人工智能背景下的測繪地理信息學(xué)科轉(zhuǎn)變分析

李增科 董岳

[摘 要]測繪學(xué)科已經(jīng)完成由數(shù)字化測繪向信息化測繪的跨越。近年來，人工智能引發(fā)的智能化測繪模式正逐漸蔓延，給測繪地理信息產(chǎn)業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)。智能化對測繪地理信息思維模式、行業(yè)作業(yè)模式及學(xué)科教學(xué)模式三個方面產(chǎn)生巨大影響，推動了網(wǎng)絡(luò)思維、用戶服務(wù)思維以及新工科思維的發(fā)展。地理信息學(xué)科的教學(xué)主體由教師主體教學(xué)模式發(fā)展為教師、學(xué)生和人工智能之間平衡的教學(xué)關(guān)系，更大地開發(fā)了學(xué)生自主能力與潛力。同時實踐教學(xué)模式也將出現(xiàn)諸如虛擬實景、全時空智能教學(xué)等新型模式。智能化將對測繪地理信息學(xué)科領(lǐng)域的認(rèn)知理論、智能硬件、物聯(lián)技術(shù)以及云服務(wù)技術(shù)提出新的要求，形成系統(tǒng)的應(yīng)用理論與技術(shù)體系，促進(jìn)測繪地理信息學(xué)科轉(zhuǎn)型發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]人工智能;測繪地理信息;思維轉(zhuǎn)變;模式轉(zhuǎn)變

[基金項目]2019年6月江蘇省教育廳“江蘇省研究生教育教學(xué)改革課題”（JGLX19_112）;2019年10月中國礦業(yè)大學(xué)“中國礦業(yè)大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究與實踐課題”（2019YJSJG039）

[作者簡介]李增科（1988—），男，山東青島人，博士研究生，中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院副教授，主要從事測繪工程研究。

[中圖分類號] G646[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）45-0-03[收稿日期] 2020-05-25

一、引言

自1956年Dartmouth學(xué)會上第一次提出“人工智能”起到人工智能大會2018年9月在上海順利舉辦，短短62年的時間，智能革命已經(jīng)成為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級的風(fēng)向標(biāo)。如今的測繪行業(yè)經(jīng)歷了光學(xué)儀器手工繪圖、數(shù)字化儀器電腦成圖、依托數(shù)字化3S測繪體系多尺度、多形式數(shù)據(jù)服務(wù)的變化過程。傳統(tǒng)測繪學(xué)科正隨著高新技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)多學(xué)科的交叉融合，逐漸成為能夠相結(jié)合所產(chǎn)生的新的智能化技術(shù)，將對測繪地理信息科技的技術(shù)、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、學(xué)科模式產(chǎn)生巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

二、測繪地理信息思維的轉(zhuǎn)變

當(dāng)前，我國測繪地理信息技術(shù)正處于智能化背景下發(fā)展的黃金時期。所以，隨著時代、環(huán)境、技術(shù)及服務(wù)對象的改變，測繪地理信息的思維也要積極創(chuàng)新、與時俱進(jìn)。由個性思維、項目思維和傳統(tǒng)的工科思維因勢利導(dǎo)的向系統(tǒng)化、大眾服務(wù)化和多學(xué)科交叉融合化的思維方式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，用新的測繪地理信息思維方式，指導(dǎo)我國測繪地理信息技術(shù)實現(xiàn)新的發(fā)展。

（一）個性思維轉(zhuǎn)向系統(tǒng)思維

隨著現(xiàn)代社會進(jìn)程的加快，測繪科學(xué)以往的作業(yè)流程往往伴隨著復(fù)雜的儀器和較大的工作量，且對外界條件有一定的要求。在當(dāng)前智能化迅猛發(fā)展的背景下，測繪地理信息智能化是大勢所趨。因此，個性思維需要轉(zhuǎn)向系統(tǒng)思維，并結(jié)合云計算等高新技術(shù)，滿足實際需求。如互聯(lián)網(wǎng)和北斗相結(jié)合的測繪地理信息系統(tǒng)，能為漁業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域提供常規(guī)服務(wù)，同時對多尺度的地殼運(yùn)動形變進(jìn)行高精度、全天候監(jiān)測。測繪地理信息技術(shù)智能化需要。

