地球觀測大數(shù)據(jù)助力“一帶一路”空間認(rèn)知

李國慶 Silap Bopha Stefano Nativi Joost van Bemmelen Mattia Santoro Guido Colangeli 徐喆 過志峰 Laia Romero Bernat Martinez 趙靜 田傳召

連接歐、亞、非三大洲的“一帶一路”區(qū)域覆蓋了60多個(gè)國家和地區(qū)，它們之間不僅自然地理?xiàng)l件差別大，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平也有很大的差異。作為國家綜合能力標(biāo)志的空間技術(shù)，在該區(qū)域也呈現(xiàn)兩極化趨勢——既有世界上最活躍的空間大國，也還存在大量沒有任何空間資產(chǎn)的國家。根據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，自20世紀(jì)60年代開始，“一帶一路”區(qū)域的國家和地區(qū)共發(fā)射地球觀測衛(wèi)星443顆，其中歐洲發(fā)射了244顆，中國、印度分別發(fā)射了87顆和42顆，目前“一帶一路”國家和地區(qū)共擁有160顆在軌運(yùn)行的地球觀測衛(wèi)星。

空間地球觀測技術(shù)已經(jīng)成為國際社會(huì)公認(rèn)的現(xiàn)代社會(huì)治理手段，隨著國際空間合作和地球觀測組織（GEO）等國際組織推動(dòng)的數(shù)據(jù)民主和數(shù)據(jù)共享運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，使用太空資源并不一定要擁有太空資產(chǎn)，掌握衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的分析處理和應(yīng)用技術(shù)也可以在數(shù)據(jù)共享的條件下形成一定的空間應(yīng)用能力。由于遙感數(shù)據(jù)龐大的數(shù)據(jù)量和復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析技術(shù)等門檻，使得這種能力的建立依賴的又恰恰正是發(fā)展中國家所缺乏的信息基礎(chǔ)設(shè)施，在這些發(fā)展中國家開展基于遙感觀測的社會(huì)經(jīng)濟(jì)管理決策，首先要通過數(shù)據(jù)共享來獲取國際上其他國家提供的遙感數(shù)據(jù)，同時(shí)還要在低速網(wǎng)絡(luò)中下載國際上共享的TB級(jí)遙感數(shù)據(jù)，并在低計(jì)算密度的計(jì)算機(jī)終端上進(jìn)行海量數(shù)據(jù)的在線分析處理，其難度非常大，往往很難實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)空間地球觀測能力和地面遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用能力這兩個(gè)指標(biāo)，“一帶一路”區(qū)域的國家和地區(qū)呈現(xiàn)為數(shù)據(jù)豐富國家和數(shù)據(jù)貧瘠國家兩大類，其中數(shù)據(jù)豐富國家占大約30%，數(shù)據(jù)貧瘠國家占大約70%。區(qū)域可持續(xù)發(fā)展要求區(qū)域內(nèi)國家和地區(qū)協(xié)同和同步發(fā)展，這就要求“數(shù)字絲路科學(xué)計(jì)劃”要將提升數(shù)據(jù)貧瘠國家的空間應(yīng)用能力作為首要和基礎(chǔ)性的任務(wù)來解決。

合作進(jìn)展

基于“一帶一路”區(qū)域國家和地區(qū)在空間地球觀測能力和地面遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用能力方面的差異性，以及目前國際上在該區(qū)域已經(jīng)開展的數(shù)據(jù)共享工作，“數(shù)字絲路”國際合作計(jì)劃（DBAR）設(shè)立了地球大數(shù)據(jù)（DBAR-DATA）工作組來推動(dòng)本地區(qū)地球觀測數(shù)據(jù)支撐能力建設(shè)工作，以此來克服“一帶一路”區(qū)域數(shù)據(jù)豐富國家和數(shù)據(jù)貧瘠國家之間的數(shù)據(jù)鴻溝，提升數(shù)據(jù)貧瘠國家的空間應(yīng)用能力，支撐該區(qū)域可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。目前已經(jīng)有中國、意大利、西班牙、英國、老撾、泰國等國的專家參加了DBAR-DATA的工作，代表中科院、國家氣象局、國家超算濟(jì)南中心、中科遙感科技集團(tuán)有限公司、老撾科技部、亞太空間合作組織、歐洲聯(lián)合研究中心、意大利科學(xué)院、西班牙isardSAT公司等空間數(shù)據(jù)服務(wù)和應(yīng)用機(jī)構(gòu)。

