学习 | 宁津生院士:测绘科学与技术转型升级发展战略研究

栏目:新闻 来源:豫城热线 时间:2019-09-02


摘 要:讨论了当今经济社会发展中信息化、全球化新形势下测绘科学与技术转型升级发展总体战略,重点分析了这种背景下测绘科学与技术转型升级发展的国家需求与必要性,明确转型升级发展的战略地位与内涵,研究转型升级的科技创新体系,探讨转型升级后测绘科学与技术在社会发展与国家安全保障中的应用与服务,提出和构建转型升级的学科建制、人才培养模式和研究平台,提出重点发展方向、趋势和策略,为实现测绘科学与技术全面转型升级发展提供参考。

关键词:测绘科学与技术 转型升级 互联网+ 地理信息产业


全球金融危机、环境问题和日益突出的能源资源约束,引发世界经济格局和产业结构的深度调整,科技对经济社会可持续发展的支撑作用日益明显。美国、欧盟、日本等纷纷做出“创新战略”、“欧洲2020战略”、“新经济增长战略”等,把科技优势与创新能力作为未来国家竞争战略核心进行部署。当前,以移动互联、云计算、大数据、智能制造等为代表的新技术快速发展,创新进入密集时代,全球新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起,科技创新已经成为全球经济社会发展的主要推动力,发达国家纷纷加大科技投入,通过科技创新驱动发展确保其在科技领域的领先地位。测绘科技融合了信息科学、空间科学、高性能计算和网络通信等领域先进技术,是以全球导航定位技术、遥感技术、地理信息系统技术等3S技术为核心的高新技术,测绘科技水平在很大程度上体现了国家高新技术水平与综合国力。


伴随着大数据、云计算、物联网、智能机器人等新技术的快速发展,测绘科技的发展也储备了源源不断的新动力,与这些新技术融合,测绘正成为大众创业、万众创新的重要领域,当前测绘的科技手段与应用已从传统的测量制图转变为包含3S技术、信息与网络、通信等多种手段的地球空间信息科学,近年来更与移动互联网、云计算、大数据物联网、人工智能等高新技术紧密融合。人工智能引发的智能革命星火正向各行业蔓延,测绘科学技术的相关方法、技术、产业形态和商业模式面临着巨大的挑战与机遇。随着地理空间信息资源的深度融合和地理信息产业的蓬勃发展,测绘对象的范畴也将扩大到陆、海、空、天甚至互联网络及人自身等领域。多尺度、个性化、智能化、全天候的测绘服务型需求会越来越多,又会产生诸如统一时空基准的四维地理信息服务,无时不有、无处不在的泛在位置服务,室内外一体、智能无缝的协同精密定位服务等新职能。为适应经济社会发展的新形势,满足测绘科学与技术发展的新要求,测绘科技创新体系不断加快完善,自主创新能力逐渐增强,测绘及地理信息工作与政府管理决策、企业生产运营、人民群众生活的联系更加紧密,各方面对测绘科技服务保障的需求更加旺盛,测绘科学与技术正面临全面的转型升级[1-3]


1 测绘科学与技术转型升级发展的战略地位与内涵


研究国家“四个全面”战略布局、生态文明建设和“走出去”战略提出的新需求,研究互联网、云计算、物联网、大数据等对测绘科学与技术的影响,分析现有测绘科学和技术在服务保障方面的现状及差距;分析国际测绘科学与技术的发展动向,研究云计算、物联网、移动互联、大数据等高新技术与测绘地理信息深度融合的模式,设计适应我国经济社会发展新常态的测绘科学与技术转型升级方向,提出未来测绘科学与技术转型的方向和策略,包括创新服务模式(集成化观测、动态化监测、知识化服务)、创新技术形态(数据获取实时化、数据处理自动化、信息服务网络化、信息应用社会化)、促进学科交叉融合(与统计分析融合)。分析企事业单位在测绘科学与技术转型升级中的不同作用,研究设计上、中、下游有机衔接、“产学研”协同互动的合作模式,推动我国测绘科学的原创性研究,促进产业升级改造,提升测绘地理信息的服务保障能力。凝练出我国经济社会发展新常态对测绘科学与技术的新需求,提出我国测绘科学与技术转型升级的发展方向与总体思路,探索提出科研、企事业单位在测绘科技转型升级的主体作用与协同方式,以切实提高测绘科技创新的能力和水平,增强科技创新对事业发展、产业提升和人才培养的支撑和引领作用。


