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院士論壇 | 高?。簣D到用時(shí)方恨少, 重繪河山待后生

提出了測(cè)繪科技發(fā)展特別關(guān)注的4個(gè)領(lǐng)域。

        第一作者簡(jiǎn)介:高俊(1933-), 男, 教授, 中國(guó)科學(xué)院院士, 研究方向?yàn)榈貓D學(xué)、地理信息系統(tǒng)、作戰(zhàn)環(huán)境學(xué)。

        測(cè)繪作為一門獨(dú)立的學(xué)科和事業(yè),并由政府統(tǒng)一管理的格局是從法國(guó)大革命開始的。1793年,法蘭西共和國(guó)成立的第2年,將卡西尼家族四代人經(jīng)營(yíng)的測(cè)量和地圖產(chǎn)業(yè)收歸國(guó)有??ㄎ髂岬貓D是第一次以三角測(cè)量作控制,采用等面積的彭納投影,以巴黎0°子午線為坐標(biāo)系,按1:86 400比例尺繪制的182幅全法分幅地形圖。此圖開始于1748年,到革命后的1815年才完成,歷時(shí)67年。雖然這套圖很快被一套新圖所替代,但它確立了地形圖的基本技術(shù)模式,促進(jìn)了生產(chǎn)流程的完善和管理體制的形成,特別是被軍隊(duì)和土地開發(fā)任務(wù)所重視,引發(fā)了歐洲國(guó)家建立測(cè)繪主管機(jī)構(gòu)的熱潮,例如英國(guó)1791年開始三角測(cè)量及1801年英國(guó)測(cè)量局(Ordnance Survey)的正式成立,以及在數(shù)年之內(nèi)歐洲十幾個(gè)國(guó)家測(cè)繪局的相繼組建[1]。

  說起中國(guó)最早的實(shí)測(cè)地圖《皇輿全覽圖》[2],開始于1708年,結(jié)束于1718年,比起卡西尼地圖早了約40年,也應(yīng)用了三角測(cè)量的知識(shí)和天文測(cè)量經(jīng)緯度的方法,但比例尺較小,約為1:150萬(wàn),不具備地形圖的實(shí)用特點(diǎn)。更為遺憾的是,地圖繪制后被康熙皇帝深藏內(nèi)府,沒有像歐洲那樣正值殖民地戰(zhàn)爭(zhēng)和國(guó)土重新劃分引起的需求,沒有熱兵器時(shí)代對(duì)裝備保障的需求,沒有后續(xù)的工作,沒有建立管理機(jī)構(gòu),反而被歐洲的傳教士們帶回歐洲,填補(bǔ)了他們對(duì)亞洲和中國(guó)的無(wú)知和地圖上的空白。直到1904年(清光緒二十九年),面對(duì)列強(qiáng)的挑釁和侵略,才建立了“陸軍測(cè)量局”,較之西方國(guó)家測(cè)繪體制的建立推遲了約100年。

  將測(cè)繪事業(yè)和產(chǎn)業(yè)集中管理,能有效地建立全國(guó)統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)和大地控制系統(tǒng),有利于集中全國(guó)的財(cái)力和物力完成全國(guó)基本地圖的測(cè)繪。新中國(guó)成立后,我國(guó)能以大約50年時(shí)間完成歐洲國(guó)家用了200年才完成的基本地圖測(cè)制任務(wù),充分說明納入行政體制、實(shí)施集中管理的重要性和必要性。相應(yīng)的測(cè)繪學(xué)科也相繼啟動(dòng)。1956年,集中國(guó)內(nèi)測(cè)繪精英學(xué)者組建的武漢測(cè)繪學(xué)院(武漢測(cè)繪科技大學(xué)前身),為人才培養(yǎng)和測(cè)繪科技發(fā)展起到了關(guān)鍵作用。測(cè)繪是一門通用性很強(qiáng)的基礎(chǔ)性學(xué)科專業(yè),不可能局限于自身的測(cè)繪保障任務(wù),必然有其廣闊的服務(wù)領(lǐng)域。海洋測(cè)繪、工程測(cè)量是最早的測(cè)繪家族的成員,同時(shí)在理論與技術(shù)上滲透到地理、地質(zhì)、礦業(yè)勘探、地球物理、城鎮(zhèn)建設(shè)、鐵路和公共交通工程各方面,建立了各自的專業(yè)測(cè)繪生產(chǎn)體系,推動(dòng)了測(cè)繪科技的發(fā)展。從《測(cè)繪學(xué)報(bào)》歷年的稿件和測(cè)繪學(xué)會(huì)的學(xué)術(shù)活動(dòng)中,可清楚地看到這一點(diǎn)。

