“如今，地信行业的GIS已经迎来了一场比较重要的技术变革。”中国科学院院士龚健雅在2016年南宁测绘学术年会上这样说道。

自2012年起，龚健雅及其团队就已经开始探索对地观测传感网的技术和应用，用他的话说，对地观测传感网正是要解决目前地信行业迫切面临的实时对地观测需求。

龚健雅认为，越来越多的应用都需要在一个实时的GIS系统下得到解决，我们需要把信息和数据实时披露，实时调度传感器，实现动态模拟，此时就需要采用先进的网络GIS技术，在统一时空框架下，来管理与分析空天地的实时动态观测数据。

以下是龚健雅院士以“对地观测传感网与实时地理信息服务”为主题的精彩演讲：

龚健雅：我记得2012年当时已经做过一个论述的题目，叫对地观测传感网的一些应用。几年过去了，我要向大家汇报一下，最近几年传感网的技术已经对测绘服务方面取得一些新的进展。

对地观测传感网是地信业剧变下的产物

如今，地信行业的GIS已经迎来了一场比较重要的技术变革。主要表现在三个方面：

第一，信息的波及方式从原来的设备采集发展到无处不在，各种地理数据实现了实时的采集以及监测。

第二，服务方式从原来的一线发展到现在实时的在线服务。

第三，服务的时间效率大大提升。

因此，我们迫切需要一个实时的对地观测信息系统，可以对原来的地理信息系统进行扩展，也对我们的工作也有一些新的贡献。

实时GIS系统需求激增

目前，越来越多的应用都需要在一个实时的GIS系统下得到解决。第一，环保、气象和水利监测。有关部门会调动航空航天的各种传感器来对水污染点进行观测，通过数据来查找它的污染源以及流域污染的范围。在这个过程中，可能要调动很多技术手段，甚至很多除了传感器之外的计算设备及信息处理软件。而它的时间是非常紧迫的，我们就需要非常实时的系统。

目前，环保部门、气象部门以及水利部门的传感器都已经实时化，卫星数据、航空数据和地面数据往往是对接的。所以，我们迫切需要采用先进的网络GIS技术，在统一时空框架下，来管理与分析空天地的实时动态观测数据。

第二，智慧城市建设。智慧城市的一个基本要求就是得到动态信息。现在，很多小城市的智慧城市建设发展很快，迫切需要采用先进的GIS系统，在统一时空框架下，实时地管理与分析城市内部的人流、物流和事件流，这也是一个集成的系统。以前的数据来源，通常是通过测绘采集和其他采集获取。但是现在，所有数据可能都是实时导入，也就需要实时系统。因此，要将天地空传感器资源融入GIS，构建协同的综合监测系统。

如何形成协同观测？

在整个对地观测网络和实时GIS系统中，最重要的实现协同，我们的团队探索了以下模型和方法：

第一，空天地的网络优化，其中要涉及大量传感器。优化内容则涉及三方面：

首先是共享。如果一个网络里有各种平台，包括航天航空、地面、移动平台、以及物理化学等各种传感器，这些传感器必须要有一个共享的信息模型，使人认识和识别这些信息。

其次是点观测和面覆盖型地面水文传感器优化布局方法。

再者是提出了顾及时间连续性的星地传感器协同观测优化布局方法。这是对星地和地面传感方式的优化。这种优化方法使多星尺度互补，时间连续性强，由不同时间点的不同分辨率卫星观测系列构成时间序列。另外，还包括星地协同，卫星和地面同步观测，如用卫星来反演土壤湿度等。

第二，信息融合处理技术。

这其中涉及大量不同传感器的数据，以及不同平台的数据。此时，我们需要把数据融合成一个产品，使之为我们提供决策参考。首先要解决的是无缝数据生成，因为这些数据存在时间的断续问题，我们的产品希望能够有连续性，这是需要解决的技术瓶颈。

第三，时空谱一体化融合。

其中，提出了多个数据融合的模型，如两个传感器或三个传感器的融合，得出的数据，其分辨率有了大幅提高，空间分辨率都清晰多了。

第四，实时服务技术。

我们需要把信息和数据实时披露，实时调度传感器，实现动态模拟。通过传感器的规划，我们可以看到信息的动态变化，同时把不同专家做的模型连接起来，在系统平台中直接形成工作流，把工作流连起来后，从传感器数据到模型计算，到最后动态的制图，形成实时的服务组合和成果。同样，有了这些以后，根据虚拟现实技术，利用动态仿真，可以把整个过程动态呈现出来。

三大智能GIS平台成果及应用

为了解决核心的模型与技术方法，我们研发了三种GIS平台。

第一是GeoSensor。2005年开始，成功研制了国际先进的开放式传感网实时动态GIS平台GeoSensor，包含集成管理、公共服务和动态仿真等100余项功能，是我国最早具有实时动态网络GIS特征的软件产品，实线了在线共享。用这套系统可以集成航天航空地面传感信息，包括地表的位移、土壤湿度、行标、水位等传感器信息。

第二是实时GIS平台GeoDyno。它是一个实时的信息系统，数据无需导进导出，在实时的数据流下就可控制。系统可以进行计算，数据实时进来，不需要数据库，这是一个基本特点。

第三是大数据智慧服务平台GeoSmarter。GeoSmarter是为应对大数据时代下政府和企业信息化变革而研发的平台型软件产品，其目标是以大数据为核心，构建政府和企业级大数据智慧服务中心。系统建立了一个比较完善的体系，包括数据融合平台、数据管理和服务平台，在大数据之上还有接口可以接到具体应用。

对于这三大平台，我们近年来做了几个典型应用。一个比较大的应用是我前面提到的水利系统应用，把整个长江全流域上万个传感器都实时加入进来，这个系统是一个典型的贯彻整个传感网的系统。软件使用的Geosmarter平台，对整个应用以及规范和调度，如长江流域对它的蓄水水库的分配，都是在这个系统中进行的。当然，也包括防汛抗旱，目前可以做到整个系统的信息共享，20分钟就可以直接到达长江上游，这个信息是非常快速的。这里面也包括很多模型，如对航道的管理以及实时通信等。

第二个应用案例是太原综合观测网。现在，这个工程对地下管网都要求安装传感器，对压力、温度等都有特殊的考虑。此外，包括应急处置、信息支持、能源疏散等模型都被加在智能GIS系统里面。

第三个案例是我们和西安临潼区共同打造的一个系统。除了原来的政务之外，把现在的智慧城市动态信息也加入进来，除了传感网、气象等信息，还有人流信息的管理等，都集成在一个系统里。另外，临潼系统中还做了一些城市管理，如环境卫生等信息，这些工作有很多是属于动态信息，又如公众信息的实时监督等。

另外，我们还做了一个动态的交通信息案例，进一步细化了监测指标，包括GPS车的调度信息、交通路口的交通信息，最后呈现出的是一个新的实时交通信息系统，通过实时信息实时地提供服务。这其中还包括智能停车系统，将停车场中每一辆进出车辆的信息实时反映出来，提供一个实时的服务。我们在防汛方面也有类似的服务探索。

实时的传感器和GIS系统，在未来一段时间将成为我们的重大发展方向。不论从技术角度来看待实时监测和实时服务，还是着眼我国的智慧城市建设，我们都需要从计算能力和具体应用上提供新的服务。

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