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中国测绘 | 燕琴院长：智能化测绘时代已经到来

2024-01-21 10:50

来源：澎湃新闻·澎湃号·政务

原创中国测绘学会中国测绘学会

本文内容摘自《中国测绘》2023年第12期

⾼度智能、所需即所得、泛在融合——

——访中国测绘科学研究院院长燕琴

ChatGPT的横空出世，引燃了新一轮人工智能（AI）革命，点燃了大模型之火，人工智能曾一度成为资本市场追捧热点。2023年，生成式AI得到了广泛应用，不断激活发展新动能，催生着新技术、新模式、新业态、新应用，并开始呈现显著效益。

这一年，人工智能迎来新纪元，大众智能汽车、智能医疗、智能金融、智能教育等人工智能与各个领域加速深度融合，产生新的价值和影响，并且悄然改变着人们的工作和生活方式。

正如中国测绘科学研究院院长燕琴所说，“二十一世纪的今天，最鲜明、最深刻、最改变我们生活的特征是什么？相信大家会异口同声地回答：‘智能化’。智能化在快速改变着这个世界，悄悄地、甚至被人们期待着、深入地融入到了我们的生活中。”

中国测绘科学研究院院长燕琴

那么，当测绘碰上人工智能、时空大数据碰上数字时代新算力，将会给测绘行业带来怎样的改变？产生怎样的影响？测绘地理信息将如何借力转型升级，迈向智能化测绘新发展阶段？这是燕琴和业界一直在思考的话题。

“因为我们正处在一个智能化时代，智能化的方法、技术和装备已经完全渗透到经济社会发展的各个方面。在这样的大背景下，测绘的智能化是大势所趋、时代潮流、各界的共识，也成为我们现在的正在进行时。”长期从事测绘科学与技术研究的燕琴笃定，人工智能等新一代信息技术与测绘技术交汇融合，必将不断激发出时空信息澎湃新动能，加快形成新质生产力。

测绘地理信息转型升级迫在眉睫

今年2月底，中共中央、国务院印发了《数字中国建设整体布局规划》，明确数字中国建设的“2522”整体框架布局，以实现到2035年我国数字化发展水平进入世界前列。自然资源部正在全面推进的实景三维中国建设正是数字中国、数字经济的重要支撑。5月，2023年全国测绘地理信息工作会议提出，面向高质量发展新要求，全面推进测绘地理信息事业转型升级。8月，自然资源部出台《关于加快测绘地理信息事业转型升级更好地支撑高质量发展的意见》明确强调，要坚持创新驱动，构建智能化测绘技术体系。

在国家政策的推动下，我国测绘地理信息迈向智能化测绘转型升级之路，其目标方向和重点任务都已明确，即为数字中国建设打造统一的时空基底、为高质量发展提供丰富的数据要素保障、为地理信息产业发展营造优良环境、为构建新安全格局严守测绘地理信息管理底线。

“转型升级，技术驱动是关键。”燕琴表示，我们正处在一个全新的智能化时代。人工智能是人类智慧的一种延伸和升级。今年以来，借助人工智能技术驱动的自然语言处理工具，ChatGPT的各种玩法层出不穷。大型多模态模型GPT—4全面植入微软Office（办公软件），无论是 Word、Excel还是PPT制作，都能一键生成你想要的一切。用微软的话来说，Office引入GPT—4带来的结果是生产力、创造力的全面跃升。

还有基于人工智能技术的语音生成代码技术，开发者口头给出自然语言提示，提出代码编写需求，工具就能自动生成相关代码，解放程序员的双手，也能帮助开发者提高编码速度；图像分割技术是一个用于图像分割的大规模基础模型（Segment Anything Model，简称SAM），可以实现无人干涉的像素级图像分割自动化，如对无人机影像进行全景分割等。这些新技术新应用正在影响和激发测绘地理信息转型升级。

令业界关注的是，基于预训练大模型等先进技术的发展和新算法的不断涌现，我国时空信息大模型技术研究也在快速推进，如“空天灵眸”大模型、“天权”视觉大模型、GEOVIS Earth Brain星图地球智脑引擎等，均在向智能化发展。

“实际上，人工智能技术已经给我们这个行业、测绘技术手段，国土空间治理、智慧城市、智能驾驶等领域带来显著革新。”燕琴介绍说，人工智能推动了全球时空大数据获取与管理、多维度地理空间表达、天空地一体化智能监测预警、人机协同遥感智能分析与解译、泛在地理信息服务等技术发展，极大地拓展了测绘地理信息的数据处理和分析能力，加速了测绘地理信息行业的转型升级。同时，需求驱动产生的新技术、新业态、新模式对测绘地理信息服务也提出了智能化新需求。

