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测绘技术的创新发展

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来源：《科学24小时》2018年第10期

随着物联网和云计算的出现，人类进入了大数据时代。无所不在的传感网与互联网的实时

连接，实现了工业化与信息化的综合集成。地理空间信息的数据来源，是成千上万个空天地专

业和非专业的传感器。信息系统已经逐步实现了由静态到多时相，再过渡到实时动态的发展转

变。同时，测绘科技也发展到了一个虚拟现实的集成空间。这个空间以大数据为基础，通过数

据处理、信息提取，进而挖掘规律、寻找知识，为人们提供了各种智能化服务。这是当今测绘

地理信息科技创新具备的时代特征。

迈向自动化、智能化

人工作业的方式已无法应对如今错综复杂的传感网、庞大的数据量，在人工智能逐渐发展

的背景下，传统的作业方式已经逐步实现了自动化和智能化。

测量定位由过去在作业图板上手工定位逐渐发展为自动化、智能化的定位和导航后，作业

效率大大提高了。以室内外一体化高精度实时导航与位置服务的技术为例，目前已有科研团队

针对大型复杂公共场所的安全监控与应急救援等重大应用需求，致力于研究基于智能手机（优

于1米）和智能驾驶（优于0.1米）的，高可用、自适应和广域覆盖的室内外一体化定位技

术。在这一研究中，重点解决的科学问题是如何感知、认知室内几何环境和信号环境的时空变

化，提高对定位环境的自学习、自适应能力，实现定位指纹库（包括Wi-Fi、指纹库、磁场指

纹库等）、图像特征库、地表信息库的自动更新。空间大数据的出现，为影像目标自动相关、

目标自动发现、变化自动检测的研究创造了条件，也为人机交互走向智能化、全自动化奠定了

基础。在这样的基础和背景下，各式各样的测量机器人应运而生。

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大数据与人工智能

长期以来，测绘地理信息技术具有较强的测量、定位、目标感知能力，而缺乏认知能力。

在大数据时代，人们通过处理、分析、融合和挖掘时空大数据，将其与人工智能的各种方法集

成在一起，可以大大提高空间认知能力，这也是测绘地理信息科技创新的发展方向。以数据为

导引的大脑认知过程，可以简化为感知、认知和行动三个步骤。这一认知过程也被应用到地理

信息的测绘中。

未来的服务将会通过建设“一星多用、多星组网、多网融合、智能服务”的卫星遥感、导航

与通信集成的天基信息网络，与地面互联网互联互通，达到“天网”与“地网”的深度耦合，从而

将有效数据和信息送到移动终端上。

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发展通导遥感一体的天基信息实时服务，将为地理信息产业发展注入新的活力。除增强遥

感、通信、导航功能外，通过卫星遥感、通信与导航技术的集成创新，还可以带动以实时位置

服务为代表的天基信息增值服务产业的发展，如新型天基信息服务移动终端与软件（如手机

APP）、卫星多媒体通信服务、实时精密导航定位服务等。

在数字城市建立的网络空间（CyberSpace）上，我们可以通过物联网的各种传感器，自

动、实时采集现实城市中人、物的各种状态和变化的数据，再利用人工智能和数据挖掘等智能

手段，由云计算中心处理这些海量复杂计算，从而实现对城市的感知、认知与控制反馈，为城

市应急、城市管理、智能制造、经济发展提供各种智能化服务。

手机上的大数据时刻记录着人们的活动。当手机在室内外的导航定位精度达到1米后，就

可以精准地确定持有者的活动范围，判断其当前所在的具体位置。大数据不仅可以记录我们的

位置数据，还可以记录我们的姿态数据。比如当我们滑倒时，姿态会有一个较大幅度的变动，

数据库通过自动检测姿态变化即可进行判断。利用这样的感知过程，就可以了解手机主人的行

为和心理。按照这种思路继续开发，将来可以研发出一种智慧手机脑来服务于我们的学习、生

活，实现对人体健康状态的监管。以上所述的内容可以概括为对地观测脑、智慧城市脑和智能

手机脑。这是人工智能、脑认知和对地观测技术在大数据时代集成与融合的必然发展趋势，它

们从全球、城市和个人三个测度来实现空间认知，必将推动地理空间信息的智能化发展和应

用。

空间信息实时处理服务

测绘地理信息学目前面临着从区域制图走向全球制图、从室外走向室内三维自动建模、从

专业应用走向大众服务的趨势。