衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)
（原文刊登于《衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)》雜志2014年10月）
龔健雅，當(dāng)前我國(guó)測(cè)繪學(xué)科的主要帶頭人之一。1982畢業(yè)于華東地質(zhì)學(xué)院（今東華理工大學(xué)），先后在華東地質(zhì)學(xué)院測(cè)量系、武漢測(cè)繪科技大學(xué)攝影測(cè)量與遙感系、武漢大學(xué)測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室任教和工作。期間，曾到美國(guó)波士頓麻省州立大學(xué)地理系、香港理工大學(xué)作訪問(wèn)教授。1992年獲得武漢測(cè)繪科技大學(xué)與丹麥技術(shù)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的攝影測(cè)量與遙感專業(yè)博士學(xué)位。2011年當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士。現(xiàn)任武漢大學(xué)測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，國(guó)際攝影測(cè)量與遙感協(xié)會(huì)第六委員會(huì)主席。
國(guó)外求學(xué)，初探GIS
在20世紀(jì)80年代末，國(guó)內(nèi)外的測(cè)繪水平差別并不太大。但是其時(shí)國(guó)內(nèi)還沒(méi)起步的地理信息系統(tǒng)，在丹麥已經(jīng)非常有了非常廣泛的應(yīng)用。用一個(gè)小例子來(lái)說(shuō)明：80年代初——在中國(guó)人尚不知道“數(shù)字地圖”為何物時(shí)，丹麥已經(jīng)做完了全國(guó)1:2000的數(shù)字地圖。因此，原本是測(cè)量專業(yè)出身的龔院士，來(lái)到丹麥就是想要系統(tǒng)學(xué)習(xí)掌握地理信息系統(tǒng)的理論方法和技術(shù)，然后將這種先進(jìn)的技術(shù)帶回國(guó)內(nèi)。1989年9月，龔健雅進(jìn)入丹麥技術(shù)大學(xué)攝影測(cè)量所進(jìn)修。他十分珍惜這次出國(guó)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，一年的學(xué)習(xí)時(shí)間，雖然不長(zhǎng)，但是卻足夠讓一個(gè)有心人取得驕人的業(yè)績(jī)。進(jìn)修快結(jié)束時(shí)，龔院士提交的《面向?qū)ο?/span>GIS數(shù)據(jù)模型》論文，被選為歐洲第一屆GIS學(xué)術(shù)討論會(huì)報(bào)告論文，引起了專家的興趣，并被澳大利亞的《攝影測(cè)量和大地測(cè)量學(xué)報(bào)》轉(zhuǎn)載了全文。鑒于龔健雅的研究成果，丹麥農(nóng)業(yè)部曾邀請(qǐng)他到那里工作，并許以高薪和好的研究條件；國(guó)際一些研究機(jī)構(gòu)也向龔健雅伸出了橄欖枝，希望能夠開(kāi)展一種新型的面向?qū)ο蟮乩硇畔⑾到y(tǒng)研究。
新中國(guó)成立后，盡管國(guó)家發(fā)展很快。80年代末，人民的生活水平也已經(jīng)有了很大變化，然而還是無(wú)法與發(fā)達(dá)的歐洲地區(qū)相比?！爱?dāng)時(shí)，我們的工資大概100塊錢左右，而丹麥差不多水平的年輕人工資合人民幣大概兩萬(wàn)五?！饼徳菏坑靡环N最直觀的方式幫助記者理解了那時(shí)候兩國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平差異。 但即使這樣，龔院士還是在導(dǎo)師李德仁院士的建議下，選擇了回國(guó)發(fā)展。