2 测绘科学与技术转型升级的科技创新体系


通过研究测绘科学与技术转型升级的科技创新体系,提出“互联网+”测绘科学与技术的基准建设与参考框架维护的关键技术,以及广域测绘与地理信息获取的实时/准实时化、智能化和自动化战略,为实现测绘科学与技术全面转型升级发展提供参考,促进测绘科学与技术的可持续发展。主要研究新一代测绘基准建设与参考框架维护技术;研究广域测绘与地理信息获取实时/准实时化和全球化战略,包括星载对地观测传感器网及其综合利用技术方案与推进战略、空天地对地观测传感器网及其综合利用技术方案与推进战略、海域测绘与地理信息获取传感器网及其综合利用技术方案与推进战略、其他时空大数据获取及其综合利用技术方案与推进战略,构建时空大数据采集系列软件产品,建设“空天地海”一体化的自动传感网,提升测绘科学与技术的装备水平;现测绘科学与技术的智能化和自动化战略,研究测绘科学与技术产品的多样化、个性化创新机制与产品体系、“互联网+”测绘科学与技术的智能化、自动化趋势和技术,推进“互联网+”测绘科学与技术的网络化协同趋势和技术方案,构建时空大数据处理系列软件。


我国未来大地基准重点发展方向集中在2000中国大地坐标系(China Geodetic Coordinate System 2000, CGCS2000)的建立与维持、高程基准现代化、兼容北斗的全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)多源数据融合、大地参考框架维持以及多源技术集成的空天参考基准一体化方面。近年来,国际全球大地测量观测系统(Global Geodetic Observing System,GGOS)作为国际大地测量转型的旗舰,致力于整合各类大地测量观测数据,形成一致可靠的大地测量(数据和成果)产品,为社会和经济发展、灾害预报、应急服务等提供全方位服务,国际大地测量协会计划于2020年完成该项任务(称为GGOS2020工程)。目前,我国大地测量也存在类似现状,亟需整合各部门大地测量基础设施和成果,形成统一的大地测量产品服务,并参照GGOS,逐步建成中国大地测量观测系统(China Geodetic Observing System,CGOS),和国际接轨。在此基础上,将大地测量各类观测数据用于国情地理监测、交通运输、防灾减灾、应急服务等领域中,为国民经济建设和社会发展提供有力的支持。随着科技的发展和社会的进步,人类对时空位置信息的需求从事后走向实时和瞬间,从静态走向动态和高速,从粗略走向精准和完备,从陆地走向海洋和天空,从区域走向广域和全球,从地球走向深空和宇宙。目前,正从实体空间走向虚拟网络空间,从自然走向人类社会和人自身,测绘与位置服务借助于卫星定位和遥感等技术,融合云计算和大数据技术,在准确性、实时性、可靠性、泛在性、可持续性方面的能力不断提高,正在实现从传统测绘到泛在测绘的新一轮转型。未来大地测量领域将进一步发展基础理论,综合利用多种数据和手段,构建并维持参考框架和动态基准,挖掘其科学信息,完善大地测量观测系统,强调大地测量与导航在地球动力学、交通运输、能源勘探、自然灾害预警预报等领域中的应用,使其与环境保护、经济建设、防灾减灾等国家重大需求相契合,与通信网络、国际互联网及物联网、车联网等信息载体实现融合发展[4-8]


