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8位业界专家谈实景三维中国建设

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近期,自然资源部办公厅印发通知,全面推进实景三维中国建设,引发业界高度关注。实景三维中国建设将给测绘地理信息行业带来哪些机遇与挑战?如何发挥业界力量推动实景三维中国建设?针对这些问题,i自然全媒体采访了专家学者及企业代表。

专家认为,实景三维中国建设是测绘地理信息的重大变革。它一方面将给产业带来新的市场机会,另一方面作为新型基础测绘的标准化产品,将推动和促进地理信息产业的技术创新与应用服务升级。业界人士建议,实景三维中国建设涉及面广、覆盖面全、任务量大、新探索多,自主可控、自动化、智能化技术体系的建设是必然要解决的技术难题。此外,政府、科研院校、事业单位与企业等要形成合力,共同为实景三维中国建设提供助力。

经济社会发展需要空间信息从二维走向三维

中国自然资源报:为什么要把实景三维作为国家重要新型基础设施?

李德仁:实景三维是对人类赖以生存、生产和生活的自然物理空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字虚拟空间,是国家新型基础设施建设的重要组成部分,为经济社会发展和各部门信息化与智能化提供统一的空间基底,是落实习近平总书记建设数字中国、智慧社会指示的技术支撑。

第一,我国经济发展、规划管理中,对空间信息的需求从空间粒度和内容粒度上都提出了新的要求。空间上,已经从粗粒度走向细粒度,原有地图的清晰度、分辨率和组织方式已经不能满足整个国家生产建设和管理的需求;内容的粒度上,比如土地、土壤、植被原来分解得不够精细逼真,用符号化表达也不便于各专业使用,要通过实体化和语义化的实景三维方法来表达实体空间,来满足经济建设对空间信息的需求。

第二,国家的发展需要空间信息从二维走向三维,从室外走向室内,从地上走向地下和海洋。改革开放四十多年来,我国城市已经从原来的低矮平房变成为现在高密度城市,城市往立体空间上纵向发展导致原有的以二维为基础的空间信息数据体系跟不上需求了,就需要把城市三维化,并且按照高度分解成每一个楼层、地上地下空间等实体和单元,将城市地理信息系统(GIS)和建筑信息模型(BIM)技术融合,才能实现城市精细化管理。

第三,我国社会万物互联高动态发展对数字孪生提出更多需要。社会高动态发展需要时序化的统一空间底座作为载体,连接人车物和水电气等物联感知数据,这就把物理空间延伸到物理空间与网络空间一体化,进入新的万物互联时代,也就是数字孪生时代。实景三维不仅是数字孪生时代的数字底座,更为新基建提供完整性好、现势性强、精准度高的时空数据,可在新基建的三个方面——信息基础设施、融合基础设施和创新基础设施同时发力,推进数字产业化、产业数字化及数字经济的发展。

测绘地理信息迎来重大变革

中国自然资源报:实景三维中国建设全面推进将给测绘地理信息产业带来哪些机遇和挑战?

李德仁:实景三维中国建设是测绘与地理信息的重大变革。首先,测绘技术体系和生产体系要发生新变革,这包括重新建设从二维到三维的数据标准、数据采集加工具体系、数据管理体系、应用体系、数据传输服务与数据安全体系等等。其次,测绘与地理信息行业原有的几百万从业人员的专业知识体系的变革,这要求我们从大学教育、职业教育上进行相应调整,增加面向实景三维数据生产、数字孪生技术与应用等知识体系的构建。同时,实景三维带来相应的技术变革,对测绘与地理信息行业的科研体系和科研人才建设也提出了相应的要求——要面向新的实景三维要求的高精度、高智能化、高动态化的时空信息,形成一系列系统性、完整性的自主创新核心技术。

李维森:实景三维中国建设给产业带来的首先是机遇。一方面给地理信息产业和地理信息企业带来了新的市场机会,推动产业规模扩大和快速发展;另一方面,实景三维作为新型基础测绘的标准化产品,从数据获取、产品生产、应用服务以及软硬件装备、专业人才等多个方面,将推动和促进地理信息产业的技术创新与应用服务升级。它将为各类成熟的地理信息技术带来更为广阔的应用空间和庞大的市场机会;将为各类新兴的地理信息软硬件产品带来重大的发展机遇;将大大提升地理信息产业在数字中国、数字经济、智慧城市建设中的基础性作用。