地理信息系統(tǒng)是一種基于計(jì)算機(jī)的工具，它可以對(duì)在地球上存在的地物和發(fā)生的事件進(jìn)行成圖和分析。在公眾、企業(yè)、政府和事業(yè)單位中解釋事件、預(yù)測(cè)結(jié)果、規(guī)劃發(fā)展方面都具有實(shí)用價(jià)值。過(guò)去的地理信息系統(tǒng)只針對(duì)圖層來(lái)表達(dá)信息，比如在一個(gè)地圖的圖層中，會(huì)出現(xiàn)水渠、河流、湖泊等一系列信息。但是龔院士獨(dú)創(chuàng)了“面向?qū)ο蟆钡牡乩硇畔⑾到y(tǒng)，即以對(duì)象為單元，針對(duì)每一條河，每一個(gè)湖泊，單獨(dú)收集數(shù)據(jù)和組織管理信息。這樣以來(lái)，面對(duì)不同的需求，可以組織不同的多個(gè)對(duì)象及相關(guān)信息。比如要調(diào)集“長(zhǎng)江”的信息，只要把長(zhǎng)江水系下的多條河流信息集成起來(lái)即可。面向?qū)ο蟮膰?guó)產(chǎn)地理信息系統(tǒng)也是龔院士回國(guó)之后經(jīng)手的第一個(gè)項(xiàng)目。
龔院士介紹說(shuō)，面對(duì)對(duì)象的地理信息系統(tǒng)在研發(fā)的時(shí)候并不是很困難。但這是一種概念性的問(wèn)題。過(guò)去由于在信息組織方面沒(méi)有理論支撐，所以在組織信息時(shí)都是按照?qǐng)D層來(lái)設(shè)計(jì)的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)按照對(duì)象來(lái)組織信息更有利于數(shù)據(jù)的采集和管理?！暗沁@樣處理信息也有難度，那就是如何在各個(gè)對(duì)象之間建立聯(lián)系?！饼徳菏垦a(bǔ)充說(shuō)。
當(dāng)被問(wèn)及是如何產(chǎn)生研究面向?qū)ο蟮?span style="">GIS軟件的想法時(shí)，龔院士覺(jué)得這是應(yīng)和了“天時(shí)地利人和”：首先，20世紀(jì)80年代末的基于關(guān)系型的GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的地理信息系統(tǒng)軟件速度慢、效率低，使用起來(lái)并不方便；其次當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了一些面向?qū)ο蟮木幊毯兔嫦驅(qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)。于是當(dāng)時(shí)在丹麥參與聯(lián)合培養(yǎng)的龔院士就冒出了一個(gè)后來(lái)改變了整個(gè)GIS軟件領(lǐng)域的想法：GIS軟件也可以采用面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型和面向?qū)ο缶幊谭椒ā＞瓦@樣，龔健雅提出了新一代面向?qū)ο蟮?span style="">GIS思想。
從“吉奧之星”到“天地圖”
吉奧之星是我國(guó)國(guó)內(nèi)率先推出的大型面向?qū)ο蟮乩硇畔⑾到y(tǒng)軟件，龔院士作為主要負(fù)責(zé)人之一，為筆者介紹了這個(gè)得到了國(guó)人一致好評(píng)的軟件研發(fā)背后的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。
“當(dāng)時(shí)國(guó)家測(cè)繪局立了這么一個(gè)項(xiàng)目，給了兩三百萬(wàn)的研發(fā)資金作為支持。項(xiàng)目牽頭人李德仁院士、當(dāng)時(shí)在武漢測(cè)繪科技大學(xué)主管科研的張祖勛院士都對(duì)這個(gè)項(xiàng)目?jī)A注了很多心血。特別是張祖勛院士特批，全校的優(yōu)秀科研力量都可以向這個(gè)項(xiàng)目?jī)A斜。就這樣，我加入了這個(gè)團(tuán)隊(duì)?！饼徳菏楷F(xiàn)在談到這些往事，依然對(duì)當(dāng)時(shí)的艱苦條件感慨不已：“由于當(dāng)時(shí)的現(xiàn)實(shí)情況，這個(gè)軟件需要快一點(diǎn)開(kāi)發(fā)出來(lái)。于是，我們團(tuán)隊(duì)在咸寧封閉了幾個(gè)月，到了元旦也不能回家，我就把家屬接到基地里一起過(guò)節(jié)?！?/span>
