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        走向實景三維

        時間:2022-03-22 13:54:00       作者:黨建工作部

        近期,自然資源部辦公廳印發通知,全面推進實景三維中國建設,引發業界高度關注。實景三維中國建設將給測繪地理信息行業帶來哪些機遇與挑戰?如何發揮業界力量推動實景三維中國建設?針對這些問題,本報采訪了專家學者及企業代表。

        專家認為,實景三維中國建設是測繪地理信息的重大變革。它一方面將給產業帶來新的市場機會,另一方面作為新型基礎測繪的標準化產品,將推動和促進地理信息產業的技術創新與應用服務升級。業界人士建議,實景三維中國建設涉及面廣、覆蓋面全、任務量大、新探索多,自主可控、自動化、智能化技術體系的建設是必然要解決的技術難題。此外,政府、科研院校、事業單位與企業等要形成合力,共同為實景三維中國建設提供助力。

        訪談嘉賓

        李德仁(中國科學院院士、中國工程院院士)

        李維森(中國地理信息產業協會會長)

        宋關福(超圖集團董事長兼 CEO)

        王海君(華為云首席商業官)

        王宇翔(航天宏圖信息技術股份有限公司董事長)

        樸東國(上海華測導航技術股份有限公司總裁)

        楊震澎(廣東南方數碼科技股份有限公司董事長)

        霍向琦(土豆數據科技集團有限公司董事長兼 CEO)

        經濟社會發展需要空間信息從二維走向三維

        中國自然資源報:為什么要把實景三維作為國家重要新型基礎設施?

        李德仁:實景三維是對人類賴以生存、生產和生活的自然物理空間進行真實、立體、時序化反映和表達的數字虛擬空間,是國家新型基礎設施建設的重要組成部分,為經濟社會發展和各部門信息化與智能化提供統一的空間基底,是落實習近平總書記建設數字中國、智慧社會指示的技術支撐。

        第一,我國經濟發展、規劃管理中,對空間信息的需求從空間粒度和內容粒度上都提出了新的要求??臻g上,已經從粗粒度走向細粒度,原有地圖的清晰度、分辨率和組織方式已經不能滿足整個國家生產建設和管理的需求;內容的粒度上,比如土地、土壤、植被原來分解得不夠精細逼真,用符號化表達也不便于各專業使用,要通過實體化和語義化的實景三維方法來表達實體空間,來滿足經濟建設對空間信息的需求。

        第二,國家的發展需要空間信息從二維走向三維,從室外走向室內,從地上走向地下和海洋。改革開放四十多年來,我國城市已經從原來的低矮平房變成為現在高密度城市,城市往立體空間上縱向發展導致原有的以二維為基礎的空間信息數據體系跟不上需求了,就需要把城市三維化,并且按照高度分解成每一個樓層、地上地下空間等實體和單元,將城市地理信息系統(GIS)和建筑信息模型(BIM)技術融合,才能實現城市精細化管理。

        第三,我國社會萬物互聯高動態發展對數字孿生提出更多需要。社會高動態發展需要時序化的統一空間底座作為載體,連接人車物和水電氣等物聯感知數據,這就把物理空間延伸到物理空間與網絡空間一體化,進入新的萬物互聯時代,也就是數字孿生時代。實景三維不僅是數字孿生時代的數字底座,更為新基建提供完整性好、現勢性強、精準度高的時空數據,可在新基建的三個方面——信息基礎設施、融合基礎設施和創新基礎設施同時發力,推進數字產業化、產業數字化及數字經濟的發展。

        測繪地理信息迎來重大變革

        中國自然資源報:實景三維中國建設全面推進將給測繪地理信息產業帶來哪些機遇和挑戰?

        李德仁:實景三維中國建設是測繪與地理信息的重大變革。首先,測繪技術體系和生產體系要發生新變革,這包括重新建設從二維到三維的數據標準、數據采集加工具體系、數據管理體系、應用體系、數據傳輸服務與數據安全體系等等。其次,測繪與地理信息行業原有的幾百萬從業人員的專業知識體系的變革,這要求我們從大學教育、職業教育上進行相應調整,增加面向實景三維數據生產、數字孿生技術與應用等知識體系的構建。同時,實景三維帶來相應的技術變革,對測繪與地理信息行業的科研體系和科研人才建設也提出了相應的要求——要面向新的實景三維要求的高精度、高智能化、高動態化的時空信息,形成一系列系統性、完整性的自主創新核心技術。

