【大家】“互联网背景下，地理信息产业将百花齐放”——专访测绘遥感信息工程国家重点实验室主任龚健雅院士
卫星与网络
（原文刊登于《卫星与网络》杂志2014年10月）
龚健雅，当前我国测绘学科的主要带头人之一。1982毕业于华东地质学院（今东华理工大学），先后在华东地质学院测量系、武汉测绘科技大学摄影测量与遥感系、武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室任教和工作。期间，曾到美国波士顿麻省州立大学地理系、香港理工大学作访问教授。1992年获得武汉测绘科技大学与丹麦技术大学联合培养的摄影测量与遥感专业博士学位。2011年当选中国科学院院士。现任武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室主任，国际摄影测量与遥感协会第六委员会主席。
国外求学，初探GIS
在20世纪80年代末，国内外的测绘水平差别并不太大。但是其时国内还没起步的地理信息系统，在丹麦已经非常有了非常广泛的应用。用一个小例子来说明：80年代初——在中国人尚不知道“数字地图”为何物时，丹麦已经做完了全国1:2000的数字地图。因此，原本是测量专业出身的龚院士，来到丹麦就是想要系统学习掌握地理信息系统的理论方法和技术，然后将这种先进的技术带回国内。1989年9月，龚健雅进入丹麦技术大学摄影测量所进修。他十分珍惜这次出国学习的机会，一年的学习时间，虽然不长，但是却足够让一个有心人取得骄人的业绩。进修快结束时，龚院士提交的《面向对象GIS数据模型》论文，被选为欧洲第一届GIS学术讨论会报告论文，引起了专家的兴趣，并被澳大利亚的《摄影测量和大地测量学报》转载了全文。鉴于龚健雅的研究成果，丹麦农业部曾邀请他到那里工作，并许以高薪和好的研究条件；国际一些研究机构也向龚健雅伸出了橄榄枝，希望能够开展一种新型的面向对象地理信息系统研究。
新中国成立后，尽管国家发展很快。80年代末，人民的生活水平也已经有了很大变化，然而还是无法与发达的欧洲地区相比。“当时，我们的工资大概100块钱左右，而丹麦差不多水平的年轻人工资合人民币大概两万五。”龚院士用一种最直观的方式帮助记者理解了那时候两国的经济水平差异。 但即使这样，龚院士还是在导师李德仁院士的建议下，选择了回国发展。
地理信息系统是一种基于计算机的工具，它可以对在地球上存在的地物和发生的事件进行成图和分析。在公众、企业、政府和事业单位中解释事件、预测结果、规划发展方面都具有实用价值。过去的地理信息系统只针对图层来表达信息，比如在一个地图的图层中，会出现水渠、河流、湖泊等一系列信息。但是龚院士独创了“面向对象”的地理信息系统，即以对象为单元，针对每一条河，每一个湖泊，单独收集数据和组织管理信息。这样以来，面对不同的需求，可以组织不同的多个对象及相关信息。比如要调集“长江”的信息，只要把长江水系下的多条河流信息集成起来即可。面向对象的国产地理信息系统也是龚院士回国之后经手的第一个项目。
龚院士介绍说，面对对象的地理信息系统在研发的时候并不是很困难。但这是一种概念性的问题。过去由于在信息组织方面没有理论支撑，所以在组织信息时都是按照图层来设计的。随着计算机技术的发展，人们发现按照对象来组织信息更有利于数据的采集和管理。“但是这样处理信息也有难度，那就是如何在各个对象之间建立联系。”龚院士补充说。
当被问及是如何产生研究面向对象的GIS软件的想法时，龚院士觉得这是应和了“天时地利人和”：首先，20世纪80年代末的基于关系型的GIS数据库的地理信息系统软件速度慢、效率低，使用起来并不方便；其次当时的计算机领域内出现了一些面向对象的编程和面向对象的数据库。于是当时在丹麦参与联合培养的龚院士就冒出了一个后来改变了整个GIS软件领域的想法：GIS软件也可以采用面向对象数据模型和面向对象编程方法。就这样，龚健雅提出了新一代面向对象的GIS思想。
