李德仁院士專訪

《遙感信息》：今天很高興采訪到了國際著名攝影測量與遙感學家、中國科學院院士、中國工程院院士、國際歐亞科學院院士、武漢大學教授李德仁，眾所周知，李院士還是一位戰(zhàn)略型的科學家。請問李院士：目前國家正處于技術變革時期，很快也進入“十四五”，請您談談我們測繪地理信息領域未來應該關注哪些研究方向？在國家層面上，有哪些國際科學計劃和國家重大戰(zhàn)略？

李德仁：黨的十九大報告清晰擘畫了全面建成社會主義現(xiàn)代化強國的時間表、路線圖。從二○二○年到二○三五年，在全面建成小康社會的基礎上，再奮斗十五年，基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化。從二○三五年到本世紀中葉，在基本實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎上，再奮斗十五年，把我國建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現(xiàn)代化強國。我們測繪、遙感、地理信息也要朝著強國這個目標去努力。

首先，我們應當做好空間基礎設施建設。北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)由若干地球靜止軌道衛(wèi)星、傾斜同步衛(wèi)星和中軌道衛(wèi)星組成。北斗三代在面向全球服務時，要不斷完善地基增強和空基增強系統(tǒng)，充分利用星間鏈路和星間通信特點，提高系統(tǒng)的實時精度。根據(jù)珞珈一號的實驗結果和全世界的發(fā)展趨勢，低軌通信遙感衛(wèi)星將更多地與導航衛(wèi)星地面增強系統(tǒng)集合，通過衛(wèi)星星間測距和星間通信實現(xiàn)新一代全球?qū)崟r高精度導航定位系統(tǒng)。

其次，要做好國家信息基礎設施的建設。中國規(guī)劃了約80顆遙感衛(wèi)星，作為當前到2030年的基礎設施建設內(nèi)容。這80顆星的基礎設施的計劃要推進，要圍繞滿足國內(nèi)各種需求，如多分辨率，我們既需要高分辨率的遙感數(shù)據(jù)，如亞米級，比如0.5 m或0.3 m的光學和雷達遙感數(shù)據(jù)，還需要中低分辨率的遙感數(shù)據(jù)。另外，我們還需要針對特殊任務需求的遙感數(shù)據(jù)，如遇災害應急，需要構建災害應急的一系列衛(wèi)星星座，比如說我們可能要研究雷達的干涉、差分干涉、時序技術和層析SAR。我們需要多波段SAR衛(wèi)星來解決不同應用目的的需求，如X波段的SAR遙感數(shù)據(jù)獲取高程的精度相對較高；還可以聯(lián)合C波段的SAR及長波L波段的SAR， 來解決全國形變一張圖的問題，L波段更適合于植被比較茂盛的區(qū)域，解決失相干問題，最終能夠?qū)崿F(xiàn)全國形變的實時跟蹤、實時預測。這80顆星的基礎設施，可能還需考慮增加3個夜光遙感的，用來對全球的社會經(jīng)濟發(fā)展做研究的100 m分辨率的衛(wèi)星。

以上講的基礎設施是面向航天的，如果再加上平流層的飛艇、有人機、無人機、地面移動測量系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)、手機等大眾化測量手段，就可以形成天、空、地、海一體化測量系統(tǒng)。這樣，就能構建真正意義上的真三維實景影像，能生產(chǎn)從LOD(Levels of Detail，細節(jié)層次模型)零級到六級的各類精細程度的測繪產(chǎn)品，來滿足國家自然資源調(diào)查、監(jiān)管、土地、環(huán)境、生態(tài)和人居以及國防的需要。