對(duì)于辛苦的工作而言，最好的回報(bào)就是用戶的認(rèn)可。這套耗費(fèi)了整個(gè)武測(cè)團(tuán)隊(duì)幾個(gè)月工作的系統(tǒng)，才剛被研發(fā)出來(lái)，就馬上得到了北海土地局的認(rèn)可。原來(lái)北海市一直想開(kāi)發(fā)一套土地管理交易系統(tǒng)。就這樣，團(tuán)隊(duì)又轉(zhuǎn)到北海工作。為了順利開(kāi)通能夠?qū)嵱玫慕灰紫到y(tǒng)，十幾個(gè)工作人員通宵達(dá)旦地工作，終于在預(yù)定的時(shí)間截點(diǎn)順利建成了系統(tǒng)。雖然從原型系統(tǒng)到開(kāi)發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)還是存在一些問(wèn)題，但是對(duì)于一個(gè)原創(chuàng)的國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)而言，吉奧之星表現(xiàn)得非常令人滿意。
自從北海市的土地交易系統(tǒng)之后，吉奧之星逐漸走向了成熟。大規(guī)模應(yīng)用始于上世紀(jì)九十年代中期，同時(shí)也是在這個(gè)階段，國(guó)家層面給予了更多的支持力量。
當(dāng)時(shí)廣東省國(guó)土廳為了方便空間數(shù)據(jù)管理，產(chǎn)生了建設(shè)一個(gè)從采集空間數(shù)據(jù)到管理空間數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。于是龔院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，在1999年完成了一個(gè)類似與谷歌地球的產(chǎn)品。唯一的不同是，谷歌地球集成的是全球的數(shù)據(jù)，而龔院士團(tuán)隊(duì)完成的系統(tǒng)中僅僅集成了廣東省的數(shù)據(jù)。這個(gè)系統(tǒng)當(dāng)時(shí)幫助管理了全省的國(guó)土數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)直可以被稱之為是“吉奧廣東”。
當(dāng)谷歌地球開(kāi)始享譽(yù)全球時(shí)，龔院士同樣被其中的幾項(xiàng)技術(shù)所打動(dòng)了：無(wú)級(jí)放大和球體視角。所謂“無(wú)級(jí)放大”，就是指圖片無(wú)論怎樣放大，都能清晰地按照顯示比例顯示出來(lái)，不會(huì)受到放大的影響。對(duì)于使用者而言，這樣的使用感受更舒適。而球體視角，則能夠?yàn)橄到y(tǒng)帶來(lái)一種震撼感。參考這兩種技術(shù)，龔院士和他的團(tuán)隊(duì)馬上對(duì)于已有的管理系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，在2006年完成了GeoGlobe軟件。
但是由于當(dāng)時(shí)缺少全國(guó)數(shù)據(jù)，因此團(tuán)隊(duì)選擇在黑龍江做試點(diǎn)，率先完成了黑龍江的地理信息集成系統(tǒng)。2008年，國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心的一位領(lǐng)導(dǎo)提議：“既然我們能夠做出一個(gè)省的地理信息集成系統(tǒng)，那是不是能夠再做一個(gè)覆蓋全國(guó)的項(xiàng)目呢？”于是就這樣，“天地圖”項(xiàng)目在技術(shù)條件成熟、人員團(tuán)隊(duì)充足、國(guó)家層面支持的情況下上馬，并逐步建立。當(dāng)這個(gè)平臺(tái)第一次開(kāi)放時(shí)，訪問(wèn)量就達(dá)到了兩百多萬(wàn)人次。如此之大的數(shù)據(jù)量和訪問(wèn)量并沒(méi)有對(duì)系統(tǒng)造成影響，這些都要?dú)w因于前期的完善的鋪墊工作和成熟的技術(shù)方案。
走向全球的“天地圖”
從2011年正式推出到現(xiàn)在，天地圖的數(shù)據(jù)內(nèi)容主要包括多比例尺矢量數(shù)據(jù)、多分辨率遙感影像數(shù)據(jù)、地形暈渲?jǐn)?shù)據(jù)、地名地址數(shù)據(jù)以及有關(guān)綜合信息等，數(shù)據(jù)源由30TB增至60TB，在線發(fā)布數(shù)據(jù)量由0.85TB增至3TB；支持每天用戶網(wǎng)頁(yè)瀏覽次數(shù)由2000萬(wàn)次增加到逾4000萬(wàn)次，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性大幅提高。
