从数据到知识让地图更“聪明”

时间:2021-11-25

  在当前,中国的科技工作者们正在融合人工智能、时空大数据等先进技术手段,不仅让地图活起来,也让地图更加聪明。打开中国·德清可持续发展目标(SDGs)知识服务系统,便可以看到这样一张智能化的“活地图”,广西印发科技创新“十四五”规划 加快建设创新。可以直观详细地查看人口密度、空间差异和社会公共实施布局的关系。系统集成了德清县经济、环境、社会16个可持续发展目标、102项指标的定量评估与综合分析结果,将统计和地理信息进行了深度融合,是全球首个可持续发展目标县域评估与服务案例,2020年被联合国列为全球首批16个SDGs杰出优秀实践并载入可持续发展目标最佳案例电子刊,中国仅此1例入选。

  随着陈军院士专家工作站落户阿尔法,时空知识服务框架构建、时空知识挖掘技术等关键技术领域突破不断加速。这些技术让地理信息不再仅回答“是什么、在哪里发生、谁干的”这些浅层问题,而是提供“为什么发生、会有什么问题”等深层次知识。地图因此也变得更加智能,成为社会经济建设的好参谋。

  作为国际测绘领域著名专家,陈军院士长期从事基于航天测绘的基础地理信息建模、更新与服务的工程科技研究与实践,随着新时期测绘工作“两服务、两支撑”的根本定位确定,他站在国家与部门重大战略需求前沿,牵头自然资源调查监测总体技术、时空信息支撑国土空间规划与可持续发展相关研究。设立院士专家工作站,便是为了联合企业开展时空知识服务创新技术研究,为相关战略实施提供准确、前瞻、及时的服务支持。

  “测绘的基本任务是测定和表达各类自然要素、人文现象和人工设施的多维空间分布、多重属性及其随时间的动态变化。从数字化测绘走向智能化测绘,已成为测绘地理信息产业的必然选择。”陈军说。过去三十来年,中国测绘经历了从模拟测绘技术到数字化测绘技术的重要变革,推动了数字化产品生产与服务体系的全面建立。

  陈军表示,国土空间规划、生态环境保护、防灾减灾、自动驾驶、疫情防控等新兴应用领域对时空信息的精细程度、更新周期、服务方式等提出了诸多新需求。但现有数字化测绘技术在智能化、动态性、精准度等方面存在着不足或局限性。智能化测绘的重要内容便是研发和提供更多的多维、动态、高精时空数据产品,构建新型时空信息基础设施,提供时空知识服务。

  在测绘地理信息产业,时空知识服务是对现在数据信息服务的进一步升级。在“互联网+大数据”时代,“数据海量、信息爆炸、知识难求”普遍存在。简单而言,数据信息只能告诉你事情“是什么、在哪里发生、谁干的”等浅层表面的信息,无法告诉你事情“为什么发生、会有什么问题”等深层次知识。

  这种知识困境在各行各业都存在。同样,地理信息技术目前也缺乏知识和认知智能,缺乏从大量数据中自动整合相关信息,融合地理知识进行推理,形成高价值知识性输出以支持决策的能力。

  院士工作站从事的时空知识服务创新技术研究,便是融合人工智能、时空大数据等先进技术手段,研究时空知识建模、知识提取和加工,深度搜索、智能表达、时空演化、知识推理等关键技术,实现从提供数据信息服务向提供知识服务的跨越,从而更好地服务于社会。

  院士工作站负责人崔秉良博士告诉记者,工作站规划实施的技术研究集中在三个方面,即时空知识服务的基础平台研究,实现三维地图、动态地图、图谱构建、知识组织等功能;在自然资源调查监测和国土空间规划领域的应用示范研究,以及在可持续发展领域的应用示范研究。目前,他们在研究过程中实现了时空知识服务框架构建和时空知识挖掘两个关键技术的突破。

  时空知识服务提供什么内容、应搭建什么样的知识框架是首先需要解决的难题。谷歌、百度等IT巨头虽然从2012年已开始知识图谱研究与应用并获得成功,但通用领域的知识模型并不能简单地复制到地理信息领域中。

