各位領(lǐng)導(dǎo)、專家，各位老師和同學(xué)：
下午好！
我們每年都會(huì)看武大的櫻花，今年難得一起來(lái)看武大的雪花。從1957年在這里當(dāng)學(xué)生到現(xiàn)在，我走過(guò)了漫長(zhǎng)的一段歷史。2018年是中國(guó)改革開(kāi)放40周年，在此之際，我也想回顧測(cè)繪遙感學(xué)科發(fā)展歷程供大家參考。
測(cè)繪學(xué)科有著悠久的歷史，古代的測(cè)繪學(xué)起源于水利和農(nóng)業(yè)。四千年前，尼羅河每年洪水泛濫之后，都要重新做土地測(cè)量；公元前2世紀(jì)，司馬遷就在《史記》中記述了大禹治水時(shí)“開(kāi)九州、通九道、陂九澤、度九山”的測(cè)繪手段?，F(xiàn)代測(cè)繪起源于19世紀(jì)之前，1839年發(fā)明攝影術(shù)，1860年攝影測(cè)量技術(shù)被發(fā)明；20世紀(jì)初形成了地面立體攝影測(cè)量法；1905到1907年間，隨著飛機(jī)的發(fā)明，航空測(cè)量技術(shù)出現(xiàn)；1957年，人造衛(wèi)星誕生，隨后邁入衛(wèi)星遙感時(shí)代。
現(xiàn)在隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)傳感器發(fā)展，全球、全數(shù)字化時(shí)空數(shù)據(jù)采集和處理的方法隨之出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了從二維到三維、室外到室內(nèi)、地上到地下，直至?xí)r空數(shù)據(jù)從空天地傳感網(wǎng)上源源不斷，測(cè)繪與遙感走向了時(shí)空大數(shù)據(jù)下的信息科學(xué)。經(jīng)過(guò)了工業(yè)化和數(shù)字化時(shí)代，測(cè)繪遙感正向智慧化時(shí)代邁進(jìn)。
測(cè)繪學(xué)科也從單學(xué)科走向了多學(xué)科交叉。首先測(cè)繪學(xué)科內(nèi)部產(chǎn)生交叉，大地測(cè)量、工程測(cè)量向GNSS全球?qū)Ш蕉ㄎ患夹g(shù)和衛(wèi)星重力測(cè)量發(fā)展，攝影測(cè)量向空天地海遙感發(fā)展，地圖學(xué)與地理信息工程學(xué)相互交融，進(jìn)而形成了3S集成（GNSS、RS與GIS）。另一方面，測(cè)繪遙感與多學(xué)科——計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電子信息、航空航天、資源環(huán)境、農(nóng)林水利、城市科學(xué)、大氣海洋、地球科學(xué)與信息技術(shù)等多種學(xué)科交叉組成了當(dāng)今地球空間信息學(xué)。
1986年以來(lái)，整個(gè)世界正在經(jīng)歷新的技術(shù)革命，許多學(xué)科從它的中心軸走向了邊緣，形成了不同學(xué)科之間相交界的邊緣學(xué)科，這些邊緣學(xué)科有時(shí)具有強(qiáng)大生命力量，因?yàn)槿藗儾粩嗳ラ_(kāi)拓占領(lǐng)。人造衛(wèi)星以后，遙感就形成了比較完整的體系，它從可見(jiàn)光攝影測(cè)量走向了電磁波更廣泛的紫外線、可見(jiàn)光，紅外到微波遙感，從幾何遙感擴(kuò)展到物理遙感，從遙感的解譯走向了地球的反演。遙感來(lái)自于攝影測(cè)量，算是測(cè)繪學(xué)的組成部分，后來(lái)國(guó)際上把它叫做攝影測(cè)量與遙感，但是遙感發(fā)展越來(lái)越快、越來(lái)越大，包括資源遙感、環(huán)境遙感、氣象遙感、海洋遙感、農(nóng)業(yè)林業(yè)遙感、城市遙感和測(cè)繪遙感。所以遙感人都說(shuō)，遙感包含測(cè)繪。
測(cè)繪與遙感都是基礎(chǔ)性的技術(shù)，它代表了國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)我們國(guó)家來(lái)說(shuō)，我們要掌握制空權(quán)、制天權(quán)、制海權(quán)、制信息權(quán)，要形成全球感知、認(rèn)知和反饋能力，這是我們測(cè)繪遙感人義不容辭的責(zé)任。武漢大學(xué)決心把測(cè)繪科學(xué)技術(shù)和遙感科學(xué)技術(shù)作為兩個(gè)兄弟一級(jí)學(xué)科來(lái)建設(shè)，將具有重大意義。