同时,实景三维中国建设伴随着巨大的技术和生产变革,将对传统测绘生产体系带来全面改变,对软硬件产品的功能性能提出新的要求,对从业人员知识更新、技能提升、流程习惯等提出新的要求。这些新要求在当前和未来实景三维中国建设及成果应用中具有多重挑战。

在产品技术方面,需进一步加强核心产品技术攻关和创新。虽然目前已经通过新型基础测绘试点,在产品技术路线上进行了成功探索。但在全面推进实景三维建设过程中,还需要进一步加强实景三维大数据管理、渲染分析、无人化处理、GIS+AI等核心技术的攻关与创新,要开发更适合的增强现实和混合现实的终端设备,保证测绘地理信息装备的质量和成果精度。

在数据安全方面,需进一步提升实景三维数据安全水平。实景三维中国数据已经成为国家基础性战略资源,数据安全已超出传统的安全范畴,上升到维护国家主权的高度。因此,迫切需要加强数据安全管理和数据安全技术能力,也要研究如何让三维成果数据合规脱密,更好地服务于企业和群众。

在自主可控方面,需进一步提升自主可控软硬件装备性能水平。谋划实景三维中国建设,需要更多考虑国家战略安全,软硬件设备的自主可控成为必要前提。一些国产 GIS软件核心算法、关键元器件,在技术自主可控方面以及产品的竞争力方面,还需要进一步提升和加强。

在经费和成本方面,政府方面需统筹保障和经费来源,企业方面则需不断提高产品性能和工作效率。在标准规范方面,需尽快形成更加细化、统一、明确的数据格式标准、成果标准和作业规范。在人才队伍方面,需尽快培养形成掌握实景三维中国建设所需相关软硬件和生产作业的各方面人才队伍。在管理和应用方面,存储资源等基础设施,各行业各领域的应用方案、标准规范等也存在挑战。

王海君:实景三维中国建设给测绘地理信息行业带来最大的变革就是传统测绘技术与信息和通信技术(ICT)的全面融合。实景三维中国是个系统性的庞大工程,会涉及海量的数据生产、分析、存储和运营,必然需要利用云计算、人工智能(AI)、大数据、物联网等先进科技来助力实施。依托于云计算,可以实现集约共享的服务平台,同时实现泛时空动态数据的融合。依托于大数据与 AI技术,基础空间数据、动态时空数据和数据技术结合起来的实景三维,使得数据产生了价值,对于城市管理、治安、水利、灾害防控等社会领域,都有数字化管理直达的作用,也可以说,是智慧城市的最后一公里传统测绘与 ICT技术全面的融合,这个趋势也将进一步促进测绘、GIS学科与数字化边界模糊直至融合,无论对于政企,还是测绘行业,都是前所未有的机遇与挑战。

王宇翔:实景三维中国建设的全面推进无疑给测绘产业发展提供了一段红利期,但机遇和挑战是并存的。首先,对测绘企业来说有了更多的市场机会,同时也必须看到,这么大的市场投资不可能只依赖政府,企业需要创新数据和平台服务模式,要从数据生产商向数据和应用服务商转变;其次,实景三维为主体的时空数据作为智慧城市的数字化底板应用面很广,企业也需要在智慧城市这样大厂主导的大型工程中提高自身站位,提升测绘数据和政务数据、城市信息的整合能力;第三,元宇宙、数字孪生、人工智能等新技术将为实景三维的技术体系和应用场景带来革新,企业也要积极拥抱新技术、改革新工艺、创造新场景,不断创新。

朴东国:实景三维中国建设的全面推进依托于大量相关项目的展开,这些项目将为企业带来众多机遇。这些项目需要采用倾斜摄影、激光雷达等新技术手段,涌现的市场采购需求也将为智能测绘装备厂商带来机遇和快速创新的动力。

当然,机遇也伴随挑战。对于承接项目的企业来说,要快速实现技术转型以匹配实景三维中国的建设要求,势必需要解决倾斜摄影、激光雷达等新技术如何快速引入、落地并形成生产力的问题;另外,高效生产流程的建立尤为重要。对于华测导航这样的智能测绘装备厂商而言,首先面临的挑战则是如何协助承接项目的单位更快、更好地使用新设备,保证设备的质量和成果精度。同时,逐步推进关键元器件国产化,实现技术自主可控,保障更高的产品性价比。

