遥感大数据十问十报

2016-10-14 来:千人杂志

提要:我们应结合国家前途战略规划,做好遥感大数量和同行业应用交叉融合创新,共同探讨新商业化模式、新产业链格局,连结合“近处一路”相当走出国门相关政策,放经贸卫星的家业市场,推动地球时空大数量时代和“高空经济”的来到

——专访清华大学遥感大数据中心主任 洪阳讲课

和平/洪阳 编辑/本刊记者饶粲

近来,我国十分数量产业迅速发展,依照贵阳大数量交易所宣布的《2016年中国大数据交易产业白皮书》数量显示,2014年,华夏大数量产业规模大约为1038亿元,2015年产业整体规模达到1692亿元。目前,乘数据技术的快速发展,异常数量观念和使用已不再只限于政府、经济、通信等领域。其中,从1957年第一粒人造卫星发射以来,人类对地和人居环境的归纳观测能力达空前水平,尤其最近10年,地球观测和导航技术向世界尺度、定量分析、动态信息观测发展。美国已构建了最先进的陆地、海洋、大量对地考察系统EOS和最完备的GPS导航定位系统,没有米级的强分卫星实现全面商业化,分米级的军队监测卫星以及厘米级的世界精准定位已实现全天候服务。目前美欧日等国已基本实现全体全天候遥感卫星观测。我国为在努力提升对地考察能力,包括风云气象卫星系列、资源卫星系列、海洋卫星、环境卫星等;再明显的是华夏启动了“强分辨率对地考察系统”、“北斗卫星导航系统”少只重要专项。到2020年,华夏将完全可能成为国际上卫星最多的国家。和航天科技、传感器技术等相结合的地球遥感数据已展现出明显的非常数量特征,那个价值也遭受更强的重视。世界遥感大数量资源,正在和即将为科研和行业应用提供丰富的数量支撑。怎样充分利用这些高附加值的数量资源,实现从“数量”到“价值”的倒车,实际关系到国家科技创新和行业应用的跨越式发展。

本期大数量专刊,我们邀请清华大学遥感大数据中心主任洪阳讲课接受本刊专访,呼吁他被我们介绍遥感大数据中心的建设情况,连深入探索遥感大数量及其相关应用的进步现状和前景。洪阳讲课提出:“我们应结合国家前途战略规划,做好遥感大数量和同行业应用交叉融合创新,共同探讨新商业化模式、新产业链格局,连结合“近处一路”相当走出国门相关政策,放经贸卫星的家业市场,推动地球时空大数量时代和“高空经济”的来到。”

1、清华大学遥感大数量研究中心成立的缘起和过程是怎样的?那个重要使命是什么?

乘航空航天科技、传感器和信息技术等高速发展,针对地考察遥感呈现出第一流的四维时空大数量特征。“遥感大数量”凡是符合大数量时代进步的一个必然,凡是在十分数量的辩论指导和技术支持下的遥感科学的实行(Utilization),凡是非常数量在遥感相关领域的价值实现(Value)。如果国际上针对遥感大数量的研究本处于起步阶段,缺乏对遥感大数量的科研创新和产学研创业研究,立即对本国而言是很好的时机。清华大学遥感大数量研究中心,由于清华大学数据是研究院、土木水利学院、水沙对和水利水电工程国家重要实验室、清华大学3S基本等院系联合发起,被2015年10月23日成立,该中心和清华大学土木水利学院、计算机系、电子系、建筑学院、交叉信息学院、软件学院、经管学院、医学院等组建成跨院系机构。该中心瞄准国内外重要对地考察计划,全部促进学科交叉发展,提高为四维遥感数据链和物联网为基础的产学研用,劳动现代水文水利、海洋、土地、农业、气象、城市、环境、交通、防灾减灾、计划等,从科学研究、学科建设、人才培养、产学研联合创新等,提升国内国际影响力。

遥感大数量领域和遥感机理、图像处理、信号分析、计算机等多类学科在紧密联系和学科交叉,凡是应用性极强的一类科学技术。遥感大数量研究中心以使需求为导向,交叉创新建设项目包括:强分数据产品、北斗数据产品、世界水循环产品、世界陆地陆阐明产品、无人机遥感产品、世界海洋产品。已经搭建的阳台包括:海洋大数量平台、水利大数量平台、农业遥感大数量平台、水文气象地质灾害大数量、GNSS-R、聪慧城市、高空经济、治金融大数量。目前,遥感大数量领域在国内外都处在高速发展初期,正在形成“科研攻关—技术并—使用推广”的良性产学研联合创新模式。

2、遥感数据在经济受到即已部分典型以包括哪些?根据遥感大数量的经济分析和研究未来向上前景如何?

