各位領(lǐng)導(dǎo)、專家，各位老師和同學(xué)：
下午好！
我們每年都會看武大的櫻花，今年難得一起來看武大的雪花。從1957年在這里當(dāng)學(xué)生到現(xiàn)在，我走過了漫長的一段歷史。2018年是中國改革開放40周年，在此之際，我也想回顧測繪遙感學(xué)科發(fā)展歷程供大家參考。
測繪學(xué)科有著悠久的歷史，古代的測繪學(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，都要重新做土地測量；公元前2世紀，司馬遷就在《史記》中記述了大禹治水時“開九州、通九道、陂九澤、度九山”的測繪手段?，F(xiàn)代測繪起源于19世紀之前，1839年發(fā)明攝影術(shù)，1860年攝影測量技術(shù)被發(fā)明；20世紀初形成了地面立體攝影測量法；1905到1907年間，隨著飛機的發(fā)明，航空測量技術(shù)出現(xiàn)；1957年，人造衛(wèi)星誕生，隨后邁入衛(wèi)星遙感時代。
現(xiàn)在隨著計算機網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)傳感器發(fā)展，全球、全數(shù)字化時空數(shù)據(jù)采集和處理的方法隨之出現(xiàn)，實現(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，測繪與遙感走向了時空大數(shù)據(jù)下的信息科學(xué)。經(jīng)過了工業(yè)化和數(shù)字化時代，測繪遙感正向智慧化時代邁進。
測繪學(xué)科也從單學(xué)科走向了多學(xué)科交叉。首先測繪學(xué)科內(nèi)部產(chǎn)生交叉，大地測量、工程測量向GNSS全球?qū)Ш蕉ㄎ患夹g(shù)和衛(wèi)星重力測量發(fā)展，攝影測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，進而形成了3S集成（GNSS、RS與GIS）。另一方面，測繪遙感與多學(xué)科——計算機網(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，整個世界正在經(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)科有時具有強大生命力量，因為人們不斷去開拓占領(lǐng)。人造衛(wèi)星以后，遙感就形成了比較完整的體系，它從可見光攝影測量走向了電磁波更廣泛的紫外線、可見光，紅外到微波遙感，從幾何遙感擴展到物理遙感，從遙感的解譯走向了地球的反演。遙感來自于攝影測量，算是測繪學(xué)的組成部分，后來國際上把它叫做攝影測量與遙感，但是遙感發(fā)展越來越快、越來越大，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、城市遙感和測繪遙感。所以遙感人都說，遙感包含測繪。
測繪與遙感都是基礎(chǔ)性的技術(shù)，它代表了國家核心競爭力。對我們國家來說，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、認知和反饋能力，這是我們測繪遙感人義不容辭的責(zé)任。武漢大學(xué)決心把測繪科學(xué)技術(shù)和遙感科學(xué)技術(shù)作為兩個兄弟一級學(xué)科來建設(shè)，將具有重大意義。
下面我從三個方面來討論測繪遙感學(xué)科的發(fā)展：
第一，測繪遙感走向了數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化；
第二，測繪遙感走向了智能化與自動化；
第三，測繪遙感要走向?qū)崟r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了各行各業(yè)的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，測繪遙感業(yè)首當(dāng)先鋒。1994年提出了國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。以數(shù)字化測繪為基礎(chǔ)，數(shù)字中國與數(shù)字城市建設(shè)如火如荼！點、線和時間測量的數(shù)字化包括地面全站儀和天上的GNSS。衛(wèi)星導(dǎo)航定位授時包含了美國的GPS、中國的北斗、歐洲的格洛納斯、歐洲的伽利略。GPS和中國的北斗都有地基增強系統(tǒng)，可以用事后和實時方法獲取點位、導(dǎo)航和時間信息，點位定位可以從米級到厘米級甚至于毫米級，精度很高。在這個基礎(chǔ)之上，我們推進了全球和中國的時空基準研究，已從簡單的線性走向了非線性。攝影測量從原來的模擬法、人工觀測、立體像對、手工繪圖走向大區(qū)域網(wǎng)絡(luò)化自動測量。能實現(xiàn)計算機代替人工，代替立體觀測進行大面積立體制圖，獲取自動化的正射影像和數(shù)字表面模型。再經(jīng)過人機交互，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，這就是在上個世紀90年初推廣的中國國產(chǎn)化地理信息平臺。為了擺脫人工測繪的束縛，我們把GNSS、遙感、GIS這三個技術(shù)集成起來，率先在全世界提出了三S集成理論。我們利用機載GPS這套系統(tǒng)最早完成了中國及越南邊界1:5萬的無地面控制測圖，三S集成放在移動車輛上，形成了多傳感器的地面測量系統(tǒng)（MMS），MMS不僅僅是一個測量工具，現(xiàn)在又變成了高度集成的感知、認知、定位、導(dǎo)航的智能系統(tǒng)，將來會用于每一個無人駕駛汽車上。
