陳軍：新發(fā)展格局下測繪行業(yè)的任務(wù)和挑戰(zhàn)

◎ 王瑜

地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，給測繪行業(yè)帶來了新的技術(shù)和手段。面對(duì)不斷變化的內(nèi)外部環(huán)境和百年未有之大變局，新發(fā)展格局下測繪行業(yè)將面臨哪些任務(wù)和挑戰(zhàn)？如何應(yīng)對(duì)？記者就此采訪了中國工程院院士陳軍。

“我們應(yīng)站在服務(wù)國家發(fā)展大局和支撐人類命運(yùn)共同體建設(shè)的高度，把握機(jī)遇，創(chuàng)新發(fā)展。一要練好內(nèi)功，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和研發(fā)智能化測繪技術(shù)，打造時(shí)空信息基礎(chǔ)設(shè)施；二要深化服務(wù)，為可持續(xù)發(fā)展和自然資源的統(tǒng)一管理提供高質(zhì)量的時(shí)空信息技術(shù)支撐與知識(shí)服務(wù)，提升服務(wù)保障的能力與水平。這就需要我們更新觀念、科技創(chuàng)新、跨界融合。”陳軍說。

對(duì)標(biāo)評(píng)估與監(jiān)測，助力國家和地方可持續(xù)發(fā)展

陳軍介紹，目前國際上的一個(gè)熱點(diǎn)是可持續(xù)發(fā)展。2020年9月22日，國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上宣布，中國將設(shè)立聯(lián)合國全球地理信息知識(shí)與創(chuàng)新中心和可持續(xù)發(fā)展大數(shù)據(jù)國際研究中心，為落實(shí)《聯(lián)合國2030年可持續(xù)發(fā)展議程》提供新助力。這既是我國踐行人類命運(yùn)共同體理念的莊嚴(yán)承諾，也為中國測繪界指明了發(fā)展方向。

“《聯(lián)合國2030年可持續(xù)發(fā)展議程》提出了17項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（英文簡稱SDGs），是未來世界各國十多年發(fā)展的一個(gè)重大公共政策，其最大的特點(diǎn)是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境‘三位一體’綜合協(xié)調(diào)發(fā)展。”陳軍表示，“可持續(xù)發(fā)展是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，覆蓋面廣、執(zhí)行期跨度長、實(shí)施難度大，具有關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、時(shí)空特征顯著兩大特點(diǎn)，跟蹤問效勢在必行。”

據(jù)悉，聯(lián)合國專門通過了第70/1號(hào)決議，要求各成員國利用統(tǒng)計(jì)和地理空間信息，依據(jù)統(tǒng)一指標(biāo)體系開展SDGs監(jiān)測評(píng)估與報(bào)告，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并切實(shí)采取有效措施。這是聯(lián)合國第一次正式將地理信息作為全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的技術(shù)支撐。

“利用時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行SDGs監(jiān)測，評(píng)估難度還是非常大的，涉及因素眾多，技術(shù)過程復(fù)雜，是國際難題。尤其是如何將遙感地理信息有機(jī)地融入其中，缺乏深入的認(rèn)識(shí)和成功的范例。”陳軍說。

2018年11月在浙江德清召開的聯(lián)合國首屆世界地理信息大會(huì)，將SDGs量測與監(jiān)測作為大會(huì)的六大任務(wù)之首。自然資源部和聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)社會(huì)事務(wù)部在大會(huì)上聯(lián)合發(fā)布了陳軍院士團(tuán)隊(duì)完成的最新研究成果——以浙江德清為試點(diǎn)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的全面綜合評(píng)估，向國際社會(huì)展示了將遙感地理信息與社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)合，能有效地實(shí)現(xiàn)SDGs的空間型綜合評(píng)估。試點(diǎn)成果揭示了可持續(xù)發(fā)展的地理分布特征與地域差異，反映了SDGs踐行的時(shí)空過程與效應(yīng)，講述了可持續(xù)發(fā)展的空間故事。2020年12月2日，這項(xiàng)成果入選聯(lián)合國經(jīng)社部發(fā)布的全球SDGs杰出案例，全球僅16例。該成果充分證明，地理信息是實(shí)施全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、推動(dòng)國家高質(zhì)量發(fā)展方面的重要手段。