2016年六月《Science》报头上用卫星遥感信息来评估少地面资料的非洲各国经济发展程度。因为在风的经济研究中,一般采用调查统计方法得到数据,资本高、耗时长、不到。卫星遥感被叫做“Hard Evidence”,能够对世界进行实时监测,时间空间分辨率以及光谱分辨率越来越强,能够很好地克服传统经济数据的缺点,如果其特别适用于经济相关地物的非常范围识别和提取。

遥感大数量在经济分析着已经逐渐展开的使用包括:(1)根据高分辨率遥感数据分析土地利用覆盖变化,如果建筑物、植被、水体等的时空变化;(2)根据夜光遥感数据分析GDP、人口密度、回电量消耗和世界贫困区专题图;(3)根据高光谱遥感数据对农作物长势进行监测和产量评估。此外,遥感大数据中心的新型应用还包括:(1)鬼城指数,即使通过高分影像、夜间灯光等多来遥感数据来分析城市入住率,体现建筑资源利用情况及其变化;(2)“近处一路”经济发展指标,即使通过Landsat、MODIS、夜间灯光以及大分辨率影像等多来遥感数据来计算农业、工业和服务业的进步指数,能够表征经济在广阔的时空维度上的进步水平,因为体现我国经济政策在国际上的影响力与带动作用。

目前遥感大数量在经济中的应用刚起步,前途组成深度上的人工智能方法,能够进行实时、保险的经济发展分析,啊国际经济政策的制订提供强大的支持,连以在投资金融领域的行业应用中从到无可替代的意图。

3、硬件和数据库处理技术是非常数量的基础,和国外相比,我国技术的积累和产业用水平如何?优势和劣势表现在什么方面?

目前多起来的非常数据处理软件给新型产业用提供便捷而低成本的支付研究。在十分数量的存储硬件方面,由于成本的设想,人人不再一味追逐单一硬件性能的增强,连过普通计算机集群的方法构建分布式系统,同可以支撑大规模数据的存储和管理。所以,在十分数量硬件基础上国内外差异表现得不明显,重要来谈一下数据库等基础软件技术。

国外在数据库处理技术方面一直处于领先的地位。过去30年里,风关系型数据库占主导地位,世界数据库市场被有关巨头垄断,包括Oracle、Microsoft、IBM,这些店的涉及型数据库能够有效处理结构化数据。近几年在十分数量时代的背景之下,一半结构化和不结构化数据急速增长,风数据库技术在拍卖这些数据上遇到了瓶颈,部分新兴数据库技术随之涌现,其中来自最早的是Google用于处理不结构化数据的k-v项目数据库Big Table, 新型科技公司大力推广开来的软件,这些软件可以让高校、商店当得很快的产业化。在不结构化数据存储处理方面,比著名的发生Cassandra这样的NoSQL。除了数据库,部分分布式系统架构,如果著名的Hadoop和Spark,啊发生功力对了大数量环境下很范围异构数据处理、分析的压力。回眸国内,家乡数据库发展起步晚,技术积累不足,既然面临行业寡头的垄断,并且受到国外十分批创新开源软件的打,产业用水平自然很低。但是在十分数量时代下,国产数据库的进步引来了历史性的时机。目前,异常数量已经起到国家战略的范围,国家机构、政府机关、商店单位、高等学校研究院等各个方在对特别数量中心技术的迫切需要下,刚巧积极合作制定战略计划,共同营造良好的非常数量生态环境。家乡数据库技术的进步应吸引这样的关头,攻坚克难,有所作为。目前,清华大学遥感大数量研究中心在以NoSQL和Spark相结合建设空天地海遥感多来大数量平台,这些新的尝试将来可能会成为商业领域重要的产品研发基础平台。

4、你提出的水利工程大数量的定义是什么,它有什么核心和外延?水利大数量的重要研究领域和未来向上趋势是什么?