  全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、航天遙感、數(shù)字制圖技術(shù)的出現(xiàn),從根本上改變了測(cè)繪生產(chǎn)模式,提高了產(chǎn)品質(zhì)量,增加了產(chǎn)品種類,擴(kuò)大了服務(wù)面,將傳統(tǒng)的測(cè)繪業(yè)推向了國(guó)家科學(xué)技術(shù)的前沿。

  近年來(lái),認(rèn)知科學(xué)和信息技術(shù)的進(jìn)步與國(guó)家發(fā)展安全的需求,促使測(cè)繪與移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、管理控制系統(tǒng)、救災(zāi)維穩(wěn)、導(dǎo)航定位、國(guó)土資源調(diào)查、臨近空間探測(cè)等一系列重要任務(wù)緊密結(jié)合,取得了顯著效果。測(cè)繪科學(xué)技術(shù)在不斷提高測(cè)繪保障能力的同時(shí),也逐漸顯露了傳統(tǒng)測(cè)繪科技的一些短板。目前測(cè)繪科技至少在下述4個(gè)方面有進(jìn)一步思考和提高的必要:一是需要將測(cè)繪與地圖的服務(wù)領(lǐng)域,從地球表面向多維空間(或稱賽博空間)拓展,使之適應(yīng)信息時(shí)代人的生存空間已向虛擬空間擴(kuò)展的狀況;二是將為“人”服務(wù)的測(cè)繪產(chǎn)品拓展到為“機(jī)器人”或人機(jī)結(jié)合的平臺(tái)或系統(tǒng)提供測(cè)繪保障;三是主動(dòng)與文化和社會(huì)科學(xué)對(duì)接,挖掘測(cè)繪與地圖的文化含義,改變測(cè)繪業(yè)單純技術(shù)的形象;四是測(cè)繪科技本身的供給側(cè)改革已提到日程上,這一次變革之大甚至?xí)?dòng)搖200多年來(lái)形成的測(cè)繪格局和學(xué)科體制,是一次世界性的改變。

  1 測(cè)繪服務(wù)領(lǐng)域應(yīng)從地球表面向多維空間(賽博空間)擴(kuò)展

  測(cè)繪的對(duì)象和地圖的表達(dá)主要是人類存在的物理空間,但也不止于此。除專題地圖所描繪的知識(shí)空間外,地形圖上的“地名”就是一個(gè)無(wú)形的附加文化空間;自然地理和經(jīng)濟(jì)地理的“區(qū)劃”也并非確切的位置,而是研究工作的結(jié)果,其邊界是一條抽象概括的線。天氣預(yù)報(bào)地圖也是如此,所以過去就有地圖是多維地理環(huán)境的綜合表達(dá)的說法。今天的多維環(huán)境已有更多的表述,例如網(wǎng)絡(luò)空間、電磁空間,更增加了人工構(gòu)成的虛擬空間,它們和地理空間有緊密的聯(lián)系,但又有自己獨(dú)立存在的特點(diǎn),已經(jīng)成為人類生存空間的一部分,于是就有了賽博空間(cyberspace)*的提出。賽博空間是我們需要面對(duì)的一個(gè)新領(lǐng)域,我國(guó)的IT界因?yàn)殚L(zhǎng)期關(guān)注網(wǎng)絡(luò)技術(shù),先入為主總是把賽博空間與網(wǎng)絡(luò)空間混為一談,是引進(jìn)初期誤譯的結(jié)果,但這是兩個(gè)不同的概念。賽博空間是一個(gè)集多維空間為一體的人類活動(dòng)新領(lǐng)域,即在虛擬空間中,將人類行為、經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象、人文歷史的地緣關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)行動(dòng)等綜合而聯(lián)系地加以認(rèn)識(shí),探索它們之間的關(guān)系和存在規(guī)律,是一個(gè)可視化、虛擬現(xiàn)實(shí)、通信技術(shù)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和人工智能諸因素和技術(shù)共同支撐下的人類活動(dòng)的新空間。因此,社會(huì)科學(xué)家們比IT技術(shù)專家較早的給予了關(guān)注[3],因?yàn)樗麄円杨A(yù)見到了賽博空間將引發(fā)人類人文關(guān)系、倫理道德的變化,進(jìn)而會(huì)波及哲學(xué)根本問題的思考。緊跟著就是與地理、測(cè)繪有關(guān)的學(xué)者提出“賽博空間如何描述和表達(dá)的問題”[4]。從地圖學(xué)的視角看,一個(gè)人類活動(dòng)的新空間,就像過去用地形圖表達(dá)地理空間一樣,理應(yīng)用一種新的方法加以表示。況且隨著計(jì)算機(jī)圖像和可視化技術(shù)的發(fā)展,當(dāng)代的地圖學(xué)已經(jīng)利用多維動(dòng)態(tài)的方法將一些無(wú)形的現(xiàn)象有形的表達(dá)在地圖上,也將歷史地圖時(shí)空固化的傳統(tǒng)繪法改變?yōu)闀r(shí)空壓縮和動(dòng)態(tài)過程的回顧的水平。依托地圖學(xué)的深度和廣度的發(fā)展來(lái)描述賽博空間應(yīng)該是學(xué)科的職責(zé)所在。

