当今世界正经历百年未有之大变局，新一轮科技革命和产业变革深入发展，信息技术的快速发展催生了当前社会发展对新型基础设施的需求。习近平总书记多次就推动新型基础设施发展作出部署，强调要加强新型基础设施建设。2018年12月，中央工作会议将5G、人工智能、工业互联网、物联网纳入新型基础设施范畴。2019年政府工作报告提出要加强新一代信息基础设施建设。2019年7月30日，中共中央政治局会议再次强调，要加快推进信息网络等新型基础设施建设。2020年4月20日，国家发展和改革委员会在其新闻发布会中明确了新型基础设施的范围。新型基础设施建设即新基建，是以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系。

新基建主要包括三个方面内容，分别为：⑴信息基础设施：包括以5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施，以天空地对地观测与北斗卫星导航为代表的空间信息基础设施，以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施，以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等；⑵融合基础设施：主要指深度应用互联网、大数据、人工智能等技术，支撑传统基础设施转型升级，进而形成的融合基础设施，如智能交通基础设施、智慧能源基础设施等；⑶创新基础设施：主要是指支撑科学研究、技术开发、产品研制的具有公益属性的基础设施，如重大科技基础设施、科教基础设施、产业技术创新基础设施等。

新基建与传统基建有所不同，建设主体由原来的政府主导变成多元主体（企业、市场、政府）共建；建设方式由原来的只考虑物理空间布局变为各行各业之间相互协同，科技含量提高；建设重点由原来只注重硬设施建设变为硬软设施兼顾；应用方式由原来的传统物理空间（铁公基）变为从物理空间到网络空间一体化的万物互联时代（数字孪生世界）。图1为新基建与传统基建的区别。

在新基建时代，应运用时空大数据将物理空间静态和动态目标数字化，传输到网络空间，实现数字孪生，以支持融合基础设施发展，实现产业数字化和数字产业化，支持实体经济和数字经济双发展。目前，整个新基建的规模大约为40万亿，而测绘在新基建中至少应该创造5万亿。主要有以下几个实现方向。

⒈基于多时相三维实景影像的自然资源调查、生态环境监测与应急管理

结合深度神经网络对遥感影像进行自动分类与解译，以用于国土和自然资源调查、管理与监测，水土气生态环境监测，精准农业和灾害应急管理等，例如：①省级自然资源遥感制图。以江苏省为例，将南京市作为历史自然资源矢量数据生成训练集，利用GPU并行加速，三天内完成600GB影像推理，实现全江苏省1m自然资源遥感制图，整体制图精度达到84.44%；②湖北省农作物一张图。融合哨兵多光谱多时相、珠海一号高光谱（32个波段）、无人机高光谱（200余波段）等85GB数据，基于多时相、高光谱的深度学习网络，构建湖北省农作物一张图系统；③全国大棚一张图。针对自然资源监测中的大棚提取应用需求，设计密集目标深度学习提取网络，构建大小为59.785TB的全国0.5m分辨率影像数据库，共提取全国大棚13647764个，在山东、新疆、上海等地验证集上取得85.78%的精度；④全国、全球地表覆盖分类。面向全球地表覆盖制图需求，生产“国产资源三号卫星中亚20万km^{2地表覆盖制图”产品；在中国实验区，由历史产品数据驱动完成全国产品快速更新；⑤湖北省农作物受灾情况一张图。2020年，依据多时相影像对洪涝灾害调查研究，生成王家坝汛期时间变化图、巢湖地区洪涝灾害实时监测图、重庆当日水淹情况图等，将湖北农作物受灾情况做成一张图，以此分析各市县受损面积，进行精准补偿，帮助农业灾害处理；⑥灾区水体变化检测。针对2021年7月郑州暴雨，通过遥感影像实时监测受灾区域水体变化，为应急管理提供决策参考。为了进一步提高基于深度学习的影像解译和分类的精度，可逐步推广基于本体的语义网格描述，以取代传统的地物分类方法。武汉大学龚健雅院士正在牵头研制开源的遥感影像样本库（LuojiaSet）和遥感影像专用框架（LuojiaNet），应得到更大的关注和支持。}

⒉基于高精度时空大数据的公共安全与大健康产业

对高精度时空大数据进行整理、挖掘、分析，以满足社会需求，是融合基础设施的重要组成。例如：①在公共交通安全上，建立“北斗+交通”智慧交通应急大脑系统。人类所有的出行活动轨迹，手机、视频、出租车、汽车、室内、公交刷卡数据，一起构成了城市的人流、车流和物流，采用这些轨迹数据建立智慧交通应急大脑系统，通过全息感知、时空分析和数据挖掘技术进行科学调度，解决交通拥堵问题。武汉市建成智慧交通应急大脑后，城市拥堵排名从23名降至53名；②在公共安全和大健康方向上，综合应用智能手机测距技术、北斗+5G室内定位技术以及信道状态信息行为感知等技术手段建立基于时空大数据的公共安全和大健康服务体系，通过感知人行为姿态、人和人之间间隔，基于移动智能终端精准跟踪病毒传播途径，从而有效避免大范围隔离和“封城”。在全国机场、车站、医院和学校等公共场合，实现手机米级精度的位置上传到公共安全云，与视频数据一起分析，做到自动识别密切接触者和安全距离者，做到疫情常态化不“封城”、不封区。这项建设意义十分重大。每个人的时空位置轨迹大数据又可为个人健康提供心理学、生理学和行为学的可靠信息，为健康与养老服务提供科学数据。相应的建议已通过中国工程院上报国家。