我国水资源分布存在着严重的时空分布不都特性,旱涝灾害易发多发。作为农业和水电大国,水利在中原历史、经济、生态、社会等方面还扮演着重要角色,前途10年水利投入高达4万亿。水利大数量是在十分数量的辩论指导和技术支持下的水利工程是和工程的重要实践,凡是靠有于各种水利设施、水文监测台网、用水单位和水利相关的经济活动,连通过现代信息技术快速传输并分布存储于各支行流域系统、但是同时可以很快读取集中于云端、实现深度数据挖掘并可视化的海量多来数据的总数。水利大数量存在以下特点:1)交叉性,由于水利和其他领域有交叉性,所以水利大数量和遥感大数量、气象异常数量、海洋大数量等交叉;2)高度时空分布性,需要依赖先进大数量技术进行拍卖分析,包括分布式大数量存储框架、机器学习等数据挖掘方法;3)铺天盖地循环性,由于水的系列循环决定的水利工程大数量在自生态、经济、社会等领域的价值循环,需要全面深入挖掘它们之间的相关性价值。

由于水利大数量是多样性、实、海量、快获取并有多元价值等特征,水利大数量在水文气象地质和洪涝灾害预测、水利设施安全监测、农作物估产、水资源调度等方面有巨大的使用价值。我们组织潜心在这些方面进行了多年研究,部份科研成果正在市场化推进。自己认为水利大数量在未来的进步趋势主要起以下几只方面:首先是在水利大数量的大多头多维度信息化程度还有待提高;第二是分布于各机关之间的水利工程大数量的起源数据共享及协作还有待提高;先后三关于非结构化的水利工程大数量的拍卖能力有待提高;先后四为水利大数量的海量特性,需要进一步结合先进的数据挖掘方法和人工智能技术研究,立即为是目前研究的热门;先后五是水利大数量关系国计民生,在推动水利大数量和有关行业和环境生态社会领域的交叉研究和使用方面还有多工作要举行。完全来讲,水利大数量是一个金矿,需要包括我们组织在内的相关科研机构、工作单位和市场以的交叉协作才能真正发挥其应有的社会经济价值。

5、海洋大数量的内蕴、数量类型及潜在箱底用?海洋大数量平台建设的重要技术和挑战?

信息技术的快速发展,带约占地表总面积70%的海洋资料快速积累,进海洋大数量时代。海洋大数量即是在目前时背景下,异常数量技术在大海领域的正确实践,有大体量(Volume)、多样性(Variety)、快流转(Velocity)和价值挖掘(Value)的“4V”特色,凡是在十分数量的辩论指导和技术支持下的海洋价值实现,啊是实行海洋强国战略、付出海洋资源、带海洋经济、保护国家海洋权益的重要基础。依照数据类型海洋大数量分为两很类:海洋自然科学类大数量和海洋社会经济类大数量。前者包括海洋实测数据、海洋遥感数据、海洋模式数据和海洋再分析产品数据;如果海洋社会经济数据包括海洋经济产业数据、海洋政治舆情数据和海洋社会知识数据。前途,蓝色海洋经济以作为中华陆地经济的延伸和重要补充,目前海洋大数量搜集和保管更多偏重于海洋自然科学类数据,海洋社会经济舆情类数据的结合尚未引起足够重视;少类数据的严重分散,使得目前的海洋决策体系呈现出较明显的跛脚状态,在大海强国战略实施和国际关系实践领域中受到尴尬。

怎样利用大数量相关技术,结合海洋应用特点,针对海量、多来、异构的海洋观测和宪章数据进行快速、立即地分析和处理,付出和开海洋大数量的使用服务,凡是汪洋大海大数量平台建设的中心问题。这些以服务包括海洋信息咨询、海洋目标监测、海洋资源开发、渔场渔情预报、海洋维权指挥、海洋防灾减灾,海洋航运保障、海洋生态环境保护等。

