构建实景三维中国图谱——访中国工程院院士陈军

  近日，中国工程院院士陈军接手了一项新任务，担任自然资源部国土测绘司实景三维中国建设专家组组长，他将与30位产学研用专家一起,开展实景三维中国建设基础理论体系和相关发展的策略的研究。

  这些“精挑细选”的专家都是业界大咖，每一位专家都带一个团队，算下来这是一支有数百人的队伍，技术力量可谓雄厚。

  陈军院士介绍说，在4月1日召开的专家组预备会上，这些来自多个行业、多个领域的专家、学者、企业家都表示，实景三维中国建设意义重大，令人振奋也充满期待，能参入到这项建设工作中来，很有使命感，也倍感责任重大。

  陈军院士更忙了。此前，记者几次邀约，他不是在会议上，就是在走访调研的路上。这天，终于盼来了他的回信：“4月19日上午有个会议，请您来听一听吧。”记者赶紧与他的助理确认了会议日程，如约赴会。

  这天一大早，国家基础地理信息中心1017会议室里，陈军院士和三四位专家已落座，线上专家也在视频会议室里就位。8点30分，陈军院士宣布会议开始，围绕“完善实景三维中国的知识体系框架”展开讨论。

  “知识要能指导认知，要兼顾学理与生产的需要，把学理和生产糅和在一起，形成一个兼顾学理和生产实践需要的实景三维中国的知识体系。”陈军院士首先介绍了他们提出的实景三维中国知识体系初步架构。

  记者看到，这个知识体系框架共有三级。一级结构分为背景需求、总体框架、建模与生产、数据库与管理、产品与服务、质量控制、应用与赋能、技术标准8大项。二三级结构是对它的进一步细化和深化。就像剥鸡蛋一样，一层层看到“实景三维中国”产品的内部机理、构成、技术、产品线月，自然资源部下发通知，全方面推进实景三维中国建设，并将其纳入“十四五”自然资源保护和利用规划。同年3月15日，为逐步加强实景三维中国建设战略研究，提升创新驱动能力，更好服务经济社会持续健康发展和生态文明建设，自然资源部国土测绘司决定成立实景三维中国建设专家组。为了切实地组织做好这项重要工作，陈军和团队率先着手进行了实景三维中国“知识图谱”的构建。

  陈军院士和记者说，只有逐步梳理实景三维相关知识的内在逻辑，厘清其层次关系和粒度，才能理顺形成体系化的知识系统。从需求侧，到生产端和产品，再到应用供给侧，链条上每一个分支环节都要从法理、学理上搞清楚。“这是一个实践、认识、再实践、再认识的过程，随着过程的迭代，‘实景三维中国’会有1.0、2.0、3.0等一直在升级完善的版本。”

  专家组成立1个多月来，他带领国家基础地理信息中心和中国测绘科学研究院两支支撑团队的技术人员，与专家组有关成员一道，开展了实景三维中国知识体系构建的研究、研讨、调研、整理、听取意见、再修改、再斟酌、再完善，才有了这样一个知识体系的初步框架。用专家们的话说，实景三维中国是数字孪生中国的基础设施，是一个超级基建工程。

  在技术大纲里有这样的描述，“实景三维中国”是新型基础测绘标准化产品，是国家新型基础设施的重要组成部分，将为经济社会持续健康发展和各部门信息化提供统一的空间基底。在陈军院士看来，这既是今后数十年国家和地方基础测绘的重大任务，也是一项涉及因素复杂、技术难度极大的科技工程，除了技术、标准、生产组织、服务方式上的挑战，也有政产学研用各环节联动、共建共享机制建立的难题突破。“我们的研究未来要给新型基础测绘提供支撑。既然接手这项工作，就要把它干好，给部里国土司当好智囊团。”陈军院士如是说。