——李國慶，研究員，中科院遙感與數(shù)字地球所數(shù)據(jù)技術(shù)部主任，DBAR-DATA共同主席，現(xiàn)任國際數(shù)據(jù)系統(tǒng)（WDS）科學(xué)委員會(huì)成員，國際科學(xué)數(shù)據(jù)委員會(huì)（CODATA）災(zāi)害數(shù)據(jù)工作組主席，中國國家綜合地球觀測數(shù)據(jù)共享平臺(tái)（ChinaGEOSS）負(fù)責(zé)人，2004年畢業(yè)于中科院地理科學(xué)與資源所并獲得博士學(xué)位

目前國際上和“一帶一路”覆蓋區(qū)域有大量的相似國際項(xiàng)目和國際組織，“數(shù)字絲路”國際計(jì)劃的數(shù)據(jù)共享工作要充分認(rèn)識(shí)工作重點(diǎn)，明確差異性定位，積極聯(lián)合綜合地球觀測組織（GEO）、東盟航天科技會(huì)議（SCOSA）、亞太空間合作組織（APSCO）等其他國際組織和國際合作計(jì)劃，通過共同設(shè)計(jì)和共同成果的方式來形成切實(shí)的實(shí)施路線，匯聚合力來搭建“一帶一路”遙感大數(shù)據(jù)平臺(tái)體系。工作組的關(guān)注點(diǎn)應(yīng)該放在解決區(qū)域發(fā)展中國家在遙感技術(shù)應(yīng)用中的最急迫問題和最現(xiàn)實(shí)困難上，實(shí)質(zhì)性地提高他們的應(yīng)用能力。

——Silap BOUPHA，博士，老撾科技部部長助理，SCOSA老撾國家聯(lián)系人，DBAR-DATA共同主席

東盟地區(qū)是全球經(jīng)濟(jì)增長和人類發(fā)展最快的區(qū)域之一，但是長期受氣候變化影響、大規(guī)模自然災(zāi)害（如干旱、洪水、地震、海嘯、臺(tái)風(fēng)、火山爆發(fā)、海平面上升、熱浪）影響以及人為災(zāi)害（如石油溢出、霾/煙）影響，也面臨社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的壓力。東盟高度重視空間技術(shù)和遙感數(shù)據(jù)在解決上述問題中的作用，非常希望加強(qiáng)與“數(shù)字絲路”科學(xué)計(jì)劃的合作，加強(qiáng)DBAR與SCOSA等空間合作平臺(tái)的對(duì)接合作，在優(yōu)先領(lǐng)域（包括城市發(fā)展、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理、農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展、環(huán)境和自然資源、水、能源）中發(fā)揮空間技術(shù)的作用。應(yīng)該致力于簡化“一帶一路”國家獲得和使用地球觀測數(shù)據(jù)的復(fù)雜度，比如國家衛(wèi)星氣象中心所開展的氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品國際共享與服務(wù)工作中所采用的CMACast技術(shù)。這個(gè)系統(tǒng)是中國氣象局建設(shè)的DVBS-2數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)，平均每日向“一帶一路”區(qū)域的2000多個(gè)用戶站分發(fā)氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)量220 GB以上?！耙粠б宦贰眳^(qū)域國家可通過CMACast接收站接收獲得準(zhǔn)實(shí)時(shí)衛(wèi)星數(shù)據(jù)。CMACast統(tǒng)目前已在伊朗、孟加拉、印度尼西亞、馬爾代夫、尼泊爾、蒙古、馬來西亞、巴基斯坦、泰國、菲律賓、烏茲別克斯坦、吉爾吉斯斯坦、老撾、斯里蘭卡、朝鮮、越南、緬甸、澳大利亞、哈薩克斯坦等“一帶一路”國家的2000多個(gè)用戶單位落地，這都將成為DBAR計(jì)劃非常重要的空間數(shù)據(jù)保障渠道。

