刘先林:国产测绘装备的新进展

泰伯网2017-09-16 14:35:57

摘要: 我认为新的测绘装备应该能够生产结构化的数据,过去我们测绘仪器全是全自动的,但是出来的数据全是无结构的,这样不可行。

  泰伯网讯 9月16日,第六届中国卫星导航与位置服务年会暨首届卫星应用国际博览会在深圳龙岗召开,本次会议以“超越卫星导航 共享天地信息”为主题,由中国卫星导航定位协会、中国遥感应用协会、中国卫星全球服务联盟合作主办。

  在本届大会的高端论坛上,中国工程院院士刘先林做了题为《国产测绘装备的新进展》的主题报告。

刘先林:国产测绘装备的新进展

  以下为中国工程院院士刘先林的主题演讲(内容未经本人核实):

  我们这个时代是技术快速进步的时代,人们说的人类未来40年将会超过过去4000年的进步,社会快速进步要求对地理信息的产业要求更高,更高的地理信息就要求更好的装备,而这个装备现在很有意思,主要是靠创新,如果你选择要做装备的话,你就要有足够的思想准备战胜各种困难,人家做数据的、人家做发布的比你钱赚得多,要有足够的时间克服困难,根本就是创新,我们国家设备创新还是不错的,有些上市公司大家一起来做,众创的年代已经来到。

  所有这一切来得如此之快,我们似乎处在一个知识爆炸的年代,以至于我这个PPT页数猛增,欢迎拷贝,这里面还不包含清泉院长好多的成果,他全票获得一等奖。所谓的互联网+年代我们还没有搞得很清楚,美国悄悄把互联网+时代进入到新经济时代,所以我们也要足够的重视这一点。

  我这里把我们做装备的一些总的原则在这里介绍一下,现在的装备应该提升,过去是移动感知要发展成为感知移动,过去是单一数据源要变成多源,过去是被动,现在是要发展成为三维,要主动感知,过去回收方式要发展成为传输方式。

  新一代GIS采集方面应该是一机多用,有很多例子,卫星发射应该是一星多用为原则,这样给国家节约很多钱。这里自我标榜一下,我们虽然在进口的大品牌压力之下还没有被压倒,最近几年国内几个大的做镜头拍摄厂商基本上用我们的相机,就是因为我们是多用途,既可以干这个,也可以干那样的事情,手机是最明显的例子,手机功能越来越多,过去就是打电话,现在所有你想得到的一切功能,增加一个APP就可以给你做出来,过去只有通讯,现在有定位、照相、陀螺,家里老太太叫我干这个干那个,我都能用手机给她搞定,她说马桶盖坏了你给我修理,我想到手机除了不能代替榔头、扳手之外,其他的都能实现,我们要高度重视,一机多用最典型的就是手机的例子,专业的测量队伍、测绘机构,手机不光会开始用在志愿者的泛在测绘上网更新一点纹理,专业的测绘也会把手机作为测绘装备。

  我认为新的测绘装备应该能够生产结构化的数据,过去我们测绘仪器进步的,全是全自动的,但是出来的数据全是无结构的,这个把我们的行业完全搞倒退了,所以我主张你要搞新的装备一定要产生结构化的数据,什么是结构化?三条,一是要有分层分类,三维模型不能只有一层或者两三层,而是要有足够的分层,不仅要有分层,而且要有分类管理,而且要有属性。

  城市全球三维数据结构,不是光照顾到规委,而是要27个委办局都照顾到,它的实体分类要50种以上,每一个类要对N个对象都进行管理,而每一个实体要含有若干个属性。每一个文件是一类,每一行是一个对象,一个对象里面每一列是它的一个属性,而且这个新的测绘装备一定要引入人工智能AI,国家要在2030年之前占领人工智能制高点,这一点就不再进一步举例子,测绘装备人工智能是比比皆是。

  现在介绍一下各个测绘领域新装备的技术进展,包括我们国内的一些知名院校,这里面包含了一些隐蔽地区、室内定位、滩涂与近海、地下、陆地个移动测量与自动驾驶、航空、航天,刚才说的PNT我们非常感兴趣,只有真正实现PNT我们才能做到广泛的服务。