  *賽博空間(cyberspace)是一個(gè)引進(jìn)的術(shù)語(yǔ),《中國(guó)科技術(shù)語(yǔ)》2014年第16卷第6期專欄討論了該術(shù)語(yǔ)的譯名問題。筆者認(rèn)為,由于這一術(shù)語(yǔ)當(dāng)前的多義性,傾向于音譯,本文暫用此名。

  軍方對(duì)賽博空間有更敏感和更實(shí)在的理解,簡(jiǎn)單地說就是將知識(shí)空間、社會(huì)空間、網(wǎng)絡(luò)空間與現(xiàn)實(shí)的火力空間相結(jié)合,是一個(gè)聯(lián)合作戰(zhàn)所必須面對(duì)和認(rèn)識(shí)的綜合性空間。通過各種技術(shù),保障各空間最有效的互聯(lián)、互通,而地圖學(xué)的作用就體現(xiàn)在提供指揮部使用的“通用聯(lián)合作戰(zhàn)圖”,一種用各種可視化設(shè)備及支撐數(shù)據(jù),將戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)集成顯示在電子地圖上。

  美國(guó)現(xiàn)代軍事術(shù)語(yǔ)[5]定義賽博空間是一個(gè)虛擬空間:是一個(gè)“連接各種信息技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施,包括互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、傳感器網(wǎng)、武器平臺(tái)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式處理器與控制器,并具有時(shí)域、空域、頻域和能域特征的廣闊領(lǐng)域,由訓(xùn)練有素的人發(fā)揮關(guān)鍵控制作用的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境”。這是一個(gè)較具體的定義,也是美國(guó)軍方實(shí)現(xiàn)軍兵種聯(lián)合作戰(zhàn)的空間認(rèn)知保障,特別是和武器平臺(tái)相聯(lián)結(jié),體現(xiàn)了虛實(shí)結(jié)合的特征。國(guó)內(nèi)傳媒與某些專業(yè)領(lǐng)域,常把賽博空間混同于網(wǎng)絡(luò)空間,這樣將會(huì)引起宣傳、教學(xué)和研發(fā)工作的誤導(dǎo)。

  不僅軍方,賽博空間概念的形成對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)治安、搶險(xiǎn)救災(zāi)諸多任務(wù)中也有重要的實(shí)際意義。設(shè)想在一個(gè)緊急應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的環(huán)境中,來(lái)自輿論、社情、環(huán)境和救援態(tài)勢(shì)的各方信息都要匯總于指揮部,此時(shí)決策者必須快速在諸多利害關(guān)系中做出決策,若能提供態(tài)勢(shì)進(jìn)展的綜合處理、反映環(huán)境狀況的地圖有多么重要,這就是賽博地圖。

  “我們的精神世界和物質(zhì)世界一樣真實(shí)可靠”,科學(xué)的成功之處在于把自然現(xiàn)象的規(guī)律用數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)表達(dá),而近年來(lái)的精神心理學(xué)研究也找了不少心理體驗(yàn)的事實(shí)證據(jù),可以把內(nèi)心的精神世界加以描述。賽博空間和賽博地圖的提出,為這一概念的形成,為顛覆傳統(tǒng)的物質(zhì)與精神劃分,提供了有力支持[6-7]。

  受限于傳統(tǒng)學(xué)科的劃分和可視化技術(shù)研究的分散,我國(guó)在虛擬空間和網(wǎng)絡(luò)空間的表達(dá)上始終缺乏突破性的成果,在一定程度上也限制了賽博空間的表述。不少論述網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和空間關(guān)系的論文,最后都缺少一幅表述網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)實(shí)關(guān)系的地圖,總有深度不夠的感覺。賽博地圖就是“接地氣”的一個(gè)途徑,是創(chuàng)新思維產(chǎn)生的索引。這幾年已有不少青年學(xué)者關(guān)注于此,并不斷取得了較好的成績(jī)[8-9]。北京大學(xué)開發(fā)的“ThemeMap”可視化分析平臺(tái)就是一個(gè)代表性的成果,用此平臺(tái)繪出了我國(guó)東部地區(qū)半個(gè)月內(nèi)的微博密度圖[10]。事實(shí)上,我們的日常生活已經(jīng)進(jìn)入了賽博空間,只是需要主動(dòng)地去認(rèn)識(shí)它和表達(dá)它。[page]