測繪遙感技術(shù)還要從數(shù)字化開始走向網(wǎng)絡(luò)化。2016年，習(xí)近平主席提出要把修復(fù)長江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置，其實我們在2011年就看到了這樣的需求。6000多里的長江到底要靠什么管理呢？要靠“空天地”智能傳感網(wǎng)來管理，我們要解決一個數(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，在長江上布設(shè)了上萬個不同位置的傳感器無線網(wǎng)，將億條觀測記錄實時傳到云計算網(wǎng)絡(luò)。我們可以利用這個系統(tǒng)分析水文泥沙，解決抗洪、抗旱問題，解決下游通航問題：這個系統(tǒng)會自動提供每小時觀測水域的報告，提供每條船的航路，以保證船只安全通航，從而合理地管控長江的水資源。
智能化與自動化
測繪遙感的智能化與自動化是隨著人工智能技術(shù)發(fā)展的步伐而前進的。早在上世紀80年代就開始了全數(shù)字化自動測圖、地圖識別、圖像自動分類和自動編圖系統(tǒng)的研究。現(xiàn)在天上的衛(wèi)星超過1000多顆，中國有250多顆衛(wèi)星，全世界排行第二。空中的有人、無人機超過一萬架，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)，中國超過了2千萬個。當(dāng)然我們的手機也能作為空間數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)，當(dāng)前中國有超10億部智能手機。
在這個數(shù)字化物聯(lián)網(wǎng)時代，我們形成了時空大數(shù)據(jù)。它具有“5V”特點，即體量大、速度快、模態(tài)多樣、真?zhèn)坞y辨，但是價值巨大。所以我們需要智能化、自動化的處理和數(shù)據(jù)挖掘方法。
我們可以自豪地說，中國人可以用中國的資源三號測繪衛(wèi)星和自主軟件，無地面控制地做全球制圖。多節(jié)點GPU+CPU，影像自動配準、粗差自動檢測、目標(biāo)信息的自動提取、移動目標(biāo)的智能檢測、無人機目標(biāo)的自動跟蹤和變化的自動檢測。我們用深度學(xué)習(xí)、云計算、圖像語義理解能從影像大數(shù)據(jù)庫中自動檢測出40多種目標(biāo)，這是我們講的影像目標(biāo)智能檢索。在解決無地面控制的全球制圖中，我們用了劉經(jīng)南團隊的PANDA軌道測定軟件，遙感衛(wèi)星定位精度達到3到5厘米。中國960萬平方公里1:5萬制圖，我們只用了七天時間，利用GPU+CPU和自動影像相關(guān)，無人操作完成了全國的數(shù)字表面模型和數(shù)字正射影像，經(jīng)實地檢測，精度達到3.5到4米，完全滿足1：50000的測圖要求，從而使我國國產(chǎn)衛(wèi)星遙感影像自給率從15%提升到85%，甚至還能出口。這項工作有力地推動了“一帶一路”和全球測圖的進程。
現(xiàn)在每個城市一下暴雨就內(nèi)澇，就是由于不透水面積太大，若不透水面的比例超過了地表面積的75%，60%的水只能在地表流向低洼處，而無法滲透到地下去。我們對中國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激光雷達技術(shù)做出了全世界第一張2米分辨率不透水面積圖，推進全國的海綿城市建設(shè)。地表形變和城市下沉涉及人民生命財產(chǎn)安全，是大家十分關(guān)心的問題。我們的學(xué)生曾經(jīng)研究過北京市最近8年的地表形變，地表在2003年沒有大的變化，到了2010年，最大下沉達到每年100毫米，我們及時把這個結(jié)果告訴政府有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，并計劃研發(fā)能夠觀測地表形變的全國一張圖，當(dāng)前這項研究已經(jīng)在北京、天津、上海、蘇州、廣州、深圳、武漢等城市和長江三峽得到應(yīng)用，還會推廣應(yīng)用到全國高鐵三維形變監(jiān)測。
室內(nèi)自動制圖用的SLAM算法，可以做到無人建模。利用聲、光、電、場等12種定位源的不同組合，室內(nèi)導(dǎo)航定位能實現(xiàn)米級精度。電力集團最辛苦的是電力線巡檢員，需要爬山穿林檢查線路，現(xiàn)在可以利用無人機作為機器人做各種巡檢監(jiān)測工作，比如現(xiàn)在用無人機自動檢測線路上所有安全風(fēng)險和問題。當(dāng)前自動化還存在的問題，是天然目標(biāo)的自動分類和依賴專家行為的自動編圖等。要實現(xiàn)智能化和自動化，還需要從多個方面來努力，一方面改進算法，一方面改進分類原則，也需要建立語義網(wǎng)格和本體數(shù)據(jù)庫，才能得到有效解決。
實時化與大眾化