下面我從三個(gè)方面來(lái)討論測(cè)繪遙感學(xué)科的發(fā)展：
第一，測(cè)繪遙感走向了數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化；
第二，測(cè)繪遙感走向了智能化與自動(dòng)化；
第三，測(cè)繪遙感要走向?qū)崟r(shí)化與大眾化。
數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化
1993年的全球信息化帶來(lái)了各行各業(yè)的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，測(cè)繪遙感業(yè)首當(dāng)先鋒。1994年提出了國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。以數(shù)字化測(cè)繪為基礎(chǔ)，數(shù)字中國(guó)與數(shù)字城市建設(shè)如火如荼！點(diǎn)、線和時(shí)間測(cè)量的數(shù)字化包括地面全站儀和天上的GNSS。衛(wèi)星導(dǎo)航定位授時(shí)包含了美國(guó)的GPS、中國(guó)的北斗、歐洲的格洛納斯、歐洲的伽利略。GPS和中國(guó)的北斗都有地基增強(qiáng)系統(tǒng)，可以用事后和實(shí)時(shí)方法獲取點(diǎn)位、導(dǎo)航和時(shí)間信息，點(diǎn)位定位可以從米級(jí)到厘米級(jí)甚至于毫米級(jí)，精度很高。在這個(gè)基礎(chǔ)之上，我們推進(jìn)了全球和中國(guó)的時(shí)空基準(zhǔn)研究，已從簡(jiǎn)單的線性走向了非線性。攝影測(cè)量從原來(lái)的模擬法、人工觀測(cè)、立體像對(duì)、手工繪圖走向大區(qū)域網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)測(cè)量。能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)代替人工，代替立體觀測(cè)進(jìn)行大面積立體制圖，獲取自動(dòng)化的正射影像和數(shù)字表面模型。再經(jīng)過(guò)人機(jī)交互，生成DEM和二維或三維的DLG。
我們把這些數(shù)據(jù)送到網(wǎng)上去，這就是在上個(gè)世紀(jì)90年初推廣的中國(guó)國(guó)產(chǎn)化地理信息平臺(tái)。為了擺脫人工測(cè)繪的束縛，我們把GNSS、遙感、GIS這三個(gè)技術(shù)集成起來(lái)，率先在全世界提出了三S集成理論。我們利用機(jī)載GPS這套系統(tǒng)最早完成了中國(guó)及越南邊界1:5萬(wàn)的無(wú)地面控制測(cè)圖，三S集成放在移動(dòng)車輛上，形成了多傳感器的地面測(cè)量系統(tǒng)（MMS），MMS不僅僅是一個(gè)測(cè)量工具，現(xiàn)在又變成了高度集成的感知、認(rèn)知、定位、導(dǎo)航的智能系統(tǒng)，將來(lái)會(huì)用于每一個(gè)無(wú)人駕駛汽車上。
測(cè)繪遙感技術(shù)還要從數(shù)字化開(kāi)始走向網(wǎng)絡(luò)化。2016年，習(xí)近平主席提出要把修復(fù)長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置，其實(shí)我們?cè)?011年就看到了這樣的需求。6000多里的長(zhǎng)江到底要靠什么管理呢？要靠“空天地”智能傳感網(wǎng)來(lái)管理，我們要解決一個(gè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化支持下的抗洪、抗旱、通航、發(fā)電決策支持系統(tǒng)。為此我們利用32種傳感器，在長(zhǎng)江上布設(shè)了上萬(wàn)個(gè)不同位置的傳感器無(wú)線網(wǎng)，將億條觀測(cè)記錄實(shí)時(shí)傳到云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)。我們可以利用這個(gè)系統(tǒng)分析水文泥沙，解決抗洪、抗旱問(wèn)題，解決下游通航問(wèn)題：這個(gè)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提供每小時(shí)觀測(cè)水域的報(bào)告，提供每條船的航路，以保證船只安全通航，從而合理地管控長(zhǎng)江的水資源。
