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中国工程院院士、欧亚科学院院士、教授、博士生导师,深圳大学智慧城市研究院院长,郭仁忠院士出席第十五届Esri中国用户大会并作演讲。

以下是演讲全文:

今天跟大家谈一些GIS在未来的发展空间和发展作用,我报告的题目是《智慧社会的GIS路径》。我昨天好好地想了一想,大家对GIS都很了解,我现在想GIS用的最多的是什么呢?大概可能就是我们手机上的APP导航系统,我们从家里出发,比如说我早上要到北京国际会议中心。我就打开APP看一下,那这个就是一个导航系统。我们想的是什么呢,要选一条路,本身这个路应该从哪里走最近。那现在的导航是不仅选哪条路,同时这个系统还告诉你哪里堵,哪里不堵。所有使用APP的用户,他在走的过程中,他的痕迹会同时被系统所采集,采集了以后又反馈上来,所以说现在这个系统也是一个动态的系统。那每个人根据这个系统反馈的信息,来临时调整决定他应该从哪个路走,而不是一开始系统告诉他应该怎么走。这说明什么呢?说明通过网络互联,改变了我们出行的固定模式,改变了我们的行为方式。当我们很多人都走这条路的时候,可能就会有一部分人知道这一条路拥堵,那其他人也会选择其他的路,这个就是互联网改变我们行为模式,改变我们社会的一个具体的案例。2014年,美国麻省理工的一个教授,他写了一本书叫做《社会物理学》,他在2014年出书的时候,写的副标题叫做《好的思想是怎么传播的》。但是2015年他马上又把这个书重写了,写了一个别的版本,题目还叫做《社会物理学》,但是副标题改了,改成叫做《看看社交网络是怎样使我们更聪明更智慧》。这个书被上海交大的教授翻译成中文,他用了《智慧社会》这个标题,把《社会物理学》放在后面,叫做《大数据与社会物理学》。总体上讲,在万物互联的情况下人们的行为模式会发生改变,社会也发生了改变。那改变有了以后,他发现我们就有可能通过行为模式的感知来调整网络结构,改变这个信息通讯方式,然后来优化这个社会。他讲了很多案例,比如说一个公司用行为模式来改变、来优化。一个城市如何优化,比如后来我们的智慧城市,同样一个国家如何优化,那从这个角度来讲,从个体到小学体到大学体到国家到社会,他用了智慧城市这个概念,我个人认为这个翻译是非常好的。十九大,总书记在讲话里面这一段话我写出来了,我就不去念了。但是这里面讲的很清楚,要瞄准世界科技前沿,强化基础研究,实现前瞻性基础研究、引领性原创成果的重大突破,为建设科技强国、数字中国、智慧社会提供有力支撑。这说明智慧社会不是专家层面上讨论的问题,已经上升为我们国家的战略。

在科学界基本上有一个共识,我们人类社会以前实际上是一个两元空间,一个是地理空间,一个是人文空间。随着ICT的快速发展人类实际上进入了三元世界,因为我们增加了一个信息空间。那怎么样理解智慧社会?我是这么想的,智慧社会大概可能就是三元世界人类的智慧化转型。就是整个把社会放到计算机里然后再来回馈世界。我想这个从个人来讲是人类生存的方式。大概1996年美国一个学者提出数字化生存,从这里来讲应该是社会发展信息,那从历史的维度来看应该是文明的新阶段。那这样讲的话,我就在想智慧社会,GIS可以做点什么?

那要回答这个问题,我想我们还往回走一走。我们GIS是从地图走过来的,从我们目前国际国内主要的产品,我们能够提出这一点,比如说ArcGIS,它是地图上不断的线,所以说这个技术是什么。比如ArcMap,这个产品的名字说明了这个技术是从地图走过来的,那我们要问在智慧社会GIS可以做点什么,那我们要回头想一想地图为我们人类做了什么。人类文明史,我个人认为他是一部辛酸史,我们经历地震、洪水、台风、疾病、战争、饥荒,但是我们人类迎来了今日的辉煌,我们站在了智慧社会的大门口,我们可上九天揽月,可下五洋捉蹩。我们实现了万物互联,我们可以改变人类基因,我们有了纳米材料,我们可以发明一系列的材料。我们有了大数据,当然不可不提的是——我们有了GIS。

那我们来看看这个文明是怎么走过来的呢?地图,我想说地图为人类的文明做出了巨大的贡献,人类的文明史,通常专家认为是由文字记载的历史,我们虽然人类进化大概历经几百万年,但迄今考证的最早地图是发现于土耳其古城的公元6200年的地图,而发现最早的文字是公元前3200年左右。这个说明什么,说明地图是先于文字产生的,他是贯穿整个人类文明史的。目前考古家发现了我们人类最早的城市,就是我们人类最早的地图所描述的那一座城市。