⒊基于数字孪生的新型智慧城市、智慧交通、智慧能源等

数字孪生新型智慧城市是指在网络空间，再造一个与物理城市匹配、对应的孪生城市，形成物理维度上的实体世界和信息维度上的虚拟世界同生共存、虚实交融的发展格局，并基于智能化技术手段让虚拟世界服务于物理空间，是一项需要长期探索和实践的数字化道路，图2为构建数字孪生智慧城市的示例。

图2 数字孪生的智慧城市

以智慧电网为例，其充分利用电力系统物理模型、先进计量基础设施的在线量测数据、无人机巡线和机器人巡查加上电力系统历史运行数据，并集成电气、计算机、通信、气候、经济等多学科知识，进行的多物理量、多时空尺度、多概率的仿真过程，通过在虚拟空间中完成对智能电网的映射，反映智能电网的全生命周期过程。这项工作是融合基础设施的最重要任务，可推广到各个城市、各个企业和各个地区。

⒋基于5G和人工智能的智能驾驶与机器人产业

车路协同的智能化，是实现智能驾驶和自动驾驶的关键，要将智能传感器尽可能放在路上，为所有车辆共享，协同方式如图3所示。放在路上的智能传感器至少应当做到：第一，保证车辆高精度、高完好率连续导航的增强系统；第二，将路上给驾驶员看的交通标志改为车用智能终端可接收的信号；第三，记录路上人、车、物状态的传感器，如视频、测速雷达等。此外，放在车辆上的智能感知、定位定姿传感器和智能驾驶脑要做到价廉物美。车路协同感知认知，以200%的可靠性来实现无人驾驶和智能驾驶，这是未来中国基础设施建设中一个重要发展方向。由于中国车辆拥有量超过2亿，具有巨大的潜在市场价值。

图3 车路协同体系

除了智能驾驶，智能机器人也是“十四五”期间一个重要的科研和产业方向，智能机器人能够在多种人迹难至的场景，进行全天时、全自动、全方位的作业。以电力巡检机器人为例，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、全自主智能巡检和安全防护，包括自动巡逻、智能读表、图像识别、红外测温、实时视频回传等功能，以人工智能先进化手段代替传统人工完成电站巡检及设备查明工作，降低人员安全风险，保障电网本质安全，提升电网智能化巡检技术水平。测绘人要勇于研发能认路识路、导航定位的智能传感器，做能爬坡爬楼、水陆兼用的智能机器人的主力军。

⒌通导遥一体化的空天信息实时智能服务

当前，中国的遥感卫星、北斗卫星、通信卫星各成体系、彼此分离，存在系统孤立、信息分离以及服务滞后等问题。因此，需要将三种卫星连通融合成一个畅通服务系统，称之为通导遥一体化的天地信息实时智能服务系统。北斗三号系统的建成并开通服务实现了中国卫星导航从0到1的跨越，这不是结束，而是一个新的开始。通过融合多种技术手段可以进一步提升导航定位精度，打造全球领先的高精度定位服务；目前北斗地基增强定位主要服务于中国陆地区域，但通过低轨信号增强可以扩展其服务范围；通过星基增强服务使北斗三号能够覆盖无法设立地基增强系统的全球陆海区域，低轨信号增强能够降低收敛时间，从而提供全球无缝高精度定位服务能力，提升北斗国际竞争力。

通导遥一体化空天信息实时智能服务系统，旨在构建全球数百颗卫星组成的天地一体化通信、导航、遥感多传感器加云计算和人工智能的天地互联网。通过星载精密单点定位（PPP）技术、组网通信技术和实时目标检测、变化检测、几何定位技术，将用户需要的信息（包括位置(positioning)、导航（navigation）、授时（timing）、遥感（remotesensing）与通信（communication)，即PNTRC）实时或近实时地送到用户的智能终端（如手机）上，该系统可实现BTB、BTM和BTC全方位服务，创造万亿产值。

图4(a)和4(b)分别为通导遥一体化空天信息实时智能服务系统的说明和示例。武汉大学牵头研制的珞珈三号多模光学遥感智能卫星，将于2022年6月发射，是世界上第一颗通过手机APP实时获取高分卫星影像的通导遥一体化智能卫星。

⒈三深一系统

在创新基础设施中，要抓住“三深一系统”，即深地、深海、深空以及地球系统。努力实现对天对地观测智能化，在空天大数据中提取信息、挖掘知识；深空探测、国防作战与灾害应急必须做到快、准、灵；通过融合发展、创新发展突破人员无法或难以到达区域的对天对地观测。应实现在太空开展导航定位、重力场研究以及矿产资源勘测和开采，并积极主动参与太空竞争和对抗保证国家安全。

新基建是一项需要更多自主创新创造的国家任务，将有力推进中国第二个百年的建设发展。在新基建时代，地球空间信息学作为空间感知认知手段，要建立全球全时空大数据精准感知认知的理论和技术体系，在新型信息基础设施、融合基础设施和创新基础设施中找准位置发挥作用，提升往前走的探路能力，实现从0到1的原始创新，为将中国建设成为国际领先的地球空间信息科学，即大测绘科技强国贡献力量。