（二）項目思維轉(zhuǎn)向用戶服務(wù)思維

過去的測繪地理信息技術(shù)在科研項目及工程項目方面均做出了巨大的貢獻(xiàn)，但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，各種測繪工具由繁入簡，測量機(jī)器人乃至智能手機(jī)等正改變著傳統(tǒng)的測繪方式。測繪技術(shù)的門檻逐漸降低，一個全民測繪的時代正在到來。在如今信息處理的大環(huán)境下，測繪地理信息技術(shù)已經(jīng)融入了人們的生活。因此，新時期的測繪地理信息不再局限于項目服務(wù)，而是融入人們的工作生活，形成了開放共享的大眾用戶服務(wù)體系。

基于用戶服務(wù)的思維，測繪地理信息技術(shù)需要堅持服務(wù)用戶、服務(wù)社會、服務(wù)大局的宗旨，突破測繪成果應(yīng)用的難題，實現(xiàn)測繪地理信息技術(shù)社會化。同時，應(yīng)當(dāng)不斷加強(qiáng)公共服務(wù)模式、服務(wù)內(nèi)容的創(chuàng)新，推出更多普適性的測繪地理信息產(chǎn)品以供大眾用戶選擇。在保證信息安全的前提下，應(yīng)當(dāng)注重各部門、各行業(yè)、各地區(qū)間地理信息的共建共享，實現(xiàn)一站式地理信息在線服務(wù)，并最終達(dá)到測繪地理信息社會化、普適化的共享模式。

（三）工科思維轉(zhuǎn)向新工科思維

在智能化的今天，科技信息增長迅速，學(xué)科界限泛化模糊，學(xué)科間相互滲透、互相融合，新興學(xué)科不斷涌現(xiàn)，這也就促使了“新工科”這一概念的誕生。在繼承傳統(tǒng)工科優(yōu)點(diǎn)的情形下，“新工科”更加注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，這也對測繪學(xué)科人才培養(yǎng)提出了新的要求。

測繪科學(xué)作為傳統(tǒng)的工科學(xué)科，在人才培養(yǎng)上需要跟上“新工科”的思維潮流。測繪學(xué)科應(yīng)當(dāng)融入信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)和信息網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中，同時，測繪學(xué)的學(xué)科結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)擴(kuò)大優(yōu)化，注重與其他學(xué)科的交叉融合，建立測繪地理信息技術(shù)的優(yōu)勢平臺，努力培養(yǎng)出善于從工程中發(fā)現(xiàn)問題，能夠運(yùn)用科學(xué)思維解決難題，適應(yīng)甚至引領(lǐng)未來智能化環(huán)境下測繪地理信息發(fā)展的創(chuàng)新型、多元化人才。

三、測繪地理信息行業(yè)作業(yè)模式轉(zhuǎn)變

測繪數(shù)據(jù)采集已經(jīng)實現(xiàn)了“簡單儀器—光學(xué)儀器—光機(jī)電—傳感器—傳感器網(wǎng)絡(luò)”的轉(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)挖掘處理手段也在計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展中日新月異。然而，伴隨著信息需求的爆炸式增長，智能化革命浪潮悄然來襲，測繪地理信息行業(yè)又一次站在了歷史的轉(zhuǎn)折點(diǎn)上。

（一）內(nèi)外業(yè)作業(yè)模式演變

從模擬測繪到數(shù)字化測繪，互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的快速發(fā)展的云計算、“測繪大腦”的設(shè)想以及采用分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫以及云存儲和虛擬化等技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，也在測繪地理信息行業(yè)已經(jīng)呈現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。內(nèi)外業(yè)作業(yè)的分界線也變得模糊起來。

