郭仁忠：这可能是历史上最好的⼀次发展机会
本文内容摘自《中国测绘》2023年第12期
“在智慧城市等全局性的数字化场景当中，空间信息不再仅是一个工具，同时它也是一个舞台。”中国工程院院士郭仁忠如是说。
11月8日至10日，浙江省德清地理信息小镇又热闹起来了，1.2万人前来打卡小镇，参加在这里举办的第一届中国测绘地理信息大会。“地理信息”再次成为热议的话题。
地理信息让生活更美好，这是德清地理信息小镇居民的切身感受。“出行更加便利，智能驾驶、智慧公交、5G智慧无人公交都开进了小镇。”德清市相关负责人告诉记者，地理信息给我们带来了太多的好处，不胜枚举，不仅出行方便，还带动了产业发展，带动了就业，带动了高层次人才的汇聚，小镇的知名度越来越高，环境也越来越优美。地理信息成为德清的支柱产业，后劲十足。“德清模式”的成功，显示出地理信息技术在数字化城市建设中的支撑作用。
今年8月，自然资源部印发了《关于加快测绘地理信息事业转型升级 更好支撑高质量发展的意见》，对新时代新征程加快推进测绘地理信息工作转型升级，以更好地支撑高质量发展作了总体部署。
中国工程院院士郭仁忠
那么，测绘地理信息行业要做哪些改变？在信息化建设中扮演着怎样的角色？如何赋能智能城市建设？围绕地理信息转型升级赋能高质量发展，在大会召开期间，记者采访了中国工程院院士郭仁忠。
城市问题，本质上是空间问题，是空间的管理和治理问题，是空间的业务化问题。”
2023年2月，国务院发布的《数字中国建设整体布局规划》明确，数字中国建设按照“2522”的整体框架进行布局，即夯实数字基础设施和数据资源体系“两大基础”，推进数字技术与经济、政治、文化、社会、生态文明建设“五位一体”深度融合，强化数字技术创新体系和数字安全屏障“两大能力”，优化数字化发展国内国际“两个环境”。
智慧城市是数字中国建设的核心载体和重要内容。当前，新型智慧城市建设已成为各地提升政府治理能力和公共服务水平、培育壮大数字经济的重要途径，是高质量推进数字中国建设的得力抓手。
郭仁忠院士表示，从技术角度来说，智慧城市是集成运用物联网、云计算、大数据、人工智能、地理信息技术等新一代信息技术，促进城市规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式。从技术架构看，地理信息技术在智慧城市建设中是不可或缺的关键技术，起着重要的支撑作用。
当前，计算机、通信、物联网、地理、测绘、物流、交通、城市规划等各领域的专家学者和从业人士踊跃参与到智慧城市建设中。IDC（互联网数据中心）的一项分析认为，未来5年，中国在智慧城市方面的投入，每年将有15%～16%的增长。
智慧城市建设了这么多年，建了许多城市大脑、数字孪生、大数据平台、操作系统、中枢神经系统、CIM（城市信息模型）、运营管理中心等信息系统，应用了许多技术，包括算力、网络、人工智能、大数据、物联感知，也包括地理信息空间技术。那么，这众多的技术中各自的角色如何，是否如演戏一样，有主角、配角之分呢，测绘地理信息技术又在其中扮演着什么角色呢？
“城市问题，本质上是空间问题。”在郭仁忠院士看来，因为城市的人口和社会经济活动密度大，大城市愈甚，这种密度加大类似于车辆超载，不可避免地会带来一些俗称为“城市病”的问题，如公共服务不足、居住环境差、生态环境恶化、交通堵塞、韧性不足、抗灾能力差等。所以，城市问题本身就是一个空间治理的问题。
他认为，优化社会经济、人文活动、生产生活、娱乐交通等空间规划和治理，都是在城市这个特定的地理空间完成的。这个空间比农村有更高的人口密度、活动密度、建筑密度、经济密度、能量密度，包括污染密度、碳排放密度。
就是说，我们要在这个有限的城市空间里，承载更多的GDP，承载更多的人口，产生更多的社会经济价值，要通过合理的空间布局，让住在城市里的居民享受“密度”带来的好处，减少“密 度”带来的问题。因而说，城市问题是一个空间管理和治理的问题，是空间业务化问题。
“建设智慧城市，首要的是用数字化手段建立一个数字孪生城市空间，即孪生城市。”
从空间视角来思考城市建设和治理中的问题，用数字化和信息技术提升城市空间治理能力和水平，是解决“人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间矛盾”的有效手段，是数字中国建设的目标之一。
“科学界、产业界，包括管理层普遍认为，建设智慧城市，完善和优化城市空间布局，首先要建一个数字孪生城市，测绘领域称之为数字框架。”郭仁忠进一步解释说，就是要用数字化测绘技术手段，基于网络、存储和算力建立一个数字化的数字孪生城市空间，把物理世界的城市在计算机中以数字化形式呈现出来，建成一个数字化模型，让社会经济活动尽可能在这个数字化描绘的三维空间得到仿真、模拟和优化，甚至在数字空间直接实施。
在数字孪生空间，可以直观看到我们生活居住的城市究竟是什么样子，它是在计算机里用模型的形式再现出来的，这样就可以对城市空间进行量化分析，进行模拟优化，这种数字形式的模拟优化使得方案调整成本低、效率高，且结果更精准。
