地理學人：用高科技干“接地氣”的活兒

任翔

我高中時的地理老師是一個奇人，他能夠把地理知識點填進當時的流行歌曲里，自編“地理歌謠”。在2006年前后的山東縣城高中，這種教學方式很新穎，也是我們枯燥高中生活中難得的調味劑。因此，每次在地理課上唱“地理歌謠”時，我們都會故意把教室的所有門窗打開，放聲高歌，向其他班級“炫耀”。最響亮的一次甚至驚動了政教處，但畢竟是正常的教學活動，政教處主任只能無奈地走開。于是，我們就可以繼續唱：“即將白天是晨線，即將黑夜是昏線。上午下午一樣長，日出日落怎樣想……”

也是在高中的地理課上，我第一次接觸到了地理信息系統，即GIS。當時，GIS對我來說只是地理老師經常念叨的一個知識點，給人的直觀印象大概就是在電腦上處理地圖，我并未想到自己后來會以此為專業。文理分科后，我選擇了理科，基本告別了地理課。只有臨近會考時，我們需要回顧高中地理的重點。在地理老師重新走進教室的那一刻，我們報以最熱烈的掌聲和歡呼。

考大學時，我的第一志愿是物理，但成績沒有達到物理學院的錄取標準，于是被分配到了第二志愿所在的地球與空間科學學院。我從小就擅長計算機，但當時覺得學計算機好像挺單調的，就沒有優先考慮。大一時，我們要學習學院里所有專業的基礎課，包括地球物理與空間物理專業的大量物理課程。我高中搞物理競賽的底子漸漸難以支撐，因此在大一結束分專業的時候，我聽從了“內心的召喚”，選擇了需要寫不少程序的地理信息系統專業。

地理信息系統本科專業在我們學院的全稱是“遙感與地理信息系統”，我們通常會把研究內容稱為“3S”，分別是衛星導航與定位（Global Navigation Satellite Systems，GNSS）、地理信息系統（Geographic Information Systems，GIS）與遙感（Remote Sensing，RS）。三者雖然擁有獨立的名稱，但在研究與實際應用中存在著緊密的聯系。3S的核心是“空間信息”，也就是“與位置有關的信息”。

作為一個交叉學科，我們既要學“地理”，又要學“信息系統”，所以相當忙碌。大一的普通地質實習，我們在北京周邊考察各種巖層和地質現象的分布；大二時，野外考察是專業必修課，包括自然地理、遙感解譯兩部分。自然地理部分，我們在老師的帶領下攀登了北京的最高峰東靈山，觀察植物、土壤等隨著海拔上升、山坡的陽面陰面逐漸變化的過程。遙感解譯部分，我們會根據拿到的用大幅面打印的衛星照片，前往照片拍攝的區域進行實地考察，觀察不同地物在衛星照片中的外觀特征，最后提交地物分類報告。此外，我們也會學習色彩學、衛星定位、測繪等具有學科特色的知識，以及編程等計算機知識。經過10多年的專業學習，向別人介紹我的專業時，我還是會說自己是“在電腦上處理地圖的”，通俗易懂！

到博士階段，我的研究方向是無人機圖像處理和無人機增強現實。什么意思呢？舉個例子，當無人機在夜晚或其他能見度低的地方飛行時，操作人員能夠像鋼鐵俠那樣，在畫面中看到疊加的各種數據和信息，這些信息會隨著無人機的移動而變化。這些疊加的信息可以描述畫面中的各種目標，比如漆黑夜里海上的船只，山上的動物，街道上的建筑物、車和人，幫助操作人員完成各種任務。

直到現在，我都記得在入門的專業課上，老師向我們強調：“人類的絕大多數信息都與位置相關?！被叵胍幌?，你在手機上使用的互聯網服務，比如點外賣、打車、網購，幾乎都離不開位置信息。就算是看短視頻、刷帖子，系統也會根據你的位置，向你推送附近的內容。因此，GIS在日常生活中扮演著越來越重要的角色。

經過幾十年的發展，地理信息系統學科在傳統的二維地圖繪制、儲存、分析、可視化方面都取得了巨大的成就。前沿的研究方向已經遠遠超越了二維地圖，開始探討更多話題，例如使用算法與模型研究地理空間中的各種現象，使用無人機等新興平臺實現對地觀測，研究在三維空間中對地理空間與現象進行表達與分析等。GIS也從一種技術逐漸演變為一門科學。

從我自己研究的增強現實內容經驗來看，在人類徹底拋棄肉體之前，我們仍需要實實在在地去操縱現實世界里的事物，需要用身體與現實世界進行交互。怎樣把越來越多描述這個世界的數據更好地與現實世界融為一體？這就需要增強現實的手段。以日常的導航為例，我們需要看一眼前方的道路，再看一眼導航屏幕，這很笨拙，也增加了不安全因素?，F在，人們已經嘗試利用增強現實技術將導航信息直接送入駕駛員的視野，例如疊加在前風擋上，駕駛員就能對導航的道路一目了然。當然，導航只是增強現實的其中一個應用。從1968年第一套增強現實設備“達摩克利斯之劍”問世，短短50多年，科技已經給我們帶來了翻天覆地的變化。也許在不久的將來，我們就能見證增強現實不可估量的威力。