比如从科幻小说变成现实的太空旅游，其涉及的太空地图与导航、太空环境与路况、太空虚拟环境、太空资源勘探与开发等都离不开测绘，需要智能化测绘来完成。可以看到，澳大利亚科学与工业研究组织（CSIRO）利用澳大利亚平方公里阵列射电望远镜（ASKAP）完成了“宇宙地图”的星球测绘工作。从广义上来说，这也是测绘的工作。

近年来，无人机在物流领域得到大量应用，使得无人机物流对于实时的空中测绘数据、飞行路线规划和无人机空中交通管理的需求不断增加。其中，测绘智能化技术必不可少，可以帮助无人机物流提高作业效率和安全性。

智能驾驶与测绘更是强相关，随着汽车智能化程度越来越高，对测绘地理信息的需求也愈发迫切。特别是高可靠授时、高精度位置、高精度地图等时空信息是智能汽车实现车道级定位导航、高级别智能驾控的基础和关键，因而对智能化测绘需求更为急迫。尤其是迫切需要多定位手段融合的安全可控高精度位置服务，以及标准统一的、机器视觉的基础地图数据模型，包括覆盖全国的、多方合作协同的国家级高精度基础地图平台，还有基于众源模式的基础地图安全合规更新机制等。

“测绘地理信息转型升级已迫在眉睫。”燕琴认为，高质量发展对多维动态地理信息、精准时空数据等提出了迫切需求。测绘地理信息转型升级关乎长远，人工智能、大模型、新算力等新技术正在给整个行业带来深刻变革与巨大机遇，同时也面临更高的挑战。

科技创新是推动⾏业转型升级的关键

在第一届中国测绘地理信息大会上，各厂家展示的硬核科技产品简直就像是上演了一场智能“黑科技”大秀，科技感十足。比如四足机器人，已经不仅能走能跑能卧，还能爬楼梯、跳跃、翻跟头，这些机器人可以在各种复杂地形环境行走，完成高强度、重复性任务，并且已经在侦察搜救、无人区测绘、电力巡检、物流配送等多个领域展现出了强大的能力。

燕琴介绍说，我国在新型、高端测绘装备领域取得了一系列重要科技创新成果，成功研制出一批具有自主知识产权的高端测绘装备，这些装备在性能和功能上不断超越国际产品，使我国测绘地理信息领域的技术装备实现了从依赖进口到自主创新的历史性转变。国产高端测绘装备正朝着更加智能化方向迈进，为测绘智能化奠定了良好的基础。

科学技术是第一生产力，创新是引领发展的第一动力。近几个月来，燕琴带领团队在走访调研中发现，测绘地理信息领域的科技创新动能十分强劲。

她告诉记者，企业是技术创新的主体，如华测导航以高精度定位技术为核心，经过多年的研发投入和探索，已经形成了有技术壁垒的核心算法能力，具备高精度GNSS（全球卫星导航系统）算法、三维点云与航测、GNSS信号处理与芯片化、自动驾驶感知与决策控制等完整算法技术能力。

近年来，南方测绘不断在智能装备上发力，他们的测量机器人（全站仪）一次次取得突破，今年，他们的智能全站仪产品销量同比增长超过100%，激光雷达测量产品和项目业绩增长超过200%；中海达推出的新一代轻量化、智能化短测程机载激光雷达——智喙S1轻小型机载激光测量系统，极简的作业流程，高效的数据处理，带来了生产力的重大革新。

“高端测绘装备国产化和智能化带动了相关产业链的发展，促进了整个测绘行业转型升级发展，为经济社会发展和国家科技实力提升作出积极贡献。”燕琴如是说。

“

正如自然资源部国土测绘司司长、中国测绘学会副理事长张继贤在本次大会上发布《2023中国测绘地理信息科技创新与产业发展报告》时所说，“我国测绘地理信息科技创新能力加速提升，产业发展总体达到世界先进水平，由高速增长阶段转向高质量发展阶段。”

据《2023中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》和《中国地理信息产业发展报告（2023）》统计数据显示，2022年，我国卫星导航与位置服务产业总体产值达到 5007亿元；地理信息产业总产值达到7787亿元，规模持续扩大。

燕琴表示，测绘地理信息已经由过去生产型测绘向服务型测绘转变；由主要依靠政府推动发展向依靠政府和市场推动发展转变；测绘生产也由单一地图及地理信息数据服务向网络化综合性地理信息服务转变。

从发展历程看，测绘经历了模拟测绘、数字化测绘、信息化测绘，到现在进入智能化测绘四个阶段。从20世纪80年代以前，以人工借助光学仪器生产纸质地形图，到 20世纪90年代，借助数字测量系统生产数字化“4D”产品，建立数据库，再到21世纪以来，卫星极大地涌现，基站遍布全球，空天地一体化为特征的生产作业模式，地图也变成了数据库和服务平台。