从“吉奥之星”到“天地图”
吉奥之星是我国国内率先推出的大型面向对象地理信息系统软件，龚院士作为主要负责人之一，为笔者介绍了这个得到了国人一致好评的软件研发背后的点点滴滴。
“当时国家测绘局立了这么一个项目，给了两三百万的研发资金作为支持。项目牵头人李德仁院士、当时在武汉测绘科技大学主管科研的张祖勋院士都对这个项目倾注了很多心血。特别是张祖勋院士特批，全校的优秀科研力量都可以向这个项目倾斜。就这样，我加入了这个团队。”龚院士现在谈到这些往事，依然对当时的艰苦条件感慨不已：“由于当时的现实情况，这个软件需要快一点开发出来。于是，我们团队在咸宁封闭了几个月，到了元旦也不能回家，我就把家属接到基地里一起过节。”
对于辛苦的工作而言，最好的回报就是用户的认可。这套耗费了整个武测团队几个月工作的系统，才刚被研发出来，就马上得到了北海土地局的认可。原来北海市一直想开发一套土地管理交易系统。就这样，团队又转到北海工作。为了顺利开通能够实用的交易系统，十几个工作人员通宵达旦地工作，终于在预定的时间截点顺利建成了系统。虽然从原型系统到开发应用系统还是存在一些问题，但是对于一个原创的国产系统而言，吉奥之星表现得非常令人满意。
自从北海市的土地交易系统之后，吉奥之星逐渐走向了成熟。大规模应用始于上世纪九十年代中期，同时也是在这个阶段，国家层面给予了更多的支持力量。
当时广东省国土厅为了方便空间数据管理，产生了建设一个从采集空间数据到管理空间数据的系统。于是龚院士带领团队，在1999年完成了一个类似与谷歌地球的产品。唯一的不同是，谷歌地球集成的是全球的数据，而龚院士团队完成的系统中仅仅集成了广东省的数据。这个系统当时帮助管理了全省的国土数据，简直可以被称之为是“吉奥广东”。
当谷歌地球开始享誉全球时，龚院士同样被其中的几项技术所打动了：无级放大和球体视角。所谓“无级放大”，就是指图片无论怎样放大，都能清晰地按照显示比例显示出来，不会受到放大的影响。对于使用者而言，这样的使用感受更舒适。而球体视角，则能够为系统带来一种震撼感。参考这两种技术，龚院士和他的团队马上对于已有的管理系统进行扩展，在2006年完成了GeoGlobe软件。
但是由于当时缺少全国数据，因此团队选择在黑龙江做试点，率先完成了黑龙江的地理信息集成系统。2008年，国家基础地理信息中心的一位领导提议：“既然我们能够做出一个省的地理信息集成系统，那是不是能够再做一个覆盖全国的项目呢？”于是就这样，“天地图”项目在技术条件成熟、人员团队充足、国家层面支持的情况下上马，并逐步建立。当这个平台第一次开放时，访问量就达到了两百多万人次。如此之大的数据量和访问量并没有对系统造成影响，这些都要归因于前期的完善的铺垫工作和成熟的技术方案。
走向全球的“天地图”
从2011年正式推出到现在，天地图的数据内容主要包括多比例尺矢量数据、多分辨率遥感影像数据、地形晕渲数据、地名地址数据以及有关综合信息等，数据源由30TB增至60TB，在线发布数据量由0.85TB增至3TB；支持每天用户网页浏览次数由2000万次增加到逾4000万次，系统运行可靠性大幅提高。
三年多来，天地图一直在向着挑战谷歌地球的方向努力。期间，天地图的社会影响力不断增强，已成为宣示国家主权、提供公共服务、促进产业发展的重要平台，成为中国互联网地理信息服务领域具有重要影响力的民族品牌。对于天地图的未来发展，国家测绘地理信息局副局长闵宜仁表示，将以“政府主导、企业经营”为总体原则，以市场化运营为手段，通过不断整合全国乃至全球各类地理信息资源，真正形成中国地理信息行业合力，切实促进我国地理信息产业发展，使测绘在服务大局、服务民生、服务社会中发挥更为重要的作用。
