云计算 + AI + 遥感卫星,人类对地探测进入黄金时代

1858年,法国摄影家图尔纳雄乘坐气球拍摄了法国巴黎的鸟瞰像片,人类开始用“上帝视角”记录地球。 数百年来,人类通过持之以恒的对地探测来观察和了解地球母亲的奥秘...

1858年,法国摄影家图尔纳雄乘坐气球拍摄了法国巴黎的鸟瞰像片,人类开始用“上帝视角”记录地球。
数百年来,人类通过持之以恒的对地探测来观察和了解地球母亲的奥秘。
今天我们生活在一个遥感卫星环绕的世界,云计算正在降低数据存储和计算成本,人工智能正在减少分析和处理图像的时间……
新技术进一步激发了地球观测市场的发展和创新,人类对地探测进入一个黄金时代。

天上有越来越多注视地球的眼睛
时至今日,你已经可以在任何特定日期,任何特定地点,通过鼠标滚轮来查看该位置的变化情况。
这背后是天上有越来越多注视地球的眼睛,卫星遥感技术具备地面覆盖率高、数据量大的特点,作为获取空间地理信息的重要手段,所产生的海量对地观测数据将在各行各业获得越来越广泛的应用。
华尔街的基金经理们此前就已经开始用遥感卫星监测沃尔玛等大型百货超市和连锁餐厅外停车场的车流变化,继而比其他人更早知道有用的商业信息,作出有效的商业决策。
实际上,大部分遥感服务还主要应用在公共服务领域,如地质灾害监测、国土监测等,遥感市场上90%的消费主要来自于政府部门。
上世纪70年代,我国也开启了遥感事业,遥感技术的不断发展,从土地确权、不动产登记,到国情普查、环境整治,再到“一带一路”、智慧城市……遥感应用得到不断拓展。
如今,遥感卫星技术影响着人们生活的方方面面,成为生活和经济发展不可缺失的重要组成部分,在应对气候变化、防灾减灾、农业等领域发挥着至关重要的作用,在国家生态文明、“一带一路”建设、军民融合发展、科学防灾减灾等领域,都需要遥感卫星技术和数据做支撑。
以“一带一路”沿线国家为例,该区域沙漠、海洋、高原、山地等分布较多,对应的暴雨、强对流、森林草原火情、沙尘暴等灾害损失是全球平均值的两倍以上。对此,遥感卫星可开展全天候、立体化观测,清晰地捕捉灾害变化,并提供大范围、高时效、直观精确的各类产品,为对地监测发挥不可替代的重要作用。
在台风天气期间,遥感卫星制作的观测云图,可以直观的观测台风变化情况,为政府部门提供决策依据,为居民转移带来很大便利。
从2008年到现在,中国遥感卫星已多次开展全球灾害监测服务,包括日本海啸、地震等。
目前,南非、泰国、东盟多国与中国都有合作,希望让中国的卫星接收站在海外落地,帮助他国进行灾害监测或开展人道主义救援工作。
11月6日,中国国家航天局做出了一个意义非凡的决定:在澳大利亚举行的GEO2019年会议周上,宣布推出“中国国家航天局高分卫星16m数据共享服务平台(CNSA-GEO平台)”以及相关数据政策,将中国高分16米数据对外开放共享。

看似一次普通的数据共享,实际上对于推动人类社会可持续发展、应对气候变化和防灾减灾具有重要意义,得到了国际社会的高度评价。

中国数据服务全球
进入21世纪以来,遥感数据以每日TB量级在增长,国际遥感卫星产业进入了一个新的发展阶段。
作为一种宝贵的数据资源,遥感数据需要被高效的使用,才能发挥出最大作用和价值,也是对巨额投资的回报。

不过,在数据分享和应用上,需要打破区域、国家、组织之间的限制,以实现卫星遥感数据的实时共享服务。
实际上,一直以来有许多国际组织在促进遥感数据的全人类共享,区域之间、国家之间、组织之间大规模的联合与共享体系正逐步形成。
中国早在2005年参与发起并成立了地球观测组织(GEO)时就倡导建立一个综合、协调和可持续的全球地球综合观测系统。
在遵守相关国际公约和各国政策法规的基础上,致力在最短的时间、最低的成本和全面、开放的方式交换地面、航空和航天的遥感科学观测数据,为实现全球的可持续发展和千年目标做出贡献。
此次,中国国家航天局决定,将高分一号和高分六号卫星16米分辨率的宽幅(WFV)数据对国际组织免费开放,这是中国GEO的重要组成部分。

16米卫星数据为资源调查与监测、环境监测与评价、灾害应急监测、全球气候变化、农业与农村应用、地球科学研究提供了重要的技术支撑,为其他国家,尤其是发展中国家的可持续发展提供了关键支持。
数据开放后,用户可通过CNSA-GEO平台查看三类中国高分16米卫星数据:历史存档数据、基于存档数据生成的全球有效覆盖一张图、每日拍摄的16米数据。