在國家重大戰(zhàn)略方面，為深入貫徹落實科學發(fā)展觀和科技創(chuàng)新大會精神，促進科技與經(jīng)濟社會緊密結合，科技部于“十一五”啟動了“羲和計劃”，旨在構建中國協(xié)同實時精密定位導航系統(tǒng)及其服務標準體系，推進地區(qū)及行業(yè)導航與位置服務的應用與發(fā)展。羲和系統(tǒng)是北斗系統(tǒng)應用的精細化和延伸，它解決的是北斗導航信號全方位服務到個人移動終端的“最后一公里”問題。按照“羲和計劃”的要求，要解決從室外到室內(nèi)、從地上到地下無縫的優(yōu)于1 m精度的導航定位系統(tǒng)。這就要把北斗跟影像傳感器結合，因為影像也是可以導航的。影像傳感器、聲光電場、慣導、各種傳感器集成在一起就能夠解決。導航的目標，就是要實現(xiàn)以北斗站為中心的、改進型的可以和室內(nèi)導航系統(tǒng)結合的、新的全方位的無縫導航定位系統(tǒng)。此外，還要研究非合作目標下的室內(nèi)導航定位系統(tǒng)。這些技術都跟我們測繪地理信息領域息息相關?？偟貋碚f，導航定位室內(nèi)外一體化、高精度、實時、合作目標/非合作目標的導航技術定位都亟需解決。

至于國際科學計劃，我認為就是因為要落實習近平總書記提出的“一帶一路”建設，要解決以下幾個問題：一是利用中國衛(wèi)星資源做全球無控制點的1∶5萬高精度測圖，等高分七號衛(wèi)星發(fā)射后，我們可能要解決全球無控制1∶1萬高精度測圖，來滿足我們國家“一帶一路”建設、中國走向全球的需要，也能支援其他國家的發(fā)展。目前，這方面已經(jīng)有一些進展。二是要把我們國家的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)做成一些標準產(chǎn)品，比如，我們通過高分一號和六號可以做成全球土地覆蓋產(chǎn)品，按月生產(chǎn)標準的土地覆蓋圖，可提供給科研人員做全球變化研究。為此，我們可首先制作好中國的標準土地覆蓋圖后，然后在對地觀測組織(Group on Earth Observation，GEO)框架下再做全球的標準土地覆蓋圖。全球的土地覆蓋圖我們以提供數(shù)據(jù)、正射影像、粗分類為主，細分類由各國自己來做。然后我們可以通過GEO這樣的合作組織推薦給其他國家使用。這些科學計劃既落實了習主席講的2030年聯(lián)合國的可持續(xù)發(fā)展目標(Sustainable Development Goals，SDG)，也符合習主席講的構建人類命運共同體。

《遙感信息》：5G正在逐步走入千家萬戶，改變?nèi)嗣竦纳罘绞剑J為5G給測繪地理信息產(chǎn)業(yè)帶來了哪些機會？

李德仁：大家都認為第五代移動通信技術(5G)是萬物感知、萬物互聯(lián)、萬物智能的時代，5G會比4G的速度快10倍以上，大概可以達到40 Mb/秒、100 Mb/秒，根據(jù)需要甚至可以達到2 Gb/秒的波特率。萬物互聯(lián)，就是所謂的數(shù)字孿生。

什么叫做萬物互聯(lián)呢？我們可以把一個靜態(tài)的地球數(shù)字化，放在網(wǎng)絡空間。但是它不能反映現(xiàn)實地球中人的活動、汽車的運動、商品的運動，反映所有物體的產(chǎn)生、傳輸、生產(chǎn)和消耗。有了萬物互聯(lián)，就可以通過傳感網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)解決，讓所有在現(xiàn)實城市的人、車、物、商品，都能在網(wǎng)上有一個實時的反映。而這個反映，就是現(xiàn)實世界的孿生，稱為數(shù)字孿生。把信息高速公路，加上空間數(shù)據(jù)基礎設施，融合物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術，我們稱這個為基于數(shù)字孿生的新型智慧地球、智慧城市。

隨著5G時代的到來，人們的教育、娛樂、消費、活動，都有一個實時的、網(wǎng)絡空間的、智慧的大腦來支持、調(diào)度、指揮和控制。5G給我們的生活帶來了變化，包括人們的生活、生產(chǎn)、智慧制造等。智慧制造就是我們可以知道我買的這個商品訂貨開始，從何時開始，誰用什么原料加工成了滿足用戶個性化需求的高質(zhì)量產(chǎn)品，并用物流送給用戶。比如說我想要吃一塊豬排，我就可以追溯到這塊豬排是哪里加工生產(chǎn)的？哪一頭豬？這頭豬的生長過程中有沒有生過病？這樣我就知道，這塊豬排到我這兒是否健康。將來整個過程是透明的、真實的、可信賴的，物流配送可以保證產(chǎn)品質(zhì)量指日可待。這些都可以靠5G來實現(xiàn)。