三年多來(lái)，天地圖一直在向著挑戰(zhàn)谷歌地球的方向努力。期間，天地圖的社會(huì)影響力不斷增強(qiáng)，已成為宣示國(guó)家主權(quán)、提供公共服務(wù)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要平臺(tái)，成為中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)地理信息服務(wù)領(lǐng)域具有重要影響力的民族品牌。對(duì)于天地圖的未來(lái)發(fā)展，國(guó)家測(cè)繪地理信息局副局長(zhǎng)閔宜仁表示，將以“政府主導(dǎo)、企業(yè)經(jīng)營(yíng)”為總體原則，以市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)為手段，通過(guò)不斷整合全國(guó)乃至全球各類地理信息資源，真正形成中國(guó)地理信息行業(yè)合力，切實(shí)促進(jìn)我國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使測(cè)繪在服務(wù)大局、服務(wù)民生、服務(wù)社會(huì)中發(fā)揮更為重要的作用。
對(duì)此，龔院士介紹說(shuō)，早前在開(kāi)發(fā)天地圖軟件時(shí)，網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)并沒(méi)有像現(xiàn)在這樣普及。雖然天地圖以政府使用為主的定位導(dǎo)致其在商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)上缺乏優(yōu)勢(shì)。但是天地圖的政務(wù)版的應(yīng)用十分廣泛，水利、電力、公安等部門都在天地圖上開(kāi)發(fā)了很多應(yīng)用系統(tǒng)。以公安系統(tǒng)為例，過(guò)去公安系統(tǒng)要建庫(kù)必須先購(gòu)買數(shù)據(jù)，然后再開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，成本相對(duì)較高。如今天地圖可以直接充當(dāng)“底圖”的角色，任何地理相關(guān)的系統(tǒng)都可以在上面直接標(biāo)注和部署。一些配合較好的政府部門，已經(jīng)在天地圖上實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合辦公。目前天地圖·山西已經(jīng)整合了三四十個(gè)政府部門的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，極大便利了政府部門的應(yīng)用。
由于天地圖的推出晚于谷歌地球，所以在被推出之初，曾經(jīng)被不少人質(zhì)疑為山寨版的谷歌地球。但是隨著天地圖數(shù)據(jù)的增加和功能的擴(kuò)展，這樣的聲音已經(jīng)越來(lái)越少?！澳壳半m然我們?cè)诓粩嗤晟铺斓貓D，但是始終面臨一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題——天地圖中的國(guó)外數(shù)據(jù)比較少。由于這些國(guó)外的數(shù)據(jù)購(gòu)買起來(lái)有一定困難，所以為了解決這個(gè)問(wèn)題，我現(xiàn)在在推動(dòng)一個(gè)全球‘測(cè)圖’項(xiàng)目，簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，就是利用我們自己的衛(wèi)星測(cè)量國(guó)外的數(shù)據(jù)。測(cè)完之后，就有可能建立一個(gè)像谷歌地球一樣的信息服務(wù)系統(tǒng)?！饼徳菏拷榻B說(shuō)。
龔院士口中的這個(gè)全球“測(cè)圖”項(xiàng)目，是指由國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)的“基于高分辨率衛(wèi)星影像的全球測(cè)圖技術(shù)系統(tǒng)及應(yīng)用”項(xiàng)目，如今國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心等單位都給予了大量的支持開(kāi)展示范研究。目前我國(guó)的相關(guān)衛(wèi)星資源不在少數(shù)，比如資源三號(hào)、高分一號(hào)、高分二號(hào)等等，都能夠?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目提供相應(yīng)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。龔院士預(yù)估，要采集全球的數(shù)據(jù)并且完成一個(gè)地理信息系統(tǒng)，大概需要幾十億甚至上百億的資金，同時(shí)需要各層級(jí)單位的通力配合。“測(cè)繪全中國(guó)的地圖耗費(fèi)了我們幾十年的時(shí)間，雖然現(xiàn)在技術(shù)的效率更高，但是測(cè)繪整個(gè)全球依然需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，才能把這個(gè)項(xiàng)目做好?！?/span>