目前，正在向智能化测绘转型升级。从整个测绘发展进程中可以看到，测绘产品从纸质地图逐渐变成了数字地图和大数据，测绘工具从光学仪器变成了软件和硬件装备，观测地面的方式也从地面、低空，走向太空深空。

新时代新征程，围绕测绘地理信息“两支撑、两服务”工作定位，测绘地理信息行业要以更加奋发有为的干劲切实肩负使命任务，以更加笃行不怠的决心狠抓科技创新，不断推进测绘地理信息转型升级，不断为美丽中国建设贡献测绘地理信息科技力量。

加快智能化测绘技术体系的构建

那么，什么是智能化测绘？中国科学院、中国工程院院士李德仁认为，智能化测绘是从以绘制地形图为主的小测绘发展成当今以地球空间信息服务为主的智能化大测绘；中国工程院院士刘经南认为，智能化测绘时代正是将传统测绘技术转向人的智能化感知认知的技术，测绘要形成智能化感知、认知环境、发现环境中的问题，而且能够提供解决方案的完整过程链条；中国工程院院士陈军目前正在牵头开展一项智能化测绘基础研究重大项目，他提出，智能化测绘是以知识为引导、算法为基础的一种混合型智能计算范式。中国测绘学会名词审定委员会也在开展这方面的研究工作。

“应该说，智能化测绘的定义目前还不能形成，还需要大家进行深入的研究。”燕琴告诉记者，她把这个问题提给聊天机器人GPT-4，它的回答是：智能化测绘是指运用现代科技手段，如人工智能、大数据、云计算、物联网等，是对传统测绘技术进行升级和优化，实现测绘过程的自动化、智能化和精确化。

“智能化测绘并非仅仅是一个单一方式或过程，而是一系列相关技术、方法和过程的集合。”燕琴给智能化测绘的定义是：从狭义的角度看，智能化测绘技术是一种结合现代技术，如人工智能、大数据、云计算和物联网，对传统测绘方式方法进行改进和优化的技术集合。它旨在实现测绘过程的自动化、智能化和高精度，从而提高测绘任务的生产效率和准确性。其具有三大特征：一是高度智能，二是所需即所得，三是泛在融合。

“目前，亟需加快测绘智能化技术体系的构建。”燕琴介绍说，这一技术体系框架包含多个层面，如理论方法、智能技术、装备制造以及时空赋能等，每个层面下又包含了多个层次、多个领域交叉所涉及的关键技术和装备、赋能方向与生态构建。

“在实际应用中，首先要在关键技术上取得突破，形成现实生产力。”燕琴表示，可以欣喜地看到，在行业专家和业界共同努力下，我们已经在综合PNT、实景三维中国建设技术体系、遥感影像人机协同智能解译等多个方面取得了系列进展。

比如中国测绘科学研究院在中国科学院院士杨元喜的带领下，联合多家单位初步构建基于海洋场景的国家新一代PNT体系，研制了我国首批适应深海环境的海底导航定位基准站装备；在南海建立了我国首个厘米级精度海底基准点和米级精度海洋导航定位试验场，实现了我国在该技术领域从“0”到“1”的突破等，相关科技成果获得了2022年国家测绘科学技术特等奖。

比如实景三维中国建设中，地理实体产品的生产已经突破了几何信息补偿、语义信息转换、重构与整合、实体关系处理等技术难点，实现了存量地理信息与地理实体之间自动的、智能的相互转换，大大地提高了生产效率；在实景三维构建的数字空间里，一物一码才能实现万物互联，遵循ISO/IEC1 5459国际标准，中国测绘科学研究院已为基础地理实体编制了全球唯一身份的MA标识，并获得了基础地理实体MA标识的全球根节点和国家级节点建设的授权，初步建成了基础地理实体MA标识的国家级的解析平台。这一成果已在西安实景三维中国建设中，成功与不动产登记单元代码精准对接，实现了“一码多态”。在第一届中国测绘地理信息大会的实景三维中国建设分论坛中，启动了安徽、山东和武汉青山区节点建设试点。

此外，在遥感智能解译方面也取得了技术突破，提高了生产效率。在今年开展的自然资源保护利用遥感监测中，已经完成的三个季度的监测，就是利用遥感影像人机协同智能解译系统，形成了全链条智能化技术流程，实现了从过去的“人工地毯式监测”向“图斑智能引导式监测”的跨跃，使原来1—2天才能完成的工作，现在1—2个小时内就可以完成，大大地提高了生产效率。