  当前，国家大力推动数字化发展，推进数字化的经济、数字社会、数字政府建设，驱动生产、生活和治理方式的全面深入变革，对基础测绘的产品与服务提出了新需求。

  陈军院士举例说，国家有四大战略信息资源数据库：人口、法人、自然资源、基础地理信息。测绘该如何在“四大数据库”中提供高质量时空信息，满足国家需求，是我们应该思考的问题。

  会上，专家们各抒己见。“实景三维中国到底是什么？是不是由实体构成的？哪些是实体？哪些不是实体？怎样描述一个实体？DEM算不算实体？这些实体的类型怎么样来划分？有哪些粒度？这些概念我们都需要首先弄清楚。”每个专家都有一堆的问题提出来，讨论得十分热烈。在一旁的记者思想开小差儿了，“如果有人把专家发言中的问题整理一下，一本‘实景三维中国十万个为什么’非常容易就成册了吧。”

  其实，以问题为导向是专家们的一种思维方法，他们对学理的研究都非常严谨，近于较真。陈军院士分享的PPT上，也是“？”号一个接着一个。他和记者说，针对实景三维中国建设涉及因素复杂、技术难度极大，要在全国各地大范围全面建设与实施，确实需要回答很多问题，回应诸多科技难题。为此，他梳理了五大方面的问题。

  陈军院士表示，到下面去调研，常常有人会问，我们到底要建成什么样的实景三维中国产品？就是说，产品的内涵、外延、形式、内容是什么，如何构建新一代国家基础地理信息系统。

  大家都认同，测绘成果能更好地服务数字化的经济，服务数字生活，服务数字治理。那么，我们怎么去对接这些应用、如何打通实景三维应用服务的“最后一公里”等。

  这个层次也有许多待解难题，比如以地理实体为核心的实景三维中国技术路径是什么、地理实体模型的构建和数据实时更新、服务方面的技术难点和痛点、怎么构建自动化智能化技术体系从而提供经济高效的解决方案等。

  在实景三维中国中，政府、企业、研究单位各方的作用是什么、如何协同发力、国家怎样建立高效的组织协调机制，即政产学研用如何协同创新发展。

  将来实景三维中国建设完成后，不仅要好看，更要好用。为此，怎么形成高效的便捷服务机制，让实景三维中国赋能各个行业、所有的领域和大众生活。

  陈军院士表示，实景三维中国建设还有许许多多的难题需要探讨和解决。所以，要充分的发挥高水平专家的作用，形成精干稳定的专家团队，解决这五大方面问题，为实景三维中国建设提供技术支撑与咨询服务。

  武汉大学教授杨必胜在研讨会上通过案例分享了他的思考。他举例说，美国地质调查局（USGS）正在对全美进行三维高程测量，其经验可以让我们借鉴。如在做这一个项目之前，他们对林业、水利、城市管理等一些有关部门进行广泛的需求调研，针对需求制定数据采集、数据处理、产品等相关规范，最终形成不同分辨率、不同精度的适合各个部门应用的完整数据产品体系，解决了各部门需求。

  实景三维中国这样的超级基础设施，是否也要面向客户的真实需求，形成这样的产品呈现给社会，真正解决实际问题。这是要求我们深入思考的问题。

  “专家组始于实景三维中国建设，但不限于实景三维中国。”陈军院士解释说，一方面，专家组是为实景三维中国建设而成立，要汇聚专家智慧，从基础测绘转变发展方式与经济转型的方面出发构建实景三维中国，打造新时代的国家基础地理信息数据库，形成新时期基础测绘产品和数字中国的时空信息基底；同时，团队针对迫切应用需求，以新理念、新技术、新产品创新发展为目标，探讨实景三维中国的科学理念，厘清其构建的技术逻辑，描述典型应用场景，为实景三维中国建设方案研究、标准制定、产品研制、技术开发等方面提供技术咨询与服务。

  另一方面，今后专家组要发挥“专家智库”的作用，在为国家和地方重大测绘工程提供技术支撑，促进新型基础测绘迈向高质量时空信息服务的同时，还要组织并且开展国内外交流，讲好新发展阶段实景三维中国和新型基础测绘的故事。