  2 測(cè)繪產(chǎn)品應(yīng)從為人服務(wù)向?yàn)橹悄軝C(jī)器人服務(wù)的方向延伸

  當(dāng)前人工智能和機(jī)器人的研究如火如荼,幾乎涉及了所有的學(xué)科領(lǐng)域和企業(yè)生產(chǎn)部門。測(cè)繪科技領(lǐng)域在很多方面,如數(shù)據(jù)處理、圖像識(shí)別、地理信息系統(tǒng)構(gòu)建等,早些年已涉足人工智能的探索,并且有不錯(cuò)的表現(xiàn)。

  這里所談的機(jī)器人主要指“智能機(jī)器人”[11],即具有一定智能的、無(wú)人操控的移動(dòng)平臺(tái),例如無(wú)人駕駛汽車、功能性無(wú)人機(jī)等。它們?cè)谘邪l(fā)和構(gòu)建當(dāng)中,應(yīng)該得到測(cè)繪科技的支持和保障。

  測(cè)繪的基本功能之一是在地球表面提供定位與導(dǎo)航保障,是為人服務(wù),或通過人的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。坐標(biāo)提供定位,地圖實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航,即使是當(dāng)前使用手機(jī)來(lái)尋的,也還是這個(gè)模式。如今人工智能與機(jī)器人的快速發(fā)展為測(cè)繪業(yè)提供了一個(gè)新的服務(wù)領(lǐng)域。

  無(wú)人駕駛的自主機(jī)器人必須回答“在哪兒、去哪兒、怎么去”等基本問題(當(dāng)然還包括“做什么”的問題,但那是歸專業(yè)部門來(lái)規(guī)定的,可以暫時(shí)拋開,但是在“做什么”的活動(dòng)過程中,仍然還有重復(fù)定位和目標(biāo)識(shí)別等一系列與測(cè)繪有關(guān)的問題!)。這個(gè)基本問題在自動(dòng)化與控制專業(yè)領(lǐng)域早有研究,已有一套可實(shí)現(xiàn)的工程方案,但過去他們很少和測(cè)繪科技掛鉤,兩家“平行研究”并無(wú)交集。舉例來(lái)說,SLAM(同時(shí)定位與地圖構(gòu)建)系統(tǒng)自1988年提出已有近30年的歷史,作為一種自控系統(tǒng)的導(dǎo)航方法,應(yīng)用在許多自主控制平臺(tái)上[12-13],并有大量專著與論文發(fā)表。在未知環(huán)境中,機(jī)器人借助所配備的各種傳感器不斷探索環(huán)境獲取有效信息,自動(dòng)構(gòu)成活動(dòng)區(qū)域的平面圖,根據(jù)此圖實(shí)現(xiàn)本身定位,再獲取數(shù)據(jù),再定位,反復(fù)進(jìn)行從而取得較為精確的導(dǎo)航數(shù)據(jù)與地圖。這與當(dāng)前測(cè)繪領(lǐng)域的移動(dòng)測(cè)量和室內(nèi)定位方法如出一轍,但在雙方論文中很少有互引的參照,不但國(guó)內(nèi),國(guó)外也是類似的局面。這是測(cè)繪科技開放性和主動(dòng)性不夠,還是部門利益所限,是個(gè)值得思考和改善的問題。

  再談無(wú)人駕駛汽車,集人工智能、定位導(dǎo)航和安全駕駛為一身,被諸多企業(yè)看中,是當(dāng)前熱門產(chǎn)業(yè)之一。這是在已知環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自主駕駛的平臺(tái)。無(wú)人駕駛汽車不但要解決在哪兒、去哪兒、怎么去的問題,還要在行駛過程中處理復(fù)雜的行車環(huán)境中的相互避讓、避開擁堵地帶、做出實(shí)時(shí)更改路徑規(guī)劃的諸問題。此外,要解決在行駛中接受第2次更改任務(wù)目標(biāo)指令而重新定位去向。因此,要不斷把有關(guān)行駛空間的知識(shí)在計(jì)算中進(jìn)行迭代、轉(zhuǎn)換,形成“記憶認(rèn)知”,即把駕駛員的經(jīng)驗(yàn)融進(jìn)無(wú)人汽車的“駕駛態(tài)勢(shì)圖”中,制成一個(gè)無(wú)人駕駛汽車的“駕駛腦板卡”,使汽車成為有感知和認(rèn)知能力的自主輪式機(jī)器人。換句話說,要設(shè)法將人腦的心像地圖(mental map)移植到自動(dòng)駕駛機(jī)器人上去,在當(dāng)前仍是一個(gè)難題。這項(xiàng)研發(fā)工作已集中了人工智能、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制和測(cè)繪定位導(dǎo)航技術(shù)多方面人才,跨界合作,并已取得成效[14]。各家無(wú)人駕駛汽車的開發(fā),雖有不同,但跨界合作已是共同特點(diǎn)。