未来摄影测量和遥感的发展应该以更广泛的应用需求为导向来实现理论模型革新。立足于不同应用场景下的速度、效率以及可靠性要求,发挥学科交叉的优势,同步进行理论算法以及成像器件方面的创新,推动学科发展。此外,未来的摄影测量往智能化方向发展的过程中,将与机器视觉密不可分,无论是现有的数字摄影测量技术、即时定位地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)技术、激光雷达三维成像技术,还是新型成像模式的偏振三维成像与光场三维成像,再到利用深度学习理论进行遥感影像分类识别,摄影测量的发展与机器视觉之间的壁垒将逐渐消融。如何将摄影测量和遥感的发展和人工智能的发展紧密结合,以及如何将两者结合产生的新理论和新手段更好地应用到摄影测量与遥感中,使其更好、更快地进入到智能化、自动化、实时化的时代,是测绘科学与技术转型升级的重点研究方向[9]


从“模拟”到“数字”、再到“信息”,这两次跨越先后使工程测量科技发生了巨大的变化,现在“人工智能”正在推动工程测量科技发展史上的又一次变革。随着人工智能产业的快速发展及其在工程测量领域的深度融合应用,工程测量科技将呈现出以下几个主要发展趋势。


1) 在智能时代背景下,工程测量与其他测量相关学科、与数学等自然科学、与计算机等技术科学,乃至与哲学、政治学、艺术学等人文社会科学的交叉融合已经成为一个大的趋势;工程测量将与移动互联网、云计算、大数据、物联网、人工智能等高新技术不断加速融合,更多“傻瓜式”的工程测量新手段、新技术将得到开发与应用,工程测量科技自动化、大众化的趋势将日益明显。


2) 知识经济时代的到来,以人工智能、物联网、大数据、云服务为主的新一轮技术大变革,势必会在跨界融合、人机协同、自主智能的特点下,推动工程测量应用及服务能力的提升,而且势必会涌现出一批适应市场新需求的应用、服务及产品,将工程测量行业向着信息知识化、知识能力化、能力产品化的方向发展,其应用及服务将逐步突破专业技术领域,渗透到各行各业及人民的日常生活中,并从单一的测绘服务转变为大众化服务;深度集成北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)、传感器、物联网及无线通信技术,采用光、声、电、磁等多种物理手段,融合GNSS、GIS、大数据抽取、加载和转换(extraction,loading and transformation,ELT)、人工智能等智能化技术,发展工程测量数据全自动实时采集、传输、分析、评价、预警、管理的一体化,形成智能化工程测量新模式,将使得工程测量在高精度服务、创新型应用与精细化管理方面得到加强。


大数据时代是数据共享的时代,是我国地理信息系统与地图制图学发展的黄金时期。从地图制图学方法来讲,制图综合经历了经验范式(试验归纳)、理论范式(模型推演)、模拟范式(数字制图综合)等,目前正在向着以数据分析为基础的科学范式发展。地图制图学的第四范式既是以时空大数据计算、分析与挖掘为特征的当代地图学,又是以时空大数据密集型计算为特征的地图学科学范式。地图学未来发展的趋势是研究大规模时空大数据背景下的深度学习、人类自然智能与计算机人工智能深度融合式的智能综合理论和方法,以及基于云计算的分布、并行、协同式的智能综合技术。第一,当前,地理信息系统数据获取更泛在,专业的测绘数据包括卫星遥感、定位信息、摄影测量等,可通过构建“空天地海”一体化的高精度实时测绘体系,实现从静态到动态、地基到天基、区域到全局、室内到室外、被动到主动的快速智能测绘。而非专业的志愿者地理信息数据可通过互联网和物联网,实现整个传感器网络和大众用户之间的实时互动。未来地理信息系统数据获取的发展趋势从专业测绘向专业与非专业测绘相结合的泛在实时测绘转型;第二,地理信息数据管理更高效,地理空间数据存储从传统的文件系统和关系数据库向分布式、虚拟化的软件定义存储系统转变,从而建立起大规模的海量时空数据存储和处理能力,以适应未来业务发展的需要;第三,地理信息数据分析更智能,空间数据分析和挖掘使地理空间数据具备自动学习的能力,云计算提供了基于计算基础设施共享化利用的模式和方法,人工智能、机器学习、深度学习等智能化处理方法的发展为分析、归纳、挖掘测绘地理信息大数据提供了手段,未来时空大数据一体化处理将成为地理信息系统数据分析的重要方向;第四,地理信息应用服务更普适,信息行业、互联网的发展及时空大数据迅速发展给人们带来了新的机遇和挑战。地理信息数据已从纸面上发展到互联网和个人手持设备里,地理信息应用服务更加多样化、智能化、大众化。未来,随着互联网地理信息的深入应用,各种基于互联网地理信息的行业信息集成服务和增值服务相继涌现,拓宽了地理信息应用领域,地理信息应用服务向更加多样化、智能化及大众化方向发展[10-14]


