高俊院士:图到用时方恨少, 重绘河山待后生

2017-12-08 10:08:44    来源:《测绘学报》2017年46卷10期

摘要:高俊院士认为,目前测绘科技至少有4个方面有进一步思考和提高的必要。

  4 测绘科技本身的供给侧改革已提上日程

  当传统测绘处于一个“文-理-工”相互渗透、“人-机-环境”三元一体的大趋势中,要扩展描述空间、增加服务对象的时候,就也必须思考和面对自身变革的诸多问题。如果打算将“预先测绘保障”改变为“实时(应急)测绘保障”,实现从被动服务到主动服务的转变,现在就是一个大好的时机,技术条件、管理体制和用户需求都已经做了准备。应该说,我们已找到了解决测绘老大难问题(如地图陈旧、供不应求)的途径。经过多年的实践和改进,移动测量、移动制图和空间信息可视化就有可能构成新的测绘保障的技术基础。

  移动测量是摆脱了传统测量需要地面控制点支撑的限制,主要利用激光测距、精准定位(GNSS或IMU)和定位定姿系统(POS)计算出目标地物的三维坐标,并绘出地图;也可以基于摄影测量原理,用CCD相机替代激光进行探测(钟若飞.移动测量的普及只是时间问题.南方测绘, 2017, 99;杨必胜.三维移动测量的现状、挑战与发展趋势.南方测绘, 2017, 99)。这种方法在前面提到的室内测绘,例如SLAM系统中也同样采用。为表彰在移动测量开发商的贡献,2017年5月第10届国际移动测量技术大会(MMT2017) 授予李德仁院士“杰出成就奖”,代表了我国在这一新领域所获得的成就。

  “移动制图”是近年来逐步实现的按需求为用户提供实时、动态地图服务的统称,与移动测量一样,是新型测绘保障的重要组成部分。这得益于移动通信、互联网技术、移动定位技术和智能化终端的技术环境[21]。除前述的为机器人提供地图服务之外,手机地图是移动地图最精彩的杰作。以往因为手机屏幕过小的限制,没有对手机地图抱有多大希望,但从2005年Google推出了Google Earth后,带动了智能手机地图的爆炸式发展。各厂家开发的地理浏览器克服了前几代人绘制地图不可逾越的鸿沟,通过图层的概括(制图综合)和至少4级分辨率的缩放(比例尺)以及语义检索,从根本上改变了地图阅读的方式,其便利程度可以使十几岁的孩子在10分钟之内学会操作,空前提高了地图的认知价值,普及了地图的应用[22]。此外,移动地图由于数据来源、制作方法的不同,又派生了很多新的地图形式。例如配置在各种移动平台上的导航电子地图,以位置服务为目的在各种移动信息设备(MID)显示的位置地图,并在此基础上形成了“移动地图学”(mobile cartography)的新学科。

  空间信息可视化是20世纪末提出来的。可视化的初始含义就是形象化,以可视的图形传播和深化知识,即“一图胜千言”之意。有了计算机之后,开始把一些科学和社会事物的抽象图形和空间关系用图来表示,提出了“科学计算可视化”的概念。这首先引起了地理学与地图学家的重视,因为地图就是一个可视化的作品。把全世界摆在你的面前,除了制作世界地图,别无他法。就是今天,人在太空目视能看到的也只是局部至多半个地球的图像。地图就是把地球上不可见的东西让你看见。20世纪90年代初期已有很多地理空间可视化的试验和著作。随着科技的进步,虚拟现实、增强现实、合成视觉技术相继出现,极大地丰富了空间可视化的手段。可视化已成为测绘空间探测和认知的基础性方法。可视化方法不仅仅是技术问题,它是一种空间思维的辅助方法,参与人的认知过程,扩展和丰富人的认知结果,因此它应该成为智能化时代测绘科学的组成部分。当人类第一次做太空飞行时,看到阿尔卑斯山的美丽景色,赞叹之余发现它与1947年茵霍夫设计绘制的瑞士山区彩色地图竟是如此的相似。制图学家们如何知道地球的自然景色在阳光下应该就是从空中看到的样子?这就说明地图是人类超视觉思维所创造的成果,而非机械的反映。在其他学科领域,可视化的应用更为生动和普遍,并引起了社会、医学、艺术诸领域的青睐。可视化可以促进人的形象思维活动,用图形、地图以及可视的相关信息激发大脑的创造力,空间数据可视化应该成为新的测绘体系组成部分,特别是当地图表述的对象扩展到赛博空间的时候。

  除了技术基础,测绘科技离不开空天一体化的基础框架建设任务。这也是传统测绘科技重要任务与贡献的专项,已经积淀了大量的理论、经验与数据,而面对的是一个在大数据环境下的待认知的空间。李德仁院士提出的形成“地球空间信息学”就将构建“空天一体化网络”作为七大关键技术之一。天地一体化网络是以地面网为基础,以空间网为延伸,覆盖太空、近空、陆地、海洋等自然空间,为天基、空基、陆基、海基等各类用户的活动提供信息保障的基础设施。在这个领域,测绘科技从网格理论的角度切入,也有了不少研究成果。

  最后还有一个问题是,在如此便捷的获取各种基础数据、地面影像与数字地图的条件下,今后还要不要定期出版一套表达国家基本面貌、定格当代自然环境和我国经济建设状况的“基础地图”作为行政、文化、教育工作的阶段性总结和档案,像今天的地形图这样,当然其内容和面貌肯定有相应的变化,笔者虽持肯定的态度,但对如何实现又缺少成熟的思路。

  面对测绘业的重大变革,也必然涉及测绘管理体制与产业的重大调整,这方面已引起测绘主管部门的重视。作为2016年的改革态势总结而出版的蓝皮书[32]已经把这个问题提上了日程。

  后记:

  《测绘学报》创刊60年了。回想当年,1956年国家测绘局正式组建,在随后的中国测绘学会还是“筹委会”的初创时期就开始计划出版《测绘学报》,成立了由测绘界多位学术权威和专家组成的“学报编辑委员会”,开始筹集和审阅论文,并于1957年底由中国科协指定的科学出版社正式出版《测绘学报》。这是当时测绘界的一件大事,不但标志着测绘进入了国家级的科学技术领域,也代表了分散于各部门、各院校、各地区的测绘力量开始团结一致,正式担当起了国家基础设施建设的光荣使命。今天再阅1957年《测绘学报》创刊号(1957年第1卷第1期)上所列编委会的各位委员,均已作古仙逝,文章作者也是“硕果仅存”,不胜怀念之至。谨向各位老师和前辈致以衷心的敬意和感谢。

  60年来,《测绘学报》不但反映了各时期我国和世界测绘科学技术的进步,而且为国内外广大读者提供了学术交流和展示研究成果的园地。《测绘学报》的60年历史是我国现代测绘一部发展史,是中国科学技术史的一个突出方面,其文化和文献价值也是不可忽视的。

  纪念《测绘学报》创刊60年,引起了不少回忆和思考。上述这些想法无非是希望《测绘学报》继续担负引领测绘科学技术学术方向的重任,并希望适当扩大学科领域,作为学术交流的桥梁和纽带,增加读者的亲和力。

  撰写此文过程中,学习了不少材料,发现奋斗在测绘科技领域的带头人及探索者已是年轻一代的精英学者,这是测绘科学技术发展的希望和生命力,十分欣慰。在当前极为有利于学术探索的环境中,必定能承担起振兴中华的伟大使命。


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