陳能成
國家地理信息系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心主任、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地理與信息工程學(xué)院副院長(zhǎng),主要研究方向?yàn)閿?shù)字孿生、對(duì)地觀測(cè)傳感網(wǎng)、時(shí)空大數(shù)據(jù)智能、地理仿真決策、智慧城市及智慧流域等。
當(dāng)今世界呈萬物互聯(lián)、互融之勢(shì),跨界能碰撞出別樣火花,融合能結(jié)出豐碩果實(shí),GIS(地理信息系統(tǒng))技術(shù)與其他行業(yè)和技術(shù)的跨界融合也一樣。
近日,中海達(dá)《定位》雜志記者獨(dú)家采訪陳能成教授,探討GIS技術(shù)跨界融合后的別樣精彩。
內(nèi)外因“變革”,催生大跨界
在陳能成看來,驅(qū)動(dòng)GIS技術(shù)跨界融合有內(nèi)外因素。
內(nèi)因方面,首先,GIS系統(tǒng)的體系架構(gòu)發(fā)生了較大變化。從最早的大型機(jī)到現(xiàn)在的服務(wù)式GIS,近50年來GIS系統(tǒng)的體系架構(gòu)和計(jì)算模式一直在發(fā)生變化。目前,一般大型GIS都會(huì)采用服務(wù)式,而這個(gè)架構(gòu)意味著GIS被更多的人使用,管理者可以隨時(shí)隨地進(jìn)行管理,用戶可以隨時(shí)隨地進(jìn)行使用。同時(shí)在硬件方面,GIS系統(tǒng)從部署在計(jì)算機(jī)上向著部署在有計(jì)算單元的終端上演化。GIS技術(shù)與系統(tǒng)的這些大變化,促使其更需要融合。其次,GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)類型發(fā)生變化。各種各樣的傳感器為GIS技術(shù)帶來源源不斷的數(shù)據(jù),除了傳統(tǒng)的數(shù)字線畫圖、數(shù)字影像、三維地圖,還有數(shù)字高程模型等數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)要求GIS技術(shù)不斷提升自身能力,而借助計(jì)算機(jī)等技術(shù)來提升是其有效途徑之一。最后,GIS技術(shù)的管理對(duì)象發(fā)生變化。此前,GIS技術(shù)管理的更多是山水林田湖,但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人文空間的歷史變遷,致使GIS技術(shù)的管理對(duì)象從原來的自然變?yōu)樽匀簧鐣?huì)人文交融,這些變化也要求GIS技術(shù)跨界融合。
外因方面,陳能成認(rèn)為同樣有三個(gè)原因。首先,需求發(fā)生變化?!拔覀冎袊刭|(zhì)大學(xué)(武漢)提出,培養(yǎng)的學(xué)生要能夠上天、入地、下海,為什么?因?yàn)镚IS技術(shù)服務(wù)的對(duì)象,已經(jīng)從地球表面到深地、深海、深空,它的時(shí)間跨度和空間維度都發(fā)生了變化,這就對(duì)GIS系統(tǒng)的升級(jí)或者功能提出了新的需求?!逼浯?,社會(huì)對(duì)GIS的要求在發(fā)生變化?!霸诂F(xiàn)在數(shù)字經(jīng)濟(jì)環(huán)境下,GIS系統(tǒng)僅僅生產(chǎn)一個(gè)地圖是不夠的,還需要能承載人、事、物的位置信息,用于數(shù)字孿生、城市、流域、海洋、星球的數(shù)字底座的構(gòu)建;同時(shí),從數(shù)字地球到未來的智慧地球,GIS技術(shù)也被寄予厚望能夠很好地進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、信息分析、知識(shí)挖掘,做好時(shí)空操作系統(tǒng);此外,伴隨著災(zāi)害、環(huán)境、安全、健康等事件的頻發(fā),GIS技術(shù)還被寄予能夠基于海量的歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)的大數(shù)據(jù),充當(dāng)模擬預(yù)測(cè)器的厚望。最后,GIS服務(wù)模式發(fā)生變化?!癎IS服務(wù)不再單純是集中式的服務(wù),而是泛在的服務(wù)?!标惸艹蛇M(jìn)一步表示,基于內(nèi)外因素,GIS技術(shù)在跨界融合這一大趨勢(shì)下,只有主動(dòng)去融合其他技術(shù)和行業(yè),才能跟上時(shí)代發(fā)展的步伐。
擔(dān)當(dāng)“多面手”,賦能多領(lǐng)域
