王家耀院士：推动实现“基础地理时空数据+” | 展望2022⑧

人工智能和云计算必将成为时空大数据产业化发展的重要驱动力。

编辑 | 鹿野

“基础地理时空数据必须要走出去，要与各个行业深度融合！”在专访王家耀院士的过程中，他多次向泰伯网强调“走出去”与“融合”的必要性。

正如王家耀院士所言，我们正处于一个大变革的时代。

数字时代如浪潮，需求推动基础地理时空信息涌向各行各业，而伴随产业向前的过程，基础地理时空信息也在不断被打磨、被锻造。

为了适应全新的需求与挑战，基础地理时空信息领域需要从逻辑思维开始转变，用技术创新推动产业进步，为经济、社会、国防、生态和民生等领域做好服务。

突破思想禁锢

“数字经济为地理信息产业的转型升级提供了一种新的思路。”

“要走跨界融合这条路。”王家耀院士表示：“地理信息产业要服务于各行各业，就不能局限于单纯依赖基础地理信息的老思路，而是要将基础地理时空信息当作基本框架，将其与各部门、各行业的专题数据相结合，这就是时空大数据的整体思路。”

“换句话说，要做大做强地理信息产业，必须要打破小圈子，走‘基础地理时空数据+’的路子，实现基础地理信息产业到时空大数据产业的转型升级。”

“时空大数据涵盖范围比基础地理时空数据大得多，数据规模大得多，相关产品也多得多。”王家耀院士进一步解释：“时空大数据将为更加广阔的层面服务，这也将是我国地理信息产业转型升级的核心推动力。”

数据对地理信息系统的发展演进至关重要，没有数据，地理信息系统就成了“无源之水”“无本之木”。 

王家耀院士认为，要想发展时空大数据，实现“基础地理时空数据+”，必须要先突破思想层面的禁锢，这将对产业前景带来深刻影响。

王家耀院士表示：“现在业内已经认识到了跨界融合的重要性，但我认为，地理信息和测绘的传统圈子仍然没有被完全打破，社会各领域的数据仍然没能充分融合起来，狭义的地理信息的概念仍然未能完全转变为广义的地理信息概念。”

现阶段推进的新型智慧城市建设以及实景三维、CIM等大型项目，都为时空大数据及地理信息系统的拓展应用提供了机遇，已经有一部分相关项目中添加了时空信息云平台等地理信息相关系统。

“中国现有的商业化地理信息系统本身技术水平都很高，但放在数字城市、智慧城市建设的应用场景中，仍然存在不足之处。”

王家耀院士介绍：“地理信息系统尚未在智慧城市整体建设中充分发挥作用，仍然有一部分系统平台并没有融入时空大数据，或者只是简单地将数字地图作为一种展现方式，而非用于解决统筹监管等实际问题。”

“归根结底，是由于现有地理信息系统的设计思路多数是从技术出发，其组织结构更擅长服务专业领域，而非匹配于社会的组织结构体系。”

服务“三融五跨”

王家耀院士此前撰文表示，共享、开放和服务是地理信息系统技术发展的必然趋势。

其中，基于网格服务的信息资源共享与协同工作模式，就其技术而言应该是先进的，但实际应用由于其门槛过高还未来得及展开；基于云计算的时空信息服务模式也只是用现有的商业化 GISystem 软件构建在云架构上，即时空信息云平台。

王家耀院士认为，真正能够匹配现阶段自然资源信息化以及智慧城市发展需求的地理信息系统，必须是以一体化国家（时空）大数据中心、模型库、算法库、知识库、专家库为支撑，能推进技术融合、业务融合、数据融合，实现跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的协同管理和服务（即“三融五跨”）。

“无论实景三维还是数字孪生都是建设的大背景，是‘底座’性质的，而非直接解决自然资源信息化和智慧城市中具体问题。最终时空大数据能够发挥何种作用，还要看时空大数据平台本身。”

“所以，各地推进实景三维、数字孪生等相关建设时，需要更多考虑与实际应用相结合，考虑到如何与其他领域的专题数据相结合，考虑到各个部门、各个行业的实际需求，以及如何基于平台的多节点协同工作。”

