人工智能背景下的測繪地理信息學科轉變分析

李增科 董岳

[摘 要]測繪學科已經完成由數字化測繪向信息化測繪的跨越。近年來，人工智能引發的智能化測繪模式正逐漸蔓延，給測繪地理信息產業帶來了新的挑戰。智能化對測繪地理信息思維模式、行業作業模式及學科教學模式三個方面產生巨大影響，推動了網絡思維、用戶服務思維以及新工科思維的發展。地理信息學科的教學主體由教師主體教學模式發展為教師、學生和人工智能之間平衡的教學關系，更大地開發了學生自主能力與潛力。同時實踐教學模式也將出現諸如虛擬實景、全時空智能教學等新型模式。智能化將對測繪地理信息學科領域的認知理論、智能硬件、物聯技術以及云服務技術提出新的要求，形成系統的應用理論與技術體系，促進測繪地理信息學科轉型發展。

[關鍵詞]人工智能;測繪地理信息;思維轉變;模式轉變

[基金項目]2019年6月江蘇省教育廳“江蘇省研究生教育教學改革課題”（JGLX19_112）;2019年10月中國礦業大學“中國礦業大學研究生教育教學改革研究與實踐課題”（2019YJSJG039）

[作者簡介]李增科（1988—），男，山東青島人，博士研究生，中國礦業大學環境與測繪學院副教授，主要從事測繪工程研究。

[中圖分類號] G646[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）45-0-03[收稿日期] 2020-05-25

一、引言

自1956年Dartmouth學會上第一次提出“人工智能”起到人工智能大會2018年9月在上海順利舉辦，短短62年的時間，智能革命已經成為傳統產業升級的風向標。如今的測繪行業經歷了光學儀器手工繪圖、數字化儀器電腦成圖、依托數字化3S測繪體系多尺度、多形式數據服務的變化過程。傳統測繪學科正隨著高新技術的發展，實現多學科的交叉融合，逐漸成為能夠相結合所產生的新的智能化技術，將對測繪地理信息科技的技術、產業形態、學科模式產生巨大的機遇和挑戰。

二、測繪地理信息思維的轉變

當前，我國測繪地理信息技術正處于智能化背景下發展的黃金時期。所以，隨著時代、環境、技術及服務對象的改變，測繪地理信息的思維也要積極創新、與時俱進。由個性思維、項目思維和傳統的工科思維因勢利導的向系統化、大眾服務化和多學科交叉融合化的思維方式進行轉變，用新的測繪地理信息思維方式，指導我國測繪地理信息技術實現新的發展。

（一）個性思維轉向系統思維

隨著現代社會進程的加快，測繪科學以往的作業流程往往伴隨著復雜的儀器和較大的工作量，且對外界條件有一定的要求。在當前智能化迅猛發展的背景下，測繪地理信息智能化是大勢所趨。因此，個性思維需要轉向系統思維，并結合云計算等高新技術，滿足實際需求。如互聯網和北斗相結合的測繪地理信息系統，能為漁業、農業等領域提供常規服務，同時對多尺度的地殼運動形變進行高精度、全天候監測。測繪地理信息技術智能化需要。

（二）項目思維轉向用戶服務思維

過去的測繪地理信息技術在科研項目及工程項目方面均做出了巨大的貢獻，但隨著科學技術的不斷創新發展，各種測繪工具由繁入簡，測量機器人乃至智能手機等正改變著傳統的測繪方式。測繪技術的門檻逐漸降低，一個全民測繪的時代正在到來。在如今信息處理的大環境下，測繪地理信息技術已經融入了人們的生活。因此，新時期的測繪地理信息不再局限于項目服務，而是融入人們的工作生活，形成了開放共享的大眾用戶服務體系。

