數字中國、智慧城市與遙感大數據應用【院士觀點】

2018-07-20 來源:泰伯網

2018年7月19日,在湖南長沙召開的《2018年大數據空間信息應用博覽會》上,中國科學院院士、國際歐亞科學院院士、北京大學數字中國研究院院長童慶禧,做了題為《數字中國、智慧城市與遙感大數據應用》的報告,向我們詳細闡述了他眼中的數字中國和智慧城市兩個重要概念,同時,也介紹了遙感大數據在建設數字中國和智慧城市上的應用。

以下是泰伯網根據報告全文進行的不改變原意的內容整理。

各位領導、各位專家,大家下午好!今天借這個機會到長沙開會,我學到了很多東西。今天我想利用這個機會,向大家匯報一下我對數字中國、智慧城市和遙感大數據應用方面的一些新體會,僅此而已。由于現在年齡關系,退出時間已經比較長了,所以只能是一些體會。

我想談三個方面的問題,最后一個結論。

1 、數字中國:21世紀國家發展的重要戰略

1998年,美國副總統戈爾第一次提出數字地球的概念,第二年在北京召開了第一次數字地球的國際會議;

2000年,當時福建省省長習近平同志,率先在福建啟動了“數字福建”的建設,它也成為“數字中國”建設的一個探索源泉和實踐的起點;

2007年“數字中國”香山科學會議召開,給出了“數字中國”的科學定義;

2010年后,習近平在2015年第二屆世界互聯網大會上提出:要推進數字中國的建設。

2017年,中共十九大報告再次強調數字中國的建設,把數字中國建設作為中國科技強國的一個重要舉措,提出要建設科技強國、質量強國、航天強國、網絡強國、交通強國、數字中國和智慧社會,所以“數字中國”已經成為建設中國特色社會主義的一個重要戰略措施;

2018年4月,國務院網信辦組織,在福州召開了第一屆“數字中國”高峰論壇,具有重要意義。

那么,到底什么是數字中國?

我認為“數字中國”的指標包括三個最重要的內容:第一是電子政務,第二是數字經濟,第三個是智慧社會

電子政務對于政府工作人員非常熟悉,中國在電子政務上也已經取得了非常好的成就,我就不多說了。

數字經濟是在數字中國里非常重要的內容,我把它歸納成三條:

第一是不以實體貨幣交換為基礎的經濟活動。現在大家都在網上買東西,如支付寶、微信支付等等,大家都在數字上進行交易,對實體店造成了巨大沖擊。

第二是以數字為基礎的生產活動。比如人工智能,數控產品、自動流水線、數字通訊設備等,還包括通信、導航、遙感的衛星系統,都屬于這一類活動。

第三是以數字為表征的各類產品、器件、部件和整機。比如計算機、芯片、機器人、各類遙感和傳感器設備,這些都在數字經濟的范疇。所以在數字化時代,涌現了新領域、新技術、新業態、新模式、新產品、新服務等數字產品,成為驅動和引領經濟高質量發展的新動力。

最后一個智慧社會是什么呢?智慧社會最核心的就是智慧城市,智慧城市當然包括智慧生態、智慧文化等。建設智慧城市對中國意義重大,比如最近雨水并不太大,但是在各個城市造成的內澇卻非常嚴重,這個現象產生的原因包括三個要素:第一是降水強度過大,排水不暢;第二是我們城市建設極不合理,現在城市底下都是水泥,不透水;第三是人為因素,即人們的不文明行為,如亂扔垃圾,垃圾被水沖到一起,堵塞排水管道,我們為自己的不文明行為付出了代價。所以建設智慧城市或數字城市,應該充分應用和發揮現代技術的特點,如智能技術、互聯網、物聯網、區塊鏈、虛擬現實、增強現實等,使得城市發展更加科學合理、快捷高效。

2 、智慧城市:城市發展的最高階段

智慧城市或數字城市,是城市發展的一個最高階段,或者我們有時候把它叫做未來城市,從中國宋朝的清明上河圖上記載的城市發展到現在,我們的城市越來越發達。

實際上城市化是我國經濟發展的一個發動機。在改革開放以來,城市化水平不斷提高,2017年中國的城市化率已經達到58.52%。大量的人向城市聚集,大量的土地流轉為城鎮用地,勞動生產成本大幅度提高,土地的價值更是大幅度飆升,城市化成了經濟發展的一個發動機,一個重要結果是國內生產總值GDP快速提升。1980到2017年期間,我國一線城市平均擴展了10余倍,城市化的發展功不可沒。

