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6G前瞻与测地愿景
供稿人: 审核人: 发布时间: 2023/9/20 点击数: 272

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在5G(第五代移动通信技术)方兴未艾之际,专家们的视野已经拓宽到6G(第六代移动通信技术)。6G目前还处于研发阶段,但是其基本面貌已经清晰可见。6G网络将是一个地面无线与卫星通信集成的全连接世界。多种、多维、多向度的信息,通过卫星通信整合到6G移动通信,实现全球无缝覆盖,6G网络信号理论上能够抵达任何一个偏远的地方。


在全球卫星定位系统、电信卫星系统、地球图像卫星系统和6G地面网络的联动支持下,6G地空全覆盖网络将帮助人类在可持续发展的诸多方面取得很大进展。6G的数据传输速率,可能达到5G的50—100倍,时延缩短到5G的十分之一,在峰值速率、时延、流量密度、连接数密度、移动性、频谱效率、定位能力等方面远优于5G。


6G的意义在于,它不再是简单的网络容量和传输速率的突破,更能够进一步缩小数字鸿沟,实现万物互联的终极目标。


6G技术是地面无线通信技术、中高低轨卫星移动通信技术和短距离直接通信技术的融合。6G将充分利用低中高全频谱资源,实现空天地一体化的全球无缝覆盖。


借助6G,我们更接近一个全息空间信息互联的世界。6G时代,物理世界在数字领域中被高度详细地表示出来,并对其进行分析和处理,人们将被放置在其中,以实现全息空间信息互联。


6G网络作为关键基础设施,在整个网络中提供具有端到端低延迟和安全计算功能的高容量链路,使人和物理设备的虚拟表示在数字域中彼此交换信息。这对于测绘地理信息行业的重大意义,是不言而喻的。


6G技术,将会把全社会推向“数字孪生”,真正实现“万物智联”。未来的6G时代,测绘地理信息有可能开始实现“海陆空天地”万物互联,推动现实世界向虚拟世界映射,加速社会智慧化升级,实现数字孪生和智慧泛在的愿景。



基于6G的全息空间信息系统,可以连接空间地图、自动驾驶车辆、机器人代理和计算资源。在虚拟现实中,利用6G的低(微级别)延迟,用户可以实时在沉浸式环境中进行空间交互。在全息远程呈现方面,6G的足够带宽能将地理信息数字传输到所有人类感官,以提供身临其境的远程体验。


不论是三维实景、孪生工厂、孪生医疗、智慧城市,其本质都是在模拟仿真技术的基础上,综合应用AI等技术,实现物理系统向信息空间数字化模型映射、监测、分析、优化、管理,6G技术为迈向这些场景修筑了“高速公路”和桥梁。根据投影物体和帧率的大小,全息通信需要足够的网络带宽,5G很难达到甚至达不到全息通信对于高清、超高清图像的需求。而6G的VR在线业务,可以具备在云端高速、高清晰度迁移云、端内容存储、图像渲染、解码、呈现及网络接入的能力。


6G未来在测绘场景的应用价值,主要体现在数据的广泛而且规模化采集、交互的实时性、获得的便捷性等方面,从而获得更加精准的数字化模型、更加高价值的运算结果、跨地域跨时间的体验、更加智能化的反馈与服务,实现全社会、全方位的智慧内生。6G的大吞吐量、超低延时等感知技术,能够支撑多维感官的协同传输,使人们获得沉浸式全息连接的“通感”体验,能够支撑1米以下甚至亚米级的超高精度定位,可以应用到测量测绘、智慧城市、智慧地图、精准农业、无人驾驶、车联网、形变监测等场景中。


未来的6G空天地海一体化覆盖网络,将由具备不同功能、位于不同高度的卫星、高空平台、近地通信平台以及陆地和海洋等多种网络节点,实现互联互通,相互取长补短、优势互补,形成一个以地面蜂窝网络为基础,多种非地面通信为重要补充的立体广域覆盖通信网络,实现同一终端在地面、空中、海面各个区域的无缝漫游,为各类用户提供多样化的应用和服务。


6G的空天地海全域覆盖,提供实时、实景传输与反馈,同时拥有高密度的设备连接能力,能够提取针对全域、某个区域、某个个体的“全景图像”,基于全域全时全景的网络覆盖、数据采集、数据分析,实现更多维度、更高水平的测绘地理空间信息技术应用,助力推动人类社会迈入数字孪生、智慧内生、泛在自由的时代。


未来6G下的智慧城市、智慧乡村的发展,离不开时间、空间和位置等要素,这就决定了测绘地理信息技术所能提供的信息非常重要。


基于6G的全息空间信息系统,可以实现从遥感获取图像数据,结合图形、图像学科等,建立大量全息样本数据库,实现机场、农田、建筑物等样本的自动识别,通过动态检查和监测地面物体的变化,实现新增城市违法建设的快速发现。这一系统可以实现空间地理的多维全息实体显示和代码管理,通过超精细管理,实现对重大活动的服务保障。