基于用戶服務的思維，測繪地理信息技術需要堅持服務用戶、服務社會、服務大局的宗旨，突破測繪成果應用的難題，實現測繪地理信息技術社會化。同時，應當不斷加強公共服務模式、服務內容的創新，推出更多普適性的測繪地理信息產品以供大眾用戶選擇。在保證信息安全的前提下，應當注重各部門、各行業、各地區間地理信息的共建共享，實現一站式地理信息在線服務，并最終達到測繪地理信息社會化、普適化的共享模式。

（三）工科思維轉向新工科思維

在智能化的今天，科技信息增長迅速，學科界限泛化模糊，學科間相互滲透、互相融合，新興學科不斷涌現，這也就促使了“新工科”這一概念的誕生。在繼承傳統工科優點的情形下，“新工科”更加注重創新能力的培養，這也對測繪學科人才培養提出了新的要求。

測繪科學作為傳統的工科學科，在人才培養上需要跟上“新工科”的思維潮流。測繪學科應當融入信息技術產業和信息網絡領域中，同時，測繪學的學科結構應當擴大優化，注重與其他學科的交叉融合，建立測繪地理信息技術的優勢平臺，努力培養出善于從工程中發現問題，能夠運用科學思維解決難題，適應甚至引領未來智能化環境下測繪地理信息發展的創新型、多元化人才。

三、測繪地理信息行業作業模式轉變

測繪數據采集已經實現了“簡單儀器—光學儀器—光機電—傳感器—傳感器網絡”的轉變，數據挖掘處理手段也在計算機技術的發展中日新月異。然而，伴隨著信息需求的爆炸式增長，智能化革命浪潮悄然來襲，測繪地理信息行業又一次站在了歷史的轉折點上。

（一）內外業作業模式演變

從模擬測繪到數字化測繪，互聯網和信息技術的快速發展的云計算、“測繪大腦”的設想以及采用分布式處理、分布式數據庫以及云存儲和虛擬化等技術的物聯網技術，也在測繪地理信息行業已經呈現出廣泛的應用前景。內外業作業的分界線也變得模糊起來。

（二）測繪地理信息市場模式的轉變

從單一的基礎測繪轉型到開展多種保障服務的綜合性產業，從事業單位獨占天下轉型到民營地理信息企業群雄并起，從地圖和數據庫產品為主轉型到導航定位、互聯網地圖引領風騷，測繪地理信息市場結構發生了巨大的改變。傳統測繪以基礎測繪為主，產品按計劃生產，品種單一，生產周期長，不能滿足高速發展的經濟社會產生的各種需求。現如今，市場服務正從靜態向著動態靜態綜合模式轉變，強調測繪地理信息服務的及時性、有效性。用戶希望根據自身需求定制服務，獲取實時、高效、高精度的位置數據，市場需求逐步向按需供給發展。測繪地理信息生產、服務的功能拓展，將集中體現在由過去的單一數據生產轉變到多功能的地理信息分析上，實現地理信息按需實時轉為實際應用的功能。人才作為測繪地理信息市場模式的核心部分，必然會參與到市場模式轉變的過程中。市場模式的轉變，將引起用人需求、人才培養機制的巨大變化，由此誕生的創新型人才，又推動著市場模式的積極轉變。

四、測繪地理信息學科教學模式轉變

（一）學科內容發生變革

更迭發展的測繪技術和測繪裝備豐富了測繪地理信息學科，也帶來了新的應用方案和數據獲取手段。如何跟隨技術發展趨勢靈活使用先進的儀器設備，例如，借助地理學研究，測繪作業人員能夠以更為便利的方式獲取位置空間數據，并將其與自然環境、人文分布等內在規律相結合，輔助經濟建設決策。管理學研究則能夠讓測繪管理者在現有的裝備儀器和人員配備條件下，通過合理組織資源配置來提高服務水平。

（二）教學主體發生變革

智能時代的測繪地理信息教學主體將由教師轉向學生。傳統教育中，教學結構以教師為主體，學生被動地接受知識。如今教學主體由教師轉變為學生，教師針對學生需求進行課堂引導，個性化教學因此誕生。個性化教學尊重學生個性，根據學生的個性、特長、需求進行施教，是一種完全自主性的學習。教師依據不同學生之間的差異，實施分層教學，實現每個學生學習的個性化。