（二）測繪地理信息市場模式的轉(zhuǎn)變

從單一的基礎(chǔ)測繪轉(zhuǎn)型到開展多種保障服務(wù)的綜合性產(chǎn)業(yè)，從事業(yè)單位獨(dú)占天下轉(zhuǎn)型到民營地理信息企業(yè)群雄并起，從地圖和數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品為主轉(zhuǎn)型到導(dǎo)航定位、互聯(lián)網(wǎng)地圖引領(lǐng)風(fēng)騷，測繪地理信息市場結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的改變。傳統(tǒng)測繪以基礎(chǔ)測繪為主，產(chǎn)品按計劃生產(chǎn)，品種單一，生產(chǎn)周期長，不能滿足高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會產(chǎn)生的各種需求?，F(xiàn)如今，市場服務(wù)正從靜態(tài)向著動態(tài)靜態(tài)綜合模式轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)測繪地理信息服務(wù)的及時性、有效性。用戶希望根據(jù)自身需求定制服務(wù)，獲取實時、高效、高精度的位置數(shù)據(jù)，市場需求逐步向按需供給發(fā)展。測繪地理信息生產(chǎn)、服務(wù)的功能拓展，將集中體現(xiàn)在由過去的單一數(shù)據(jù)生產(chǎn)轉(zhuǎn)變到多功能的地理信息分析上，實現(xiàn)地理信息按需實時轉(zhuǎn)為實際應(yīng)用的功能。人才作為測繪地理信息市場模式的核心部分，必然會參與到市場模式轉(zhuǎn)變的過程中。市場模式的轉(zhuǎn)變，將引起用人需求、人才培養(yǎng)機(jī)制的巨大變化，由此誕生的創(chuàng)新型人才，又推動著市場模式的積極轉(zhuǎn)變。

四、測繪地理信息學(xué)科教學(xué)模式轉(zhuǎn)變

（一）學(xué)科內(nèi)容發(fā)生變革

更迭發(fā)展的測繪技術(shù)和測繪裝備豐富了測繪地理信息學(xué)科，也帶來了新的應(yīng)用方案和數(shù)據(jù)獲取手段。如何跟隨技術(shù)發(fā)展趨勢靈活使用先進(jìn)的儀器設(shè)備，例如，借助地理學(xué)研究，測繪作業(yè)人員能夠以更為便利的方式獲取位置空間數(shù)據(jù)，并將其與自然環(huán)境、人文分布等內(nèi)在規(guī)律相結(jié)合，輔助經(jīng)濟(jì)建設(shè)決策。管理學(xué)研究則能夠讓測繪管理者在現(xiàn)有的裝備儀器和人員配備條件下，通過合理組織資源配置來提高服務(wù)水平。

（二）教學(xué)主體發(fā)生變革

智能時代的測繪地理信息教學(xué)主體將由教師轉(zhuǎn)向?qū)W生。傳統(tǒng)教育中，教學(xué)結(jié)構(gòu)以教師為主體，學(xué)生被動地接受知識。如今教學(xué)主體由教師轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生，教師針對學(xué)生需求進(jìn)行課堂引導(dǎo)，個性化教學(xué)因此誕生。個性化教學(xué)尊重學(xué)生個性，根據(jù)學(xué)生的個性、特長、需求進(jìn)行施教，是一種完全自主性的學(xué)習(xí)。教師依據(jù)不同學(xué)生之間的差異，實施分層教學(xué)，實現(xiàn)每個學(xué)生學(xué)習(xí)的個性化。

（三）新型實踐教學(xué)模式

1.虛擬實景實踐教學(xué)模式。測繪地理信息教學(xué)比較注重實驗技能和動手能力的培養(yǎng)，傳統(tǒng)的野外實習(xí)難以保障學(xué)生的安全。同時，野外實習(xí)條件艱苦，而建立校內(nèi)實訓(xùn)基地又需要購買大量的教學(xué)設(shè)備，費(fèi)用昂貴。在智能時代背景下，開發(fā)虛擬實景實踐教學(xué)平臺將合理地解決以上問題，更靈活地完成了以往只能前往實地才能完成的教學(xué)內(nèi)容。