  李德毅院士指出,輪式機(jī)器人還將對(duì)移動(dòng)測(cè)繪行業(yè)帶來(lái)挑戰(zhàn)。移動(dòng)測(cè)量車比無(wú)人駕駛車有更好的傳感器裝置,一旦移動(dòng)測(cè)量車變成無(wú)人駕駛的移動(dòng)測(cè)量機(jī)器人,汽車測(cè)繪將成為現(xiàn)實(shí),地理空間信息的眾籌機(jī)制將改變傳統(tǒng)測(cè)繪行業(yè)的面貌[14]。[page]

  3 測(cè)繪與地圖應(yīng)主動(dòng)與文化和社會(huì)科學(xué)對(duì)接,挖掘文化內(nèi)涵,改變單純技術(shù)的形象

  測(cè)繪科學(xué)技術(shù)特別是地圖學(xué)向文化領(lǐng)域的滲透是當(dāng)前一個(gè)世界性的傾向。過去幾十年由于制作全國(guó)和世界重要地點(diǎn)的地形圖的任務(wù)的沉重,迫使測(cè)繪業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)是關(guān)心技術(shù)層面和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化的問題,多少有些重生產(chǎn)輕使用的傾向。測(cè)繪人不太關(guān)心,也不了解地圖在人類文化生活方面的作用和魅力,也導(dǎo)致了行業(yè)的局限性。與地理學(xué)領(lǐng)域?qū)Φ貓D的重視相比,測(cè)繪人顯得缺少地圖學(xué)的話語(yǔ)權(quán),再加上地形圖是個(gè)壟斷性的生產(chǎn)行業(yè),就使得地圖品種貧乏,缺少創(chuàng)新,啟發(fā)性的地圖較少。這是國(guó)內(nèi)同仁在幾屆國(guó)際地圖學(xué)協(xié)會(huì)(ICA)組織的地圖展上的共同感受。近來(lái),數(shù)字測(cè)繪技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的進(jìn)步,雖使這種狀況有所改善,但整體來(lái)說還需要突破地圖使用的局限,為文化和文明的建設(shè)提供生存環(huán)境的認(rèn)知工具。也只有突破地圖學(xué)的技術(shù)局限性,向文化、經(jīng)濟(jì)、歷史、人文多方面切入,才有可能使這門傳統(tǒng)學(xué)科重新獲得生命力。

  最近的一件事影響很大。關(guān)于利瑪竇世界地圖的評(píng)價(jià)問題出現(xiàn)了顛覆性的新論據(jù)。關(guān)于利瑪竇的《坤輿萬(wàn)國(guó)全圖》(1602) 的意義,在國(guó)內(nèi)已成定論,基本評(píng)價(jià)是改變了中國(guó)傳統(tǒng)的宇宙觀,“西學(xué)東漸”,起到了自然科學(xué)的啟蒙作用。但是,李兆良教授經(jīng)過多年的研究,用多種古地圖的比較證明了《坤輿萬(wàn)國(guó)全圖》并非利瑪竇所作,而是他根據(jù)中國(guó)明代原有地圖資料托人繪制的,并由此引發(fā)了明代以鄭和為代表的航海創(chuàng)舉究竟到達(dá)過哪些地方的問題,并且認(rèn)為鄭和團(tuán)隊(duì)中的一支曾到達(dá)美洲[15]。這個(gè)結(jié)論并非靠推斷提出的,而是經(jīng)過文獻(xiàn)查閱并與多幅當(dāng)時(shí)前后出版的歐洲地圖認(rèn)真對(duì)比而發(fā)現(xiàn)的[16-18],由此證明了首先是這些傳教士把中國(guó)的地圖資料帶回歐洲,才有法國(guó)人衛(wèi)匡國(guó)的《中國(guó)新地圖集》(1655)[19]的出版,這也是歐洲人借以完成世界完整地圖的依據(jù)。這個(gè)結(jié)論不單是對(duì)利瑪竇個(gè)人評(píng)價(jià)的問題,也不僅僅限于地圖學(xué)的爭(zhēng)論,而是勢(shì)必引起東西方文化交流的重新認(rèn)識(shí)。