  在陈军院士的带领下,研究团队采用了“知识图谱+单点知识”相结合的模式搭建了时空知识服务模型。在知识点个体层面,用知识描述和支撑数据事实相结合的方式来体现知识内在含义;在知识整体层面,用知识图谱来反映知识点之间的逻辑关系,揭示知识外在含义。

  此外,如何从海量地理信息数据中提取时空知识是应用中迫切需要解决的问题。院士团队通过对自然资源调查监测、国土空间规划实施监督、可持续发展量化评估等业务的研究,逐步形成了“数据→指标→知识”的知识挖掘技术路线,将指标作为知识获取的重要来源,并采用了“核心变量”概念,用于简化指标计算模型。

  目前时空知识服务平台研究已初步完成,自然资源领域和可持续发展领域的应用示范已通过项目落地实施。今年9月,在广州市院士专家工作站第一阶段评估工作中,阿尔法公司院士工作站获评优秀。

  陈军说,自己之所以选择在广州设立院士专家工作站,不仅是因为与阿尔法公司有多年的合作基础,他也看中广州在科技、经济、人才等方面的天然优势。“目前我们的很多研究已到了成果转化、形成产品的阶段。同时,广州作为‘科创中国’建设试点城市之一,具有尊重人才、尊重知识和科技创新创业的良好氛围,依托珠三角、粤港澳大湾区的区位优势,容易汇聚高端产业人才和高新科技人才。”

  今年四月,院士工作站在广州举办了广东省可持续发展监测评估战略研究项目启动会,“该项目希望能借鉴德清的可持续发展监测评估模式,在广东推动可持续发展监测评估这一重大战略性工作。”陈军的助手彭舒高工对记者介绍说。

  谈到院士工作站对企业的影响,崔秉良博士对记者说:“陈院士常叮嘱我们要在测绘地理信息技术领域再往前走一步,从数据信息服务向知识服务转型。这为公司明确了技术路线的研发方向。有了院士专家工作站支持,我们有信心推动时空知识服务新产业的形成。”

  如今陈军院士专家工作站和阿尔法公司已经在重庆市国土空间规划知识服务项目、广州市增城区政府工作知识服务平台项目等国内重大时空知识服务项目中崭露头角。

  这些时空知识服务项目对政府工作人员掌握全貌、跟进进度、发现问题、科学施策起到了辅助作用。比如在对某地可持续发展状况进行评估时,虽然他们最初了解到的信息是该地基础设施非常先进发达,但通过地理大数据进一步分析挖掘便发现其公共交通体系尚不完备,外地人在该地出行不很方便。基于此项知识,当地政府随后制定了针对性的行动方案来进行改进。

  不仅如此,院士专家工作站还参与了一些服务国家战略需求的大项目、大工程。公司董事长在经济形势分析会!长期以来,我国自然资源调查监测工作存在调查部门比较分散、概念不统一、内容相互交叉、指标之间相互矛盾等问题,出台的相关标准、技术体系存在不协调等问题,国家目前在推动构建统一的自然资源调查监测体系。完成自然资源调查监测技术体系设计便是其中的当务之急。今年陕西省秦岭自然资源调查监测项目成为全国自然资源调查监测技术体系构建的9个试点项目之一。

  目前院士工作站便牵头该项目的实施,并主要承担对秦岭地区调查监测成果的分析评价和知识化服务工作,他们将利用本次调查监测数据及整合成果,对秦岭地区的自然资源、资产、资本等信息进行分析评估,建立反映山水林田湖草生命共同体的自然资源知识体系。

  看到已经所取得的成果,陈军院士对院士工作站充满期待。“我非常期望通过这个‘院士工作站’,将时空知识技术转化为可定制、易复用的通用型时空知识服务产品。同时与广州、大湾区合作推动地理信息知识领域的基础研究和关键技术研发,研制空间型知识服务平台,促进时空知识服务产业的发展,为经济建设、社会发展、自然资源管理等迫切需求提供准确、前瞻的知识服务。”他表示。


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