清华大学海洋大数量平台依托清华遥感大数量研究中心、清华大学海洋技术中心、清华海峡研究院、和清华国相智库公司,和有关单位在技术研发、软硬件设备和人才交流进行合作,针对包含海洋自然科学类和海洋社会经济类各类数据库进行整理旅,构建海洋自然科学、社会经济数据库网络、海洋政策舆情,建设海洋大数据共享与综合利用服务平台。该平台建设重要包括五只范畴:数量获取平台、数量存储和计算平台、数据分析与使用平台、海洋信息可视化平台、海洋决策和颁布平台。人类历史和国际关系的进步,已经证明海洋在国家发展中的重要性,前途海洋事业的进步会贯穿多只决策体系、影响多只战略环境、一连多只产业体系,它对中华政治、经济、文化、社会的影响必将是全部、深层次的。提高海洋大数量可以为建设海洋强国提供重要支撑,海洋大数量和相应的海洋大数量平台建设为以针对中华发生广泛而深远的影响。

6、农业遥感大数量平台解决什么问题?重要优势是什么?

我国粮食安全形势依然严峻。影响因素复杂多变。根据遥感的大尺度作物生长环境、生状况的动态监测显得更加必要。通过遥感,我们可以从提取农业遥感要素,全部分析作物生长状况。

农业和遥感、水文、气象密切相关,凡是遥感大数量研究中心成立的后的重要研发领域。农业遥感大数量平台基于多来数据,通过数据数据分析和模型预测,可以以农业及其相关产业链联动起来并结果可视化。清华农业遥感数据中心的中心优势包括多来数据库暨模型算法。基本已收集整理了几乎十年的世界降水、水库灌溉、叶面积指数、地表温度、土湿度、作物高度、生物量、地表覆盖类型、作物覆盖度、叶绿素含量、作物健康状况、水文气象资料等。并且研发了农作物生长、遥感农业估产模型和旱涝灾害风险动态算法等。农业遥感大数量的使用起特别广泛的实际意义,我们称之为“农业遥感大数量+”,即使把农业遥感大数量和同行业需求相结合,解决实际应用中的问题。例如:“农业遥感大数量+政府服务”,我们通过农业遥感大数量平台提取粮食产量、长势的预测、气象灾害预警相关的数量,输出个性化可视化报告,这个为政府的政策制定提供决策依据,优化公共资源配置;“农业遥感大数量+商店劳动”,根据农业遥感大数量平台,我们可以为第一产业相关的商店提供种植区域内的土湿度、作物覆盖度等数报告,这个帮助企业制定和优化市场和销售政策;“农业遥感大数量+经济服务”啊是我们在推动的一个方向,即使充分利用农业遥感大数量平台的优势,在农业保险、农产品期货交易相当方面为有关经济机构提供服务。

7、今年我国最天气频繁,在全国引发了少见的洪涝灾害,请问遥感大数据对预测洪涝灾害发生什么帮助和意图?面临的挑战和你们开展的工作产生什么?

关于遥感大数量在水文气象地质灾害预测预报中的作用,自己认为这主要解决了非常范围全天候的观察数据源问题。我国历来十分重视灾害预报工作,但是传统的水文、气象预报服务工作所因的原有信息,不论信息深度、广度,或者准确性、时效性方面都发生一定的牵制,立即是硬伤。近来计算机、网络通讯、卫星遥感等高新技术快速发展,给予物联网时代的来到,异常数量、云计算为水文、气象、地质灾害的预测预报带来了划时代的时机。因为只生高质量、强可靠性、再全面、再快的输入信息才有可能快速对相关自然灾害进行再准确的预测预报。