2009年的时候,一个英国地图专家写了一本书叫《改变世界的地图》,然后到2012年的时候又有另外一个英国专家,这是一个历史学家,他做了一个更广泛的研究,他写了叫做《100张改变世界的地图》。这个里面案例非常多,我们不能一一列举,我这里讲三个案例,因为我们每个人都知道地图作用很大,但是究竟有多大,恐怕我们认识还没有那么到位。

第一个例子很多同志可能都知道,就是流行病学的发展。流行病学是医学的一个分支,因为流行病学主要探讨的是疾病在空间传播规律。源头要追溯到19世纪50年代,英国伦敦的霍乱病流行,那要追溯到一个医生叫做John Snow,他用地图解决了霍乱病流行病的发生,从此也催生了流行病新的研究方法,后来把Snow称之为流行病学之父,把以地图为基础的空间分析方法称为流行病人的主流基本分析法。

第二个地质学大陆漂移学说,大陆漂移是德国地质学家提出来的,他是通过世界地图的研究,发现了大西洋两岸的形状是如此的吻合,他就想到了是不是这两个大洲以前是一个整体,后续经过大量的研究,提出来了大陆漂移学说,再进一步提出了大陆板块学说。那这种学说的产生是从地图学给予的科学指引、科学的灵感。

第三个案例是进化论的产生,大家都知道进化论是达尔文发明的,他写了一本书叫做《物种起源》。人类发现了很多的化石,奇形怪状的化石,但是人们搞不清楚这些化石是怎么一回事。当时有一个初步的观点,说这些化石就是上帝创造的各种生物,上帝为人类创造一些生物,现在已经没有了。但是根据英国英格兰地质图,它表现了地层之间的关系和分布,从这个地图的分布,达尔文就发现不同的化石来源于不同的地层,他们之间有时间关系。所以说空间的分布引导了时间的逻辑关系,那就导致了达尔文发现,把这些化石用时间组织起来发现他是一个时间串,那就产生了现代所谓的进化论。那进化论对于人类的影响有多大,实际上这样的案例他讲了100多个,所以说我想说要说的是地图对人类发展贡献很大,例子可以说不胜枚举。

地图究竟是什么?专家说地图是地理环境模型,地图是地理认知工具,地图是地学分析方法。还有一个更严谨的定义,我想说地图是人类文明的成果,地图是人类文明的推手。那GIS是什么?我们说GIS是集成了地图的功能,形成了全面的超越。比如说表达方法,分析手段,传输模式,应用模式,更新模式,都全面超越了地图。在人类文明历史当中,地图改变了世界,那在智慧社会的未来之路上,我们相信GIS必将走的更远。

我们看一下GIS对地图的表达,从具像到半具像到抽象,从地理空间到维稳空间,从地上到地下,视觉从单点视角到多点视角,从特殊到各种地形观测,从表象到内部结构的表达。当然还有我们可以得到身临其境,我们叫做沉浸式感受,这个都是传统地图无法表达的,也无法实现的。这个就是我们举的一些案例,比如说进行动态模拟。更广泛的应用,比如说用于我们城市的规划和设计,不同的地理场景,不同的城市模型,我们可以做到这样。比如说城市地基线,我们通过这个进行了模拟。比如说环境保护,这个案例都是非常多的。比如说我们应用非常广泛的导航、旅游,置业,比如说我们的全球变化监测,这是亚马逊流域森林砍伐的情况,这个大家可以很清楚地通过动态的地理发现森林砍伐的情况。比如说在塔吉克斯坦冰川2000年到2010年变化的情况,这是2000年的,这个是2010年的变化。当然还有精准农业等。比如说不动产估价,我们每个人很关心房地产,那这个怎么估,有一些要素,比如说房产的位置、景观、噪音、日照情况、污染情况、空气质量、配套设施、交通情况等,基于不动产,我们可以有一个全数字化的解决方案。