在图像目标搜索方面,基于6G的全息空间信息系统,以多维全息视觉测绘技术下的深度学习方法实现自动图像搜索引擎,可以以毫秒的速度从大量遥感图像中自动搜索目标。


在无人机视频数据实时目标检测与跟踪方面,通过建立全息目标图像的凸面模型,对图像进行比较分析,提取变化元素,从而实现全息动态变化检测。同时,通过无人机实时全息摄影测量技术,可以在移动端(近)实时显示处理结果,即无人机边飞边记录数据,服务器在另一边处理全息数据,飞完数据即可处理完成并以全息图像的形式呈现。


智慧交通将是未来6G应用与规模推广的重要领域,智慧交通的许多关键性的技术,与测绘地理信息应用密切相关。未来出行,将会有自动驾驶汽车、个人飞行器、智慧平衡器等多种新型交通方式,融合6G技术和物联网,实现多模态、大规模交通工具的近乎全量连接,通过“云+AI”智慧大脑进行数据的存储、分析、融合、应用,综合虚拟现实、全息通信等技术,同时提供开放式的接入与应用能力,形成泛在的网络连接与感知体系,通过对大量数据的融汇、分析、决策,实现路况的智能巡查、自主自优化,服务人们的出行与娱乐、应急抢险、警情调度等。


5G技术在我国的全面建设和普及,大大地促进了测绘地理信息的信息化、智能化发展,为测绘地理信息科技的应用提供了可靠、坚实的通信网络。未来6G技术的研发、落地、应用,将为数字经济的发展注入新的活力和动力。


毫无疑问,6G技术是测绘地理信息行业继续立足于科技前沿的新高地,是加速行业发展的加速器。加强、加快6G技术与测绘地理信息的融合、研发、应用,将使行业在不远的将来的科技、市场竞争中,占据更加有利的地位。



谈谈6G+测绘


5G通信的商用才刚刚开启,6G通信的概念已扑面而来,官办和企业的研究机构已经就6G技术和应用展开了大量的研究,形成了丰富的设计和验证成果。从测绘地理信息的角度来看,现在关注6G似乎有点超前,但6G对于测绘地理信息技术的应用会带来划时代的意义已是业界共识。


什么是6G?说重点就是更先进的无线传输技术(太赫兹频段通信),在普适性卫星通信的加持下,无线通信和海量数据传输高效全球通达。当然,这样说不一定准,因为6G的标准、模式、技术和应用都还在研究和发展中,随着研究的推进,会有不断地突破和新概念的推出,我们关注并期待6G通信的加速应用。



搜罗一下行业信息,从测绘、导航、遥感的角度看,PNT(定位、导航、授时)、室内外导航定位一体化、低空倾斜摄影测量、高分遥感卫星立体测图等,似乎都对更先进的通信手段有着期许,6G通信无疑对这些技术的发展和泛在化应用有更深层次的意义,李德仁院士提出的TNPRC(授时、导航、定位、遥感、通信一体化)更是直接基于6G通信时代而言的。具体如何结合,如何促进技术迭代和应用场景创新,以当前有限的信息难以清晰表述,但就像新技术革命即将发生的前夜,一切都在孕育,一切都有可能。


美国太空探索技术公司建设运营的星链是不是有6G的影子呢?有的人说完全不是,也有的人说有相关度。无论如何看待,星链的主要功能是基于卫星互联网的全球通信,就这点来看应该是代表了未来信息交互的模式创新和技术进步。我国新成立的中国卫星网络集团有限公司,主要职责也是推进我们国家的低轨卫星系统建设,推进卫星互联网发展。低轨卫星增强对于定位导航也是新的技术领域,对于测绘、导航、遥感更是意义重大,在6G时代,可能会有革命性的技术创新。


通信行业专家预测,6G将在2030年前后实现商用,未来在应用场景上,实现空、天、地、海立体空间内近乎无死角的全球泛在连接,信息交互形式将进一步由AR/VR逐步演进至高保真扩展现实(XR)交互为主,甚至将全面实现无线全息通信,支持各种多维度、深层次智慧应用,与工业、交通、教育、医疗等各垂直行业深度融合并催生新业态、新服务。


更融合化、更智能化、更泛在化是测绘地理信息行业应用的发展趋势,技术创新和应用场景也都在不断出现。6G通信时代,必将加速这一趋势,万物智能互联,时空信息高效交互,智慧城市、智慧行业、数字孪生、自动驾驶等都在这一技术趋势中发展。


6G时代,测绘如何作为,大家一起探讨。



本文内容摘自《中国测绘》2023年第8期
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