智慧城市的關鍵就是智能和智慧,那么對于什么是智慧城市,現在也沒有一個標準。中國住建部、國家工信部也想制定一個智慧城市的標準,但是現在看來還有難度。我把智慧城市歸納為感覺(Feeling)、傳遞(Pass on)、思維(Thinking)、行動(Acting)四個方面。

第一, 具有一套全面感知自身及其周圍環境狀態變化的探測和感應系統。

城市也像人一樣,有人研究,人身上有10億個感知細胞,幫助人類感知周圍環境的所有變化,所以城市也應該有大量感知系統,比如溫度計、風速計、濕度計、視頻等等,這些是城市大數據的主要來源。

第二, 具有一套能完整準確將這種感覺傳遞出去的傳輸系統。

這一點講的是全面覆蓋,我們的信息要通過互聯網、物聯網、有線網、無線網等各種形式,傳遞到城市的大腦中樞,即云計算中心或大數據處理中心。

第三, 具有能快速處理感知信息并有強大的思維能力,善學習、會思考、能決策的系統。

如果沒有智慧決策,沒有超級計算能力,沒有各種分析應用模型決策支持和解決方案,沒有強大的后臺支持體系,我們的城市不可能智慧。所以它是一個城市的決策指揮中心,城市的中樞和大腦,也就是今天的云計算中心。

第四, 具有一套覆蓋整個城市能正確和準確執行指令的實施和執行系統。

智慧管網、氣網、電網等系統,都要根據城市變化隨時做出反應。城市的智能化和智慧化的目的之一,就是能夠轉變政府智能,轉變人們的生產生活方式,使整個社會有序和諧,人民生活更加舒適、安詳、便捷、美好、幸福。

最重要的標準,如果城市稍微智慧一點,領導同志就不用整天因為一點小事在會議室開會,這樣的城市不可能智慧。我認為智慧城市的標志,至少是我們的領導同志們能夠有時間休息、有時間休假、有時間去打高爾夫、有時間去游泳。

3、 遙感在數字中國和智慧城市中的應用

城市是人口最密集、交流最頻繁、創造經濟價值最高、但也是社會最為病態化、風險最大、危險程度最高的地方,這里要建立智慧體系談何容易,但是我們必須要往這方面走,在全面感知的基礎上,對城市進行科學治理,統籌發展,布局合理、科學決策。技術先進、智能運作、生態文明、團結友好、經濟發達、民生幸福的智能和智慧城市,是社會發展的必然,也是中國特色社會主義建設發展的一個終極目標。

實際上“數字中國”就是在大數據的基礎上,其中就包括遙感。遙感是認識地球大數據的一個重要數據源。

人的感知80%以上是通過視覺,因此視覺是我們看一個城市、看一個社會的最重要指標,這也是遙感的作用。站得高才能看得遠,欲窮千里目,更上一層樓,衛星遙感、航空遙感就是人類視覺的延伸。

此外,一個城市的發展有宏觀和微觀兩個層面,宏觀是看城市布局和生態環境的科學性、合理性、整體宜居性等,而微觀則是貼近城市居民的生產生活活動。以前,遙感更多是提供城市的宏觀生態,而隨著衛星分辨率的提高和低空遙感無人機的應用,遙感在城市的微觀領域也能發揮不小作用。

現在全球約有七千多個航天器,中國也至少有兩百多個衛星和航天器。和其他各國一樣,中國有1/3的航天器都是對地觀測,當年周總理講過首先要把地球上的事情辦好。中國遙感已經在對地觀測、氣象、海洋、環境等領域,建立了衛星系統及其相應完整的地面系統和應用系統。

目前,中國建立了高分系列衛星,其中高分二號達到亞米級分辨率;高分三號雷達衛星提高了人們對遙感的分析能力;高分四號地球同步衛星分辨率雖然不高,但在災害預測和監測上可以發揮重要作用,比如觀測臺風的精細結構,對氣象衛星在技術上是一個重要補充;高分五號高光譜衛星數據是以圖像立方體的形式表達,就像撲克牌疊起來,中間可以抽取任一張進行分析;高分六號衛星基本和高分一號相似,其主要特征是寬覆蓋,16米多光譜可以覆蓋800公里。