对此，龚院士介绍说，早前在开发天地图软件时，网络地图服务并没有像现在这样普及。虽然天地图以政府使用为主的定位导致其在商业竞争上缺乏优势。但是天地图的政务版的应用十分广泛，水利、电力、公安等部门都在天地图上开发了很多应用系统。以公安系统为例，过去公安系统要建库必须先购买数据，然后再开发系统，成本相对较高。如今天地图可以直接充当“底图”的角色，任何地理相关的系统都可以在上面直接标注和部署。一些配合较好的政府部门，已经在天地图上实现了联合办公。目前天地图·山西已经整合了三四十个政府部门的业务系统，极大便利了政府部门的应用。
由于天地图的推出晚于谷歌地球，所以在被推出之初，曾经被不少人质疑为山寨版的谷歌地球。但是随着天地图数据的增加和功能的扩展，这样的声音已经越来越少。“目前虽然我们在不断完善天地图，但是始终面临一个现实问题——天地图中的国外数据比较少。由于这些国外的数据购买起来有一定困难，所以为了解决这个问题，我现在在推动一个全球‘测图’项目，简单说来，就是利用我们自己的卫星测量国外的数据。测完之后，就有可能建立一个像谷歌地球一样的信息服务系统。”龚院士介绍说。
龚院士口中的这个全球“测图”项目，是指由国家发改委批准的“基于高分辨率卫星影像的全球测图技术系统及应用”项目，如今国家基础地理信息中心等单位都给予了大量的支持开展示范研究。目前我国的相关卫星资源不在少数，比如资源三号、高分一号、高分二号等等，都能够为这个项目提供相应的卫星数据。龚院士预估，要采集全球的数据并且完成一个地理信息系统，大概需要几十亿甚至上百亿的资金，同时需要各层级单位的通力配合。“测绘全中国的地图耗费了我们几十年的时间，虽然现在技术的效率更高，但是测绘整个全球依然需要耗费大量的人力、物力和财力，才能把这个项目做好。”
从大数据管理到大数据挖掘
如今“大数据”的话题不绝于耳，其实早在上世纪九十年代，龚院士所在的团队就一直在处理地理信息系统最核心的问题——海量数据的管理。过去地理信息收集主要采取摄影测量和遥感的方式，未来会逐步转向使用地面传感网采集数据，可以说地理信息的数据量会呈量级飞速增长。然而伴随云计算技术，海量数据——也就是大数据——的管理已经不是一个很大的问题，龚院士认为，目前如何在大数据中挖掘到人们真正需要的知识才是需要迫切解决的问题。
传统意义而言，人们在研究工作中得出的知识，是通过积累经验、抽象物理模型等方式推算的。而物理模型作为一种理想状态，很多时候并不符合现实情况。如果边界条件和考虑因素不全，则很难得出正确的结论。如今人们可以通过分析大量数据的相关性去确定某个因素对于问题产生所带来的真正影响。“通过长期观察，通过数据来设置影响并且说明原因。大数据时代开启了一种由数据来驱动的科学研究方法。”龚院士一句话点明了大数据的真正价值所在。
2013年，百度、阿里、腾讯等互联网大拿高调进入地理信息产业，为这个传统的“大数据产业”带来了互联网思维。龚院士认为互联网公司在挖掘大数据方面更有优势：“互联网公司了解大众需求，同时有充足的资金支持企业去开发能够满足这些需求的应用。很多人认为这威胁到了地理信息产业内一些企业的生存和发展，我认为应该更宏观地理解这个问题。首先作为科学家，我们希望越来越多的人关注到地理信息产业，只有当某些企业愿意投入开发、推广大众化的应用，行业才会做大。其次，专业公司是否有必要将互联网企业当作竞争对手？我的答案是没有，专业公司有专业公司的定位，不需要做到象互联网公司那么大。这几年，地理信息产业内的企业并没有随着互联网公司的介入而萎靡不振，相反，由于产业链条拉长，企业都获得了很好的发展，可以说是造成了一种百花齐放的局面。”
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