霍向琦:实景三维中国建设全面推进将传统意义上的测绘地理信息带至一个新高度,给产业内的企业带来前所未有的发展空间。在相对可见的机遇之下我们也面临很多困难,如当前实景三维领域普遍存在业务割裂、效率不高、难以规模化应用等问题;在倾斜三维数据、遥感影像和激光点云数据的生产、处理和应用等方面国产化基础软件相对缺失,或因研发投入不足导致自主研发产品在效能等方面底子薄弱等。

须建设自主可控、自动化、智能化技术体系

中国自然资源报:全面推进实景三维中国建设技术上面临哪些难题?

李德仁:实景三维中国建设过程中涉及面广、覆盖面全、任务量大、新探索多,因此,自主可控、自动化、智能化技术体系的建设是必然要解决的技术难题。

一是自主可控技术体系的建设。实景三维中国建设中包含大量的高精度地理信息,具有天然的保密性。我们首先需要实现关键技术和处理工具的国产化替代,建立自主可控的技术体系。同时,实景三维中国是基于第二个百年奋斗目标的新定位,采用新技术,面向新问题,采用新标准的全新测绘体系,涉及实体、语义、本体、全息等一系列新的测绘概念,且在建设过程中难免存在大量的探索和尝试,需要自主可控和合乎我国国情的技术加以支撑。

二是智能化与自动化的高效数据生产工艺。在此方面,至少有下列技术问题亟待解决。一方面是空地多角度多源数据的融合处理。由于植被遮挡、建筑物密集程度及地物立体结构(如屋檐、高架桥)特点,航空角度必然会存在大量死角和盲区,采用空地多平台采集是全面采集数据的必由之路。目前,该方向有大量的研究成果,但产品级转化进程滞后。因此,多角度多源影像数据和激光雷达数据自动化高效融合处理将是实景三维中国建设的重点方向。另一方面是自动语义化提取与实体动态单体化。面向各种行业应用,在倾斜摄影三维模型、激光点云、遥感影像的基础上进行人工智能语义化提取、实体对象识别、三维模型单体自动生成、实体对象轮廓和图元提取将大大提升面向应用的实体数据生产效率,该方向一旦有成熟的产品或解决方案,必然会纳入实景三维中国建设的数据生产体系。

发挥行业合力共同推进实景三维中国建设

中国自然资源报:如何发挥行业力量更好地推动实景三维中国建设?

李维森:首先,业界普遍非常关注标准规范问题。地理信息企业普遍希望产业链上下游相关企业加强合作,联合开展实景三维团体标准、行业标准建设。这个标准规范不仅包括实景三维中国数据体系,也包括在国土空间规划、地下空间管理、城市设计管理等领域对三维数据应用的标准规范、技术方案、应用方案。

第二,产学研要联合开展实景三维关键技术攻关和对接。实景三维中国建设涉及数据采集、模型构建、软件平台、应用开发等众多厂商,产业链环环相扣,一个环节阻滞,上下游企业都无法运转。因此需加强产业链上下游协同,共同打造优势产业集群,形成融合统一、无缝集成的技术体系,不断提升实景三维中国建设效率和质量。通过联合开展软硬件核心技术的战略研究和攻关,共同突破相关技术难题,保障从重要数据到重要应用全面自主的能力。

第三,组织实景三维软硬件产品测评和培训,对产品能力和规范性实现合理保障。通过制定实景三维测试数据集和测试大纲,对实景三维相关基础平台软件、应用软件、硬件装备开展测评工作,对其功能性、应用集成支持和服务能力等提出规范化要求和能力考核,为用户和市场提供合理的保障,减少建设方甄别成本。加强政策、标准规范、技术大纲、软硬件产品、应用方案等各方面的培训交流。

第四,营造良性竞争环境。从有利于整个产业良性发展的角度考虑,应组织出台相关的业务、生产的行业指导价,避免恶性竞争。

中国自然资源报:企业在其中可以发挥哪些作用?