        李維森:實景三維中國建設給產業帶來的首先是機遇。一方面給地理信息產業和地理信息企業帶來了新的市場機會,推動產業規模擴大和快速發展;另一方面,實景三維作為新型基礎測繪的標準化產品,從數據獲取、產品生產、應用服務以及軟硬件裝備、專業人才等多個方面,將推動和促進地理信息產業的技術創新與應用服務升級。它將為各類成熟的地理信息技術帶來更為廣闊的應用空間和龐大的市場機會;將為各類新興的地理信息軟硬件產品帶來重大的發展機遇;將大大提升地理信息產業在數字中國、數字經濟、智慧城市建設中的基礎性作用。

        同時,實景三維中國建設伴隨著巨大的技術和生產變革,將對傳統測繪生產體系帶來全面改變,對軟硬件產品的功能性能提出新的要求,對從業人員知識更新、技能提升、流程習慣等提出新的要求。這些新要求在當前和未來實景三維中國建設及成果應用中具有多重挑戰。

        在產品技術方面,需進一步加強核心產品技術攻關和創新。雖然目前已經通過新型基礎測繪試點,在產品技術路線上進行了成功探索。但在全面推進實景三維建設過程中,還需要進一步加強實景三維大數據管理、渲染分析、無人化處理、GIS+AI等核心技術的攻關與創新,要開發更適合的增強現實和混合現實的終端設備,保證測繪地理信息裝備的質量和成果精度。

        在數據安全方面,需進一步提升實景三維數據安全水平。實景三維中國數據已經成為國家基礎性戰略資源,數據安全已超出傳統的安全范疇,上升到維護國家主權的高度。因此,迫切需要加強數據安全管理和數據安全技術能力,也要研究如何讓三維成果數據合規脫密,更好地服務于企業和群眾。

        在自主可控方面,需進一步提升自主可控軟硬件裝備性能水平。謀劃實景三維中國建設,需要更多考慮國家戰略安全,軟硬件設備的自主可控成為必要前提。一些國產 GIS軟件核心算法、關鍵元器件,在技術自主可控方面以及產品的競爭力方面,還需要進一步提升和加強。

        在經費和成本方面,政府方面需統籌保障和經費來源,企業方面則需不斷提高產品性能和工作效率。在標準規范方面,需盡快形成更加細化、統一、明確的數據格式標準、成果標準和作業規范。在人才隊伍方面,需盡快培養形成掌握實景三維中國建設所需相關軟硬件和生產作業的各方面人才隊伍。在管理和應用方面,存儲資源等基礎設施,各行業各領域的應用方案、標準規范等也存在挑戰。

        王海君:實景三維中國建設給測繪地理信息行業帶來最大的變革就是傳統測繪技術與信息和通信技術(ICT)的全面融合。實景三維中國是個系統性的龐大工程,會涉及海量的數據生產、分析、存儲和運營,必然需要利用云計算、人工智能(AI)、大數據、物聯網等先進科技來助力實施。依托于云計算,可以實現集約共享的服務平臺,同時實現泛時空動態數據的融合。依托于大數據與 AI技術,基礎空間數據、動態時空數據和數據技術結合起來的實景三維,使得數據產生了價值,對于城市管理、治安、水利、災害防控等社會領域,都有數字化管理直達的作用,也可以說,是智慧城市的“最后一公里”?!皞鹘y測繪與 ICT技術全面的融合”,這個趨勢也將進一步促進測繪、GIS學科與數字化邊界模糊直至融合,無論對于政企,還是測繪行業,都是前所未有的機遇與挑戰。

        王宇翔:實景三維中國建設的全面推進無疑給測繪產業發展提供了一段紅利期,但機遇和挑戰是并存的。首先,對測繪企業來說有了更多的市場機會,同時也必須看到,這么大的市場投資不可能只依賴政府,企業需要創新數據和平臺服務模式,要從數據生產商向數據和應用服務商轉變;其次,實景三維為主體的時空數據作為智慧城市的“數字化底板”應用面很廣,企業也需要在智慧城市這樣“大廠”主導的大型工程中提高自身站位,提升測繪數據和政務數據、城市信息的整合能力;第三,元宇宙、數字孿生、人工智能等新技術將為實景三維的技術體系和應用場景帶來革新,企業也要積極擁抱新技術、改革新工藝、創造新場景,不斷創新。

        樸東國:實景三維中國建設的全面推進依托于大量相關項目的展開,這些項目將為企業帶來眾多機遇。這些項目需要采用傾斜攝影、激光雷達等新技術手段,涌現的市場采購需求也將為智能測繪裝備廠商帶來機遇和快速創新的動力。