利用自主研发的“漏检机器人”和“误检机器人”，在保障遥感监测成果质量基础上，大大减少了人工检查工作量，使生产效率提高了30%左右，该成果也是在第一届中国测绘地理信息大会的自然资源调查监测技术体系现代化分论坛上隆重发布的成果之一。在近日“百家科研院所雄安行”活动中，这一成果又被新华社列为两项前沿科技成果之一。

在网络地图智能监管方面，中国测绘科学研究院自主研发了地理信息监测分析内容治理平台，并构成了监测集群平台，把地图监管能力从传统地图扩展到了地理数据。2022年，基于这一创新技术，及时监测发现各类网络“问题地图”8000余幅。

携⼿共建智能化测绘服务与⽣态

“推进测绘智能化技术的发展，构建良好的生态环境极其重要，需要政府、产业、市场等同向发力，协同推进。”燕琴在公开场合分享她对智能化测绘技术体系构建的思考与实践时多次强调，数据的开放与协同、智能化、标准化与互操作、政策与法规、安全性与合规性等方面，需要政产学研商各界携手，共同努力。

她认为，一是测绘智能化关键技术创新与产业应用支撑亟需加强。在调研中她发现，尽管测绘领域已有许多智能化技术创新和新概念提出，但在测绘行业和产业方面，关键创新技术的支撑度不足，先进技术落地应用仍存在明显问题。

例如，遥感自动分类解译技术研究同遥感工程应用需求之间存在巨大鸿沟，研究成果并未完全转化为高效的生产力，生产单位大多仍然采用“人工目视解译+外业调绘”的低效作业模式。像第三次全国国土调查，参与人员达21.9万人，2.95亿个图斑几乎全部靠人工历时3年勾绘完成；再如，遥感大模型、泛在测绘、自主测绘等方面，测绘新技术频出，研究成果众多，但尚未落地转化支撑测绘地理信息产业发展。

为了适应智能化测绘时代的发展趋势，需要加大对智能化测绘关键技术的研发投入，尤其是推动相关技术的落地应用，以提升测绘行业生产应用的创新水平。

二是支撑测绘地理信息转型升级的重大工程抓手明显不够。综观从模拟测绘到数字化测绘到信息化测绘的历次转型，行业发展完成了由小到大、由弱变强的宏伟蜕变，多项国家级重大工程立项实施发挥了关键支撑和推动作用。相比而言，目前面向智能化测绘的重大工程较少，资源和周期投入支撑不足，导致测绘技术的智能化发展和进步受到制约。

三是自主可控的智能化软硬件装备研发需要进一步加强。生产力是推进社会变革的根本动力，生产工具则是衡量生产力发展水平的客观尺度。目前，尽管我国在高端测绘装备国产化方面取得了一些进展，但仍需要进一步加强自主研发能力，实现关键技术自主掌握。同时，需要政府、企业和研究机构共同努力，加大投入和支持，形成合力，推动我国测绘地理信息行业走向更加智能化、高效化和自主可控的新时代。

四是相关法律法规与标准规范需要完善。例如，在数据共享方面，缺乏数据共享和操作的标准，不同数据源之间无法无缝整合和交互，限制了数据的流动和有效利用；在数据隐私和安全方面，保护个人隐私和敏感数据的标准、法律等尚未形成，难以确保智能化测绘过程中的数据安全和合规性。

科技创新是推动行业转型升级的关键。在燕琴看来，眼下，最重要的是加快智能化测绘技术体系的构建，她建议加强智能化测绘自上而下统筹规划设计，尽快厘清智能化测绘的内涵、技术特征和整体架构，组织实景三维、海洋测绘、地下/水下测绘、空间分析、保密处理等核心技术攻关，加强自主可控的应用系统和仪器装备研发，重点要在各生产单位构建起满足业务生产需求的智能化测绘生产体系，创新测绘产品模式，健全标准体系，优化生产组织架构，推进测绘地理信息行业向以高度智能、所需即所得、泛在融合为核心特征的智能化测绘转型升级。

此外，面向国家战略需求，要加强重大科研项目和重大工程的谋划与推动，服务经济社会发展，提供更丰富、更即时、更广泛、更灵活的产品和服务。同时，面向高质量发展，要构建测绘地理信息科技创新生态，推进理论研究、技术攻关与装备研发一体化协同发展，促进先进技术与创新成果落地应用，加快测绘地理信息转型升级，实现高质量发展。

“一个高度智能、所需即所得、泛在融合的智能化测绘时代已经到来，这是时代汹涌澎湃的潮流所致。然而，智能化测绘技术体系涉及面很广，前瞻性很强，也极其复杂，还需要广大测绘地理信息工作者和产业界共同思考，共绘蓝图。”燕琴对未来测绘智能化充满期待。

END

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：马志勇

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