從大數(shù)據(jù)管理到大數(shù)據(jù)挖掘
如今“大數(shù)據(jù)”的話題不絕于耳，其實(shí)早在上世紀(jì)九十年代，龔院士所在的團(tuán)隊(duì)就一直在處理地理信息系統(tǒng)最核心的問(wèn)題——海量數(shù)據(jù)的管理。過(guò)去地理信息收集主要采取攝影測(cè)量和遙感的方式，未來(lái)會(huì)逐步轉(zhuǎn)向使用地面?zhèn)鞲芯W(wǎng)采集數(shù)據(jù)，可以說(shuō)地理信息的數(shù)據(jù)量會(huì)呈量級(jí)飛速增長(zhǎng)。然而伴隨云計(jì)算技術(shù)，海量數(shù)據(jù)——也就是大數(shù)據(jù)——的管理已經(jīng)不是一個(gè)很大的問(wèn)題，龔院士認(rèn)為，目前如何在大數(shù)據(jù)中挖掘到人們真正需要的知識(shí)才是需要迫切解決的問(wèn)題。
傳統(tǒng)意義而言，人們?cè)谘芯抗ぷ髦械贸龅闹R(shí)，是通過(guò)積累經(jīng)驗(yàn)、抽象物理模型等方式推算的。而物理模型作為一種理想狀態(tài)，很多時(shí)候并不符合現(xiàn)實(shí)情況。如果邊界條件和考慮因素不全，則很難得出正確的結(jié)論。如今人們可以通過(guò)分析大量數(shù)據(jù)的相關(guān)性去確定某個(gè)因素對(duì)于問(wèn)題產(chǎn)生所帶來(lái)的真正影響?！巴ㄟ^(guò)長(zhǎng)期觀察，通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)置影響并且說(shuō)明原因。大數(shù)據(jù)時(shí)代開(kāi)啟了一種由數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)的科學(xué)研究方法。”龔院士一句話點(diǎn)明了大數(shù)據(jù)的真正價(jià)值所在。
2013年，百度、阿里、騰訊等互聯(lián)網(wǎng)大拿高調(diào)進(jìn)入地理信息產(chǎn)業(yè)，為這個(gè)傳統(tǒng)的“大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)”帶來(lái)了互聯(lián)網(wǎng)思維。龔院士認(rèn)為互聯(lián)網(wǎng)公司在挖掘大數(shù)據(jù)方面更有優(yōu)勢(shì)：“互聯(lián)網(wǎng)公司了解大眾需求，同時(shí)有充足的資金支持企業(yè)去開(kāi)發(fā)能夠滿足這些需求的應(yīng)用。很多人認(rèn)為這威脅到了地理信息產(chǎn)業(yè)內(nèi)一些企業(yè)的生存和發(fā)展，我認(rèn)為應(yīng)該更宏觀地理解這個(gè)問(wèn)題。首先作為科學(xué)家，我們希望越來(lái)越多的人關(guān)注到地理信息產(chǎn)業(yè)，只有當(dāng)某些企業(yè)愿意投入開(kāi)發(fā)、推廣大眾化的應(yīng)用，行業(yè)才會(huì)做大。其次，專業(yè)公司是否有必要將互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)當(dāng)作競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手？我的答案是沒(méi)有，專業(yè)公司有專業(yè)公司的定位，不需要做到象互聯(lián)網(wǎng)公司那么大。這幾年，地理信息產(chǎn)業(yè)內(nèi)的企業(yè)并沒(méi)有隨著互聯(lián)網(wǎng)公司的介入而萎靡不振，相反，由于產(chǎn)業(yè)鏈條拉長(zhǎng)，企業(yè)都獲得了很好的發(fā)展，可以說(shuō)是造成了一種百花齊放的局面?！?/span>
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