        當然,機遇也伴隨挑戰。對于承接項目的企業來說,要快速實現技術轉型以匹配實景三維中國的建設要求,勢必需要解決傾斜攝影、激光雷達等新技術如何快速引入、落地并形成生產力的問題;另外,高效生產流程的建立尤為重要。對于華測導航這樣的智能測繪裝備廠商而言,首先面臨的挑戰則是如何協助承接項目的單位更快、更好地使用新設備,保證設備的質量和成果精度。同時,逐步推進關鍵元器件國產化,實現技術自主可控,保障更高的產品性價比。

        霍向琦:實景三維中國建設全面推進將傳統意義上的測繪地理信息帶至一個新高度,給產業內的企業帶來前所未有的發展空間。在相對可見的機遇之下我們也面臨很多困難,如當前實景三維領域普遍存在業務割裂、效率不高、難以規?;瘧玫葐栴};在傾斜三維數據、遙感影像和激光點云數據的生產、處理和應用等方面國產化基礎軟件相對缺失,或因研發投入不足導致自主研發產品在效能等方面底子薄弱等。

        須建設自主可控、自動化、智能化技術體系

        中國自然資源報:全面推進實景三維中國建設技術上面臨哪些難題?

        李德仁:實景三維中國建設過程中涉及面廣、覆蓋面全、任務量大、新探索多,因此,自主可控、自動化、智能化技術體系的建設是必然要解決的技術難題。

        一是自主可控技術體系的建設。實景三維中國建設中包含大量的高精度地理信息,具有天然的保密性。我們首先需要實現關鍵技術和處理工具的國產化替代,建立自主可控的技術體系。同時,實景三維中國是基于第二個百年奮斗目標的新定位,采用新技術,面向新問題,采用新標準的全新測繪體系,涉及實體、語義、本體、全息等一系列新的測繪概念,且在建設過程中難免存在大量的探索和嘗試,需要自主可控和合乎我國國情的技術加以支撐。

        二是智能化與自動化的高效數據生產工藝。在此方面,至少有下列技術問題亟待解決。一方面是空地多角度多源數據的融合處理。由于植被遮擋、建筑物密集程度及地物立體結構(如屋檐、高架橋)特點,航空角度必然會存在大量死角和盲區,采用空地多平臺采集是全面采集數據的必由之路。目前,該方向有大量的研究成果,但產品級轉化進程滯后。因此,多角度多源影像數據和激光雷達數據自動化高效融合處理將是實景三維中國建設的重點方向。另一方面是自動語義化提取與實體動態單體化。面向各種行業應用,在傾斜攝影三維模型、激光點云、遙感影像的基礎上進行人工智能語義化提取、實體對象識別、三維模型單體自動生成、實體對象輪廓和圖元提取將大大提升面向應用的實體數據生產效率,該方向一旦有成熟的產品或解決方案,必然會納入實景三維中國建設的數據生產體系。

        發揮行業合力共同推進實景三維中國建設

        中國自然資源報:如何發揮行業力量更好地推動實景三維中國建設?

        李維森:首先,業界普遍非常關注標準規范問題。地理信息企業普遍希望產業鏈上下游相關企業加強合作,聯合開展實景三維團體標準、行業標準建設。這個標準規范不僅包括實景三維中國數據體系,也包括在國土空間規劃、地下空間管理、城市設計管理等領域對三維數據應用的標準規范、技術方案、應用方案。

        第二,產學研要聯合開展實景三維關鍵技術攻關和對接。實景三維中國建設涉及數據采集、模型構建、軟件平臺、應用開發等眾多廠商,產業鏈環環相扣,一個環節阻滯,上下游企業都無法運轉。因此需加強產業鏈上下游協同,共同打造優勢產業集群,形成融合統一、無縫集成的技術體系,不斷提升實景三維中國建設效率和質量。通過聯合開展軟硬件核心技術的戰略研究和攻關,共同突破相關技術難題,保障從重要數據到重要應用全面自主的能力。

        第三,組織實景三維軟硬件產品測評和培訓,對產品能力和規范性實現合理保障。通過制定實景三維測試數據集和測試大綱,對實景三維相關基礎平臺軟件、應用軟件、硬件裝備開展測評工作,對其功能性、應用集成支持和服務能力等提出規范化要求和能力考核,為用戶和市場提供合理的保障,減少建設方甄別成本。加強政策、標準規范、技術大綱、軟硬件產品、應用方案等各方面的培訓交流。

        第四,營造良性競爭環境。從有利于整個產業良性發展的角度考慮,應組織出臺相關的業務、生產的行業指導價,避免惡性競爭。

        中國自然資源報:企業在其中可以發揮哪些作用?

