李德仁院士：推动测绘遥感走向时空智能

本刊编辑   白 洁

    “测绘遥感地理信息学要向时空智能学发展，推动测绘遥感走向时空智能，努力实现天空地海无所不在的时空智能，并抓紧推进人工智能引导下的通导遥一体化的时空智能大众化服务，创造多个万亿级新质生产力产业。”这是李德仁院士在2024年中国测绘地理信息科学技术年会上所作的特邀报告中，为测绘地理信息未来发展指明的方向。

新质生产力与时空智能

    李德仁院士指出，时空智能学是利用通导遥智能传感器、云计算和人工智能方法，对自然活动和人类活动进行感知、认知并支持智能决策的一门科学技术，是未来测绘遥感地理信息学的发展方向，是人工智能的重要组成部分。它能自动回答何时、何地 、何种目标、有何种变化及其机理，能自动、实时地感知、认知自然活动和人类活动，用户可以在任何时间、任何地点获取高质量的数据信息和知识。

    时空智能与新质生产力之间存在紧密的联系。新质生产力的出现和发展，为时空智能提供了更广阔的应用场景和市场需求。新质生产力的创新驱动，也促进了时空智能技术的不断创新和发展。时空智能作为新质生产力的重要组成部分和技术支持，能够实现对物理世界的真实构建，即对“人—事—地—物—组织”全要素状态进行洞察与关联分析，并对这些数据进行智能化处理和分析。其应用和发展将推动相关产业的转型升级和高质量发展，从而催生新质生产力，比如智慧城市、智慧农业、智能交通、智慧园区、智能零售、智能地产、智能商业等领域，对实现强军、富国、利民，推进人和自然协同可持续发展具有重要作用。

空天时空智能

    李德仁院士指出，空天时空智能就是PNTRC，即定位、导航、授时、遥感、通信服务一体化的天基信息实时服务系统。通过该系统能实现一星多用、多星组网、天地互联以及数据挖掘、知识发现、智能处理、按需服务。PNTRC能够让通讯卫星、导航卫星、遥感卫星三合一，从而提供全球范围内遥感信息从获取到应用终端的分钟级的快、准、灵服务。

    目前，我国已经开始向通导遥一体化方向发展，比如“东方慧眼”遥感卫星星座项目已于2022年正式启动，并计划到2030年建成全球服务系统，届时将发射高分辨率卫星144颗、雷达卫星100颗、高光谱卫星4颗、热红外线卫星4颗。“东方慧眼”星座的几颗实验卫星均取得了骄人成绩。比如运用“珞珈三号01星”和“东方慧眼高分01星”监测加沙地带战争损毁情况，能够全自动检测出每一时期的导弹弹坑位置、大小、数量，能够自动分辨出学校、医院、礼拜场所等不同建筑物的损毁情况，并自动评估损毁等级。运用“珞珈三号01星”能够监测韩国首尔乐天世界塔及周边道路、迪拜机场繁忙的跑道。静止和运动的汽车、飞机，分别被红色和黄色的提示框跟踪标记，当把相关信息提交给卫星，就可以实时捕捉到超速的汽车，跟踪机场的飞机运行情况，实现从获取到应用终端的分钟级服务，这对于城市智能交通管理、机场自动化管理意义重大。

    李德仁院士说，未来我们还可以依托“北斗+高精度室内定位”实现亚米级定位精度，依托“北斗+5G”显著提升公共安全资源调配的精准度，在遥感监测、交通监控、商业运输、空中摄影等领域持续拓展应用空间，让空天时空智能更好地助推新质生产力发展。

空地时空智能

    空地时空智能主要使用无人机与移动测量机器人等。李德仁院士列举了利用无人机与移动测量机器人开展数据智能采集处理的案例。

    在智能电网方面，基于时空智能的电力巡检机器人，能够对变电、输电、配电设备进行全天时、全方位、全自主智能巡检和安全防护，实现自动巡逻、智能读表、图像识别、红外测温、实时视频回传等功能。以人工智能手段代替传统人工完成电站巡检及设备查明工作，能够提升电网巡检水平，降低人员安全风险，保障电网安全。

    在智慧林业方面，可利用时空智能建立天空地立体监测网，打造数字孪生国家公园，实现天空地一体化多源数据融合分析，利用无人机、智能移动车近距离地对动植物及生态环境进行智能感知和分析，对公园、森林等进行全时空、全方位的感知、监测和管理，并向公众提供实景观赏。

