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        “北斗+高分”:“數(shù)字地球”打造時空新基建

        2021-10-21 06:34:32
        發(fā)明與創(chuàng)新 2021年29期
        關鍵詞:數(shù)字地球空天北斗

        觀眾在第十二屆中國衛(wèi)星導航成就博覽會上參觀(新華社 彭昭之 攝)

        7月12日,一場暴雨侵襲北京,而氣象部門提前一天已發(fā)出預警。不久之前,氣象預報還為慶祝建黨100周年活動提供了準確預報。不僅僅是極端天氣來襲時,氣象部門可以借助衛(wèi)星信息及時預警,未來,無人駕駛、智能物流、智慧城市等,也有望借助來自千里之外的空天信息,運籌于帷幄之中。

        隨著“北斗+”“高分+”等新應用不斷涌現(xiàn),將空天信息融為一體的“數(shù)字地球”技術不斷升級,時空雙重維度的新基建時代或許就要到來。

        “數(shù)字地球”應用出現(xiàn)“井噴”

        這是一張?zhí)厥獾牡貓D:不僅有農(nóng)田河流、交通路線的靜態(tài)畫面,也有車輛移動、物流運輸?shù)膶崟r圖景,還有氣象、霧霾、排放等動態(tài)數(shù)據(jù)。

        多元數(shù)據(jù)融合,空間時間并存。利用遙感衛(wèi)星、導航衛(wèi)星、航空攝影等空天資源和地理信息技術等,構建一個數(shù)字化、可視化、網(wǎng)絡化、智能化的全球信息模型,這就是“數(shù)字地球”。

        數(shù)字地球概念在1998年由美國首先提出,該概念提出后,包括中國在內(nèi)的世界許多國家都給予了高度的支持。1999年11月28日在中國召開了第一屆數(shù)字地球國際會議。

        中科院院士、中科院空天信息創(chuàng)新研究院院長吳一戎表示,隨著空天信息的不斷發(fā)展,數(shù)字地球是空天信息最后的環(huán)節(jié),也是最具市場價值的環(huán)節(jié)。

        根據(jù)熱力和軌跡分析,交通擁堵可以得到緩解;結合車輛高精度定位,物流運輸將更加安全高效;還有農(nóng)業(yè)、災害預警、碳中和等多個領域,空天大數(shù)據(jù)都可以賦能,產(chǎn)生大量新的應用場景。

        “空天大數(shù)據(jù)為很多應用帶來了可能?!眳且蝗终f,過去對地觀測數(shù)據(jù)的應用主要通過人工識別,現(xiàn)在已轉(zhuǎn)換成人機協(xié)同、智能化提取,未來將由人工智能進行自動化作業(yè),為大量新應用提供支撐。

        在中國衛(wèi)星導航定位協(xié)會副會長張全德看來,一切皆需定位,萬物均要導航?!凹涌鞌?shù)字化發(fā)展、建設數(shù)字中國離不開時間和空間,抓住北斗精準時空信息的應用,就抓住了數(shù)字產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的牛鼻子?!?/p>

        我國成功發(fā)射高分十二號02星(汪江波 攝)

        “北斗+高分”前景可期

        2020年7月31日,北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式開通,標志著北斗系統(tǒng)進入全球服務新階段。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)工程副總工程師吳海濤表示,應積極推進“北斗+”融合創(chuàng)新和“+北斗”的時空應用。他認為,數(shù)字地球作為打通天上衛(wèi)星資源與行業(yè)應用的承載平臺,在推動北斗應用融合與產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展方面具有顯著優(yōu)勢。

        “在氣象領域,數(shù)字地球大有可為?!痹谥袊鴼庀蠓諈f(xié)會會長孫健看來,高分與北斗的結合極有可能為氣象的預報能力帶來革命性的變化。今后人人都是氣象信息的需求者、采集者和傳播者,氣象數(shù)據(jù)由專業(yè)化的收集轉(zhuǎn)向“專業(yè)化+社會化”收集,離不開數(shù)字地球這一重要的基礎性平臺的加持。

        在財政金融方面,空間信息的深化應用近年來也不斷取得突破。中國遙感應用協(xié)會秘書長衛(wèi)征提到,其將成為地方財政新的開源手段。“通過推動傳統(tǒng)的土地財政向數(shù)據(jù)財政轉(zhuǎn)型,激勵政府部門把傳統(tǒng)屏蔽起來的數(shù)據(jù)在市場上進行流轉(zhuǎn),能更好發(fā)揮其經(jīng)濟效益?!?/p>

        “開展‘北斗+’的應用只有想不到,沒有做不到?!睆埲卤硎荆F(xiàn)代物流必須基于高精度位置跟蹤和時間同步,智慧農(nóng)業(yè)必須有高精度的信息支持,無人機編隊需要精準的時間和位置……5G、區(qū)塊鏈、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等數(shù)字經(jīng)濟,在技術層面和應用層面都離不了北斗提供的時空信息。

        中科星圖副董事長、總裁邵宗有則提出,將高分星座和北斗星座融合起來,共同為國家關鍵基礎設施提供高精度空間信息服務。

        “‘北斗’+‘高分’的思路、路線,在全球都是先進的?!鄙圩谟羞€形象地指出北斗和高分的關系,“北斗構成了未來數(shù)字地球的‘骨架’,高分提供的是‘皮膚’,即‘北斗為體、高分為象’?!彼^“北斗為體”,就是依托北斗系統(tǒng)獲得實時動態(tài)高精度的痕跡;所謂“高分為象”,就是借助高分衛(wèi)星提供高時空的分辨率。邵宗有指出,兩者結合能攻克許多過去用單純一種手段很難攻克的課題。例如,構建更加精細化的智能城市時空大數(shù)據(jù)管控平臺,將建筑、部件、設施等細化到厘米級,包括自然地貌、地下管網(wǎng)的三維展示,氣象和地質(zhì)災害更加精準化的應急防控,甚至可應用于碳中和的精準排放評估等。

        打造“一站式”空天信息平臺

        公開數(shù)據(jù)顯示,我國在軌運行應用衛(wèi)星數(shù)量超過300顆。而截至今年6月,我國在軌運行的高分辨率對地觀測衛(wèi)星已發(fā)射超過30顆,每天可獲取上億平方公里的影像數(shù)據(jù)。

        盡管數(shù)據(jù)存量巨大,但自然資源、交通、應急、農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)目前獲得的數(shù)據(jù)支持仍不到位。究其原因,專家認為是數(shù)據(jù)的獲取環(huán)節(jié)過多、過于復雜,讓地面產(chǎn)業(yè)無所適從。

        有人打比方說,這就好像在辦事大廳排隊,窗口很多,各個窗口又功能不一,大家不知如何是好。

        應用高性能計算、人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)以及虛擬現(xiàn)實等新一代信息技術,“數(shù)字地球”正在打造“一站式”空天信息平臺——用一個軟件把衛(wèi)星拍攝、解碼、建模、應用等中間環(huán)節(jié)封裝起來,地面應用只需跟這一個軟件打交道。

        “要讓空天數(shù)據(jù)更加智能,為各類應用提供堅實的‘數(shù)字底座’。”邵宗有說。

        但在吳一戎看來,這還不夠。“空天信息是信息技術發(fā)展的重要方向,今后所有信息都走向空天。比如海底電纜今后可能會被空天信息網(wǎng)所代替。”吳一戎說。(本刊綜合)■

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