我想说GIS基本到达一切地图到达过的地方,它已经到达一些地图没有到达过的地方,GIS还在前进。我们最近讲的比较多的是,GIS携手BIM将进入微观地理空间。我们一些GIS是基于地图的,总体来讲它是基于大范围宏观世界地理描述的,那现在GIS可能进入微观地理世界。那比如说智慧楼宇,智慧楼宇本身来讲是公共空间的管理,智慧楼宇基本的趋势是用三维可视化的方法来对楼宇进行管理。比如说智慧家居,智慧家居是对私人空间的管理,同样还有三维空间可视化的方法。比如说智慧园区,它是小尺度地理空间的管理。而中尺度地理空间是智慧城市。最近国家测绘地理信息局局长接受央视采访的时候讲了一句话,“地理信息技术就是把地球装进电脑带回家”。事实上,我们看到所谓智慧城市,就是用地理信息技术将城市装进电脑。那智慧城市可以认为是城市的智慧化转型,需要GIS的驱动,事实上就是这样的。GIS会成为一个数据平台,一个城市数据很多。大家现在都在讲大数据平台,大数据中心,当然现在也有一些大数据平台。但是真的要把一个城市数据计算好,这是一个非常复杂的问题。我们需要找到数据之间的关联关系,我们所有的数据里面有两个东西是共同的,就是任何事情都有两个标签。一个是时间一个是空间,空间就是位置,时间是维度。用时间组织数据也是可以的,但是无法做相关的分析。空间组织数据,非常符合我们人类认识、感知世界和解决问题的思维模式。

所以说,GIS会成为数据集成平台。事实上我们可以看一个例子,比如我们把相关的人口数据在地理信息平台集成以后,我们就可能知道一个人他住在哪里,一个人他工作在哪里,然后自然他上班应该在哪里。我们也借助了这样一个简单的模拟,比如说像深圳这样的2000万人口,大概有1000万的工薪阶层。他们要从家庭走到上班地点,他需要有相关的路径分析,我们可以做到空间的仿真,所以说GIS也是空间仿真平台,同时GIS也可能是空间优化的平台。当我把人口和相关的公共资源在空间分布以后,我们就能够发现很多问题。像这个案例里,红色的是社团中心,黄色是社团中心服务的范围,那这个是距离老百姓五分钟可以到达社团中心的范围。这个是十分钟可以到达的范围。那如果我们把人口数据放进去,我们知道每一个社团中心大概有多少人口。如果知道每一个社团中心大概有多少人,我们也知道每个社团中心工作人员的压力有多大,人员是不是饱和。如果说我们要增加社团中心,我们该怎么样进行处理,它给了我们一个空间优化的平台。那GIS同时还是城市管理的平台,我们现在都知道城市都有很多摄象头,我们到很多城市的警察局或者是交管局的交通指挥中心,看到有这样的一个大屏幕。有几十个监视器把各个路口都装上,GIS在地理空间,我们完全可以用另外的组织表达方式,它可以改变我们交通管理模式。事实上,还有其他的用途,大家可以看到我们可以做特殊跟踪,我们看到一个红色的车辆在走,当它从一个摄象头消失以后,我们在地理空间里面的下一个路口可以等着它。大家可以看到从这个路口又出来了,那这样也就意味着城市管理的模式会发生本质上的变化。

GIS还是系统工作平台,大家都讲叫做多规合一。为什么有多规合一?那是因为我们有太多的规划,各地做完了以后相互的打架,我相信在座有不少规划部门和土地部门的同事。我打一个比方,我说为什么规划打架,这个是很正常的。就像我们写一篇文章,这个文章比较长,我们搞几个人写,一个人写一段,然后凑在一起,这篇文章可能是好文章吗,不可能是的。那规划也是这样,很多规划师做规划,做完了以后我们放在一起,发现打架的问题很多,所以说产生我们非常迫切的问题,是一个惊动了中央的问题,中央领导人都觉得要多规合一。实际上基于GIS技术,我们转变规划的编制模式就可以解决。比如说一个人做了改编以后,马上通过系统反馈到另外一个人,这是一个工作模式变化。

GIS还是一个资源共享的平台,这里举的案例大家知道,地理出行共享单车。这两个资源共享是动态的资源共享,其实静态的资源共享同时也是需要做支撑的。当然,我们相信GIS是生活社交的平台,所谓生活社交的平台就是一体化的空间管理,从微观的,地面的、地上的、室外的、室内的空间、中观的城市、到宏观的,可能会一体化的管理。所以说,我就想说这么一个观点,地球为人类提供了地理空间,现代的信息中心技术为人类创造了信息空间,GIS搭建了地理空间通往信息空间的桥梁,提供了人类智慧化转型的一个空间载体。因为我们很多东西都要在空间上运行,所以说在空间里面构建了一个地理空间,给我们提供了一个空间方法。所以我们说,GIS铺设了人类通往智慧社会的道路。

确实,现在我们可以这样下一个结论,涉及到空间的地方可能就涉及到地理信息的应用,当然这也给我们地理信息提出来挑战了。地理信息以后不再是空间数据的管理,不再是地图,而是空间的管理。所以说只要涉及到空间问题,GIS都会为我们提供解决方案,当然也给我们现代的GIS技术提出了一定的挑战。

我今天就给大家分享这么多,谢谢大家!

文章来源: Esri中国

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