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童庆禧:遥感将助力智慧城市和数字中国 智能未来即将到来

 
2018年7月19日,在湖南长沙召开的《2018年大数据空间信息应用博览会》上,中国科学院院士、国际欧亚科学院院士、北京大学数字中国研究院院长童庆禧,做了题为《数字中国、智慧城市与遥感大数据应用》的报告,向我们详细阐述了他眼中的数字中国和智慧城市两个重要概念,同时,也介绍了遥感大数据在建设数字中国和智慧城市上的应用。
 

以下根据报告全文进行的不改变原意的内容整理:

 

各位领导、各位专家,大家下午好!今天借这个机会到长沙开会,我学到了很多东西。今天我想利用这个机会,向大家汇报一下我对数字中国、智慧城市和遥感大数据应用方面的一些新体会,仅此而已。由于现在年龄关系,退出时间已经比较长了,所以只能是一些体会。

 

我想谈三个方面的问题,最后一个结论。

 

1、数字中国:21世纪国家发展的重要战略

 

1998年,美国副总统戈尔第一次提出数字地球的概念,第二年在北京召开了第一次数字地球的国际会议;2000年,当时福建省省长习近平同志,率先在福建启动了“数字福建”的建设,它也成为“数字中国”建设的一个探索源泉和实践的起点;2007年“数字中国”香山科学会议召开,给出了“数字中国”的科学定义;2010年后,习近平在2015年第二届世界互联网大会上提出:要推进数字中国的建设。

 

2017年,中共十九大报告再次强调数字中国的建设,把数字中国建设作为中国科技强国的一个重要举措,提出要建设科技强国、质量强国、航天强国、网络强国、交通强国、数字中国和智慧社会,所以“数字中国”已经成为建设中国特色社会主义的一个重要战略措施;2018年4月,国务院网信办组织,在福州召开了第一届“数字中国”高峰论坛,具有重要意义。

 

那么,到底什么是数字中国?

 

我认为“数字中国”的指标包括三个最重要的内容:第一是电子政务,第二是数字经济,第三个是智慧社会。

 

电子政务对于政府工作人员非常熟悉,中国在电子政务上也已经取得了非常好的成就,我就不多说了。

 

数字经济是在数字中国里非常重要的内容,我把它归纳成三条:

 

第一是不以实体货币交换为基础的经济活动。现在大家都在网上买东西,如支付宝、微信支付等等,大家都在数字上进行交易,对实体店造成了巨大冲击。

 

第二是以数字为基础的生产活动。比如人工智能,数控产品、自动流水线、数字通讯设备等,还包括通信、导航、遥感的卫星系统,都属于这一类活动。

 

第三是以数字为表征的各类产品、器件、部件和整机。比如计算机、芯片、机器人、各类遥感和传感器设备,这些都在数字经济的范畴。所以在数字化时代,涌现了新领域、新技术、新业态、新模式、新产品、新服务等数字产品,成为驱动和引领经济高质量发展的新动力。

 

最后一个智慧社会是什么呢?智慧社会最核心的就是智慧城市,智慧城市当然包括智慧生态、智慧文化等。建设智慧城市对中国意义重大,比如最近雨水并不太大,但是在各个城市造成的内涝却非常严重,这个现象产生的原因包括三个要素:第一是降水强度过大,排水不畅;第二是我们城市建设极不合理,现在城市底下都是水泥,不透水;第三是人为因素,即人们的不文明行为,如乱扔垃圾,垃圾被水冲到一起,堵塞排水管道,我们为自己的不文明行为付出了代价。所以建设智慧城市或数字城市,应该充分应用和发挥现代技术的特点,如智能技术、互联网、物联网、区块链、虚拟现实、增强现实等,使得城市发展更加科学合理、快捷高效。

 

2、智慧城市:城市发展的最高阶段

 

智慧城市或数字城市,是城市发展的一个最高阶段,或者我们有时候把它叫做未来城市,从中国宋朝的清明上河图上记载的城市发展到现在,我们的城市越来越发达。

 