智能化與自動(dòng)化
測(cè)繪遙感的智能化與自動(dòng)化是隨著人工智能技術(shù)發(fā)展的步伐而前進(jìn)的。早在上世紀(jì)80年代就開(kāi)始了全數(shù)字化自動(dòng)測(cè)圖、地圖識(shí)別、圖像自動(dòng)分類和自動(dòng)編圖系統(tǒng)的研究。現(xiàn)在天上的衛(wèi)星超過(guò)1000多顆，中國(guó)有250多顆衛(wèi)星，全世界排行第二?？罩械挠腥?、無(wú)人機(jī)超過(guò)一萬(wàn)架，都能從空中采集多分辨率遙感數(shù)據(jù)。城市里面主要是視頻采集系統(tǒng)，中國(guó)超過(guò)了2千萬(wàn)個(gè)。當(dāng)然我們的手機(jī)也能作為空間數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)，當(dāng)前中國(guó)有超10億部智能手機(jī)。
在這個(gè)數(shù)字化物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我們形成了時(shí)空大數(shù)據(jù)。它具有“5V”特點(diǎn)，即體量大、速度快、模態(tài)多樣、真?zhèn)坞y辨，但是價(jià)值巨大。所以我們需要智能化、自動(dòng)化的處理和數(shù)據(jù)挖掘方法。
我們可以自豪地說(shuō)，中國(guó)人可以用中國(guó)的資源三號(hào)測(cè)繪衛(wèi)星和自主軟件，無(wú)地面控制地做全球制圖。多節(jié)點(diǎn)GPU+CPU，影像自動(dòng)配準(zhǔn)、粗差自動(dòng)檢測(cè)、目標(biāo)信息的自動(dòng)提取、移動(dòng)目標(biāo)的智能檢測(cè)、無(wú)人機(jī)目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤和變化的自動(dòng)檢測(cè)。我們用深度學(xué)習(xí)、云計(jì)算、圖像語(yǔ)義理解能從影像大數(shù)據(jù)庫(kù)中自動(dòng)檢測(cè)出40多種目標(biāo)，這是我們講的影像目標(biāo)智能檢索。在解決無(wú)地面控制的全球制圖中，我們用了劉經(jīng)南團(tuán)隊(duì)的PANDA軌道測(cè)定軟件，遙感衛(wèi)星定位精度達(dá)到3到5厘米。中國(guó)960萬(wàn)平方公里1:5萬(wàn)制圖，我們只用了七天時(shí)間，利用GPU+CPU和自動(dòng)影像相關(guān)，無(wú)人操作完成了全國(guó)的數(shù)字表面模型和數(shù)字正射影像，經(jīng)實(shí)地檢測(cè)，精度達(dá)到3.5到4米，完全滿足1：50000的測(cè)圖要求，從而使我國(guó)國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星遙感影像自給率從15%提升到85%，甚至還能出口。這項(xiàng)工作有力地推動(dòng)了“一帶一路”和全球測(cè)圖的進(jìn)程。
現(xiàn)在每個(gè)城市一下暴雨就內(nèi)澇，就是由于不透水面積太大，若不透水面的比例超過(guò)了地表面積的75%，60%的水只能在地表流向低洼處，而無(wú)法滲透到地下去。我們對(duì)中國(guó)地表不透水面用遙感的高空間分辨率和高光譜分辨率再加上地面的移動(dòng)激光雷達(dá)技術(shù)做出了全世界第一張2米分辨率不透水面積圖，推進(jìn)全國(guó)的海綿城市建設(shè)。地表形變和城市下沉涉及人民生命財(cái)產(chǎn)安全，是大家十分關(guān)心的問(wèn)題。我們的學(xué)生曾經(jīng)研究過(guò)北京市最近8年的地表形變，地表在2003年沒(méi)有大的變化，到了2010年，最大下沉達(dá)到每年100毫米，我們及時(shí)把這個(gè)結(jié)果告訴政府有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，并計(jì)劃研發(fā)能夠觀測(cè)地表形變的全國(guó)一張圖，當(dāng)前這項(xiàng)研究已經(jīng)在北京、天津、上海、蘇州、廣州、深圳、武漢等城市和長(zhǎng)江三峽得到應(yīng)用，還會(huì)推廣應(yīng)用到全國(guó)高鐵三維形變監(jiān)測(cè)。