信號的傳輸都需要通過基站來進行，基站的信號覆蓋范圍和傳輸距離都受到各方面的影響。5G基站很短，對速度和頻率要求高，這就要求建更多的基站，人多的地方才能建基站。地球70%面積是水和海洋，30%面積是陸地，而人類活動的地方都不到陸地面積的50%。山、沙漠、森林里面人煙稀少，基本不具備建基站的條件。6G就是通過衛(wèi)星通信網(wǎng)來解決全球無遺漏的全覆蓋、高通量、高質(zhì)量的通信。5G走遍千家萬戶，但不能走遍世界各個角落。5G+6G就可以讓高速的通信能力走遍千家萬戶、走遍全世界，遍布全世界。所以，我認為現(xiàn)在嚴格來講應該是5G+6G時代，就是地域網(wǎng)和天網(wǎng)的集成，才能實現(xiàn)真正的萬物互聯(lián)。在這個過程中，人工智能可以發(fā)揮巨大的作用。由于它的數(shù)據(jù)通訊量很大、延時很小，這種價值就可以得以體現(xiàn)，老百姓關心的智慧養(yǎng)老、智慧家居、智慧小區(qū)、智慧交通、智能駕駛，都應當在5G+6G時代去實現(xiàn)。5G+6G看上去是一個通信的革命，但它會帶來整個智能化社會，把我們的現(xiàn)實世界在網(wǎng)絡世界映射。

到了那個時代，我們的測繪地理信息產(chǎn)業(yè)將會是專業(yè)測繪加眾包測繪。每一個人的活動、每一個手機的位置、每一個汽車記錄的位置都是我們的測量數(shù)據(jù)。未來的智能化汽車上可以裝有光學傳感器、激光雷達傳感器、北斗加慣導傳感器、EI 傳感器、姿態(tài)傳感器。通過手機可以監(jiān)測到一個人的活動，如果手機精度優(yōu)于1 m，就能通過傳感器知道人的心理學、生理學、行為學，做智能推演，使人們更健康、愉快地生活、學習和工作。

《遙感信息》：李院士及其團隊科研成果眾多，而且真正地能將理論成果轉(zhuǎn)化為國家需要的產(chǎn)品，與社會服務結合得非常緊密。請將您的經(jīng)驗給大家分享一下。

李德仁：任何一個行業(yè)、任何一個專業(yè)，它的研究都要滿足國家的需要。如果是基礎科學，它要走在學科的前沿，要探索未知、要有發(fā)現(xiàn)、要有發(fā)明、要有原始的創(chuàng)新。但是，歸根到底，所有的自主創(chuàng)新，無論是直接的還是間接的，最終都要拿來為人類的文明、人類的進步服務。這是科學研究的基本原則。

依托于我們武漢大學有一個測繪遙感信息工程國家重點實驗室，我們的團隊做的是應用科學，測繪遙感地理信息或者叫空天信息是一門應用科學。應用科學，它更應當滿足國家的需要。同時，還要走在學科的前沿。我們要從跟蹤走向引領。我們現(xiàn)在做的低軌增強高軌的衛(wèi)星是世界上第一個做的，這就屬于引領。我們做的世界上第一臺高光譜激光雷達，就是把幾何的激光雷達、幾何信息跟高光譜遙感的信息集成在一個儀器上。近幾年我國提出的通導遙一體化，世界上也沒有，也要引領。我們做了一些工作，出了一些成績，但是還不夠，距離國家的需要實現(xiàn)空天信息快、準、靈的服務還有差距。習近平主席要求要引領發(fā)展、自主創(chuàng)新，我國科技要實現(xiàn)從跟跑并跑向并跑領跑的轉(zhuǎn)變。所以，我們要不忘初心，牢記使命，矢志創(chuàng)新，理論成果一定要轉(zhuǎn)化為國家和人民需要的產(chǎn)品。