云計算在遙感應(yīng)急監(jiān)測中的應(yīng)用

蔣亮虹　江源通

摘要：本文在肯定遙感應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)的重大需求和巨大作用的同時指出其存在的一些缺陷和不足，從而引出云計算的概念、應(yīng)用和發(fā)展，指出云計算能夠有效的促進遙感應(yīng)急監(jiān)測的應(yīng)用，并列出相關(guān)理由加以說明。最后，作者對云計算的前景給出了自己的看法。

關(guān)鍵詞：云計算；遙感；應(yīng)急監(jiān)測

1、遙感應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)需求

我國是一個多種災(zāi)害類型頻繁發(fā)生的國家，地震、旱災(zāi)、洪澇、低溫災(zāi)害、山體滑坡及泥石流等重大突發(fā)自然災(zāi)害和社會災(zāi)害頻繁發(fā)生，災(zāi)害造成的損失巨大，嚴重影響了我國社會和經(jīng)濟的發(fā)展。遙感技術(shù)具有獲取信息快、信息量大、手段多、更新周期短， 能多方位和全天候地動態(tài)監(jiān)測等優(yōu)勢，為快速完成災(zāi)情速報與損失評估提供了一種新的高效技術(shù)手段，從而保障救災(zāi)工作的順利開展[1]。利用遙感可以對重大災(zāi)害引發(fā)的次生災(zāi)害進行動態(tài)監(jiān)測，進而及時了解災(zāi)情信息，提供決策支持。遙感在災(zāi)后的重建規(guī)劃也發(fā)揮著巨大作用，通過遙感解譯，對整個災(zāi)區(qū)的災(zāi)情做出全面評估，并結(jié)合災(zāi)區(qū)的地形、社會經(jīng)濟等數(shù)據(jù)，對災(zāi)區(qū)重建選址和移民搬遷做出決策[2]。遙感技術(shù)在災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測評估中發(fā)揮著重要的作用， 為國家災(zāi)害應(yīng)急救援和抗災(zāi)救災(zāi)工作提供了科學(xué)的決策依據(jù)。在肯定其做出的突出貢獻的同時，值得指出的是在遙感技術(shù)的應(yīng)用過程中存在著一些問題急需解決和完善[3]。

1） 大數(shù)據(jù)量管理問題。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，隨之而來的一個問題就是呈幾何級數(shù)速率在增長的影像數(shù)據(jù)量，遙感影像數(shù)據(jù)具有獲取周期短、更新頻率快、類型繁多、數(shù)據(jù)量龐大、數(shù)據(jù)尺度多樣、數(shù)據(jù)來源多樣等特點，因此如何有效的存儲和管理這些海量數(shù)據(jù)是遙感技術(shù)能夠更好的應(yīng)用的前提[4， 5]。

2） 處理效率瓶頸。傳統(tǒng)的遙感數(shù)據(jù)處理平臺已經(jīng)不能滿足當前對于海量遙感數(shù)據(jù)的快速處理以達到實現(xiàn)快速響應(yīng)機制，而在重大災(zāi)害面前要求我們能夠快速、高效的處理遙感數(shù)據(jù)，以便更好的實施災(zāi)后救援。因此，如何快速、高效地處理這些遙感數(shù)據(jù)以便從中快速獲取災(zāi)情信息是一個瓶頸問題[6]。

3） 多方協(xié)作待提升。目前，在遙感技術(shù)應(yīng)用的過程中存在著一些局限性和不足：①由于地面接收站和處理中心的分布性特點，造成了數(shù)據(jù)來源的嚴重分散性，不利于數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一共享和處理的時效性。②遙感圖像的整個解譯過程需要不同方面的解譯專家，也可能需要經(jīng)過許多不同的處理過程。但是往往由于不同解譯專家在不同地方，無法進行有效直接的溝通，這就造成了解譯專家人力資源的孤立性，從而不能最大程度地發(fā)揮所有解譯專家的經(jīng)驗知識[7]。

