原文发表于《科技导报》2025 年第24 期 《 时空智能助推新质生产力发展 》

　　《科技导报》邀请武汉大学测绘遥感信息工程全国重点实验室李德仁院士团队撰文，文章给出了时空智能（STI）的定义，揭示了时空智能在测绘遥感地理信息学中的数字化、信息化、网络化、智能化与实时化特征，及其在人工智能领域的重要地位。回顾并展望了时空智能的创新演进，探讨了时空智能在低空经济、公共安全与大健康等领域的应用案例，展示了其在推动新质生产力发展中的重要作用。

　　新质生产力是创新起主导作用，摆脱传统经济增长方式、生产力发展路径，具有高科技、高效能、高质量特征，符合新发展理念的先进生产力质态。新质生产力的显著特点是创新，关键在质优，本质是先进生产力。

　　时空智能（STI）是万物互联与数字孪生时代测绘遥感地理信息学的数字化、信息化、网络化、智能化与实时化。随着时空信息、定位导航服务、人工智能技术等重要新型基础设施的深度融合，时空智能将成为新质生产力发展的重要助推，提升中国科技，特别是定位导航服务与时空信息领域发展的独立性、自主性与安全性。

　　以北斗为中心PNT（定位、导航与授时）系统是新质生产力的重要组成部分。为充分发挥其潜力，应积极推进“北斗+”与“+北斗”融合应用，加速构建无处不在的PNT服务体系，推进从PNT到PNTRC（定位、导航、授时、遥感与通信）服务的创新升级。

　　当今的PNT服务主要以中国北斗卫星导航系统等全球卫星定位系统（GNSS）及其增强系统为核心，通过与多种辅助定位导航技术的协同工作，提升系统的抗干扰能力和可用性。当前导航定位正从“单一传感器”向“多源泛在的智能感知+认知”导航定位发展，实现导航定位技术体制创新。

　　陈锐志团队研发了声、光、电、场融合的高精度室内定位技术，实现室内外一体化高精度位置服务。具体地，音频定位系统涵盖了从信号发射基站到用户终端的全链条硬件方案，以及跨系统、跨平台的软件解决方案（图1）。该团队开发了音视频一体化摄像头，实现了视频监控与高精度室内定位的集成，已成功应用于智慧公安、智慧物流、网约车服务等多个领域，为国家平安工程2.0建设提供了有力支持。此外，还开发了商用5G（第5代移动通信）多波束智能定位新方法，为5G室内定位提供了有效的解决方案。

　　北斗三号系统标志着中国卫星导航技术的重大突破，实现了从无到有的飞跃。为了进一步提升导航定位的精度，可以通过构建低轨卫星导航增强系统，打造全球领先的高精度定位服务。

　　为了在不让做和不能做地基增强的地区实现北斗高精度PNT服务，武汉大学设计并实施了国内首套低轨导航增强载荷方案，研制了低成本、低功耗、紧凑型、高性能载荷，其技术指标领先。珞珈一号卫星搭载的导航增强载荷具备多项核心功能。珞珈二号01星测试结果与珞珈一号的导航增强试验结果相比，载噪比的一致性问题得到有效解决，证明了技术的显著进步（表1）。

　　将北斗与惯性测量技术集成的定位定向系统（POS），可实现移动目标实时高精度PNT服务，连续提供位置、姿态和速度9参数服务。利用光学传感器和激光雷达的主被动即时定位与地图构建方法（SLAM），可在无北斗、无全球定位系统（GPS）的区域，包括月球、火星上实现PNT服务，有效支持玉兔号、祝融号的自动航行。

　　当前通信、导航、遥感卫星系统各成体系，导致系统孤立、信息分离、服务滞后等问题。因此，在抓紧实现无处不在的PNT服务的同时，武汉大学在全球首先提出，推进从PNT到PNTRC服务的创新，建立通导遥一体化的空天信息实时智能服务系统，并构建中国的空天信息全球实时监测网络。这将支持各类用户在任何地点、任何时间的信息获取、高精度定位授时及通信服务，实现全球范围内的遥感数据从获取到应用终端的分钟级遥感信息快速、准确、灵活的服务（图2）。