比如要盖一栋房子，设计好方案后，先把它拿到数字模型空间里仿真模拟一下，看看设计的方案是否合理，然后在这个数字空间进行修改、调整和优化。如果没有这样一个数字孪生城市模型，用实物模型做试验，不仅是成本高、效率低，更重要的是大规模仿真模拟基本上是无法实施的，这也是为什么我们经常看到一些建筑建成后很快发现存在一些缺憾。有人称建筑是遗憾的艺术，实际上可以理解为是一种无奈，在数字孪生平台支持下，相信这种遗憾会越来越少。
同样的情况在城市规划中也不鲜见，过去一个小区楼房盖起来，几千人住进来后，才发现周边配套设施存在各种各样的问题。现在，有了孪生城市，就可以把空间规划拿到孪生城市里进行预评估、预分析，使其更科学更合理。而没有数字孪生，就很难做这样的预评估和预分析。
这样的例子不胜枚举。比如大家都知道，城市道路下方埋藏着多种管线，这些通信、电气、燃气、水务等设施设备都与城市居民生活息息相关，一旦管线需要维护、更换，或者建设施工需要，都可能会开挖道路。如果施工单位不清楚管线的地下分布，盲目开挖，就有可能把管道挖断，造成事故，这样的事故案件常有发生。如果在一个数字孪生城市，这样的事故是不可能发生的。在孪生城市里，所有的管线分布都看得一清二楚，这个工程项目要在哪里开挖，附近有哪些管道和设备，施工方案是否需要调整，都可以预先在孪生城市里调整好、规划好。
数字化、信息化的价值非常大，既节约了时间、空间，又减少了碳排放，带来的是经济效益、生态环境效益和百姓的幸福感，它是多方面的，也就是习近平总书记所强调的要高质量发展。而在数字孪生城市的背后，离不开测绘地理信息技术的支撑。
“不同的历史发展阶段、不同的行业有不同的机会。在社会的全面数字化转型时期，测绘技术是平台建设者，总体谋划者，这可能是测绘地理信息领域历史上最好的一次发展机会。”
在数字中国建设中，测绘地理信息技术可以发挥基础性、支撑性关键作用，已得到普遍共识。测绘地理信息技术，可以为数字经济、数字政府、数字社会、数字文化、数字生态文明建设提供全时空基础数据、空间分析、虚拟现实技术与可视化计算。也就是说，地理信息技术是数字中国、智慧社会、智慧城市的核心技术、支撑技术、不可缺少的技术。
“测绘地理信息人要有这样的自信，历史的发展赋予了我们这个行业、这个领域、这个专业更大的责任和使命。同时，我们也要不辜负这个时代，不辜负这样一个使命。从现在的地理信息技术看，还有很多事情需要大家共同去探索、去努力。”郭仁忠院士说，“这可能是测绘地理信息领域历史上最好的一次发展机会。”
郭仁忠认为，不同的历史发展阶段、不同的行业有不同的机会。过去几十年来，建筑、规划、土木工程等领域在传统基建中得到了巨大的发展机遇。进入数字化时代，整个角色都在转化，测绘行业自己要习惯于这种转化，要认识到这种转化，认识到测绘不再仅仅是基础测绘，测绘成果也不仅仅是“一张图”，这远远满足不了现在数字社会的需要。
大家天天都在用、已经离不开的卫星导航，背后的技术就是“卫星定位+GIS”，测绘地理信息技术扮演着一个“指路人”的角色。在以往的数字化工作中，地理信息系统（GIS）往往作为一个工具被使用。但是，在建设数字孪生城市等全局性数字化场景当中，空间信息技术不再仅仅是一个工具，它还是一个数字平台，是一个舞台。
在这个平台上，我们把各种数据要素集中起来，可以做各种时空分析，对城市空间进行优化。同时，各个行业和产业都可以基于空间信息的舞台“演出”自己的剧目，智慧交通、智慧环保、智慧水务等等应用不一而足，这将是新时期空间信息产业的本质性变化。目前，还有许多工作需要测绘人去实现，比如数字孪生建设中一项重要的工作，建设实景三维。
“新基建”数字化建设，是测绘人要干的事，我们要抓住这样一个机会。第一，要认识到测绘地理信息技术是一个核心技术、支撑技术。第二，也需要其他技术来支撑，比如网络技术、算力、存储、物联感知等来做支撑。测绘地理信息技术的一项任务就是把这些技术集成起来，整合建设孪生平台，把架子搭起来，为其他行业和领域提供舞台，这样大家才能基于这个平台，为社会提供服务。
郭仁忠也坦言，平台的搭建存在很多挑战，有不少核心技术需要攻克，有大量潜在应用场景和需求有待挖掘，需要测绘人不断拓宽知识视野，开展相关领域的研究。比如实景三维的建设，要弄清楚别人到底需要什么，城市管理、城市建设又需要什么。此外，还要去融合，不仅是技术上的融合，还包括业务上的合作，服务也是一个合作概念，看看彼此需要什么，大家一起携手合作干好这件事，一步步往前走。
“对于我们测绘来讲，不能只在测绘圈子里谈测绘，还要在用户圈子里看测绘，才能知道测绘缺少的是什么，人家需要的是什么。面向需求提供服务，提供信息，这是最根本的。要从需求侧来看问题，研究问题，谈需求侧层面的问题。”郭仁忠表示，还有很多问题待解，慢慢往前摸吧，但是机会是来了。
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