的導航地圖,會自動規劃路徑,分析路況,然后給你推薦一條最優路線等;在無人駕駛技術里,高精度導航地圖的自動避障也是智能;我國嫦娥月球探測車主要就是靠智能引導,實時測量,實時計算和選址。

     

    數據、知識和模型,是構成全空間智能系統的三大要素,是組合在一起的一個完整體系,使地理空間信息系統具有一定的智能水平,能幫助人們作決策分析。比如在一個停滿了汽車的大停車場里,你要泊車,系統馬上發消息過來,告訴你有輛車剛開走可以到那個地方停車,如果你的車是自動駕駛,它會自動幫你把車停好,這就是標準的空間智能。如果沒有這種空間智能,無人駕駛是做不到的。地理空間智能是發展的必然趨勢,是一個自然演進的過程。

     

    毫無疑問,人類社會必將進入到智能社會,空間智能是智能社會的重要組成部分,或者說是不可缺少的一部分。所以,無論是城市建設,還是社會治理、政府決策分析,亦或是人類的衣食住行,都離不開空間智能系統。

     

    “我們地理信息行業領域范圍更大,是整個社會的基礎設施。就像我們的地圖一樣,各行各業都在用地圖,各行各業都會用到地理空間智能系統。”周成虎認為,未來地理信息系統用在什么地方,地理空間智能就在什么地方發揮作用,地理信息產業行業市場有多大,地理空間智能的市場就有多大,它是經濟社會重要的基礎設施。地理信息系統將會從現在的以信息為核心的時代,進入到知識時代,進入到具有知識背景、能夠做決策支持的地理空間智能時代。

     

    不可否認,當今,我們處在一個科技變革時代,當前空間信息應用領域、應用模式、信息內容、分析方法、展現方式等的發展,已越來越難以滿足人類認知客觀世界的需要,一切都需要用新的科學和技術來認識。如前所述,要用全空間視角觀測地球,用新的人工智能手段來分析處理實時動態的地理信息大數據等。

     

    “既然人家能跨進來,為什么我們不能跨出去呢?”周成虎說,為了讓地圖變得更加“聰慧”一點,為了實現測繪科技自強自立、高質量發展,需要全行業大膽突破創新,一起努力,一起向未來。一個無比輝煌的地理空間智能時代正在到來。

     

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