　　为了验证PNTRC服务的可行性，武汉大学牵头发射了珞珈三号01星、珞珈三号02星（武汉一号）卫星。其中，珞珈三号01星搭载了多种成像模式，实现了卫星在轨智能处理，成功验证了实现全球范围内遥感数据从获取到应用终端的分钟级高效服务能力（图3）。继此之后，珞珈三号02星也成功发射。

　　珞珈二号01星是国际首颗Ka频段高分辨率合成孔径需达（SAR）卫星与国际首颗试验多角度成像模式的毫米波雷达卫星，成功获取了全球首幅0.5 m分辨率的星载Ka波段SAR影像，并建立了业务化的“云+端”遥感应用系统，实现了通过移动设备操控高分辨率SAR卫星的“天+端”服务。珞珈二号01星在技术上实现了多个首次，包括首次开展低轨卫星信号增强和信息增强联合实验，首次实现Ka频段相控阵SAR成像与数传天线一体化，首次利用毫米波SAR卫星开展视频成像试验验证等。珞珈二号01星还是国际首颗集遥感成像、气象降水探测和水利应用于一体化的卫星，实现了气象水文一体化，能够进行高精度的降雨量及流速测量，已成功应用于京津冀地区的堤防决口预警和洞庭湖的遥感防汛工作。

　　2022年起，武汉大学与山东省烟台市共同建设东方慧眼遥感卫星星座，旨在建立一个全球实时智能监测的空天信息网络，计划在2030年前发射252颗遥感卫星，目标是让全球用户在任何地点都能在5 min内享受到目标看得快、看得清、看得准、看得全、看得懂、送到位服务。

　　2024年2月3日，东方慧眼星座首颗OSE−HR01高分卫星成功发射，具有3大特点。

　　二是配备卫星通信终端，实现前向5 Mbps、返向10 Mbps的双向中继通信能力；

　　实现PNTRC和人工智能上卫星的东方慧眼星座计划在2030年建成，将为全球提供快、准、灵的空天智能服务，创造1∶10的新质生产力。

　　在万物互联与数字孪生时代，时空智能将能够自动和实时地感知和理解自然及人类活动，为大众提供实时、智能化的空天信息服务，助推新质生产力的发展。时空智能将有望创造空天信息、低空经济、公共安全与大健康、自动驾驶、智慧电网、智慧工厂、自然资源、应急管理等多个万亿级产业（图5）。

　　“低空经济”正迎来快速发展的新阶段。2024年3月5日，《政府工作报告》中提出了“大力推进现代化产业体系建设，加快发展新质生产力，积极培育新兴产业和未来产业，积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎”。2024年4月，工业和信息化部、科学技术部、财政部、中国民用航空局联合发布了《通用航空装备创新应用实施方案（2024—2030年）》，明确了到2030年推动低空经济形成万亿级市场规模的目标。

　　尽管“低空经济”与无人机、通航产业发展密切相关，但与美国等国家相比，中国的通用航空产业仍存在一定差距。目前，中国通用航空活动使用低空空域的比例不足30%，且尚未形成网络化和规模化。因此，中国低空经济发展应抓好3件事：

　　实践证明，时空智能技术在提升公共安全和大健康领域的效率和效果方面具有重要作用。“北斗+高精度室内定位”技术能够实现亚米级定位精度，“北斗+5G”的结合显著提升了公共安全资源调配的精准度，而时空位置大数据为构建平安中国和健康中国提供了坚实的技术支撑。以武汉交警数据大脑“北斗+交通”智慧应急应用系统为例，该系统依托全息感知、时空分析和数据挖掘技术，集成了应急资源接入、动态展示、视频核查、实时调度导航、重大活动安保和综合研判分析等多项功能（图6）。

　　此外，借鉴人脑思维链技术开发的智能手机上下文思维引擎，能够自动理解老年人的日常独立活动，并进行心理学、生理学和行为学的分析，成为老年人的专属生活助理。可以预期，“北斗+公共安全与大健康”产业可创造万亿产值。

　　智能汽车在面对城市中的复杂使用场景，迫切需要依赖时空智能技术来实现高精度、高可靠性的导航，以解决“最后一公里”的导航难题。

　　为此，应将智能传感器尽可能部署在道路上，以便所有车辆共享。同时，车辆上搭载的智能感知、定位定姿传感器和智能驾驶系统也应追求高性价比。因此，需要积极推动人、车、路、网、云的基础设施升级，实现路端感知、云端决策、车端控制的一体化。通过集成感知、高精定位、决策等技术，智能汽车的高性能定位测姿光器件可以重点解决高精度定位问题，并提升多源数据融合的性能，从而实现智能汽车在复杂城市环境中的安全可靠运行。