  陈军院士介绍说，在实景三维中国建设专家组成员中，占比近一半的是高校教授，约四分之一是事业单位科研人员，还有四分之一来自企业和政府机构的专家。

  创建良好的工作机制是工作得以高效开展的基础。陈军院士表示，在自然资源部国土测绘司领导下，面向实景三维中国建设的工程实际，充分的发挥专家的智慧，由部属事业单位做好业务支撑，协同开展各项工作。特别是专家组成员都是具有较高水准、有经验、能担当、善协作的专家学者，我们要充分的发挥专家智慧，面向重大工程实际，本着“从实践中来，到实践中去”的原则，衔接有关实景三维中国建设试点，为他们提供系统解决方案。

  同时，依托技术支撑单位，通过“中国测绘科学研究院+国家基础地理信息中心”的合作机制承担业务支撑工作。通过这样的合作工作机制，开展更广泛的学术技术交流，和相关测评、培训工作，推动实景三维中国一步一个脚印落地实施，更好地服务自然资源“两统一、一加强”主责主业，服务数字中国，服务数字经济。

  专家组的主要任务职责，就是开展实景三维中国建设的知识体系和相关发展的策略研究，提供重大新技术、新方法分析评估和技术咨询，编制实景三维中国建设总体方案等。为了逐步加强实景三维中国建设战略研究，还需要从四个方面逐步提升能力。

  基础地理信息具有尺度性、时效性、知识性和共享性，提出了诸多科技问题，催生了测绘领域有关技术创新，带动了诸多重大测绘工程，如全球地理信息资源建设、地理国情监测、全球地表覆盖信息服务系统等。面对数字化发展和高水平发展对实景三维信息的重大需求，亟待厘清相关的基本概念，深化理论认知，构建和完善实景三维中国的知识体系。

  以往测绘界针对基础地理信息的尺度性、时效性和知识性等特性，研发了多维建模、动态更新、应需服务三大技术，形成了工程化的基础地理信息技术体系。为了研发新的三维时空信息产品，还要进一步分析评估实景三维数据采集、构建、管理、服务等关键技术，建立新的技术体系。为此，需要加强对国际上该领域发展状况和研究前沿的调研分析，以做到知己知彼，创新发展。

  要加强面向“数字中国”建设的“实景三维中国”发展的策略研究与顶层设计。包括分析梳理自然资源“两统一、一加强”主责主业和经济社会持续健康发展及信息化建设对基础测绘的新需求，凝练实景三维中国建设的发展趋势与主要应用场景，提出产品研制、服务提升等主要任务与技术路线，提出符合国情的组织实施模式、政策保障机制以及行动对策，编制实景三维中国建设的总体设计方案。

  针对国家和地方实景三维建设的工程设计、实施方案编制、应用场景构建等需要，开展相关研究，提供技术咨询服务，包括为地方项目建设和别的行业应用提供技术咨询。

  实景三维中国的理念新颖，通俗易懂，但博大精深。有许多问题和关系要进一步探索研究，梳理清楚。比如，自然资源部门肩负自然资源统一监管、国土空间用途统一管控以及加强国土空间规划职责，国土空间规划是龙头，统一调查监测是基础，基础测绘为支撑。在实景三维中国建设过程中，需要厘清基础测绘（实景三维产品）与调查监测、国土空间规划等的相互关系，建立起良性的相互支撑与协作机制。

  当然，压力肯定会有。在专家组预备会上，一位武汉专家这样认为，他在实景三维中国建设中尝到了酸甜苦辣。所以，做实景三维中国不容易，会有很多困难。我们要团结各方面力量，调动大家的积极性，共同为实景三维中国建设作贡献。眼前的困惑也好，难题也罢，都是暂时的。

  陈军院士表示，我们走的是实践、认识、再实践、再认识这条道路。不是谁都可以一下就能想明白的，慢慢来。随着理论实践的探索和认识的深入，未来的“实景三维中国”值得期待！