实际上城市化是我国经济发展的一个发动机。在改革开放以来,城市化水平不断提高,2017年中国的城市化率已经达到58.52%。大量的人向城市聚集,大量的土地流转为城镇用地,劳动生产成本大幅度提高,土地的价值更是大幅度飙升,城市化成了经济发展的一个发动机,一个重要结果是国内生产总值GDP快速提升。1980到2017年期间,我国一线城市平均扩展了10余倍,城市化的发展功不可没。

 

智慧城市的关键就是智能和智慧,那么对于什么是智慧城市,现在也没有一个标准。中国住建部、国家工信部也想制定一个智慧城市的标准,但是现在看来还有难度。我把智慧城市归纳为感觉(Feeling)、传递(Pass on)、思维(Thinking)、行动(Acting)四个方面。

 

第一, 具有一套全面感知自身及其周围环境状态变化的探测和感应系统。

 

城市也像人一样,有人研究,人身上有10亿个感知细胞,帮助人类感知周围环境的所有变化,所以城市也应该有大量感知系统,比如温度计、风速计、湿度计、视频等等,这些是城市大数据的主要来源。

 

第二, 具有一套能完整准确将这种感觉传递出去的传输系统。

 

这一点讲的是全面覆盖,我们的信息要通过互联网、物联网、有线网、无线网等各种形式,传递到城市的大脑中枢,即云计算中心或大数据处理中心。

 

第三, 具有能快速处理感知信息并有强大的思维能力,善学习、会思考、能决策的系统。

 

如果没有智慧决策,没有超级计算能力,没有各种分析应用模型决策支持和解决方案,没有强大的后台支持体系,我们的城市不可能智慧。所以它是一个城市的决策指挥中心,城市的中枢和大脑,也就是今天的云计算中心。

 

第四, 具有一套覆盖整个城市能正确和准确执行指令的实施和执行系统。

 

智慧管网、气网、电网等系统,都要根据城市变化随时做出反应。城市的智能化和智慧化的目的之一,就是能够转变政府智能,转变人们的生产生活方式,使整个社会有序和谐,人民生活更加舒适、安详、便捷、美好、幸福。

 

最重要的标准,如果城市稍微智慧一点,领导同志就不用整天因为一点小事在会议室开会,这样的城市不可能智慧。我认为智慧城市的标志,至少是我们的领导同志们能够有时间休息、有时间休假、有时间去打高尔夫、有时间去游泳。

 

3、遥感在数字中国和智慧城市中的应用

 

城市是人口最密集、交流最频繁、创造经济价值最高、但也是社会最为病态化、风险最大、危险程度最高的地方,这里要建立智慧体系谈何容易,但是我们必须要往这方面走,在全面感知的基础上,对城市进行科学治理,统筹发展,布局合理、科学决策。技术先进、智能运作、生态文明、团结友好、经济发达、民生幸福的智能和智慧城市,是社会发展的必然,也是中国特色社会主义建设发展的一个终极目标。

 

实际上“数字中国”就是在大数据的基础上,其中就包括遥感。遥感是认识地球大数据的一个重要数据源。

 

人的感知80%以上是通过视觉,因此视觉是我们看一个城市、看一个社会的最重要指标,这也是遥感的作用。站得高才能看得远,欲穷千里目,更上一层楼,卫星遥感、航空遥感就是人类视觉的延伸。

 

此外,一个城市的发展有宏观和微观两个层面,宏观是看城市布局和生态环境的科学性、合理性、整体宜居性等,而微观则是贴近城市居民的生产生活活动。以前,遥感更多是提供城市的宏观生态,而随着卫星分辨率的提高和低空遥感无人机的应用,遥感在城市的微观领域也能发挥不小作用。

 

现在全球约有七千多个航天器,中国也至少有两百多个卫星和航天器。和其他各国一样,中国有1/3的航天器都是对地观测,当年周总理讲过首先要把地球上的事情办好。中国遥感已经在对地观测、气象、海洋、环境等领域,建立了卫星系统及其相应完整的地面系统和应用系统。

 

目前,中国建立了高分系列卫星,其中高分二号达到亚米级分辨率;高分三号雷达卫星提高了人们对遥感的分析能力;高分四号地球同步卫星分辨率虽然不高,但在灾害预测和监测上可以发挥重要作用,比如观测台风的精细结构,对气象卫星在技术上是一个重要补充;高分五号高光谱卫星数据是以图像立方体的形式表达,就像扑克牌叠起来,中间可以抽取任一张进行分析;高分六号卫星基本和高分一号相似,其主要特征是宽覆盖,16米多光谱可以覆盖800公里。