室內(nèi)自動(dòng)制圖用的SLAM算法，可以做到無(wú)人建模。利用聲、光、電、場(chǎng)等12種定位源的不同組合，室內(nèi)導(dǎo)航定位能實(shí)現(xiàn)米級(jí)精度。電力集團(tuán)最辛苦的是電力線巡檢員，需要爬山穿林檢查線路，現(xiàn)在可以利用無(wú)人機(jī)作為機(jī)器人做各種巡檢監(jiān)測(cè)工作，比如現(xiàn)在用無(wú)人機(jī)自動(dòng)檢測(cè)線路上所有安全風(fēng)險(xiǎn)和問(wèn)題。當(dāng)前自動(dòng)化還存在的問(wèn)題，是天然目標(biāo)的自動(dòng)分類和依賴專家行為的自動(dòng)編圖等。要實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化，還需要從多個(gè)方面來(lái)努力，一方面改進(jìn)算法，一方面改進(jìn)分類原則，也需要建立語(yǔ)義網(wǎng)格和本體數(shù)據(jù)庫(kù)，才能得到有效解決。
實(shí)時(shí)化與大眾化
21世紀(jì)人類進(jìn)入智慧地球時(shí)代，無(wú)所不在的億萬(wàn)個(gè)傳感器網(wǎng)，將測(cè)繪遙感推到實(shí)時(shí)化與大眾化的時(shí)代。為此我們的吉奧之星沒(méi)有停留在原來(lái)的面向?qū)ο箅A段，而是通過(guò)GeoGlobe的網(wǎng)絡(luò)GIS走向一個(gè)智能化的實(shí)時(shí)系統(tǒng)GeoSmart，它能管理各種傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理、實(shí)時(shí)分析、感知和認(rèn)知，產(chǎn)生控制和反饋，智能地推動(dòng)各個(gè)部門做各個(gè)工作。這樣它就具備像我們?nèi)祟惔竽X的功能，能夠感知、分析、推理和行動(dòng)。我們利用這個(gè)系統(tǒng)做了武漢市時(shí)空云平臺(tái)，叫做智慧城市運(yùn)營(yíng)腦，24小時(shí)管理武漢市交通出行大數(shù)據(jù)，叫做智慧交通腦。我們與公安部一起做的武漢智慧交管大腦，管理365萬(wàn)車輛、460多萬(wàn)駕駛員、5萬(wàn)多條道路，管理相關(guān)企業(yè)超過(guò)9萬(wàn)多個(gè)。2017年上線以后，武漢市的交通擁堵名次從原來(lái)排名23位降至53位，李克強(qiáng)總理在武漢市視察了該系統(tǒng)。
長(zhǎng)期以來(lái)測(cè)繪遙感是對(duì)地觀測(cè)，隨著社會(huì)化、大眾化應(yīng)用需求，現(xiàn)在完全可以用來(lái)對(duì)人類活動(dòng)觀測(cè)。例如武漢大學(xué)發(fā)射的珞珈一號(hào)01星，用130米分辨率獲取全球夜光遙感數(shù)據(jù)，可用來(lái)反演GDP、計(jì)算碳排放、研究城市擴(kuò)張、住房空置率和貧困指數(shù)諸多方面。我們這幾年用夜光遙感分析了敘利亞、伊拉克、烏克蘭、也門等國(guó)的內(nèi)戰(zhàn)態(tài)勢(shì)，黎巴嫩難民營(yíng)分布，直接為聯(lián)合國(guó)提供了服務(wù)。武漢大學(xué)與美國(guó)芝加哥等大學(xué)聯(lián)合成立了用于社會(huì)科學(xué)的地學(xué)計(jì)算聯(lián)合研究中心。
測(cè)繪遙感對(duì)各類用戶，特別是國(guó)防和災(zāi)害應(yīng)急的實(shí)時(shí)服務(wù)，還有很大差距。十年前汶川地震，花了36小時(shí)才知道重災(zāi)區(qū)在北川和映秀，2017年九寨溝地震靠無(wú)人機(jī)摸清災(zāi)情也花了4小時(shí)，尚未達(dá)到分鐘級(jí)的實(shí)時(shí)響應(yīng)要求。
對(duì)于測(cè)繪人來(lái)說(shuō)，我們抓實(shí)時(shí)化和大眾化目標(biāo)很清楚。我們希望測(cè)繪專業(yè)能讓任何人在任何時(shí)間任何地點(diǎn)獲取他需要的時(shí)空信息，我們把服務(wù)質(zhì)量稱之為4個(gè)“Right”，即要在規(guī)定的時(shí)間（ Right Time ）將所需要位置 (Right Place)上的正確數(shù)據(jù)/信息/知識(shí)( Right Information) 送到需要的人(Right Person)手上。