王海君:华为云作为华为对外输出技术能力的重要渠道,将综合利用华为公司所擅长的联接、智能化技术和具备行业特征的数字化平台助力实景三维中国建设,为行业构筑核心技术能力。在这个过程中,华为期望能够通过自身的努力,充分带动产业的升级发展,助力培养出中国的实景三维技术研发和应用的龙头企业,实现产业自强,科技自立。我们希望参与相关的产业数字化标准制定,利用标准化的力量牵引产业高质量发展;同时我们也期望看到国家建立相关的激励机制,吸引更多的企业来参与实景三维的技术与产品创新。

宋关福:面对国内旺盛的实景三维需求和国际复杂多变的形势,测绘地理信息企业要做的事情有很多。一方面,我们要大力推进并进一步完善新一代三维 GIS基础软件技术,积极推动三维 GIS技术的应用探索;另一方面,我们要联合自主化的 CPU芯片、操作系统、数据库、数据安全软件等生态企业,构建完全自主化的一体化实景三维解决方案。

王宇翔:首先,企业有丰富的工程经验,要依托企业开展各方向行业标准的建设;其次,企业有先进技术和研发队伍,要针对一些前沿技术方向组织专题研究;第三,要依托企业在实践中积累的丰富行业应用场景,树立试点和样板,体现出实景三维、时空数据的广泛应用潜能。

朴东国:企业所代表的市场力量应该与政府、科研院校、事业单位等社会力量形成合力,共同为实景三维中国建设助力。就企业来说,一方面,市场的自然调节有助于实景三维成果生产流程与技术的快速迭代与优化,能够让更加高效、低价的方案不断涌现,但这需要充分的信息共享、项目实践参与及经验总结。另一方面,参与实景三维中国建设的企业能够成为成果的有力推广者,可以充分利用企业在其所涉足行业的影响力,让其成为重要的中间节点,推动实景三维应用的普及。

中国自然资源报:对全面推进实景三维中国建设有什么建议?

宋关福:采用“边研发、边建设、边应用、边完善”的“建设应用一体化”模式,以落地应用反哺技术革新,逐步完善实景三维中国建设体系。

实景三维中国建设,绝非一朝一夕之功,同时也需要不断进化升级。为了保证实景三维中国的建设平稳铺进且不走弯路,保证建设成果能用、好用,我们提倡采用“边研发、边建设、边应用、边完善”的“建设应用一体化”模式。从自然资源管理以及经济社会发展的角度出发,积极挖掘应用场景,在建设过程中找到实际应用需求点,再通过实际应用服务来反哺实景三维中国建设,让整个体系不断完善,最终实现真正意义上的实景三维中国泛在服务。

同时,高度重视信息安全,提倡在实景三维中国的建设过程中坚持自主化原则,配备自主软硬件。在当前的国际形势下,从国家安全角度出发,维护测绘地理信息安全是实景三维中国建设的重要工作,希望自主地理信息企业能共同携手 IT领域的自主基础软硬件企业,群策群力,共同赋能实景三维中国建设,并在此过程中进一步提升自身科技的硬实力和软实力。

杨震澎:建议国家层面加快总体设计、标准体系、实施方案、质检方案等相关内容建设,为指导地方实景三维建设提供参考;行业协会可以发挥纽带作用,更多地牵线搭桥,为企业与政府搭建交流平台,让大家相互了解,同时也为相关政府部门推荐有实力、有能力的优秀企业,减少建设方甄别成本,还有就是积极主动宣传今后实景三维的建设成果,让社会多了解实景三维带来的好处。地方测绘主管部门应积极向地方政府汇报实景三维建设的必要性、可行性,积极争取财政资金,推进实景三维项目立项。实景三维中国建设目标是为数字中国、数字政府和数字经济提供三维空间定位框架和分析基础,在项目建设过程中,除实景三维数据建设成果外,还应重点打造实景三维的典型应用场景,充分体现实景三维建设的重要意义和价值。

霍向琦:实景三维中国作为国家数字化基础设施,需要服务于各类数字化场景,因此其数据成果的充分开放共享是亟待解决的问题。出于保密要求,很多涉密信息无法直接对外公开和使用,我们更需要一种行之有效的技术方案,能够确保时空信息被安全可靠地使用。在实景三维中国的建设中,实景三维空间数据与业务类大数据的共享和开放程度,影响着未来的应用前景。

我们迫切期待自然资源部和各级主管单位,在推动实景三维中国的建设中能够选择一些典型的省份或市县,携手企业共同开展围绕数据资源共享开放及应用的试点示范建设,充分发挥企业的优势和潜力,携手把实景三维中国的建设工作做得更扎实、更出色。

来源:中国地理信息产业协会