 

此外,商业遥感也得到了很大的发展,包括北京一号、北京二号、吉林一号、高景一号等。其中高景一号是中国分辨率最高的商业卫星,分辨率高达0.5米。

 

遥感数据具备了大数据的一切特征:宏观性、多源性、真实性、实时性、海量性,但除此之外,遥感特别是卫星遥感,还具备一个重要特点:没有地域限制,没有国家限制,可以观测世界上任何地方。

 

但是遥感数据并不总是显性的(肉眼容易识别),有时需要进行数据挖掘,得到各类隐性专题信息,这就是遥感分析。通过分析,一层一层地把各种信息提取出来,这是遥感数据最终作用。

 

卫星、飞机、无人机采集的遥感影像,服务于数字城市和智慧城市。通过数据挖掘,提取城市信息,如水体、道路、植被、建筑物、屋顶的不同建筑材料等信息的提取,最终得到综合信息产品。在城市水质、水系、布局、发展、减灾、交通、区域结构等方面,起着重要作用。通过遥感,还可以监测城市扩张、耕地占用。通过提取城市能源结构(如空调使用),获取城市能源消耗情况。

 

此外,经过遥感数据挖掘,可以提取水域中的蓝藻信息,提取地下矿藏、断裂带、矿物分布等,助力矿产勘探。

 

还有,由于遥感没有国界,所以它可以支持国家“一带一路”的倡议,遥感可以作为“一带一路”的开路先锋。

 

遥感还可以进行三维建模。中国三维建模发展很快,一些中国企业的技术都已具有自主知识产权。

 

4、结束语

 

2017年习总书记在中共十九大报告中提出要建设科技强国、质量强国、航天强国、网络强国、交通强国、数字中国和智慧社会,把“数字中国”上升到党和国家的重大战略目标,是习近平中国特色社会主义思想的一个重要组成部分。我们很荣幸自己从事的行业,是国家的一个重要战略方向。

 

数字中国派生于数字地球,结合中国的特点,它又高于原来含义的数字地球,它是中国信息化的体现。作为一种智慧和智能的城市形态,它应该具有感知、信号传递、智能思维和行动的能力。

 

一个智慧城市绝不是一朝一夕可以建成的,需要经过漫长的发展,人的要素、文化要素等各种智慧城市要素,都要得到极大提高。也就是一个智慧的人一定是物质文明和精神文明同步发展,所以城市的生态文明建设也非常重要,比如到处乱丢垃圾,最后受到了惩罚,这是生态文明的缺失。

 

虽然智慧城市建设的实现是漫长的历史过程,不会一蹴而就,但是智慧城市还得靠人干出来,我们不能等待,要靠数字城市和智慧城市的建设,与全面小康的建设、与追赶中等发达国家水平同步进行。一些发达国家建设智慧城市的经验也告诉我们,虽然全面智慧城市的建设道路很漫长,但可以一步一步走,在交通出行、停车、休闲、医疗、购物、养老等方面一个一个智慧起来,最后形成统一的智慧城市。比如北京机器人派送快递、西安利用无人机拍摄、智慧车牌识别、带有高位视频的路边收费系统、深圳利用机器人实现地下智能停车等,这都是向智能化迈出了一步。

 

发达国家的经验还告诉我们,智慧城市最先应该落地于电子政务,有助于政府智能决策,提高办事效率。以人为本是智慧城市建设一直要把握的一个基本方针,要让民众有更大的获得感和幸福感,更爱自己的家乡,更爱自己的国家。什么时候中国官员不那么忙了,一些国人不再向往国外生活、往国外移民了,智慧城市建设和实践才算是有点成功了。

 

总之,以智慧城市为代表的未来城市,是对美好生活需要的一种愿景,是城市建设并完全可以逐步实现的目标。我相信,通过我们的努力,一定能让城市更加智慧,人们生活更加美好。所以遥感将助力智慧城市建设,让人民的生活变得更美好。

 

我的汇报就到这儿,谢谢大家。