北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设运行的全球卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位导航授时服务的国家重要时空基础设施。北斗系统的建成运用为相关技术与产业的发展提供了基础,北斗网格码就是其中之一。
狭义的北斗网格码(BeidouGridCode)又称“北斗网格位置码”或“北斗导航网格码”,是国家北斗系统组织研发的全球区域位置标识编码,是对北斗系统的重大基础性应用之一。广义的北斗网格码是指运用自身标识编码系统,服务于地理信息大数据建设和应用的重大基础技术体系。北斗网格码的广泛应用不仅能给高精度位置服务、物联网、智慧城市等各行各业的应用带来显著效益,而且对于国家的信息化建设、治理能力现代化建设以及国家大数据体系建立都具有十分重要的意义。
北斗网格码的先进之处。北斗网格码是随着北斗卫星导航系统的高速发展与建成投用而诞生的,它的提出有利于解决“数字中国”战略在实践中遭遇的诸多问题,北斗网格码更是依托关键技术,重点解决了数据的区位标识、共享交换、高效计算等问题,具有广阔的应用前景。
北斗网格码有助于解决当代全球区位标识问题。地理信息技术实践的不断深化对大楼、园区等块状区域的标识工作提出了新需求,而传统的经纬度表达法不利于标识块状区域,也无法体现地理高程。相较于传统用一对经纬度坐标代表一个点的位置,北斗网格码可以用一个长度不等的数串代表一个精度不等的区域位置。北斗网格码据此可以有效表达地形、高程、深度等全方位的空间数据。这在技术上解决了如何标识不规则、非等高区域的难题,填补了经纬度表达的空白。结合北斗系统的授时功能,北斗网格码具备精确的时空表达功能,能为区位标识提供时间信息,相较传统技术有着更广阔的运用前景。
北斗网格码有助于解决信息的整合和共享问题。随着“数字中国”的高速发展,大量地理信息被采集、存储与利用。然而,民政、邮政、地形地貌与国土资源等信息需要分别采集并建立数据库,这就存在着整合与共享难题。同时,全球信息化产生的海量数据难以集中运用,也需要靠编码来进行索引。北斗网格码凭借对时空标签的精确提供,可以承担索引的功能,并能应对各种地理信息数据,从而在横向上打通信息的整合与共享通道。
北斗网格码有助于解决物体间相对时空关系的计算延迟问题。在多飞行器航路规划、室内机器人导航、工业物联网等领域,物体间相对时空关系的计算都是最基本的数据需求,也是使相关领域发展受到钳制的技术痛点。传统技术一般通过构建矩阵进行动量的浮点计算,存在实时计算量大、响应慢等问题,不能满足相关领域进一步发展的需求。而北斗网格码本身是一串整形的二进制编码,有更高的计算效率,可以助力相关科技领域突破发展瓶颈。
北斗网格码的发展现状。随着国家标准《北斗网格位置码》(GB/T394092020)于今年6月1日正式实施,北斗网格码的发展开始加速。作为一项新技术,北斗网格码由于其高泛用性和高扩展性,获得了学界、政府与相关产业的多方面关注,其在飞行器导航、室内导航等方面的应用已逐渐开展,其在包括大数据、物联网、新农业等领域的研究也将提上日程。
然而,北斗网格码在发展中也面临许多暂时的困难。这一技术的优势在于集成效应,由于目前发展时日尚浅,如果在推广上受阻,就会产生暂时的效能不足现象,对技术发展和产业培养均有不利影响。同时,北斗网格码是作为数据基础设施起作用的,其运用是基础性的,但其成效是协同性的,只有通过各项技术间的协同运作才能发挥最大效用,存在着投资周期长、初期效果不明显的特点。因此时至今日,北斗网格码技术虽然完成了自身的标准化建设,但用其替代传统技术标准还需一定时日。
北斗网格码的应用与未来展望。北斗网格码不仅通过“一码标记全球”解决了传统地理信息技术的难题,有力推动了“数字地球”设想中的准三维模拟地球向真三维数字地球转变,也在信息查询索引、数据整合共享、高精度位置服务等应用层面发挥着不可比拟的优势,具有广阔的发展前景。
北斗网格码可以将各类地理信息历史数据链接到区块网格,它对多元信息的友好使得一切相关信息都可以一码调用。因此在不久的将来,当我们打开地理信息平台,点击一个园区即可知道它的各项信息,不仅可以一键调取入驻企业等实时民政信息,也可以测算单位产值的能耗历史变化。这一应用将为智能产业、精准农业、国民经济统计等领域提供统一的可视化数据平台。
北斗网格码可以联通自然资源和属人资源的信息孤岛,将自然资源与属人资源同时引入决策。因此在未来进行区域规划时,我们将可以在城市大脑平台中模拟新规划对地面、地下、空中造成的地形改变,模拟对光照、地下水造成的变化,并比对规划区域原有居民、法人实体原有的发展情况,辅助测算发展成本与效能。这一应用将为国土资源规划、城乡建设等领域提供决策支撑。
北斗网格码可以把握多个移动的物体和地形的实时关系信息,不依赖路网提供导航服务。因此在发生地震等自然灾害时,我们可以在平台中搜索实时受灾情况,同时查看物资储备数据,并为它们规划符合灾后地形的实时运输路径。北斗网格码在防灾减灾领域的应用已经相对成熟,可以持续为人民生产生活提供保障。
除了上述已经进行探索和技术积累的应用,随着北斗网格码的发展,更多新应用还将不断涌现。尤其是在大数据、物联网等领域,当北斗网格码的基础设施建设日趋完善,产业的集成效应将更加凸显,以此为基础能实现更高水平的产业协同,能够进一步促进数字经济高质量发展。