根据遥感大数量的水文气象地质灾害预测预报也面临新挑战,实际体现在三只方面:一方面,水文气象地质灾害的预报对来自数据的实时性要求相对较高,立即对数据共享共建以及随之而来的信息安全保障提出了更高要求;第二地方,针对所需要的大多来海量、漫长相的不结构化数据、一半结构化数据的存储和处理提出了新的挑战;先后三地方,针对基于海量数据的灾害预测预报的机器学习、人工智能提出了新的挑战。关于数据共享问题,我们要有关单位尽快实现数据共享,国家有关政策为如逐步放开。关于遥感大数量的使用,我们专门成立了校企联合的“产学研用”科研成果转换平台,连在当时同平台下面专门成立了“水文气象地质灾害大数量项目组”特别负责将根据遥感大数量的相关科研成果在水文、气象、地质灾害预测预报领域的实际行使方面进行开发和放开工作。那个目的就是希望实验室的科研成果会服务社会,发挥其应该的社会价值,被我们基本的科研、平台、数量模型优势的泛滥效应最大化。在实际市场化应用上,我们已经和投资公司签订了合作,正在和美国硅谷从事机器学习与人工智能的专家们进一步健全灾害预测预报的模子与算法,搭建基于阿里云的灾害大数量平台,根据核心模型对时空大数量进行整理旅,连开发前端应用,实现水文、气象、地质灾害的准确快速预警预报。

8、我国的北斗导航卫星以及其他卫星在遥感大数量中从到什么打算?此外,构建未来的系统尚需要举行什么努力?

国家投入巨资建立北斗卫星导航系统,不论从经济,政治,文化,国防,国家地位等等方面,还有重要的韬略意义。国务院发布《华夏北斗卫星导航系统》白皮书发布“华夏的北斗,世界的北斗”的进步理念,北斗导航产业用成为“近处一路”空中基础设施建设的遥感先导军。导航卫星应用分半很部分:同是风的固定、导航、交时;第二是应用导航卫星信号本身做遥感、监测应用。第二部分内容是针对传统导航产业链的新兴拓展应用——GNSS-R。我们组织一直在举行这方面的科研攻关和产学研探索,从硬件、软件的智能制造到细分行业应用,例如在建筑交通、海洋水利、环境面貌、农业生态等领域。我们现在发生多专利技术,例如北斗GPS双模算法、土墒情算法、积雪深度算法、水体监测算法等等。怎样实现软件成果工程化、商业化,完成软硬件结合、嵌入式开发等任务,深度挖掘用户需求,实现技术成果转化,凡是该项目的重要研发目标。

对于未来构建的GNSS-R异常系统来说,依照发生多任务要举行。首先,从技术层面,如果实现GNSS-R样机的软硬件结合、嵌入式开发。在这个基础上,还要和我们的非常数量平台前端的划分行业结合。其次,GNSS-R该项目商业化有着非常的优势,它既能开多少,啊能够开好。不论是政府企业或个人,它还不过为对象用户提供精准的散发地理信息服务,创建解决方案。异常的方面,可以在全国逐步铺设站网,实现全国实时测量,数量联网,挖数据价值。这样,不但可以在目前三维地理信息技术达到站稳脚跟,还可以延伸到第四只维度--时间,通过海量的数量积累并根据大数量的4V特色(数量真实可靠性、快的数据流转、海量的数量规模、铺天盖地的数量类型),挖对各个行业追加价值的数量产品服务,推动政府企业机构的工作模式转型,尤其信息化、透明化,如果个人在出行更有利,加快社会再快运转和加速度发展。

9、使得利用时空大数量有利于推动经济发展、全面城市管理、提升政府监管和劳动能力,呼吁你介绍一下智慧城市时空大数量资源池的意图?

城市的建设运行管理都是在时间、空中交织的四维空间中进行的,遥感测绘地理信息是提供时空大数据最有效的手段。云计算将有可以与计算的、和时空位置相关的数量资源充分调动起来,形成一个动态的时空大数量资源池,包括以联合时空条件序化的三维一体、室内外地上地下一体、情一体的结构化和不结构化数据,连同四维实景一体化管理系统。其中,通过倾斜摄影、街景技术等收获的地理位置信息,凡是时空大数量集成共享的基础,但是为智慧城市、土地、计划、经济、测绘、灾应急、旅游、水利、农业、文物保护等多行提供四维一体化的数量支撑,通过GIS平台软件对那进行深度应用开发,但是为各行业用户提供系统的、完全的解决方案与服务。

聪慧城市时空大数量资源池即含有实景地理信息数据库、人口库、法人库等空间信息,并且能体现历史性和实时动态性,并且,还能丰富地上、地表、地下和室内、室外要素,根据这,实现建立四维一体化的城市地理信息综合管理应用平台,展示城市形象和特点空间,归纳提升城市空间综合分析能力,啊精品规划、正确管理和智慧城市建设提供强大的技术支持,使得促进城市管理的强大细化,增强设计管理水平和频率。

10、 在议论如火如荼的“高空经济”时代,国际上商业航天格局是怎样,如果我国航天卫星应用产业进步过程如何,并且面临着什么的挑战和机会也?