2、云計算及其技術(shù)優(yōu)勢

2.1相關(guān)概念

亞馬遜是全球最早提出云計算概念，并將云計算運用于中小企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)廠商之一。云計算是指基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交互模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云計算借用了量子物理中的“電子云”的概念，指網(wǎng)絡(luò)中的計算機有像電子云一樣的彌漫性、復(fù)雜性、不確定性、同時性和無處不在等特征[8]。

云計算是分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化、負載均衡等傳統(tǒng)計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。云計算具有如下幾個基本特征：云計算具有以下幾個主要特征：（1）資源配置動態(tài)化。根據(jù)消費者的需求動態(tài)劃分或釋放不同的物理和虛擬資源，云計算為客戶提供的這種能力是無限的，實現(xiàn)了IT資源利用的可擴展性。（2）需求服務(wù)自助化。云計算為客戶提供自助化的資源服務(wù)，用戶無需同提供商交互就可自動得到自助的計算資源能力。（3）網(wǎng)絡(luò)訪問便捷化，客戶可借助不同的終端設(shè)備，通過標準的應(yīng)用實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)訪問的可用能力，使對網(wǎng)絡(luò)的訪問無處不在。（4）服務(wù)可計量化。在提供云服務(wù)過程中，針對客戶不同的服務(wù)類型，通過計量的方法來自動控制和優(yōu)化資源配置。（5）資源的虛擬化。借助于虛擬化技術(shù)將分布在不同地區(qū)的計算資源進行整合，實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施資源的共享。

2.2現(xiàn)狀與趨勢

自云計算的概念誕生以來，一些千億級的公司相繼推出自己的特色產(chǎn)品來搶占市場的份額[9]。

云計算正在推動不同產(chǎn)業(yè)改變原有的模式，IDC和Gartner預(yù)測近幾年云計算服務(wù)市場將保持高速增長，其發(fā)展趨勢可歸為以下幾方面。

（1）云計算的標準和技術(shù)趨向規(guī)范化?，F(xiàn)如今進行云計算活動的行業(yè)如此之多，如果不同廠家對云計算提供不同的解決方案，則會導(dǎo)致不同廠家設(shè)備之間的硬件轉(zhuǎn)移和互通、互聯(lián)、互操作等方面出現(xiàn)問題，將會阻礙云計算的發(fā)展。只有研究和制定云計算相關(guān)的標準和技術(shù)才是云計算大規(guī)模占領(lǐng)服務(wù)市場的關(guān)鍵， 云計算的標準化工作正在進行。

（2）云計算數(shù)據(jù)趨向安全化。數(shù)據(jù)的安全性一直是重中之重，安全性問題解決不了會影響云計算的發(fā)展和應(yīng)用。私有云是相對公有云來說的，而且是針對某個企業(yè)或組織構(gòu)建的，完全由其控制，這樣就能保障數(shù)據(jù)的安全性。

（3）網(wǎng)絡(luò)性能趨向優(yōu)化。云計算對網(wǎng)絡(luò)的帶寬要求極大，如果網(wǎng)絡(luò)通信商能夠不斷優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)帶寬和提高質(zhì)量，才能滿足未來云計算的需求。依目前來看，云計算的進一步深入和成熟正促使網(wǎng)絡(luò)帶寬進一步完善和優(yōu)化中。

（4）云計算產(chǎn)業(yè)布局趨于合理。未來的云計算的產(chǎn)業(yè)布局必將以“以市場需求為導(dǎo)向”的原則，對IT資源過剩的地區(qū)進行資源整合，對IT資源不足的地區(qū)進行擴建，逐步降低盲目投資的風險，布局將日趨合理。

2.3技術(shù)優(yōu)勢

云計算的硬件以低成本運算單元為主， 從而降低了IT系統(tǒng)的建設(shè)和擴展成本。云計算是基于分布式計算和分布式存儲因而具有高可靠性和高性能的IT系統(tǒng)處理和存儲能力。云計算具有快速部署，彈性擴容等優(yōu)勢，規(guī)?？梢詣討B(tài)伸縮，可以適時增加服務(wù)器節(jié)點以提高云計算服務(wù)能力。云計算能夠通過資源的虛擬化、動態(tài)分配和自動化管理，為用戶提供按需服務(wù)，進一步提高了IT系統(tǒng)資源利用率，實現(xiàn)了資源動態(tài)共享。云計算提供了標準硬件設(shè)備和開放的應(yīng)用訪問接口和管理接口，從而實現(xiàn)軟硬件系統(tǒng)與應(yīng)用之間的解耦，進而增加系統(tǒng)的兼容性，提高了設(shè)備的標準化程度，降低管理的復(fù)雜性。