随着网络通信、智能算法、计算机技术的发展,人工智能进入了一个新阶段,出现了所谓“人工智能的第三次浪潮”。国务院于2017年发布了《新一代人工智能发展规划》,在该规划的引领下,中国新一波人工智能科学技术研究迎来高潮。为此,开展人工智能时代下测绘科技体系发展的研究,重点探索智能时代下推动测绘科技跃变的颠覆性理论与技术;研究智能科学、高性能计算、新一代网络、大数据以及物理学、空间科学、传感器、工业4.0等带来的新机理、新体系,并抓住实时、泛在两个核心,建设信息-知识-智慧的主动感知、实时认知和泛在智能决策技术系统。突破人机混合智能、群体智能的弱、强人工智能系统关键技术,建成按需服务的技术、装备和应用的测绘科技创新体系。



3 “互联网+”测绘与地理信息产业转型升级


利用“互联网+”的跨界思维,以数字化驱动、网络化协同、智能化生产、个性化定制、服务化延伸、虚拟化管理为目标,研究“互联网+”测绘地理信息转型升级发展总体战略及“互联网+”测绘地理信息“产业链”上游(获取)、中游(处理或生产)、下游(应用或服务)转型升级发展战略和“互联网+”测绘地理信息“产业链”上、中、下游一体化转型升级发展战略,为实现测绘地理信息产业全面转型升级发展提供战略咨询报告和建议,促进测绘地理信息产业可持续发展。主要研究“互联网+”环境下的测绘与地理信息服务的开放体系构架;研究“互联网+”环境下的测绘与地理信息服务模式的多样化;“互联网+”环境下的测绘与地理信息服务的软件开发策略;构建“互联网+”测绘与地理信息系列服务软件产品推进战略;研究“互联网+”测绘与地理信息“获取—处理—服务”的一体化发展战略,包括必要性与可行性、技术体制及推进战略,技术架构及实施途径、高效管理中心(虚拟化管理)技术策略、示范应用及软硬件集成产品推进战略。


