地理学人：用高科技干“接地气”的活儿

任翔

我高中时的地理老师是一个奇人，他能够把地理知识点填进当时的流行歌曲里，自编“地理歌谣”。在2006年前后的山东县城高中，这种教学方式很新颖，也是我们枯燥高中生活中难得的调味剂。因此，每次在地理课上唱“地理歌谣”时，我们都会故意把教室的所有门窗打开，放声高歌，向其他班级“炫耀”。最响亮的一次甚至惊动了政教处，但毕竟是正常的教学活动，政教处主任只能无奈地走开。于是，我们就可以继续唱：“即将白天是晨线，即将黑夜是昏线。上午下午一样长，日出日落怎样想……”

也是在高中的地理课上，我第一次接触到了地理信息系统，即GIS。当时，GIS对我来说只是地理老师经常念叨的一个知识点，给人的直观印象大概就是在电脑上处理地图，我并未想到自己后来会以此为专业。文理分科后，我选择了理科，基本告别了地理课。只有临近会考时，我们需要回顾高中地理的重点。在地理老师重新走进教室的那一刻，我们报以最热烈的掌声和欢呼。

考大学时，我的第一志愿是物理，但成绩没有达到物理学院的录取标准，于是被分配到了第二志愿所在的地球与空间科学学院。我从小就擅长计算机，但当时觉得学计算机好像挺单调的，就没有优先考虑。大一时，我们要学习学院里所有专业的基础课，包括地球物理与空间物理专业的大量物理课程。我高中搞物理竞赛的底子渐渐难以支撑，因此在大一结束分专业的时候，我听从了“内心的召唤”，选择了需要写不少程序的地理信息系统专业。

地理信息系统本科专业在我们学院的全称是“遥感与地理信息系统”，我们通常会把研究内容称为“3S”，分别是卫星导航与定位（Global Navigation Satellite Systems，GNSS）、地理信息系统（Geographic Information Systems，GIS）与遥感（Remote Sensing，RS）。三者虽然拥有独立的名称，但在研究与实际应用中存在着紧密的联系。3S的核心是“空间信息”，也就是“与位置有关的信息”。

作为一个交叉学科，我们既要学“地理”，又要学“信息系统”，所以相当忙碌。大一的普通地质实习，我们在北京周边考察各种岩层和地质现象的分布；大二时，野外考察是专业必修课，包括自然地理、遥感解译两部分。自然地理部分，我们在老师的带领下攀登了北京的最高峰东灵山，观察植物、土壤等随着海拔上升、山坡的阳面阴面逐渐变化的过程。遥感解译部分，我们会根据拿到的用大幅面打印的卫星照片，前往照片拍摄的区域进行实地考察，观察不同地物在卫星照片中的外观特征，最后提交地物分类报告。此外，我们也会学习色彩学、卫星定位、测绘等具有学科特色的知识，以及编程等计算机知识。经过10多年的专业学习，向别人介绍我的专业时，我还是会说自己是“在电脑上处理地图的”，通俗易懂！

到博士阶段，我的研究方向是无人机图像处理和无人机增强现实。什么意思呢？举个例子，当无人机在夜晚或其他能见度低的地方飞行时，操作人员能够像钢铁侠那样，在画面中看到叠加的各种数据和信息，这些信息会随着无人机的移动而变化。这些叠加的信息可以描述画面中的各种目标，比如漆黑夜里海上的船只，山上的动物，街道上的建筑物、车和人，帮助操作人员完成各种任务。

直到现在，我都记得在入门的专业课上，老师向我们强调：“人类的绝大多数信息都与位置相关。”回想一下，你在手机上使用的互联网服务，比如点外卖、打车、网购，几乎都离不开位置信息。就算是看短视频、刷帖子，系统也会根据你的位置，向你推送附近的内容。因此，GIS在日常生活中扮演着越来越重要的角色。

经过几十年的发展，地理信息系统学科在传统的二维地图绘制、储存、分析、可视化方面都取得了巨大的成就。前沿的研究方向已经远远超越了二维地图，开始探讨更多话题，例如使用算法与模型研究地理空间中的各种现象，使用无人机等新兴平台实现对地观测，研究在三维空间中对地理空间与现象进行表达与分析等。GIS也从一种技术逐渐演变为一门科学。

從我自己研究的增强现实内容经验来看，在人类彻底抛弃肉体之前，我们仍需要实实在在地去操纵现实世界里的事物，需要用身体与现实世界进行交互。怎样把越来越多描述这个世界的数据更好地与现实世界融为一体？这就需要增强现实的手段。以日常的导航为例，我们需要看一眼前方的道路，再看一眼导航屏幕，这很笨拙，也增加了不安全因素。现在，人们已经尝试利用增强现实技术将导航信息直接送入驾驶员的视野，例如叠加在前风挡上，驾驶员就能对导航的道路一目了然。当然，导航只是增强现实的其中一个应用。从1968年第一套增强现实设备“达摩克利斯之剑”问世，短短50多年，科技已经给我们带来了翻天覆地的变化。也许在不久的将来，我们就能见证增强现实不可估量的威力。