在今年2021中國地理信息產(chǎn)業(yè)大會(huì)上,中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)李維森在《中國地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告(2021)》報(bào)告中指出,GIS技術(shù)日益成為主流的IT解決方案。而早在1997年,陳能成師從龔健雅院士攻讀碩士時(shí),便已經(jīng)開始思考、探索GIS技術(shù)如何與IT技術(shù)結(jié)合,“當(dāng)時(shí)我們用計(jì)算機(jī)語言中比較新的面向?qū)ο蟮?a href="http://ttokpm.com/v/tag/852/" target="_blank">Java語言,提出了分布式超地圖對(duì)象組織模型,從底層做起,做了一個(gè)GIS基礎(chǔ)軟件吉奧之星的網(wǎng)絡(luò)版本GeoSurf,廣泛用于軍民地理信息服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)建?!贝龝r(shí)間來到2006年,陳能成在美國喬治梅森大學(xué)與狄黎平教授合作從事衛(wèi)星傳感器網(wǎng)絡(luò)與GIS系統(tǒng)的結(jié)合,開始了GIS技術(shù)與“更大的互聯(lián)網(wǎng)”——物聯(lián)網(wǎng)的跨界探討?!拔锫?lián)網(wǎng)其實(shí)本質(zhì)上也是一種互聯(lián)網(wǎng),我認(rèn)為當(dāng)下GIS技術(shù)和IT技術(shù)的跨界融合重點(diǎn)之一,就是與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合。比如說我們現(xiàn)在做的GIS設(shè)備,如果你將它當(dāng)作一個(gè)終端的話,會(huì)比較有局限性。但若你將它當(dāng)作一個(gè)在線采集器,那它就可以被部署到整個(gè)城市的任意網(wǎng)絡(luò)?!?/p>
此外,陳能成指出,GIS技術(shù)還能與人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)及城市管理等進(jìn)行跨界融合。國家科技部《科技創(chuàng)新2030—“新一代人工智能”》重大專項(xiàng)布局了“大數(shù)據(jù)智能、跨媒體智能、群體智能、混合增強(qiáng)智能和自主智能系統(tǒng)”五個(gè)方向?!白罱覀冋匍_了以‘人機(jī)融合智能與城市感知’為題的線上研討會(huì),最讓我感慨的是,當(dāng)時(shí)線上參與人員就高達(dá)26萬,人工智能的熱度可見一斑。目前空間智能也非?;馃?,但更多是AI+空間智能,也就是說更偏向?qū)S玫娜斯ぶ悄?,而GIS技術(shù)在通用人工智能這一塊,目前研究還是相對(duì)欠缺,挑戰(zhàn)也比較大,但如能做好的話,GIS技術(shù)有非常大的應(yīng)用前景?!?/p>
在談到GIS技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)的跨界融合時(shí),陳能成表示這對(duì)組合也越來越受重視,例如自然資源部出臺(tái)了實(shí)景三維中國“兩步走”建設(shè)規(guī)劃,中國信息通信研究院出版了《數(shù)字孿生城市白皮書》,F(xiàn)acebook更名押注“元宇宙”?!癎IS技術(shù)一直在處理怎么把真實(shí)世界刻畫到數(shù)字信息的虛實(shí)融合,但數(shù)字孿生和‘元宇宙’不僅僅是虛擬的,正朝著精準(zhǔn)映射、虛實(shí)交互、全時(shí)空譜、軟件定義、智能干預(yù)的方向發(fā)展,這里有非常大的發(fā)展空間?!?/p>
“其實(shí)GIS技術(shù)在城市管理及流域管理方面,也做了非常多的跨界融合工作?!彼M(jìn)一步以城市管理為例講道,“城市幾乎各個(gè)業(yè)務(wù)部門都會(huì)涉及GIS技術(shù),比如數(shù)字城市的‘政務(wù)版’和‘公眾版’開發(fā)也用到了GIS技術(shù),再比如地信企業(yè)與中興、華為、阿里等IT企業(yè)合作開發(fā)數(shù)字底座,以上都是在城市管理層面上GIS技術(shù)已經(jīng)開展跨界融合的例子?!倍诹饔蚬芾響?yīng)用方面,GIS技術(shù)在評(píng)價(jià)水資源規(guī)劃方案和進(jìn)行復(fù)雜的水資源管理決策等方面發(fā)揮重要作用。