2015年3月5日举行的十二届全国人大三次会议上,李克强总理在《政府工作报告》中首次提出“互联网+”,国务院随后制订了“互联网+”行动计划,2016年3月18日颁布的国家《十三五规划纲要》中提出,实施网络强国战略,实施“互联网+”和大数据战略及行动计划,旨在推动互联网、物联网、云计算、大数据等与现代化制造业结合,促进电子商务、工业互联网和互联网金融健康发展与产业转型升级。当前,“互联网+”已经开始融入各行各业,可以说,当今时代已经就此打上了“互联网+”的烙印,开启了“互联网+”时代的大门,正在引起一场科技革命和产业变革,测绘相关产业也就此进入“互联网+测绘地理信息产业”转型升级的新时代,强化网络思维、“互联网+”思维、“互联网+测绘地理信息”思维,必将成为测绘地理信息产业的新常态,“互联网+”测绘与地理信息产业转型升级势在必然。与此同时,“互联网+”为“地理信息产业”转型升级提供了一种新理念和新思维——跨界融合。大数据需要云计算,云计算也需要大数据。人工智能需要大数据,大数据也需要人工智能算法。在人工智能的算法、大数据、计算能力三要素中,随着智能感知技术的快速发展,时空大数据已出现爆炸式增长态势,为时空大数据产业化提供充足的数据支撑;随着计算机技术的快速发展,适应时空大数据产业化需求的计算能力已经完全具备;需要更加关注的是算法研究,特别需要加强多源异构时空大数据融合、分析、挖掘与知识发现、可视化等方面的算法研究。在人工智能算法、大数据、计算能力“三驾马车”的驱动下,“地理信息产业”到“时空大数据产业”的转型升级必将加速实现。围绕时空大数据存储管理、时空大数据智能综合与多尺度时空数据库自动生成及增量级联更新、时空大数据清洗、数据分析与挖掘、时空大数据可视化、自然语言理解、深度学习与深度增强学习、人类自然智能与人工智能深度融合、信息安全等领域进行创新性研究,形成时空大数据技术体系,包括高精度GNSS的全球化和时间系统的精准化技术、地理时空信息智能感知(时空大数据获取)技术、地理时空大数据分布式存储与管理技术、地理时空大数据并行智能处理技术、地理时空大数据挖掘与知识发现技术、地理时空大数据快速可视化技术、地理时空信息智能服务技术、地理信息“获取(传感网)→处理(生产) →应用(服务)”的一体化技术。围绕时空大数据获取、处理、分析、挖掘、管理、应用等环节,研发时空大数据存储与管理软件、时空大数据分析与挖掘软件、时空大数据可视化软件等软件产品与软硬件集成产品和多样化数据产品,提供时空数据与各行各业大数据、领域业务流程及应用需求深度融合的时空大数据解决方案,形成健全实用的时空大数据产品体系[15-19]


4 测绘工程人才素质与能力培养体系的创新发展


探索构建面向测绘科学与技术全面转型升级发展需要的人才培养体系,提出测绘精英人才培养模式,建立测绘协同创新实践教学体系,制定测绘类专业教学国家质量标准,探索测绘学科国际化办学思路,提出测绘基础研究平台建设思路和方案,形成测绘工程人才素质与能力培养体系的创新发展研究报告。总结分析新形势下测绘工程技术与人才的需求特征以及测绘工程教育存在的问题,探索构建面向测绘科学与技术全面转型升级发展需要的人才培养体系;界定测绘精英人才内涵,分析测绘精英人才的基本特征,针对测绘精英人才需具备的知识、素质和能力结构要求,研究培养测绘精英人才的教育教学模式;分析测绘工程实践教学目前存在的问题,研究创新实践教学体系的构成要素,综合考虑人才素质和能力结构的要求以及实践教学的可操作性,设计并研究建立测绘协同创新实践教学体系架构。主要包括实践教学方法、实践教学内容、实践教学评估等方面;分析当前我国测绘类专业教育教学的现状,合理制定可行、普适性的测绘类专业教学国家质量标准,并进行充分论证;分析并借鉴国际测绘类专业国际化办学的模式,探索符合我国国情和有自身特色的测绘学科国际化办学思路,提出测绘学科国际化办学的指导性建议和具体实施途径;分析我国测绘基础研究面临的问题和挑战,针对测绘科技未来发展趋势,提出测绘基础研究平台建设的思路和构想,形成测绘基础研究平台建设的总体方案和实施途径。