3、云計算對遙感應(yīng)急監(jiān)測的作用

3.1解決大數(shù)據(jù)量管理

云計算的高可靠性和高性能的存儲能力是由大量低成本IT硬件單元負載分擔來提供的，所以云計算在大數(shù)據(jù)管理方面具有一定的優(yōu)勢和作用。利用云計算虛擬資源管理、分布式存儲、分布式計算等特點，可以有效對大量的遙感影像數(shù)據(jù)特別是高分辨率影像進行存儲和高效管理。當云計算系統(tǒng)運算和處理的核心是大量數(shù)據(jù)的存儲和管理時，可以通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能的一個系統(tǒng)，這就是云存儲。

3.2破解處理效率瓶頸

云計算具有強大的計算能力，它的計算是分布在大量的分布式計算機上，規(guī)模可以動態(tài)擴容，可適時增加服務(wù)器節(jié)點提高云計算服務(wù)能力，這樣有效的克服了傳統(tǒng)的遙感處理平臺不能快速實現(xiàn)響應(yīng)的情況。云計算的到來有效破解了當前處理效率的瓶頸，它可以快速高效的處理高分辨遙感影像數(shù)據(jù)，以便及時迅速提取災(zāi)情信息，有效服務(wù)于災(zāi)后救援工作。

3.3促進多方協(xié)作

由于云計算本身具有的分布式特點，因此可以有效的對來源分散的數(shù)據(jù)資源進行統(tǒng)一管理，從而實現(xiàn)資源的共享。云計算可以促進不同地方的專家協(xié)同工作，也可以整合不同的遙感數(shù)據(jù)資源，從而實現(xiàn)多方資源的協(xié)同工作。

4、結(jié)語

云計算為使用網(wǎng)絡(luò)提供了幾乎無限多的可能，為存儲數(shù)據(jù)提供了幾乎無限量的空間，也為各種應(yīng)用提供了幾乎無限大的計算能力。云計算向人們展示了很好的前景，云計算可以有效的輔助遙感在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，尤其是突發(fā)災(zāi)害事件的高效應(yīng)用，云計算對遙感應(yīng)急監(jiān)測具有巨大的作用，值得深入研究。

參考文獻

[1]王麗濤， 王世新， 周藝， 等. 青海玉樹地震災(zāi)情遙感應(yīng)急監(jiān)測分析[J]. 遙感學(xué)報， 2010 （5）： 1053-1066.

[2]陶和平， 劉斌濤， 劉淑珍， 等. 遙感在重大自然災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用前景——以 5· 12 汶川地震為例[J]. 山地學(xué)報， 2008， 26（3）： 276-279.

[3]范一大， 王磊， 聶娟， 等. 我國低溫雨雪冰凍災(zāi)害遙感監(jiān)測評估技術(shù)——研究與應(yīng)用[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報， 2009， 17（6）： 21-25.

[4]王華斌， 唐新明， 李黔湘. 海量遙感影像數(shù)據(jù)存儲管理技術(shù)研究與實現(xiàn)[J]. 測繪科學(xué)， 2008， 33（6）： 156-157.

[5]李峰， 曾志明， 付琨， 等. 遙感影像數(shù)據(jù)庫基于內(nèi)容檢索系統(tǒng)的構(gòu)建[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報： 信息科學(xué)版， 2005， 30（009）： 787-790.

[6]武云龍， 王思勇， 李新樓. 基于云計算的遙感數(shù)據(jù)處理模型的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 電腦知識與技術(shù)， 2010， 6（14）：3646-3648.

作者簡介：蔣亮虹，湖南科技大學(xué)建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院。

江源通（1988-），男，福建漳州人，碩士，主要從事物聯(lián)網(wǎng)與3S。

基金號：湖南科技大學(xué)研究生創(chuàng)新基金 （S130033）