测绘技术的创新发展

随着物联网和云计算的出现，人类进入了大数据时代。无所不在的传感网与互联网的实时连接，实现了工业化与信息化的综合集成。地理空间信息的数据来源，是成千上万个空天地专业和非专业的传感器。信息系统已经逐步实现了由静态到多时相，再过渡到实时动态的发展转变。同时，测绘科技也发展到了一个虚拟现实的集成空间。这个空间以大数据为基础，通过数据处理、信息提取，进而挖掘规律、寻找知识，为人们提供了各种智能化服务。这是当今测绘地理信息科技创新具备的时代特征。

迈向自动化、智能化

人工作业的方式已无法应对如今错综复杂的传感网、庞大的数据量，在人工智能逐渐发展的背景下，传统的作业方式已经逐步实现了自动化和智能化。

测量定位由过去在作业图板上手工定位逐渐发展为自动化、智能化的定位和导航后，作业效率大大提高了。以室内外一体化高精度实时导航与位置服务的技术为例，目前已有科研团队针对大型复杂公共场所的安全监控与应急救援等重大应用需求，致力于研究基于智能手机（优于1米）和智能驾驶（优于0.1米）的，高可用、自适应和广域覆盖的室内外一体化定位技术。在这一研究中，重点解决的科学问题是如何感知、认知室内几何环境和信号环境的时空变化，提高对定位环境的自学习、自适应能力，实现定位指纹库（包括Wi-Fi、指纹库、磁场指纹库等）、图像特征库、地表信息库的自动更新。空间大数据的出现，为影像目标自动相关、目标自动发现、变化自动检测的研究创造了条件，也为人机交互走向智能化、全自动化奠定了基础。在这样的基础和背景下，各式各样的测量机器人应运而生。

大数据与人工智能

长期以来，测绘地理信息技术具有较强的测量、定位、目标感知能力，而缺乏认知能力。在大数据时代，人们通过处理、分析、融合和挖掘时空大数据，将其与人工智能的各种方法集成在一起，可以大大提高空间认知能力，这也是测绘地理信息科技创新的发展方向。以数据为导引的大脑认知过程，可以简化为感知、认知和行动三个步骤。这一认知过程也被应用到地理信息的测绘中。

未来的服务将会通过建设“一星多用、多星组网、多网融合、智能服务”的卫星遥感、导航与通信集成的天基信息网络，与地面互联网互联互通，达到“天网”与“地网”的深度耦合，从而将有效数据和信息送到移动终端上。

发展通导遥感一体的天基信息实时服务，将为地理信息产业发展注入新的活力。除增强遥感、通信、导航功能外，通过卫星遥感、通信与导航技术的集成创新，还可以带动以实时位置服务为代表的天基信息增值服务产业的发展，如新型天基信息服务移动终端与软件（如手机APP）、卫星多媒体通信服务、实时精密导航定位服务等。

在数字城市建立的网络空间（Cyber Space）上，我们可以通过物联网的各种传感器，自动、实时采集现实城市中人、物的各种状态和变化的数据，再利用人工智能和数据挖掘等智能手段，由云计算中心处理这些海量复杂计算，从而实现对城市的感知、认知与控制反馈，为城市应急、城市管理、智能制造、经济发展提供各种智能化服务。

手机上的大数据时刻记录着人们的活动。当手机在室内外的导航定位精度达到1米后，就可以精准地确定持有者的活动范围，判断其当前所在的具体位置。大数据不仅可以记录我们的位置数据，还可以记录我们的姿态数据。比如当我们滑倒时，姿态会有一个较大幅度的变动，数据库通过自动检测姿态变化即可进行判断。利用这样的感知过程，就可以了解手机主人的行为和心理。按照这种思路继续开发，将来可以研发出一种智慧手机脑来服务于我们的学习、生活，实现对人体健康状态的监管。以上所述的内容可以概括为对地观测脑、智慧城市脑和智能手机脑。这是人工智能、脑认知和对地观测技术在大数据时代集成与融合的必然发展趋势，它们从全球、城市和个人三个测度来实现空间认知，必将推动地理空间信息的智能化发展和应用。

空间信息实时处理服务

测绘地理信息学目前面临着从区域制图走向全球制图、从室外走向室内三维自动建模、从专业应用走向大众服务的趨势。

全球制图正取代区域制图，成为测绘地理信息科研的热点内容。例如，我国“资源三号”卫星能够在不使用任何地面控制点的情况下，利用影像相关、选权迭代验后方差估计的自动粗差探测等技术，计算8810景，从20TB原始数据、20亿个匹配点中自动选择300万个坚强连接点，实现超大区域的空中三角测量，并将遥感影像自主定位精度从15米提高到5米之内，全自动完成1：50000精度的全球数字DOM（数字正射影像图）和DSM（数字地表模型）的制作。研究人员利用“资源三号”卫星获取的全国数据进行全国数字表面模型和数字正射影像自动化生产时，需处理40TB数据量、60个计算节点，却仅需15天就能完成。又如，我国在成功发射高分卫星和环境灾害卫星的基础上，未来5年内即可具备以16米的分辨率每天将地球表面覆盖一次的能力。将这些数据集成处理后，可为全球提供每月一张的土地覆盖产品，从而为研究全球土地利用、全球生态环境的变化等提供多时态的服务产品。

测绘地理信息学已从研究室外地理信息为主走向室内三维建模地理信息服务。目前，已有科研团队正在进行大型公共场所室内定位系统和室内外一体化三维建模的优化设计和仿真。他们开展了以高效云计算技术为支撑，海量众源数据为基础，机器学习理论为依托的研究，运用室内外一体化建模、定位环境的感知和认知的新机理、新算法，提高其自学习和自适应能力。这样，我们就可以充分利用无人机、测绘机器人等传感器数据进行室内外的数据采集、分析，支持诸如机场、仓库、超市，甚至无人超市、无人仓库的自动化管理，为新型的室内外管理提供基本的信息保障。

基于传感器和通、导、遥一体化的空间信息实时处理服务，测绘地理信息科技逐渐从专业应用走向大众服务。无所不在的专业或非专业的空、天、地、海传感器，使我们可以不断获得地球资源变化的信息和人类活动的海量空间大数据。这些大数据不仅可以用做以测绘地图为主要目标的产品，还能向普通大众实时提供PNTRC（天基信息实时服务系统）的空间信息服务，即位置、导航、授时、遥感和通信。按照这个发展趋势，一部智能手机就能够获得遥感卫星影像的实时服务，智慧地理信息服务的范围就会越来越广。

地理空间信息服务可以实现实时化、自动化、智能化，服务更多的行业，推进国家的经济、国防建设，惠及大众民生，创造万亿产值。地理信息测绘科技创新正面临着一个前所未有的大好时代，激励我们去自主创新、协同创新和跨界创新。