提供高質(zhì)量時(shí)空信息技術(shù)保障，支撐自然資源主責(zé)主業(yè)

黨的十九屆五中全會(huì)提出的構(gòu)建高質(zhì)量發(fā)展的國土空間布局和支撐體系，以及自然資源部“兩統(tǒng)一”職責(zé)的履行，都對(duì)高質(zhì)量時(shí)空信息保障提出了迫切需求。“這其中，測繪發(fā)揮著不可替代的重要技術(shù)支撐作用，但也面臨著與自然資源業(yè)務(wù)和技術(shù)深度融合的難題。我們?nèi)绾伍_拓創(chuàng)新，主動(dòng)做好‘兩服務(wù)、兩支撐’，是重大挑戰(zhàn)。”陳軍說。

他介紹，經(jīng)過二三十年的發(fā)展，空間定位、對(duì)地觀測地理信息都取得了長足進(jìn)步，與相關(guān)科技的交叉融合也成為常態(tài)。我國數(shù)據(jù)的獲取處理服務(wù)能力得到了顯著提升。以導(dǎo)航定位為例，目前北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通，“北斗﹢”應(yīng)用風(fēng)起云涌。同時(shí)，我國已建成覆蓋全面、尺度多元、內(nèi)容豐富、及時(shí)更新的基礎(chǔ)地理信息資源。但如何利用不斷提升的技術(shù)能力，支撐好可持續(xù)發(fā)展和自然資源管理主責(zé)主業(yè)，仍然是業(yè)界需要思考的課題。

陳軍表示，自然資源要素眾多，與人類社會(huì)活動(dòng)密切耦合，支撐生產(chǎn)—生活—生態(tài)空間，是具有顯著多維動(dòng)態(tài)特征的復(fù)雜巨系統(tǒng)。自然資源科學(xué)管理和國土空間高效管控面臨著感知、認(rèn)知、管控三方面需求：一是全面動(dòng)態(tài)感知，如摸清資源家底，掌握其動(dòng)態(tài)變化；二是系統(tǒng)精準(zhǔn)認(rèn)知，如全面科學(xué)地認(rèn)知國土空間用途管制與自然資源利用保護(hù)的現(xiàn)實(shí)問題、發(fā)展態(tài)勢，包括要認(rèn)知人地關(guān)系，揭示它的機(jī)理機(jī)制；三是數(shù)據(jù)賦能的全域科學(xué)管控，包括全要素耦合管理和全空間用途管控，做到研判復(fù)雜問題，主動(dòng)決策反應(yīng)。

“我們擁有了大數(shù)據(jù)，但要做到國土空間規(guī)劃的微觀管理和宏觀調(diào)控還有很多問題。主要問題是缺乏格局解析結(jié)構(gòu)、診斷趨勢、預(yù)測態(tài)勢、預(yù)警方案優(yōu)化等智能化手段，難以從‘后知后覺’變?yōu)椤戎扔X’。這其中最本質(zhì)的是我們尚不能有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)賦能的問題研判和知識(shí)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)對(duì)決策。”他表示，將來的發(fā)展愿景是構(gòu)建自然資源時(shí)空信息技術(shù)體系，做到全面動(dòng)態(tài)感知，利用多種手段“查得準(zhǔn)”；做到系統(tǒng)精準(zhǔn)認(rèn)知，主要解決自然資源資產(chǎn)資本的供給關(guān)系問題和國土空間格局的人地關(guān)系“認(rèn)得透”；做到全域智慧管控“管得好”。這樣才能實(shí)現(xiàn)信息化條件下的自然資源科學(xué)管理與國土空間高效治理。

陳軍介紹，針對(duì)國土空間治理和自然資源監(jiān)管的主體業(yè)務(wù)，我國正在構(gòu)建基于基礎(chǔ)地理信息的自然資源三維時(shí)空數(shù)據(jù)庫，提供摸清家底、認(rèn)知規(guī)律和科學(xué)管控的支撐服務(wù)。而這個(gè)過程首先要做到數(shù)據(jù)融合，把原來的地理信息和自然資源各方面數(shù)據(jù)融合，再現(xiàn)真實(shí)地理環(huán)境。其次是方法融合，包括指標(biāo)、模型和管控規(guī)則，把測繪地理信息融入統(tǒng)一行使全民所有自然資源資產(chǎn)所有者職責(zé)、統(tǒng)一行使所有國土空間用途管制和生態(tài)保護(hù)修復(fù)職責(zé)，加強(qiáng)國土空間規(guī)劃的過程。