要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，必須有更大的原始和集成創(chuàng)新，要把孤立的通導(dǎo)遙（通信、導(dǎo)航、遙感）做成系統(tǒng)聯(lián)通的天空地互聯(lián)網(wǎng)，來(lái)滿足軍民、大眾用戶的需要，這個(gè)系統(tǒng)當(dāng)前還沒(méi)有建成。所以我們要利用多學(xué)科交叉思想，聚集優(yōu)勢(shì)學(xué)科，把通導(dǎo)遙融合在一起。我們向國(guó)家建議一星多用、多星組網(wǎng)、多網(wǎng)融合、智能服務(wù)，在天地云計(jì)算和人工智能技術(shù)支持下，要把位置、導(dǎo)航、遙感信息，通過(guò)天地一體化互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)到軍民老百姓的手機(jī)上，做到快、準(zhǔn)、靈。
2014年，我們?cè)诨鹞O(shè)立了兩個(gè)億的重大專項(xiàng)，來(lái)解決空天組網(wǎng)的理論和技術(shù)問(wèn)題。在2016年，我們已經(jīng)把3個(gè)海洋時(shí)敏衛(wèi)星改造成能在軌實(shí)時(shí)成像、智能提取目標(biāo)，把目標(biāo)定位到米級(jí)精度，把目標(biāo)監(jiān)測(cè)出的數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮后傳到中國(guó)靜止軌道通信衛(wèi)星，傳到地面上來(lái)，最終再傳到用戶手中，響應(yīng)速度達(dá)到了分鐘級(jí)。
我承擔(dān)一個(gè)中國(guó)工程院咨詢項(xiàng)目來(lái)聚集院士們的智慧，回答如何發(fā)展中國(guó)天基信息實(shí)時(shí)智能服務(wù)系統(tǒng)。通過(guò)計(jì)算機(jī)半實(shí)物仿真，如果發(fā)射300顆低軌通信衛(wèi)星和200顆光學(xué)和雷達(dá)高分辨率視頻衛(wèi)星，加上現(xiàn)有的北斗、高分和天基通信衛(wèi)星，就能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位精度達(dá)到米級(jí)和分米級(jí)，遙感圖像全天候、全天時(shí)，空間分辨率達(dá)到0.5米，時(shí)間分辨率為5分鐘，找到目標(biāo)后處理速度小于1分鐘，從智能衛(wèi)星傳輸?shù)接脩舻闹悄芙K端上，這就是我們認(rèn)為空天信息實(shí)時(shí)服務(wù)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)。
我們測(cè)繪遙感學(xué)科在建國(guó)后經(jīng)過(guò)七十年的發(fā)展，目前已經(jīng)形成了門類齊全、軍民融合發(fā)展、經(jīng)濟(jì)社會(huì)影響較大的學(xué)科，近年來(lái)在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、實(shí)時(shí)化、社會(huì)化、大眾化發(fā)展的大方向上均取得了飛速的發(fā)展，也抓住了歷史發(fā)展的機(jī)遇。
在智慧地球時(shí)代，在黨的十九大方針指引下，在教育部抓雙一流建設(shè)的要求下，我們要進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)科的交叉融合和集成創(chuàng)新，加速推進(jìn)測(cè)繪遙感學(xué)科在科研、教育、應(yīng)用各個(gè)方面取得更大的成就，加快天基信息實(shí)時(shí)智能服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)研究和系統(tǒng)建設(shè)。我們希望通過(guò)這樣的努力來(lái)為我們國(guó)家強(qiáng)軍、富國(guó)、利民，為實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一百年的宏偉目標(biāo)做出應(yīng)有的更大的貢獻(xiàn)，謝謝！