“建设时空信息云平台等地理信息系统的根本目的是信息资源共享和协同工作，不能让系统平台的组织结构体系和社会组织结构体系成为‘两张皮’。”王家耀院士强调。

在这个过程中，时空大数据需要与云计算、人工智能等相关技术深度结合。

时空大数据的体量巨大，数据处理难度高，需要人工智能的算法、算力做支撑。而云架构的计算模式具备时间弹性和空间弹性，云计算的分布并行和协同处理能力可以支撑时空大数据的存储管理、智能分析和数据挖掘。

“人工智能和云计算必将成为时空大数据产业化发展的重要驱动力。如果能应用好这两项技术，时空大数据的前景将非常广阔，所以必须走技术融合的道路。各单位、企业已经陆续开展技术融合的相关尝试，但还有很大提升空间。”

推动自主创新

“跨界融合已经是产业发展的整体趋势，但现阶段仍然存在许多技术和机制问题需要进一步探讨。”

王家耀院士以高精度导航电子地图的应用为例进一步说明：“高精地图是实现自动驾驶的基础设施之一，自动驾驶的实际需求意味着高精地图需要转变以往的生产模式，充分利用车载传感器数据，甚至基于云端地图实时生成和更新。”

“从技术而言，实时动态生成高精地图仍然存在难度。从审核模式而言，现阶段也尚未出台云端审核的相应机制，无法兼顾数据保密要求与实际应用需求之间的关系。”

此外，相关技术在国产化替代方面也有很多工作要做。

“在人工智能方面我国自主可控的技术较少，云计算方面能够完全自主可控的也不是太多，很多技术还在依赖国外。地理信息软件的国产化替代虽然进步很大，也有很多地方需要优化，产品的体系结构还存在很大的提升空间。”

王家耀院士表示，想要解决跨领域融合难题、实现国产化替代、推进时空大数据产业发展，需要有龙头企业的引领。

“现阶段，业内企业数量不少，但是还缺乏真正的‘航空母舰’。”王家耀院士称：“至少在软件、数据处理和服务平台等方面，需要有技术能力足够强大的企业做支撑，才能实现狭义地理信息产业向广义地理信息产业，即时空大数据产业的转型升级。”

培育产业巨头、发展时空大数据产业，需要从理论、技术、产品几方面入手。

“首先需要从基础研究起步，建立时空大数据的理论体系。在理论体系之上，再结合云计算、人工智能的技术建立新的技术体系，包括数据分析、数据融合、数据挖掘、知识发现等问题。”

“基于理论体系和技术体系，进一步搭建出适应社会、经济需求的产品体系，构建‘共用时空大数据平台+’的服务模式，让不同业务部门信息能够在平台上叠加、交互，突破各领域数据在技术、机制上的壁垒，实现信息共享和服务。”

王家耀院士以可视化产品开发为例进一步解释：“即使是现在应用较多的可视化产品，也还要着重研究以下四个问题：一是，如何在总体上做到形（图形、图像）、数（广义的数据）、理（规律）相统一的可视化；二是，必须知道数据表达了什么，数据和所表达的事物（现象）之间是什么关系；三是，必须遵循空间认知科学和视觉规律，知识水平较低的用户也易于对可视化结果进行解读；四是，应针对不同类型不同层次用户的差异性，设计多样化、个性化的可视化产品。”

“更重要的是，要从创新科技、人才教育这个战略性的问题入手，做好地理信息强国发展战略计划。”

“创新的基础在科技，科技的基础在人才，人才的基础在教育，这是个系统工程，需要融入到产业和数字经济的发展大势中去。”王家耀院士表示。

“现阶段，部分学生重视理论基础，但动手能力和实践能力较差。从高校的角度而言，需要理论与实践相结合，培养能够解决实际问题的人才。这需要政府、社会、产业、高校、研究院所和用户多方面结合，走校企融合的道路。”

“对于地理信息产业的融合发展，要有远大的目标。”

王家耀院士总结：“要跳出基础地理信息的圈子，开拓地理信息应用新领域，加快人才培养，推进‘共用时空大数据平台+’的服务模式，助力实现‘三融五跨’，做好、做大时空数据产业的‘大蛋糕’。”

“相信到2035年，我们经过努力能够基本形成时空大数据的理论体系、技术体系和产品体系，软件系统能够做到自主可控；到2050年，能够真正建成‘时空大数据平台’广泛应用、完善的时空大数据理论体系、技术体系和产品体系的地理信息强国。”

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