风的航天产业包括:卫星通信、卫星遥感、载人航天、卫星导航四大方面。如果随着航天产业的进步,因为美国为首的商业航天创造的产品和技术正为人类在地球上的活带来许多好处和有利,严密关联的卫星应用等产业规模为热烈扩大,逐渐衍生出了“高空经济”,那个规模在50多年日里加强了达到千倍,凡是至今增长最快的经济形态之一(接近的发生互联网经济、移动通信、生物工程等)。现在,高空经济覆盖了飞行产品的支付和建造,卫星应用,空中环境使,空间科学,高空能源,高空资源利用,高空旅游,航天文化产业,帮助与保障服务,高空垃圾清理等十很产业服务。尤其在美国,已经形成了同条完整的在卫星应用产业服务链,包括卫星通信、卫星导航、卫星遥感三大主要领域,含有相应的本地设施制造和运营服务等。卫星通信业在美欧等发达国家就实现了产业化、商业化和国际化。卫星导航业和卫星遥感业也已经开始步入产业化轨道。据预测,乘航天技术和信息科学技术的进步,卫星应用产业逐步产业化和商业化,连向个性化、多样化方向发展,例如SpaceKnow商店创办了机会多遥感影像的华夏卫星制造业指数(SMI),准备用这个指数来观中国制造业经济发展状况;Orbital Insight商店使用深度上技术识别卫星影像中的汽车,通过汽车的凝聚程度评估经济发展,和停车场的汽车数据估计商场营业额等等。前途卫星产业和其他产业趋向融合,以保持较高的增强速度。

如果在本国,“高空经济”发生了必然基础。华夏已有了多粒通信卫星所构成的空中通信基础设施,强分辨率对地考察卫星系统,北斗卫星导航系统已开始形成了运行能力。但是卫星应用产业进步本发生大缺陷,不论在技术基础,市场投资、人力资源,政策环境等方面还有先天不足。重要体现在箱底结构单一,产业链不完整,高层次专业人才缺乏。所以在中原推动商业卫星的进步,困难更大,但是意义吗更加重要。在过去相当丰富的时间里,航天科技集团下属的华夏空间技术研究院是国内唯一的卫星研制单位,但是就清华大学、上海微小卫星工程中心、增长春光机所当多科研单位参加卫星研制行列,国内小卫星制造领域技术取得突破。2002年,华夏航天科工集团和清华大学协作研制的“航天清华一号”些微卫星发射。2015年10月7日,首粒国产商业遥感卫星吉林一样号的发射,标志着商业航天新的开端。

清华在卫星遥感产业用创新方面发出学科优势,我们可以结合物理模型、地理信息数据、人工智能、异常数据挖掘可视化等方面的消息和技术,实现卫星遥感产业的更新应用。迎接中国商业航天“高空经济”,需要就以下几触:(1)深度整合航天太空+风行业:航天产业本质上是信息技术和信息服务,和俗行业深度相加,自然推进后者寻求布局优化,来适应高时效性信息、准确时空条件和透明化的营业理念。立即和互联网改变传统零售业的先例是发生相似性的。(2)提高经贸航天的产业链及商业化模式:抓住民营资本的进,挖航天产业上下游产业链,关怀追加值应用。我们便讨论最多的就是直接利用,如果二次采用所为的关怀则很少,怎样利用现有的技术成果,培养扶持下游企业是商业航天所面临的重要题材。下游企业对航天技术应用的进一步宽广,上游企业取得的回报就会越多,即使可以形成完整的产业链以及产业联盟。目前智能制造、物联网、异常数量技术等都为延伸航天产业链,放经贸卫星的花费市场,迎接卫星应用的“高空经济”时代的来到提供了基础。