  隐蔽地区和室内,到了室内的定位就解决不了,在室内地区和隐蔽地区提出两个概念,一个是正定位,反定位是对移动终端进行反定位,而更多的反定位是对手机实现的,全定位这个想法不一定和PNT很一致,因为PNT讲到了七个圈,但是没有讲到隐蔽地区数据一下子怎么解决,也没有讲到室内怎么解决,所以我们用户对全定位的要求,那种高精度的绝对定位时,最好现有的测量型接收机不做任何改变就能够派上用场,室内外都要支持手机定位,包括用手机进行10公分级实时定位,这个要求是很高的,甚至可以说是不合理的,但是科研工作者的责任就是要把不可能变成可能。

  各行业全定位精度要求是不一样的,我这里说的是民用的,不是军用的,也不是监测类的,移动测量用于不动产的时候,我们要求5公分的精度,并不要求很高,自动驾驶要求是0.1M无,多要素城市实体模型0.2M,智慧医院、停车场、商场0.5m,监测类就非常高,不在我们讨论范围。

  室内定位,我们做了大量调研,得到这9种方式,有武大、同济、交大、北邮等等我们都去看了一下。在座都是行家,我们认为蓝牙定位比较实用,未来基站定位会有前途,因为手机到任何地方都有信号,等到5G出现之后基站定位我们觉得比较方便,因为在室内也有信号,室外也有信号,树底下也有信号,而且全国两三千个地基增强站,手机是500万个基站,把它增加一些电文更改,时间定位提高,我们用的就已经觉得是未来室内外定位最有希望的一个方式。

  当前室内定位各种方案的评价,包括协同定位、wifi定位、蓝牙定位、超宽带脉冲、超宽带雷达、Lifi、RFID、伪卫星、基站定位,我们觉得现在有些新东西,像Lifi很新,当前用蓝牙,未来基站定位会比较有效。

  近海,刚才谈到海洋测绘问题,我们了解了一下近海和滩涂测绘目前是难题,做了一些水下无人潜艇的应用,这个大家感兴趣的可以了解一下,PPT后面都有比较详细的介绍。

  关于地下管线测绘,整个行业假如说4000亿,地下管线包含2000亿的产值,是一个很大的产业,目前都是手工很落后的技术,有没有可能一些新的东西,我这里介绍一个超导磁力仪和地下空洞和地下管线方法,是不一样的,有感兴趣的人也可以看一下,也有他们的网址和联系方式。

  移动测量方面,我们做出了一个模型街景,完全超过了Google街景,上面这些隔离带,路上一个人没有,一辆车没有,每棵树都是单独管理,每根电线杆都是单独管理,做出来是一个模型街景,很多领导看了之后说你这个是不错,但是得多少人投入进去才做得出来,但是我跟他们讲随着新技术的发展不要怕,靠两个东西,一个靠云计算,一个靠老百姓上网进行补充模型和纹理,完全有可能实现,我认为这样一个全要素的城市三维模型才是智慧城市所需要的。

  避障激光的事,感兴趣的也可以了解。无人驾驶中用到相控阵雷达,这个相控阵雷达并不贵,对移动物体的测试非常有效。刚才从室内一直到地面,现在到航空,我提出了1+N的方式,现在提出N+N的模式,就是要遥控,我觉得在国家应急测绘中有没有可能把CORS站旁边放一个无人机,一旦出现灾情之后就让它出去,N就是N个CORS站,使得国家领导人在四个小时内拿到数据,最后达到目的,我相信这是可以达到的。微型SAR我们也做了一些试验,还有三维SAR,它半米的精度可以把这个模型自动建起来,当然还没有结构化。还有国产极光,也得到了应用,效果还是不错的,特别是它跟了一台测量型的测量相机,在得到一平米一个点的数据同时,可以得到一平方米几十个点、上百个点的数据。

  我们做的SWDC+5相机,可以互换,可以更换镜头,可以更换底盘,可以测图,一机多用,所以这个销售现在也还不错。泰瑞公司,目前它的顶层软件收购了,五镜头后处理软件,它叫SmartEarth,它的老总姓刘。西安测绘研究所做的Q3DCS,做的相当不错,三维构思模型相当不错,往前走一步要出三维结构线,由武大出来的DIPCAD,一个老师做的,做的非常不错,我们自己也在做,提取线,提取面,在这个基础上把三维模型结构构建起来。