2.全時空智能教學(xué)模式。所謂全時空智能教學(xué)模式，就是不受時間、地點(diǎn)限制，利用人工智能科技帶來的多種渠道和方式進(jìn)行教學(xué)，達(dá)到傳授知識的目的。在智能時代，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為學(xué)生提供了豐富的學(xué)習(xí)資源。學(xué)生能夠通過手機(jī)電腦等便捷設(shè)備隨時隨地獲取自己需要的知識，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性。從教師的角度分析，授課不再是機(jī)械地在黑板上書寫，而是以多媒體課件、遠(yuǎn)程教學(xué)甚至網(wǎng)絡(luò)課程的方式。這在提高效率的同時也容易形成學(xué)生之間友好的交流、協(xié)作氛圍。

五、結(jié)語

數(shù)字化測繪、信息化測繪，還是亟待研究發(fā)展的智能化測繪，測繪地理信息的核心還是關(guān)系人類活動的位置信息。因此，智能化浪潮將為測繪技術(shù)領(lǐng)域提供了獲取及處理時間位置信息新思路和新方法。

人工智能時代的到來，給傳統(tǒng)的測繪地理信息帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，也對人才需求有了新的要求。智能化的新技術(shù)與新理念，正影響著傳統(tǒng)位置服務(wù)領(lǐng)域的各個方面，推動著位置與服務(wù)領(lǐng)域在信息化測繪的基礎(chǔ)上加快進(jìn)行科技理論創(chuàng)新，以更高效、更靈活的姿態(tài)適應(yīng)社會需求的變化，并從新的起點(diǎn)向著更高的水平發(fā)展?？梢灶A(yù)見，智能化測繪建設(shè)離不開專業(yè)型、針對性、復(fù)合型的創(chuàng)新型人才。測繪行業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，應(yīng)當(dāng)依托人工智能技術(shù)，迎合社會人才需求、建設(shè)個性化教學(xué)平臺，開展基于大數(shù)據(jù)與云計算的自主創(chuàng)新型學(xué)習(xí)模式。不可否認(rèn)，智能化技術(shù)已經(jīng)開始浸染人類生活的每一個角落，人工智能時代已經(jīng)到來。面對新一輪的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，測繪地理信息必須積極思考、認(rèn)真應(yīng)對，從而實現(xiàn)測繪與位置服務(wù)向綠色、智能、泛在發(fā)展的整體轉(zhuǎn)型。

圖4 測繪地理信息學(xué)科教學(xué)模式轉(zhuǎn)變

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Analysis on the Transformation of Surveying and Mapping Geographic Information Subject

in the Background of Artificial Intelligence

LI Zeng-ke1， DONG Yue2

（1. School of Environment and Surveying and Mapping， China University of Mining and Technology，

Xuzhou， Jiangsu 221116， China; 2. Sun Yueqi Honors College， China University of Mining

and Technology， Xuzhou， Jiangsu 221116， China）

Abstract： Surveying and mapping discipline has completed the leap from digital surveying and mapping to information surveying and mapping. In recent years， the intelligent surveying and mapping model triggered by artificial intelligence is gradually spreading， which brings new challenges to the surveying and mapping geographic information industry. Intelligentization has great influence on the thinking model of surveying and mapping geographic information， the model of industrial operation and the model of subject teaching. It promotes the development of network thinking， user service thinking and emerging engineering thinking. As a result， the boundary between internal and external operations is blurred， and the relevant market pattern changes substantially. The teaching content of geographic information subject involves more subjects， and the teaching subject develops from the teacher-subject teaching model to a balanced teaching relationship between teachers， students and artificial intelligence， so as to develop students' independent ability and potential. At the same time practice teaching model will also appear such as virtual reality， full-time intelligent teaching and other new models. Intelligentization will put forward new requirements for cognitive theory， intelligent hardware， IOT technology and cloud service technology in the field of surveying and mapping geographic information， form a systematic application theory and technology system， and promote the transformation and development of surveying and mapping geographic information discipline.

Key words： artificial intelligence; surveying and mapping geographic information; change of thinking; pattern shift