  另一件事也是地圖歷史價(jià)值的體現(xiàn),動(dòng)搖了哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲的評(píng)價(jià)。葡裔美國(guó)人曼努埃爾·羅薩經(jīng)過25年的探索,于2009年出版了一本西班牙語(yǔ)的專著《哥倫布不為人知的故事》[20]。作者考證,美洲大陸并不是哥倫布首先發(fā)現(xiàn)的,他是拿著一幅美洲地圖才去航海的。據(jù)認(rèn)為這將改寫哥倫布的歷史。流失在國(guó)內(nèi)外的中國(guó)古地圖不斷被發(fā)現(xiàn),各大圖書館的數(shù)字館藏在網(wǎng)上傳播之后,我國(guó)地圖學(xué)史的內(nèi)容急需更新,這也將增強(qiáng)我們的文化自信心,逐步解答心中的存疑,例如鄭和七次大洋航行,為何只留下一本《武備志》的附圖,靠這個(gè)圖怎么能在海上航行等問題。

  地圖的文化意義不只在于將地圖繪制在各種生活用品上,布置在環(huán)境中以增加文化的氛圍,更重要的是要發(fā)揮地圖在人的思維構(gòu)建、記憶功能的強(qiáng)化和提高空間認(rèn)知效果方面的獨(dú)特作用,在于記載人類文明進(jìn)化的節(jié)點(diǎn),在于記錄人類進(jìn)化的標(biāo)志,在于兒童早期空間存在的啟蒙教育。這個(gè)思路清晰了,就能促進(jìn)地圖作品的創(chuàng)新,豐富地圖的品種。我國(guó)學(xué)術(shù)界對(duì)地圖在人的思維構(gòu)建中的重要作用普遍認(rèn)識(shí)不足、亟待加強(qiáng)。最近的兩個(gè)例子:中央電視臺(tái)播放紀(jì)念馬王堆考古的紀(jì)錄片(6輯)中竟只字未提“馬王堆地圖”一事;近期出版的一部權(quán)威性的關(guān)于地理學(xué)思想與方法的系列叢書卻完全忽略了“地圖”在形成地理學(xué)思想和作為“地理學(xué)第二語(yǔ)言”的作用,甚至沒舍得設(shè)置“一節(jié)”文字來(lái)描述或評(píng)價(jià),就是很好的證明。

  對(duì)地圖文化價(jià)值的忽視會(huì)導(dǎo)致我們視野狹窄和創(chuàng)新思維難產(chǎn)。這種情況近年來(lái)隨通信網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展有所改善。但還需要引起測(cè)繪人的重視,不要因?yàn)楸U瞎ぷ鳒蠖绊懥巳值倪M(jìn)展。[page]

  4 測(cè)繪科技本身的供給側(cè)改革已提上日程

  當(dāng)傳統(tǒng)測(cè)繪處于一個(gè)“文-理-工”相互滲透、“人-機(jī)-環(huán)境”三元一體的大趨勢(shì)中,要擴(kuò)展描述空間、增加服務(wù)對(duì)象的時(shí)候,就也必須思考和面對(duì)自身變革的諸多問題。如果打算將“預(yù)先測(cè)繪保障”改變?yōu)?ldquo;實(shí)時(shí)(應(yīng)急)測(cè)繪保障”,實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)服務(wù)到主動(dòng)服務(wù)的轉(zhuǎn)變,現(xiàn)在就是一個(gè)大好的時(shí)機(jī),技術(shù)條件、管理體制和用戶需求都已經(jīng)做了準(zhǔn)備。應(yīng)該說,我們已找到了解決測(cè)繪老大難問題(如地圖陳舊、供不應(yīng)求)的途徑。經(jīng)過多年的實(shí)踐和改進(jìn),移動(dòng)測(cè)量、移動(dòng)制圖和空間信息可視化就有可能構(gòu)成新的測(cè)繪保障的技術(shù)基礎(chǔ)。

  移動(dòng)測(cè)量是擺脫了傳統(tǒng)測(cè)量需要地面控制點(diǎn)支撐的限制,主要利用激光測(cè)距、精準(zhǔn)定位(GNSS或IMU)和定位定姿系統(tǒng)(POS)計(jì)算出目標(biāo)地物的三維坐標(biāo),并繪出地圖;也可以基于攝影測(cè)量原理,用CCD相機(jī)替代激光進(jìn)行探測(cè)(鐘若飛.移動(dòng)測(cè)量的普及只是時(shí)間問題.南方測(cè)繪, 2017, 99;楊必勝.三維移動(dòng)測(cè)量的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢(shì).南方測(cè)繪, 2017, 99)。這種方法在前面提到的室內(nèi)測(cè)繪,例如SLAM系統(tǒng)中也同樣采用。為表彰在移動(dòng)測(cè)量開發(fā)商的貢獻(xiàn),2017年5月第10屆國(guó)際移動(dòng)測(cè)量技術(shù)大會(huì)(MMT2017) 授予李德仁院士“杰出成就獎(jiǎng)”,代表了我國(guó)在這一新領(lǐng)域所獲得的成就。