21世紀人類進入智慧地球時代，無所不在的億萬個傳感器網(wǎng)，將測繪遙感推到實時化與大眾化的時代。為此我們的吉奧之星沒有停留在原來的面向?qū)ο箅A段，而是通過GeoGlobe的網(wǎng)絡(luò)GIS走向一個智能化的實時系統(tǒng)GeoSmart，它能管理各種傳感器的實時數(shù)據(jù)，并能進行動態(tài)管理、實時分析、感知和認知，產(chǎn)生控制和反饋，智能地推動各個部門做各個工作。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。我們利用這個系統(tǒng)做了武漢市時空云平臺，叫做智慧城市運營腦，24小時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365萬車輛、460多萬駕駛員、5萬多條道路，管理相關(guān)企業(yè)超過9萬多個。2017年上線以后，武漢市的交通擁堵名次從原來排名23位降至53位，李克強總理在武漢市視察了該系統(tǒng)。
長期以來測繪遙感是對地觀測，隨著社會化、大眾化應(yīng)用需求，現(xiàn)在完全可以用來對人類活動觀測。例如武漢大學(xué)發(fā)射的珞珈一號01星，用130米分辨率獲取全球夜光遙感數(shù)據(jù)，可用來反演GDP、計算碳排放、研究城市擴張、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、也門等國的內(nèi)戰(zhàn)態(tài)勢，黎巴嫩難民營分布，直接為聯(lián)合國提供了服務(wù)。武漢大學(xué)與美國芝加哥等大學(xué)聯(lián)合成立了用于社會科學(xué)的地學(xué)計算聯(lián)合研究中心。
測繪遙感對各類用戶，特別是國防和災(zāi)害應(yīng)急的實時服務(wù)，還有很大差距。十年前汶川地震，花了36小時才知道重災(zāi)區(qū)在北川和映秀，2017年九寨溝地震靠無人機摸清災(zāi)情也花了4小時，尚未達到分鐘級的實時響應(yīng)要求。
對于測繪人來說，我們抓實時化和大眾化目標(biāo)很清楚。我們希望測繪專業(yè)能讓任何人在任何時間任何地點獲取他需要的時空信息，我們把服務(wù)質(zhì)量稱之為4個“Right”，即要在規(guī)定的時間（ Right Time ）將所需要位置 (Right Place)上的正確數(shù)據(jù)/信息/知識( Right Information) 送到需要的人(Right Person)手上。
要實現(xiàn)這個目標(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)，來滿足軍民、大眾用戶的需要，這個系統(tǒng)當(dāng)前還沒有建成。所以我們要利用多學(xué)科交叉思想，聚集優(yōu)勢學(xué)科，把通導(dǎo)遙融合在一起。我們向國家建議一星多用、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，通過天地一體化互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)到軍民老百姓的手機上，做到快、準、靈。
2014年，我們在基金委設(shè)立了兩個億的重大專項，來解決空天組網(wǎng)的理論和技術(shù)問題。在2016年，我們已經(jīng)把3個海洋時敏衛(wèi)星改造成能在軌實時成像、智能提取目標(biāo)，把目標(biāo)定位到米級精度，把目標(biāo)監(jiān)測出的數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮后傳到中國靜止軌道通信衛(wèi)星，傳到地面上來，最終再傳到用戶手中，響應(yīng)速度達到了分鐘級。
我承擔(dān)一個中國工程院咨詢項目來聚集院士們的智慧，回答如何發(fā)展中國天基信息實時智能服務(wù)系統(tǒng)。通過計算機半實物仿真，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，就能實現(xiàn)實時導(dǎo)航定位精度達到米級和分米級，遙感圖像全天候、全天時，空間分辨率達到0.5米，時間分辨率為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，這就是我們認為空天信息實時服務(wù)應(yīng)達到的目標(biāo)。
我們測繪遙感學(xué)科在建國后經(jīng)過七十年的發(fā)展，目前已經(jīng)形成了門類齊全、軍民融合發(fā)展、經(jīng)濟社會影響較大的學(xué)科，近年來在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、實時化、社會化、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)展的機遇。
在智慧地球時代，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，我們要進一步加強學(xué)科的交叉融合和集成創(chuàng)新，加速推進測繪遙感學(xué)科在科研、教育、應(yīng)用各個方面取得更大的成就，加快天基信息實時智能服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)研究和系統(tǒng)建設(shè)。我們希望通過這樣的努力來為我們國家強軍、富國、利民，為實現(xiàn)兩個一百年的宏偉目標(biāo)做出應(yīng)有的更大的貢獻，謝謝！