        王海君:華為云作為華為對外輸出技術能力的重要渠道,將綜合利用華為公司所擅長的聯接、智能化技術和具備行業特征的數字化平臺助力實景三維中國建設,為行業構筑核心技術能力。在這個過程中,華為期望能夠通過自身的努力,充分帶動產業的升級發展,助力培養出中國的實景三維技術研發和應用的龍頭企業,實現產業自強,科技自立。我們希望參與相關的產業數字化標準制定,利用標準化的力量牽引產業高質量發展;同時我們也期望看到國家建立相關的激勵機制,吸引更多的企業來參與實景三維的技術與產品創新。

        宋關福:面對國內旺盛的實景三維需求和國際復雜多變的形勢,測繪地理信息企業要做的事情有很多。一方面,我們要大力推進并進一步完善新一代三維 GIS基礎軟件技術,積極推動三維 GIS技術的應用探索;另一方面,我們要聯合自主化的 CPU芯片、操作系統、數據庫、數據安全軟件等生態企業,構建完全自主化的一體化實景三維解決方案。

        王宇翔:首先,企業有豐富的工程經驗,要依托企業開展各方向行業標準的建設;其次,企業有先進技術和研發隊伍,要針對一些前沿技術方向組織專題研究;第三,要依托企業在實踐中積累的豐富行業應用場景,樹立試點和樣板,體現出實景三維、時空數據的廣泛應用潛能。

        樸東國:企業所代表的市場力量應該與政府、科研院校、事業單位等社會力量形成合力,共同為實景三維中國建設助力。就企業來說,一方面,市場的自然調節有助于實景三維成果生產流程與技術的快速迭代與優化,能夠讓更加高效、低價的方案不斷涌現,但這需要充分的信息共享、項目實踐參與及經驗總結。另一方面,參與實景三維中國建設的企業能夠成為成果的有力推廣者,可以充分利用企業在其所涉足行業的影響力,讓其成為重要的中間節點,推動實景三維應用的普及。

        中國自然資源報:對全面推進實景三維中國建設有什么建議?

        宋關福:采用“邊研發、邊建設、邊應用、邊完善”的“建設應用一體化”模式,以落地應用反哺技術革新,逐步完善實景三維中國建設體系。

        實景三維中國建設,絕非一朝一夕之功,同時也需要不斷進化升級。為了保證實景三維中國的建設平穩鋪進且不走彎路,保證建設成果能用、好用,我們提倡采用“邊研發、邊建設、邊應用、邊完善”的“建設應用一體化”模式。從自然資源管理以及經濟社會發展的角度出發,積極挖掘應用場景,在建設過程中找到實際應用需求點,再通過實際應用服務來反哺實景三維中國建設,讓整個體系不斷完善,最終實現真正意義上的實景三維中國泛在服務。

        同時,高度重視信息安全,提倡在實景三維中國的建設過程中堅持自主化原則,配備自主軟硬件。在當前的國際形勢下,從國家安全角度出發,維護測繪地理信息安全是實景三維中國建設的重要工作,希望自主地理信息企業能共同攜手 IT領域的自主基礎軟硬件企業,群策群力,共同賦能實景三維中國建設,并在此過程中進一步提升自身科技的硬實力和軟實力。

        楊震澎:建議國家層面加快總體設計、標準體系、實施方案、質檢方案等相關內容建設,為指導地方實景三維建設提供參考;行業協會可以發揮紐帶作用,更多地牽線搭橋,為企業與政府搭建交流平臺,讓大家相互了解,同時也為相關政府部門推薦有實力、有能力的優秀企業,減少建設方甄別成本,還有就是積極主動宣傳今后實景三維的建設成果,讓社會多了解實景三維帶來的好處。地方測繪主管部門應積極向地方政府匯報實景三維建設的必要性、可行性,積極爭取財政資金,推進實景三維項目立項。實景三維中國建設目標是為數字中國、數字政府和數字經濟提供三維空間定位框架和分析基礎,在項目建設過程中,除實景三維數據建設成果外,還應重點打造實景三維的典型應用場景,充分體現實景三維建設的重要意義和價值。

        霍向琦:實景三維中國作為國家數字化基礎設施,需要服務于各類數字化場景,因此其數據成果的充分開放共享是亟待解決的問題。出于保密要求,很多涉密信息無法直接對外公開和使用,我們更需要一種行之有效的技術方案,能夠確保時空信息被安全可靠地使用。在實景三維中國的建設中,實景三維空間數據與業務類大數據的共享和開放程度,影響著未來的應用前景。

        我們迫切期待自然資源部和各級主管單位,在推動實景三維中國的建設中能夠選擇一些典型的省份或市縣,攜手企業共同開展圍繞數據資源共享開放及應用的試點示范建設,充分發揮企業的優勢和潛力,攜手把實景三維中國的建設工作做得更扎實、更出色。

        來源:自然資源報

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