  “移動(dòng)制圖”是近年來(lái)逐步實(shí)現(xiàn)的按需求為用戶提供實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地圖服務(wù)的統(tǒng)稱,與移動(dòng)測(cè)量一樣,是新型測(cè)繪保障的重要組成部分。這得益于移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)定位技術(shù)和智能化終端的技術(shù)環(huán)境[21]。除前述的為機(jī)器人提供地圖服務(wù)之外,手機(jī)地圖是移動(dòng)地圖最精彩的杰作。以往因?yàn)槭謾C(jī)屏幕過小的限制,沒有對(duì)手機(jī)地圖抱有多大希望,但從2005年Google推出了Google Earth后,帶動(dòng)了智能手機(jī)地圖的爆炸式發(fā)展。各廠家開發(fā)的地理瀏覽器克服了前幾代人繪制地圖不可逾越的鴻溝,通過圖層的概括(制圖綜合)和至少4級(jí)分辨率的縮放(比例尺)以及語(yǔ)義檢索,從根本上改變了地圖閱讀的方式,其便利程度可以使十幾歲的孩子在10分鐘之內(nèi)學(xué)會(huì)操作,空前提高了地圖的認(rèn)知價(jià)值,普及了地圖的應(yīng)用[22]。此外,移動(dòng)地圖由于數(shù)據(jù)來(lái)源、制作方法的不同,又派生了很多新的地圖形式。例如配置在各種移動(dòng)平臺(tái)上的導(dǎo)航電子地圖,以位置服務(wù)為目的在各種移動(dòng)信息設(shè)備(MID)顯示的位置地圖[23],并在此基礎(chǔ)上形成了“移動(dòng)地圖學(xué)”(mobile cartography)的新學(xué)科[24]。

  空間信息可視化是20世紀(jì)末提出來(lái)的??梢暬某跏己x就是形象化,以可視的圖形傳播和深化知識(shí),即“一圖勝千言”之意。有了計(jì)算機(jī)之后,開始把一些科學(xué)和社會(huì)事物的抽象圖形和空間關(guān)系用圖來(lái)表示,提出了“科學(xué)計(jì)算可視化”的概念[25]。這首先引起了地理學(xué)與地圖學(xué)家的重視,因?yàn)榈貓D就是一個(gè)可視化的作品。把全世界擺在你的面前,除了制作世界地圖,別無(wú)他法。就是今天,人在太空目視能看到的也只是局部至多半個(gè)地球的圖像。地圖就是把地球上不可見的東西讓你看見。20世紀(jì)90年代初期已有很多地理空間可視化的試驗(yàn)和著作。隨著科技的進(jìn)步,虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、合成視覺技術(shù)相繼出現(xiàn),極大地豐富了空間可視化的手段??梢暬殉蔀闇y(cè)繪空間探測(cè)和認(rèn)知的基礎(chǔ)性方法[26]??梢暬椒ú粌H僅是技術(shù)問題,它是一種空間思維的輔助方法,參與人的認(rèn)知過程,擴(kuò)展和豐富人的認(rèn)知結(jié)果,因此它應(yīng)該成為智能化時(shí)代測(cè)繪科學(xué)的組成部分。當(dāng)人類第一次做太空飛行時(shí),看到阿爾卑斯山的美麗景色,贊嘆之余發(fā)現(xiàn)它與1947年茵霍夫設(shè)計(jì)繪制的瑞士山區(qū)彩色地圖[27]竟是如此的相似。制圖學(xué)家們?nèi)绾沃赖厍虻淖匀痪吧陉?yáng)光下應(yīng)該就是從空中看到的樣子?這就說明地圖是人類超視覺思維所創(chuàng)造的成果,而非機(jī)械的反映。在其他學(xué)科領(lǐng)域,可視化的應(yīng)用更為生動(dòng)和普遍,并引起了社會(huì)、醫(yī)學(xué)、藝術(shù)諸領(lǐng)域的青睞[28]??梢暬梢源龠M(jìn)人的形象思維活動(dòng),用圖形、地圖以及可視的相關(guān)信息激發(fā)大腦的創(chuàng)造力,空間數(shù)據(jù)可視化應(yīng)該成為新的測(cè)繪體系組成部分,特別是當(dāng)?shù)貓D表述的對(duì)象擴(kuò)展到賽博空間的時(shí)候。