　　武汉大学杨必胜团队开发了用于电力走廊多要素的精准定位、识别与建模，以及3D空间关系计算模型一体化的软硬件系统，有效解决了电力走廊安全风险的定位和预警问题。此外，设计的电力巡检机器人能够实现对变电、输电、配电设备进行全天时、全方位、全自主的智能巡检和安全防护，降低了人员安全风险，保障了电网安全运行，并提升了电网智能化巡检技术水平。

　　基于这些技术，杨必胜团队还开发了电力走廊无人机巡检与智能监测系统，这是国内外首次大规模应用的大型无人机电力巡检技术。在未来，无人机系统将从智慧电网推广到石油化工、智慧采矿、智慧物流多个行业，形成万亿级产业。

　　时空智能的应用推动了“天空地”一体化林草感知监测体系的建立。武汉大学眭海刚团队和立得公司通过构建实景三维高精地图底座、天空地传感网/物联网实时感知立体检测网、智慧林草运营与管理平台，实现了国家公园智慧林草一体化感知监测，达到了世界先进的林草治理水平，打造国家公园智慧林草的“中国名片”（图7）。

　　在地基监测方面，眭海刚团队和立得公司设计了多功能移动方舱和集装箱式监测站，有效适应国家公园等恶劣环境。便携式监测设备能够在不干扰和不伤害旗舰动物的情况下进行近距离监测，获得监控视频、位置信息等数据。

　　在天基方面，通过集成卫星通信实现了远距离传输。高通量卫星通信系统具有通信容量大、速率高、抗干扰的特点，能够支撑更广阔地理区域下快速的通信。

　　结合“天空地”立体监测网，构建了智慧林草数字孪生平台，通过数字空间编码对各类林草监测设备进行精细网格管理，并建立唯一性标识。将监测设备与“3DGIS”模型叠加，构建数字孪生国家公园的“身体和神经网络”，实现国家公园全时空、全方位的感知监测和管理，显著提升了智能化管理水平。

　　此外，武汉大学梁欣廉团队开发了全球首套全自动林冠下激光雷达森林调查系统，开辟了森林调查和精准碳汇计算的全自动新路径。

　　武汉大学牵头的“区域协同遥感监测与应急服务技术体系”国家重点研发计划项目与长光卫星技术股份有限公司合作，共同开发了星载在轨处理应急响应技术体系，并在吉林一号光谱01/02星上进行了在轨测试，成功展示了自动检测森林火点、海面船舶等目标的能力。通过北斗短报文通信技术，实现了秒级的“从传感器到用户”的信息传递，显著提高了应急响应的速度。

　　时空智能作为数字时代万物互联与数字孪生技术的核心，不仅集成了测绘遥感地理信息学的数字化、信息化、网络化、智能化与实时化，也是人工智能领域的重要分支。它通过自动和实时地感知与认知自然和人类活动，为人工智能开拓了广阔的应用前景。在万物互联的时代背景下，时空智能已经成为推动新质生产力发展的关键力量，特别是在低空经济、精准农业、公共安全、自动驾驶、智慧电网、智慧工厂、自然资源监测、应急管理等领域发挥重要作用。时空智能将增强中国在全球科技竞争中的独立性、自主性与安全性，为中国在全球科技舞台上赢得更多的话语权和影响力。

　　作者简介：李德仁，武汉大学测绘遥感信息工程全国重点实验室，教授，中国科学院院士、中国工程院院士，研究方向为摄影测量与遥感；郭昊南（通信作者），武汉大学测绘遥感信息工程全国重点实验室，博士后，研究方向为遥感智能解译。

　　《科技导报》创刊于1980年，中国科协学术会刊，主要刊登科学前沿和技术热点领域突破性的研究成果、权威性的科学评论、引领性的高端综述，发表促进经济社会发展、完善科技管理、优化科研环境、培育科学文化、促进科技创新和科技成果转化的决策咨询建议。常设栏目有院士卷首语、科技新闻、科技评论、专稿专题、综述、论文、政策建议、科技人文等。j9跨境创业