為此,陳能成強(qiáng)調(diào)道,“地理信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)融入到國計(jì)民生的各行各業(yè)中,只要你能想到的,基本上都用到了,尤其是跟時(shí)間、空間、位置相關(guān)的領(lǐng)域。GIS技術(shù)如果能在自身優(yōu)勢(shì)之上,深度與各行業(yè)的應(yīng)用模型及特色相結(jié)合,形成跨界融合的核心競(jìng)爭(zhēng)力,它就能持續(xù)保持旺盛的生命力,以獲得更好的發(fā)展前景?!?/p>
三“新”多挑戰(zhàn),拓寬新邊界
在陳能成看來,GIS技術(shù)在跨界融合時(shí),整體呈現(xiàn)出三個(gè)“新”的特點(diǎn)。
一是新地圖。在當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,所有的信息都在時(shí)刻變化,地圖從二維地圖變成了“活”地圖。目前“活”地圖主要形式為高精度導(dǎo)航地圖,可以滿足機(jī)器人、導(dǎo)航、無人車的導(dǎo)航需求?!拔磥碓谌f物互聯(lián)時(shí)代,‘活’地圖的形式更加多樣,比如會(huì)有支持人機(jī)物交流的機(jī)器地圖、有反映現(xiàn)實(shí)宇宙變化的實(shí)時(shí)地圖和用于輔助決策的知識(shí)地圖?!彼M(jìn)一步闡述道。
二是新系統(tǒng)。通過跨界融合,GIS技術(shù)演變成一個(gè)“云邊端”協(xié)同的系統(tǒng)。其中“端”可以進(jìn)行在線實(shí)時(shí)采集,“邊”可以做邊緣智能分析,“云”可以匯集資源提供泛在服務(wù)?!斑@種系統(tǒng)的彈性更大,你可以只采用‘云’的服務(wù),也可以只用‘端’的數(shù)據(jù),又或協(xié)同使用,這樣既能分離又能協(xié)同。”
三是新服務(wù)。隨著需求的變化,GIS技術(shù)服務(wù)的對(duì)象從服務(wù)政府和企業(yè),轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)人、事、物?!癎IS技術(shù)通過服務(wù)于老百姓,服務(wù)于城市里的每一個(gè)事件,服務(wù)于現(xiàn)實(shí)世界中的每一個(gè)物體,其服務(wù)的邊界得到了拓寬?!?/p>
通過對(duì)跨界融合的不斷探索,陳能成發(fā)現(xiàn)GIS技術(shù)的跨界融合之路并非坦途,其主要面臨著軟硬件結(jié)合和GIS知識(shí)服務(wù)兩個(gè)方面的挑戰(zhàn)。
在軟硬件結(jié)合挑戰(zhàn)方面,他表示GIS技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈可分為上中下游,目前中游的基礎(chǔ)軟件做得比較好,下游的應(yīng)用也百花齊放,但上游的裝備卻似乎與GIS企業(yè)沒有關(guān)系。“GIS企業(yè)可主動(dòng)與上游裝備廠商進(jìn)行合作,如何集成軟硬件,這將是GIS企業(yè)面臨的一道難題?!痹贕IS知識(shí)服務(wù)挑戰(zhàn)方面,隨著越來越多的用戶關(guān)心知識(shí)服務(wù),目前GIS企業(yè)做知識(shí)服務(wù)的幾乎沒有,更多是提供原始的數(shù)據(jù)服務(wù)、功能軟件?!皬?到1,挑戰(zhàn)巨大,但值得GIS企業(yè)去嘗試?!?/p>
雖然有挑戰(zhàn),但陳能成對(duì)GIS技術(shù)未來的發(fā)展前景充滿期待?!爱吘宫F(xiàn)在是需求推著GIS技術(shù)往前發(fā)展,無論是當(dāng)下的新基建建設(shè),還是未來的‘元宇宙’建設(shè),都需要GIS技術(shù)?!?/p>
為了更好地滿足實(shí)際需求,他認(rèn)為GIS技術(shù)未來需要變成一個(gè)可感、可知、可預(yù)測(cè)的智能體。“可感是指GIS技術(shù)通過融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)去感知現(xiàn)實(shí)世界;可知是指GIS技術(shù)通過融合認(rèn)知科學(xué)、腦科學(xué),使其擁有時(shí)空思維能力,實(shí)現(xiàn)可自主思考;可預(yù)測(cè)是指GIS技術(shù)基于專業(yè)模型進(jìn)行諸如宏觀極端災(zāi)害天氣、中觀城市出行交通擁堵、微觀人機(jī)交互情景等預(yù)測(cè),輔助人們決策?!彼忉尩馈?/p>
藍(lán)圖已繪,GIS從業(yè)者要做的就是勇于“出圈”,與更多的行業(yè)和技術(shù)展開跨界融合,為自己贏取更廣闊的未來。“雖然跨界融合有時(shí)會(huì)失敗,但只要敢去嘗試,GIS的未來就擁有無限可能?!标惸艹扇缡钦f。
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