  除了技術(shù)基礎(chǔ),測(cè)繪科技離不開空天一體化的基礎(chǔ)框架建設(shè)任務(wù)。這也是傳統(tǒng)測(cè)繪科技重要任務(wù)與貢獻(xiàn)的專項(xiàng),已經(jīng)積淀了大量的理論、經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù),而面對(duì)的是一個(gè)在大數(shù)據(jù)環(huán)境下的待認(rèn)知的空間。李德仁院士提出的形成“地球空間信息學(xué)”就將構(gòu)建“空天一體化網(wǎng)絡(luò)”作為七大關(guān)鍵技術(shù)之一[29]。天地一體化網(wǎng)絡(luò)是以地面網(wǎng)為基礎(chǔ),以空間網(wǎng)為延伸,覆蓋太空、近空、陸地、海洋等自然空間,為天基、空基、陸基、?;雀黝愑脩舻幕顒?dòng)提供信息保障的基礎(chǔ)設(shè)施[30]。在這個(gè)領(lǐng)域,測(cè)繪科技從網(wǎng)格理論的角度切入,也有了不少研究成果[31]。

  最后還有一個(gè)問題是,在如此便捷的獲取各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、地面影像與數(shù)字地圖的條件下,今后還要不要定期出版一套表達(dá)國(guó)家基本面貌、定格當(dāng)代自然環(huán)境和我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)狀況的“基礎(chǔ)地圖”作為行政、文化、教育工作的階段性總結(jié)和檔案,像今天的地形圖這樣,當(dāng)然其內(nèi)容和面貌肯定有相應(yīng)的變化,筆者雖持肯定的態(tài)度,但對(duì)如何實(shí)現(xiàn)又缺少成熟的思路。

  面對(duì)測(cè)繪業(yè)的重大變革,也必然涉及測(cè)繪管理體制與產(chǎn)業(yè)的重大調(diào)整,這方面已引起測(cè)繪主管部門的重視。作為2016年的改革態(tài)勢(shì)總結(jié)而出版的藍(lán)皮書[32]已經(jīng)把這個(gè)問題提上了日程。

  后記:

  《測(cè)繪學(xué)報(bào)》創(chuàng)刊60年了?;叵氘?dāng)年,1956年國(guó)家測(cè)繪局正式組建,在隨后的中國(guó)測(cè)繪學(xué)會(huì)還是“籌委會(huì)”的初創(chuàng)時(shí)期就開始計(jì)劃出版《測(cè)繪學(xué)報(bào)》,成立了由測(cè)繪界多位學(xué)術(shù)權(quán)威和專家組成的“學(xué)報(bào)編輯委員會(huì)”,開始籌集和審閱論文,并于1957年底由中國(guó)科協(xié)指定的科學(xué)出版社正式出版《測(cè)繪學(xué)報(bào)》。這是當(dāng)時(shí)測(cè)繪界的一件大事,不但標(biāo)志著測(cè)繪進(jìn)入了國(guó)家級(jí)的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,也代表了分散于各部門、各院校、各地區(qū)的測(cè)繪力量開始團(tuán)結(jié)一致,正式擔(dān)當(dāng)起了國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的光榮使命。今天再閱1957年《測(cè)繪學(xué)報(bào)》創(chuàng)刊號(hào)(1957年第1卷第1期)上所列編委會(huì)的各位委員,均已作古仙逝,文章作者也是“碩果僅存”,不勝懷念之至。謹(jǐn)向各位老師和前輩致以衷心的敬意和感謝。

  60年來(lái),《測(cè)繪學(xué)報(bào)》不但反映了各時(shí)期我國(guó)和世界測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,而且為國(guó)內(nèi)外廣大讀者提供了學(xué)術(shù)交流和展示研究成果的園地?!稖y(cè)繪學(xué)報(bào)》的60年歷史是我國(guó)現(xiàn)代測(cè)繪一部發(fā)展史,是中國(guó)科學(xué)技術(shù)史的一個(gè)突出方面,其文化和文獻(xiàn)價(jià)值也是不可忽視的。

  紀(jì)念《測(cè)繪學(xué)報(bào)》創(chuàng)刊60年,引起了不少回憶和思考。上述這些想法無(wú)非是希望《測(cè)繪學(xué)報(bào)》繼續(xù)擔(dān)負(fù)引領(lǐng)測(cè)繪科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)方向的重任,并希望適當(dāng)擴(kuò)大學(xué)科領(lǐng)域,作為學(xué)術(shù)交流的橋梁和紐帶,增加讀者的親和力。

  撰寫此文過程中,學(xué)習(xí)了不少材料,發(fā)現(xiàn)奮斗在測(cè)繪科技領(lǐng)域的帶頭人及探索者已是年輕一代的精英學(xué)者,這是測(cè)繪科學(xué)技術(shù)發(fā)展的希望和生命力,十分欣慰。在當(dāng)前極為有利于學(xué)術(shù)探索的環(huán)境中,必定能承擔(dān)起振興中華的偉大使命。

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