  航天,航天变化非常快,据说不久天上的卫星将会达到4000颗,我们发一个卫星都是几亿、几十亿,现在不是了,几千万就能发一个。特别是对移动目标,它的目标是对移动目标进行探测,这样带来小卫星满天飞,最开始是北京号,再是吉林号,清华、武大都出来了,满天都是卫星,资料会非常多,这个量变会带来质变,你的手上可以拿到很多很多资料,资料多了以后就可以把你的提取成功率逼近100%。

  刚才讲到量子进步的如此之快,看到我们国家发射量子卫星,量子卫星上面有一个量子相机,我个人是做量子相机的,争取好长时间才争取到2亿到3亿相元。量子卫星单光子进程非常快,单光子激光有一个好处,发散角非常小,脚印的全波形处理不光可以进行几何定位,而且可以做提取,对目标提取、分类提取有帮助,量子科学技术的高速发展将是测绘新装备的下一个高潮,现在量子的事还理解不了,不是很懂。

  新需求只能用新的装备来提供服务,我们现在不谈过去传统的制图,1000图、500图、地籍测量。智慧城市,对它的定义说不很清楚,工程院最近有一个智慧城市的研讨会,中日韩科学家的共同研讨,结果这个研讨中间他对智慧城市的定义完全只字不提地理空间的时空大数据,我说你这个就不叫智慧城市,我想了一下什么样的系统是智慧城市,定义说不清,但是什么系统不是智慧城市这个能说清楚,你有信息孤岛,你不共享,这个不叫智慧城市,你没用到大数据,也不叫智慧城市,你也没有用到时空地理信息大数据,也不能叫智慧城市,没有用手机推送,你没有用大众提供服务,也不叫智慧城市,你只有认识社会,只有信息流动,没有能量流动,也不叫智慧城市,我提出这样一个观点。

  要建立智慧城市,首先要建立网上的虚拟城市,我们主张是它有结构化的三维模型、三维数据,而且在上面可以进行分层分类的在线浏览,而且可以放大缩小,推动对属性状的检索产生各种知识,另外在公安部门做一点video数据和三维融合。

  智慧城市的纠结,因为没有足够新型的地理信息技术和数据带来的,要全定位,要有全息三维地理数据,才能把智慧城市往前推一步。我们认为现在比较现实的就是做车站接人定位位置共享,这个比较现实,高铁站现在遇到的困难,每20米放一个蓝牙,蓝牙20块钱一个,用手机把蓝牙打开,下一个APP,加上相应软件,把地图输进去,你接人的时候就互相可以进行位置共享。

  现在共享经济据说是一个潮流,共享经济现在乱象丛生,其原因就是没有用到我们的定位,我们的定位现在对它的服务还没有满足要求,如果这两个全实现,共享经济的乱象就会克服。

  万亿产值的AR,AR就是把计算机里面客观世界的三维模型和你在现场看到的三维模型进行叠合,这是增强现实,这个需求已经出现了,并不是虚无缥渺的,最近一个体育大学要我去给他们介绍这个东西,运动员要出去比赛,先要熟悉场地,我们先派人出去把场地给它取回来,运动员就在北京运动场上训练,但是感觉是在国外运动场,提前适应了。到纽约推介南京市,也是用了AR技术。

  还有一个新的需求就是自动驾驶,自动驾驶过去已经做了很长时间,我们也试图从GIS的角度来理解自动驾驶,在今天展会上也有一个我们已经运行的自动驾驶压路机,在泰安的一个分公司做出来的,效果还不错,大家感兴趣可以看一下。我们虽然不做自动驾驶,我们只做GIS,怎么又做自动驾驶呢?我们先赚一点钱,做老年代步电动车。我们提出汽车机顶盒的概念,实际上就是一个手机,未来的自动驾驶汽车很可能就是一个手机加上一点避障装置就可以实现,用超声波都是有可能的,因为仅仅是一个避障而已,提出来汽车机顶盒的概念加上交通云平台指挥下的自动驾驶,只要你有足够的定位,你足够实时的定位,给手机提供实时的定位,网络差分,而且又有加密软件进来,对移动终端提供10公分、20公分就够了,因为我们在驾校知道两个车相差30公分就危险了,再和汽车总线相连接,再加上避障就可以了,我们想在老年代步车上试用一下。

  我这个报告就到这里,很多东西都还没有出现,有的在实验室,这仅仅是一些构思而已,什么时候面市就要靠广大的用户,需要是发明之本,我的报告到这里。

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