随着国家机构改革对于测绘工程专业带来的客观影响,以及互联网人工智能等高新技术的出现导致的测绘行业的迅速变革,传统测绘单一化的教育方式已经不能满足现阶段社会人才的需求,因此测绘科技的转型升级迫在眉睫。结合国家测绘的发展现状,目前世界上其他国家的测绘已经处于精英型发展,在测绘人员的招生培养方面招生生源很少,而我国是测绘大国,招生数量比其他国家测绘专业招生总数都要多。迫切需要突破我国测绘发展遇到的人才瓶颈问题,提高人才培养的质量,突出素质、能力以及服务等方面。


在时代发展的大背景下,测绘行业的发展和变革包括:①地位定位从行业拓展到国家层次(国家战略与国家的全球战略);②需求应用从测量制图拓展到全球导航+全球遥感+空间信息基础设施(全球、国家、地方);③行业转型从公益发展到公益与产业结合;④专业性质从纯“地学”专业拓展到复合与交叉(地学+信息+空间);⑤发展机遇从测量测图发展到新地理信息时代(信息化测绘),包括先进信息技术、空间信息基础设施、信息化与全球化战略等;⑥人才能力从测量制图发展到信息化测绘。总体来说,本质从“测量制图”为核心的传统测绘发展到以“空间信息”为核心的地球空间信息工程。


目前,国内外各知名高校都开始进入大类培养模式,更加突出专业基础教育。大类培养的优势在于放宽自由支配时间,缩减学分和学时,给予学生更多的时间,让学生充分发展自己的天性。但同时也要注重培养学生的专业兴趣,不断接触学科后找到兴趣再深入专业知识学习的选择,待能力提高发展后,可以各个学科交叉融合学习。在基础专业知识教育的基础上,还要突出人工智能、大数据等课程的开设,使学生能够适应当今时代发展的需求。另外,为满足信息化时代的需求,要注重培养计算机编程能力的培养,不同计算机语言之间虽有差异,但编程能力可以不受计算机语言的限制,因此,可以设置少而精的计算机课程,打好所有编程的入门基础,在各专业课程中融入编程作业,不断提升编程能力。在新时代背景下,围绕国家、社会及测绘行业发展对高端人才的需求,应将人才培养目标定位于如下方面:培养具有爱国情怀与高度社会责任感,具有优秀人文素养、深厚的数理基础、扎实的测绘专业能力和熟练的计算机开发能力,以及掌握专业前沿知识,具有创新与创业意识和国际视野,引领我国测绘事业发展的行业领军和拔尖创新人才。


5 测绘科学与技术转型升级的重点发展方向、趋势和策略


通过研究国际测绘科学与技术科学技术的最新进展,针对我国测绘科学技术发展的不足,探索测绘科学与技术发展的新思路;提出测绘科学与技术转型升级的重点发展方向;制定我国测绘科学与技术转型升级的总体构架与推进战略,指导测绘地理信息的转型升级,加快我国测绘地理信息强国建设的进程。通过国际合作与交流等多种方式,深入分析测绘地理信息行业著名的大学与科研院所的发展现状及未来规划,研究测绘科学与技术发展的最新国际动态以及未来发展趋势,为提出我国测绘科学和技术发展重点方向提供参考依据;通过我国测绘科学技术发展与国际水平的对比分析,寻找我国测绘科学与技术发展的差距与不足,提出针对性的解决方案,并形成我国测绘科学技术发展现状的调研分析报告;通过分析国家经济与社会发展对测绘科学与技术的日益变化的需求,研究测绘科学与技术转型升级的总体构架,制定转型升级的推进战略,推进我国测绘科学与技术的快速发展;通过深入研究与对比分析,提出测绘科学与技术转型升级的重点发展方向和策略,建立测绘科学与技术转型升级的理论体系。