    在智能驾驶领域，能够实现L4等级的智能驾驶，进而解决城市峡谷、地下车库等复杂条件下“最后一公里”的自动驾驶难题。

    利用无人机与移动测量机器人还能够实现自动化物流、仓库自动化管理、森林碳储量自动化计量、自然灾害自动化监测预警等。

    李德仁院士认为，空地时空智能是一个具有广泛应用前景的领域。随着技术的不断发展和完善，空地时空智能将在智慧城市建设、应急管理与救援等领域发挥更加重要的作用。

水面水下时空智能

    水面水下人工智能主要使用的是传感网、无人舰艇以及卫星，能够提供高精度、实时的时间和空间信息，实现对水环境、水灾害、水资源、水生态等的智能监测。李德仁院士用几个实例描述了水面水下时空智能的应用场景。

    在水环境监测方面，目前已形成了一套水环境全参数遥感时空动态监测方法，可以监测叶绿素浓度、富营养化发生率、水体浊度、悬浮泥沙等。通过监测叶绿素浓度变化，可以开展水体富营养化评价，保障水生态安全。比如自开展生态环境专项整治以来，鄱阳湖等湖区的水体富营养化发生率明显降低，多数湖泊实现了一湖清水入江。通过监测湖泊浊度变化，可以监测水环境质量。比如2020年武汉雷神山、火神山医院建设和运行时，通过对周围知音湖、黄家湖等湖泊浊度进行监测，数据显示浊度下降约24.9% ，表明医院的建设和运行没有对邻近水环境造成明显扰动。通过监测悬浮泥沙浓度变化，可以对采砂活动进行动态监测，规范采砂行为。

    在水灾害监测方面，主要是监测洪涝和旱灾。遥感可持续跟踪水体范围的变化情况，水体增加说明该地区正在经历洪涝灾害，并能快速确定洪水的严重程度、淹没范围，为救援工作及防灾减灾提供科学依据。水体减少则说明该地区正在经历干旱，并能快速确定干旱的严重程度、范围，为旱灾评估、决策提供支持。

    在水资源监测方面，可以监测出水底地形的变化，比如2000年至2009年间，卫星遥感监测数据显示，鄱阳湖水底地形有抬升趋势，为航道清淤与管理决策提供了支持。

    在水生态监测方面，可以监测出农田化学肥料、降水量、日照小时数、温度和水浊度对湿地植被的影响，湿地植被环境数据记录可为湿地环境保护和湿地植被恢复提供重要支撑。

    李德仁院士表示，水面水下时空智能未来将在海洋监测与保护、水下考古与探测、水上交通安全及水下资源开发等领域发挥重要作用，需要我们努力去创新研发。

深空时空智能

    月球与火星智能探测是当前深空探测领域的重要研究方向。深空时空智能结合了时空智能和深空探索的特点，旨在利用高精度的时间、位置信息以及相关的时空数据处理技术，为深空探测、导航、通信等提供智能化支持。

    李德仁院士介绍，在嫦娥系列探测器中，智能技术发挥了重要作用。例如，“嫦娥六号”在月背起飞时，需要依靠自主定位、定姿技术，实现与地球的通信和数据传输。“天问一号”搭载了先进的智能设备，星车上的自主导航、避障、路径规划等都是智能技术的典型应用，为火星探测提供了支持。人工智能还被应用于火星地表图像的识别和分析中，为科学家提供了更加准确和丰富的火星地表信息。

    李德仁院士指出，未来随着人工智能、大数据、云计算等技术的不断发展，深空时空智能技术将不断融合和创新，形成更加高效、智能的深空探测和导航体系。通过深空时空智能技术的应用，人类可以更加深入地了解月球与火星的地质结构、资源分布、气候变化等信息，为未来的太空探索和移民提供有力支持。这些研究也将促进人类对宇宙起源、演化等科学问题的认识和理解。在太空旅游、太空资源开发等领域，时空智能技术也将大有可为。

    来源：《中国测绘》2024年第10期

    新媒体编辑：李英晨  姜懿轩

    初审：王瑜婷  王玉玲

    审核：陈兰芹

    审签：夏   俊