從數(shù)字化到智能化，測繪技術(shù)面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)

那么，面臨支撐可持續(xù)發(fā)展和自然資源管理的兩大挑戰(zhàn)，目前的測繪地理信息技術(shù)水平是否能夠勝任？

“總的來看，現(xiàn)在的技術(shù)能力還不足以支撐這兩大方面任務(wù)，面臨技術(shù)升級(jí)的問題。測繪是技術(shù)密集型行業(yè)，20世紀(jì)80年代起，我國歷時(shí)數(shù)十年，成功完成從模擬到數(shù)字化測繪的轉(zhuǎn)型升級(jí)，有力支撐了全國測繪地理信息事業(yè)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，帶動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。但如今紅利已基本用完，表現(xiàn)為生產(chǎn)與應(yīng)用服務(wù)面臨一系列的瓶頸問題——數(shù)據(jù)保障做不到實(shí)時(shí)化、信息處理不能完全自動(dòng)化等。所以我們現(xiàn)在需要利用人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，把測繪地理信息專業(yè)知識(shí)整合起來，發(fā)展智能化測繪。”陳軍說。

什么是數(shù)字化測繪呢？陳軍介紹，數(shù)字化測繪技術(shù)是對(duì)各種數(shù)據(jù)化的觀測資料，采用定量算法或解析模型，在矢量或柵格等度量空間中進(jìn)行量化計(jì)算與處理，實(shí)現(xiàn)幾何處理、物理反演及誤差分析，形成數(shù)據(jù)產(chǎn)品和信息產(chǎn)品。現(xiàn)實(shí)世界中的自然要素、人文現(xiàn)象及人工設(shè)施紛繁多樣，多維動(dòng)態(tài)關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，往往無法用一組簡潔通用的數(shù)學(xué)模型或算法加以完整描述。

而智能化測繪的技術(shù)特征，是以知識(shí)和算法為核心，模仿人的自然測繪智能和運(yùn)用人工智能技術(shù)，形成以知識(shí)為引導(dǎo)、算法為基礎(chǔ)的混合型智能計(jì)算范式，提升測繪感知、認(rèn)知、表達(dá)計(jì)算的能力。這樣就有可能解決目前生產(chǎn)、服務(wù)及應(yīng)用面臨的諸多瓶頸問題，并推出更多的知識(shí)產(chǎn)品。例如，最近國家基礎(chǔ)地理信息中心研發(fā)的基于深度學(xué)習(xí)的問題地圖診斷系統(tǒng)，就是一個(gè)典型的智能化測繪案例。

在陳軍看來，過去人們主要關(guān)注數(shù)字化測繪新算法、新模型，對(duì)測繪自然智能的挖掘與利用缺乏系統(tǒng)深入研究，有待研究解決的基本問題是測繪自然智能的解析與建模、混合智能計(jì)算的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)、賦能測繪生產(chǎn)的機(jī)制與路徑。“因此，我們需要針對(duì)每一類測繪生產(chǎn)與服務(wù)，研究其信息處理機(jī)制，梳理所使用的先驗(yàn)知識(shí)，構(gòu)建混合型智能計(jì)算模式，研究其賦能測繪生產(chǎn)的機(jī)制與路徑。這是智能化測繪的基本路徑。”

陳軍認(rèn)為，智能化測繪的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向有：構(gòu)建智能化測繪的知識(shí)體系，研發(fā)智能化測繪的技術(shù)方法，研制智能化生產(chǎn)系統(tǒng)與裝備構(gòu)建時(shí)空信息基礎(chǔ)設(shè)施，從數(shù)據(jù)信息服務(wù)走向知識(shí)服務(wù)。從數(shù)字化測繪走向智能化測繪是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，既涉及理論創(chuàng)新、技術(shù)突破、體系構(gòu)建等技術(shù)難題，也牽涉觀念更新、學(xué)科協(xié)同、政策保障等非技術(shù)因素，因此需要做好頂層設(shè)計(jì)，加強(qiáng)跨學(xué)科的創(chuàng)新研究，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研良性協(xié)作，營造良好的競爭生態(tài)。