李德仁:用遥感给大地精准“扫描”|院士上封面⑱

封面新闻记者 张峥 马晓玉

“这是武汉大学院士楼”,一张从高空俯瞰地面的高清遥感照片呈现在大屏上,在日前举行的“院士眉山行”活动暨第二届眉山卫星产业发展大会上,李德仁院士指着三栋橘色的小楼向在场的听众介绍。“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”,部署在天上的遥感卫星不仅能够高分辨率地显示城市景观,还能监测降水量预报水灾,锁定森林火点,判断地震灾情,甚至地面上超速的车辆,也能被遥感卫星抓个“现行”……

作为测绘与遥感领域的世界领军专家,现年84岁的李德仁是中国科学院、中国工程院两院院士,武汉大学教授。作为“东方慧眼星座”计划的推动者,他认为,“要把遥感卫星从原来的政务服务,扩展到为老百姓服务上”,这样才能创造万亿价值。

李德仁

遥感技术

助力“绣花”般的智慧城市建设

1970年,我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”成功发射,2013年《中国高分辨率对地观测系统》重大专项首颗星高分一号成功发射,2019年国内首颗民用亚米级高分辨率立体测绘卫星高分七号卫星发射,2022年高分辨率达到0.3米-0.5米商业遥感卫星发射……我国遥感卫星实现了从“有”到“好”的跨越式发展,逐步实现了业务化、商业化和国际出口。

遥感卫星,记录着城市化的进程。李德仁现场展示了2018年和2010年的武汉城市遥感图像。

武汉城市发展进程

2018年6月,珞珈一号01星发射成功,作为全球首颗专业夜光遥感卫星,它验证了低轨卫星增强北斗与gps导航卫星信号的可行性。“我们可以提取出精度达到90%的武汉城市发展动态图,从红色区域可以清晰看到城市新增的范围。”

珞珈一号监测城市化进程

李德仁告诉封面新闻记者,遥感技术还能助力城市发展。智慧城市不仅涉及物理城市的数字化,即通过数字孪生技术将实体城市的各种要素如建筑、交通系统等映射到虚拟空间,还包括利用现代信息技术如物联网、大数据、人工智能等手段,实现城市管理与服务的智能化升级。

这些任务的实现,光有北斗卫星导航系统及通信技术是不够的,而是要依靠卫星遥感建设天空地一体化的信息网络,整合天基(遥感卫星)、空基(飞机、无人机)和地基(移动数据采集机器人)多种手段,实现全方位、无死角的数据采集与分析,以及精细化如同“绣花”般的智慧城市管理。例如在成都和重庆开展的城市实体建模项目,以及利用北斗系统结合物联网技术记录城市中人、车、物的动态信息。

西藏日喀则三维场景重建

让大数据变成小数据

让老百姓感知遥感

遥感能为百姓做什么?2019年,由李德仁院士牵头,九位院士联名发起了三步走建设空天信息实时智能服务系统pntrc的建议。pntrc+有多种应用场景,包括:精准农业、智能电网、民航、智慧港口、智慧社区、智慧城管、畜牧、资源勘察、物流监控等等。

以前,天上的遥感、导航、通信卫星各干各的,没有联通,服务到不了用户手上,老百姓拿不到,“要把天上的大数据用人工智能处理,变成小数据送到用户的手机上,这样才能实现分钟级的智能服务。”李德仁说。

珞珈二号01星,是武汉大学珞珈系列卫星的“第三星”,是一颗用于科学试验的卫星,也是国际首颗遥感成像、气象探测和水利应用一体化卫星。2023年海河“23·7”流域性特大洪水汛情中,来自珞珈二号01星的汛情信息不仅为防御提供了数据支撑,还提前预警,帮助了灾区群众的及时转移。

遥感卫星在汛情预报中的应用

遥感卫星还能应用于森林火灾监测与通报,“哪儿有着火点,在天上花两秒钟检测,再用北斗短消息传回来,十几秒就能把着火信息传回消防队员的手里,同时保证精度在5米内,就能很快找到出火点。”

近到大学的校园、马路上的汽车,远到韩国首尔的娱乐场、迪拜的高塔、北京大兴国际机场……我们都可以通过天上的卫星来“看到”。用李德仁的话来说,卫星要实现通导遥一体化,人工智能要上天,要把天上一张网、地上一朵云结合在一起,为各行各业服务,来造福整个人类社会。

李德仁一直在推动“东方慧眼星座”计划的实施。通过部署在天上的遥感卫星组网,实现5天覆盖地球一次,建立从全国到全球的服务系统,让目标看得快、看得清、看得准、看得全、看得懂……

如果我们有250颗卫星

用户的等待服务时间只需5分钟

截至目前,四川眉山已经成功发射10颗卫星并组网形成“天府星座”,成为西南地区商业遥感卫星数量最多的城市,位居全国第四。“如果我们有250颗卫星,那么只需要5分钟的服务等待时间;相比之下,如果只有10颗卫星,用户就需要等待1天,甚至更长的时间。这会影响用户体验和满意度。”

“在万物互联的时代,一定要把人工智能做到天上去……建立一个时间小于5分钟、精度优于5米,高质量、智能化、实时运营服务的遥感系统。”

如果有那么一种模式,把遥感卫星制造、发射与运营结合起来,形成产业链,让“老百姓坐在海边,带着孩子看卫星发射。一边吃烧烤,一边享受科学教育。”这何尝不是遥感与百姓最近的距离呢?

一门三院士

2022年,在法国尼斯举行的第24届国际摄影测量与遥感大会上传来喜讯,李德仁被授予布洛克金奖,以表彰他为摄影测量、遥感和地球空间信息科学发展作出的里程碑贡献,他也成为首位获得此奖的中国科学家。

上世纪五十年代,年轻的李德仁怀揣着建设祖国的赤子之心,踏入了武汉测绘学院(今武汉大学)的大门。那时的中国,卫星导航与遥感技术尚是一片未被开垦的荒原。但李德仁的目光超越了时代的局限,他深知这些技术对于国家发展的重要性,毅然决然地踏上了这条充满挑战的道路。时间的指针划过数十年,从青年学者到学界泰斗,李德仁的名字逐渐与“3s集成”(gps、gis、rs)紧密相连。他的研究,如同精确制导的卫星,为中国乃至全球的地理信息系统、卫星定位及遥感应用开辟了新天地。

在严谨而深厚的家风熏陶下,李德仁不仅自身成为了行业领军人物,还激励着家族成员共赴科技报国之约。继他之后,李家还诞生了另外两位院士:专研人工智能领域的李德毅院士,以及专研材料学的李德群院士,三人并称“一门三院士”,使得他们的家乡——溱潼这个江南小镇因科技人才辈出而声名远播。李家的其他子女也在教育等多个领域发光发热,共同书写着“德才兼备,家国同兴”的辉煌篇章。