此外,商業遙感也得到了很大的發展,包括北京一號、北京二號、吉林一號、高景一號等。其中高景一號是中國分辨率最高的商業衛星,分辨率高達0.5米。

遙感數據具備了大數據的一切特征:宏觀性、多源性、真實性、實時性、海量性,但除此之外,遙感特別是衛星遙感,還具備一個重要特點:沒有地域限制,沒有國家限制,可以觀測世界上任何地方。

但是遙感數據并不總是顯性的(肉眼容易識別),有時需要進行數據挖掘,得到各類隱性專題信息,這就是遙感分析。通過分析,一層一層地把各種信息提取出來,這是遙感數據最終作用。

衛星、飛機、無人機采集的遙感影像,服務于數字城市和智慧城市。通過數據挖掘,提取城市信息,如水體、道路、植被、建筑物、屋頂的不同建筑材料等信息的提取,最終得到綜合信息產品。在城市水質、水系、布局、發展、減災、交通、區域結構等方面,起著重要作用。通過遙感,還可以監測城市擴張、耕地占用。通過提取城市能源結構(如空調使用),獲取城市能源消耗情況。

此外,經過遙感數據挖掘,可以提取水域中的藍藻信息,提取地下礦藏、斷裂帶、礦物分布等,助力礦產勘探。

還有,由于遙感沒有國界,所以它可以支持國家“一帶一路”的倡議,遙感可以作為“一帶一路”的開路先鋒。

遙感還可以進行三維建模。中國三維建模發展很快,一些中國企業的技術都已具有自主知識產權。

4 、結束語

2017年習總書記在中共十九大報告中提出要建設科技強國、質量強國、航天強國、網絡強國、交通強國、數字中國和智慧社會,把“數字中國”上升到黨和國家的重大戰略目標,是習近平中國特色社會主義思想的一個重要組成部分。我們很榮幸自己從事的行業,是國家的一個重要戰略方向。

數字中國派生于數字地球,結合中國的特點,它又高于原來含義的數字地球,它是中國信息化的體現。作為一種智慧和智能的城市形態,它應該具有感知、信號傳遞、智能思維和行動的能力。

一個智慧城市絕不是一朝一夕可以建成的,需要經過漫長的發展,人的要素、文化要素等各種智慧城市要素,都要得到極大提高。也就是一個智慧的人一定是物質文明和精神文明同步發展,所以城市的生態文明建設也非常重要,比如到處亂丟垃圾,最后受到了懲罰,這是生態文明的缺失。

雖然智慧城市建設的實現是漫長的歷史過程,不會一蹴而就,但是智慧城市還得靠人干出來,我們不能等待,要靠數字城市和智慧城市的建設,與全面小康的建設、與追趕中等發達國家水平同步進行。一些發達國家建設智慧城市的經驗也告訴我們,雖然全面智慧城市的建設道路很漫長,但可以一步一步走,在交通出行、停車、休閑、醫療、購物、養老等方面一個一個智慧起來,最后形成統一的智慧城市。比如北京機器人派送快遞、西安利用無人機拍攝、智慧車牌識別、帶有高位視頻的路邊收費系統、深圳利用機器人實現地下智能停車等,這都是向智能化邁出了一步。

發達國家的經驗還告訴我們,智慧城市最先應該落地于電子政務,有助于政府智能決策,提高辦事效率。以人為本是智慧城市建設一直要把握的一個基本方針,要讓民眾有更大的獲得感和幸福感,更愛自己的家鄉,更愛自己的國家。什么時候中國官員不那么忙了,一些國人不再向往國外生活、往國外移民了,智慧城市建設和實踐才算是有點成功了。

總之,以智慧城市為代表的未來城市,是對美好生活需要的一種愿景,是城市建設并完全可以逐步實現的目標。我相信,通過我們的努力,一定能讓城市更加智慧,人們生活更加美好。所以遙感將助力智慧城市建設,讓人民的生活變得更美好。

我的匯報就到這兒,謝謝大家。

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