（三）新型實踐教學模式

1.虛擬實景實踐教學模式。測繪地理信息教學比較注重實驗技能和動手能力的培養，傳統的野外實習難以保障學生的安全。同時，野外實習條件艱苦，而建立校內實訓基地又需要購買大量的教學設備，費用昂貴。在智能時代背景下，開發虛擬實景實踐教學平臺將合理地解決以上問題，更靈活地完成了以往只能前往實地才能完成的教學內容。

2.全時空智能教學模式。所謂全時空智能教學模式，就是不受時間、地點限制，利用人工智能科技帶來的多種渠道和方式進行教學，達到傳授知識的目的。在智能時代，互聯網技術的發展為學生提供了豐富的學習資源。學生能夠通過手機電腦等便捷設備隨時隨地獲取自己需要的知識，充分發揮了學生的主觀能動性。從教師的角度分析，授課不再是機械地在黑板上書寫，而是以多媒體課件、遠程教學甚至網絡課程的方式。這在提高效率的同時也容易形成學生之間友好的交流、協作氛圍。

五、結語

數字化測繪、信息化測繪，還是亟待研究發展的智能化測繪，測繪地理信息的核心還是關系人類活動的位置信息。因此，智能化浪潮將為測繪技術領域提供了獲取及處理時間位置信息新思路和新方法。

人工智能時代的到來，給傳統的測繪地理信息帶來了新的機遇與挑戰，也對人才需求有了新的要求。智能化的新技術與新理念，正影響著傳統位置服務領域的各個方面，推動著位置與服務領域在信息化測繪的基礎上加快進行科技理論創新，以更高效、更靈活的姿態適應社會需求的變化，并從新的起點向著更高的水平發展。可以預見，智能化測繪建設離不開專業型、針對性、復合型的創新型人才。測繪行業創新型人才的培養，應當依托人工智能技術，迎合社會人才需求、建設個性化教學平臺，開展基于大數據與云計算的自主創新型學習模式。不可否認，智能化技術已經開始浸染人類生活的每一個角落，人工智能時代已經到來。面對新一輪的挑戰與機遇，測繪地理信息必須積極思考、認真應對，從而實現測繪與位置服務向綠色、智能、泛在發展的整體轉型。

圖4 測繪地理信息學科教學模式轉變

參考文獻

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Analysis on the Transformation of Surveying and Mapping Geographic Information Subject

in the Background of Artificial Intelligence

LI Zeng-ke1， DONG Yue2

（1. School of Environment and Surveying and Mapping， China University of Mining and Technology，

Xuzhou， Jiangsu 221116， China; 2. Sun Yueqi Honors College， China University of Mining

and Technology， Xuzhou， Jiangsu 221116， China）

Abstract： Surveying and mapping discipline has completed the leap from digital surveying and mapping to information surveying and mapping. In recent years， the intelligent surveying and mapping model triggered by artificial intelligence is gradually spreading， which brings new challenges to the surveying and mapping geographic information industry. Intelligentization has great influence on the thinking model of surveying and mapping geographic information， the model of industrial operation and the model of subject teaching. It promotes the development of network thinking， user service thinking and emerging engineering thinking. As a result， the boundary between internal and external operations is blurred， and the relevant market pattern changes substantially. The teaching content of geographic information subject involves more subjects， and the teaching subject develops from the teacher-subject teaching model to a balanced teaching relationship between teachers， students and artificial intelligence， so as to develop students' independent ability and potential. At the same time practice teaching model will also appear such as virtual reality， full-time intelligent teaching and other new models. Intelligentization will put forward new requirements for cognitive theory， intelligent hardware， IOT technology and cloud service technology in the field of surveying and mapping geographic information， form a systematic application theory and technology system， and promote the transformation and development of surveying and mapping geographic information discipline.

Key words： artificial intelligence; surveying and mapping geographic information; change of thinking; pattern shift