用户不仅可以通过CNSA-GEO平台进行数据查询和下载,还可以在平台上浏览政策标准、数据更新、数据质量检验、卫星简介、数据应用产品介绍、应用案例等模块,用以了解中国高分16米卫星数据的共享策略、主要技术指标,以及主要应用领域。
在遥感卫星产业,中国在短短时间内,已实现从“后来者”,到“追赶者”,再到数据共享的重要“引领者”,中国成果得以服务世界。
中国科学院院士、中国工程院院士李德仁曾说过,卫星大数据要以全球72亿居民的需求作为方向,做成产业而不仅仅是生意,我们要走一条新路。

从“云”上来,到“云”上去
任何技术产业的大力发展,都离不开诸多技术的积累和赋能。
近年来,如火如荼的云计算、人工智能、5G等前沿科技技术正前所未有的速度,重塑和颠覆传统行业,遥感卫星产业也不例外。
随着遥感卫星数据采集技术的快速发展,分辨率提高,数据下行能力的增强,海量多源的遥感数据将继续呈现出爆发式增长趋势。
很长一段时间以来,遥感数据在存储、处理、分析和分发上存在很多问题,海量遥感影像数据的快速处理能力严重不足,遥感影像数据的使用效率不高等,严重影响了遥感影像使用的效率和空间决策的进行。
如何提质增效,让对地观测数据发挥应有作用,是整个产业面临的棘手难题。
实际上,随着云计算技术的快速普及,这一问题已经引刃而解,借助云计算和人工智能技术,我们可以按以前无法想象的效率处理图像。
这些新兴技术可提供在线,按需,可扩展的图像处理功能,向全球用户社区提供图像产品和可视化工具,消除非专业人员的软件障碍和硬件要求,促进新算法和处理工具的快速集成和部署,将遥感数据与预期的最终用户直接联系起来。
如近一年两年来国内大中城市空气质量的大幅改善,在很大程度上也有赖于云计算、大数据、人工智能和5G等技术的赋能。
中国四维测绘技术有限公司(简称中国四维)联合华为云发布的“四维地球”,其综合运用大数据、云计算、人工智能、5G等技术,构建的云服务平台提供包括基础影像底图、每日新图在内的通用遥感产品服务,大幅降低遥感数据使用门槛,实现按需、准实时云端提供高质量遥感数据,时空信息的服务形式在环境监测领域或可带来颠覆性创新。
在气象遥感行业,通过云技术的赋能,综合利用多元数据,用高度集成和灵活配置的算法,打造更精准、更迅速的灾害预测,中国的气象科研事业,正全力朝着气象强国的方向前行。
华为云将协助中国气象局及合作单位,打造基于云+AI的科研服务数据共享平台,面向科学研究人员开放,该平台将在公有云上存储海量遥感数据,科研人员通过算法的线上运行,享受分布式云存储、动态计算资源的强力支撑,多方联手实现国内第一家基于云架构遥感服务,打通运行模式和生态的机构。
再比如,人类为更全面、深入了解行星和星系的诞生和暗能量谜团,有包括中国在内的20个国家的科学家此前制定了一项规模庞大的计划,建造一个巨型射电望远镜阵列,即平方公里阵列射电望远镜项目(以下简称“SKA项目”)。
一个惊人事实是,SKA项目每年存档数据大约有600PB,在这样庞大的数字背后,AI所提供的快速数据分析能力对海量数据的处理功不可没。
早在2018年末,中科院上海天文台便在“2018年第三届中国SKA科学年度研讨会”上宣布与华为签署SKA项目合作协议。基于此协议,华为云将运用自身在大数据、云计算、高性能计算以及人工智能领域的优势,并结合上海天文台在射电天文方面的优势,共同推进中国SKA区域中心建设,致力用AI赋能宇宙探索。
而今年9月份华为云发布的华为云EI集群服务可按需使用、即时开通,该服务可以说是全球最快的AI训练集群,是目前全球的“算力巅峰”,将为科学研究提供更快的图像、语音等AI模型训练,可以让人类更高效地探索宇宙的奥秘。
此次中国高分卫星16米数据向全球开放,也离不开云和人工智能等前沿技术助力,中国国家航天局对地观测与数据中心负责总体设计和运维管理,华为云、中科星图、航天宏图和中国资源卫星应用中心等多家单位共同研制创建。
技术资源的整合促使CNSA-GEO平台的海量数据处理和实时共享成为可能,面对每天高达1T、32天完成一次全球覆盖的海量数据,以及来自全球的高并发访问量,高分卫星现存和未来更新的数据全部上“云”。
从“云”上来到“云”上去,确保海量数据处理和实时共享,支持全球用户同时在线访问平台和下载数据,同时还保证了网站少卡顿、低时延、下载速度稳定。据了解,仅仅正式发布不到24小时,平台访问量已近20万次,各项功能均平稳高效运行。而这次CNSA-GEO平台的上线,华为云也正式加入GEO对地观测数据领域的云计算大家庭。
今后,中国还将与GEO各成员国和各国际组织开展更深层次的合作与交流,广泛开展数据应用和算法科学等研究交流、培训教育与合作,构建一个基于高分卫星和云平台的生态系统,真正将高分卫星数据与行业应用结合起来。
通过对云计算、人工智能、5G等前沿技术资源的整合应用,遥感卫星产业正形成强大的资源合力,产生更高的协同效率,创造更多的发展红利。
在业内人士看来,遥感卫星产业有云计算+人工智能+5G等新技术的加持,不只是提质增效,这种技术资源的整合的优势在未来会越发明显。

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