根据测绘科技创新发展的一般规律,未来我国测绘科技创新发展道路应坚持以应用需求为驱动力,加强与新兴技术领域的融合集成创新,不断运用新思维、新思路、新理念来推动测绘地理信息科技创新。未来5年、10年甚至20年内,我国测绘科技创新发展的主要方向仍将定位于测绘基准的现代化水平,以及地理信息数据获取能力、处理能力、管理能力、应用能力等的快速提升,主要表象是逐步由信息化测绘迈向智能化测绘时代。可以预知,在云计算、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术快速发展和推动下,地理信息数据获取、处理、管理、应用的能力相较信息化测绘下的能力将得到大幅提升,将逐步实现智能化。地理信息数据获取将不仅仅是立体化、实时化,而且是基于物联网(包括对地观测网络在内),以智能化的方式无时无刻都在获取海量多源异构地理空间数据,地理信息数据源得到极大的丰富。地理信息数据处理将由初级别的自动化、智能化迈向全自动化、全智能化,在云计算强大计算能力、大数据强大分析能力、人工智能深度学习和演绎分析能力等支撑下,实现海量多源异构地理空间数据的智能化处理。


1) 在测绘基准与导航定位方面,开展全国厘米级似大地水准面模型、高精度高分辨率地球重力场模型、高精度高分辨率全球平均海面高模型、全球高程基准统一等方面的理论研究;开展全国GNSS基准站网的维持与服务、国家大地坐标系框架更新、国家垂直基准框架维护、国家重力基准更新等关键技术研究;开展高精度、四维大地坐标系统的构建。开展卫星重力、航空重力、时空基准等方面的技术研究;开展综合定位、导航和授时(positioning,navigation and timing,PNT)的核心技术开发研究,尤其是量子导航定位、泛在测绘、室内外无缝导航定位等新技术研究;集成GNSS与长基线和超短基线等系统,开展水下目标分米级导航和厘米级定位识别技术研究;开展深地、深海、深空大地测量技术与保障体系研究。


2) 在地理信息数据获取方面,开展空天地一体化的多源遥感数据快速获取、新型数字摄影测量和遥感机理、地理空间信息网格理论与技术、计算机视觉与数字摄影测量技术统一方法等研究;研究泛在模式下的新型地理信息数据采集、地理空间传感网技术等;研究移动传感器的快速网络互联及信息交换接入技术、智能空间传感器网构建及应用,开发移动物联网地理信息采集与应用服务系统;研究激光雷达装备、干涉测量、三维精细重构与摄影测量集成等技术。开展超高速、超精细、超大尺度、超复杂(简称“四超”)状态下的测量技术研究;研究组合导航、穿戴式设备集成与显示、远程移动目标监控与数据传输等增强现实地理信息技术与系统平台构建;研究地下空间移动测量关键技术。


3) 在地理信息数据处理方面,开展多模、多频GNSS数据融合和全球多源影像的联合平差关键技术研究;开展超算技术研究,构建超算云平台;研究遥感影像自动去云处理、要素快速自动解译及三维地理信息数据快速表达与更新、传感器时空标签、时空关联、联合语义理解、关联数据快速检索等关键技术,构建时空数据模型和数据库模型;研究地理信息数据的泛在网接入、时空大数据的时空检索、多源异构数据的同步和同化等技术,建立超大规模分布式时空数据管理平台;研发集航空、GNSS/连续运行参考站(continuously operating reference stations,CORS)、卫星影像、干涉雷达、激光雷达数据处理于一体的多源对地观测数据处理平台;研究室内外一体化地图快速建模、泛在位置数据的时空特征提取方法;研究极区冰雪演变、全球环境变化耦合机制以及多源数据、跨学科信息融合。


4) 在数据管理与服务方面,开展时空大数据科学理论体系、计算系统、时空大数据驱动的颠覆性应用模型探索等基础研究,构建时空大数据基础理论与方法体系;开展时空地理信息分析与统计、全球变化模拟分析等研究;开展自然资源生态环境评价及可持续发展指标体系研究,推进自然资源资产精细化管理;开展云环境下分布式、多尺度、多时相巨量地理信息的冗余存储、加密互联网传输、并行处理、在线同步??

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