——徐喆，高級(jí)工程師，中國國家衛(wèi)星氣象中心數(shù)據(jù)管理部門負(fù)責(zé)人，長期從事氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)存檔和服務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行以及用戶支持工作

Stefano Nativi教授，Joost van Bemmelen博士認(rèn)為在“一帶一路”地區(qū)的空間技術(shù)應(yīng)用核心是數(shù)據(jù)共享問題，應(yīng)積極借鑒地球觀測組織（GEO）的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。GEO所發(fā)展的GEOSS是一個(gè)全球性的、靈活的信息提供商網(wǎng)絡(luò)，允許決策者在線訪問大范圍數(shù)據(jù)和信息。GEOSS通用基礎(chǔ)設(shè)施（GCI）應(yīng)用上—中—下模式實(shí)現(xiàn)了一個(gè)軟件生態(tài)系統(tǒng)，將用戶連接到龐大的供應(yīng)系統(tǒng)GEO-DAB（發(fā)現(xiàn)和訪問代理），而GEOSS門戶對(duì)這一成果發(fā)揮著重要作用。通過GEO的技術(shù)設(shè)施，“數(shù)字絲路”可以直接使用國際GEO的數(shù)據(jù)資源，也可以動(dòng)態(tài)使用區(qū)域內(nèi)多樣化的數(shù)據(jù)資源。

——Stefano Nativi，教授，意大利科學(xué)理事會(huì)大氣污染研究所佛羅倫薩研究部主任，地球和空間科學(xué)信息實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人，目前負(fù)責(zé)地球觀測組織（GEO）的數(shù)據(jù)匯交系統(tǒng)的開發(fā)和運(yùn)行管理工作

自公益訴訟工作開展以來，滕州市檢察院勇于創(chuàng)新、大膽探索，自主研發(fā)公益訴訟手機(jī)“掌上拍”小程序，并將該《辦法》與 “掌上拍”小程序、檢察12309服務(wù)熱線等面向社會(huì)推廣、宣傳，提高公眾知曉度、參與度，成效顯著。截至目前，通過手機(jī)“掌上拍”小程序反映的公益訴訟線索達(dá)50余條，來電來訪反映線索30余條。今年以來，滕州市檢察院共發(fā)出訴前檢察建議44件，提起公益訴訟2件，法院判決1件，該《辦法》的實(shí)施為公益訴訟工作的全面推進(jìn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

Joost van Bemmelen，博士，歐洲空間局地球觀測中心科學(xué)家，有長達(dá)25年的地球觀測數(shù)據(jù)管理和復(fù)雜系統(tǒng)構(gòu)建經(jīng)驗(yàn)，目前負(fù)責(zé)由歐洲空間局負(fù)責(zé)的地球觀測組織（GEO）的GEOSS門戶系統(tǒng)開發(fā)工作

數(shù)據(jù)云服務(wù)可以大大提高發(fā)展中國家用戶對(duì)于數(shù)據(jù)獲取的便捷性，開發(fā)的遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)云平臺(tái)已為8個(gè)成員國提供遙感區(qū)域云服務(wù)，所共享的數(shù)據(jù)包含中國最新的地球觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)，甚至還包含了2 m分辨率的GF-2衛(wèi)星數(shù)據(jù)，這是國際上首次以國家行為將米級(jí)分辨率的遙感影像大規(guī)模進(jìn)行免費(fèi)共享。這項(xiàng)工作的開展和深入，將大大促進(jìn)DBAR的數(shù)據(jù)共享和大數(shù)據(jù)服務(wù)能力。

——過志峰，博士，2005年畢業(yè)于中科院遙感應(yīng)用所微波遙感專業(yè)，長期從事植被定量遙感、基于云服務(wù)技術(shù)的遙感大數(shù)據(jù)共享與應(yīng)用研究，正在領(lǐng)導(dǎo)開展一個(gè)向“一帶一路”國家共享中國國家航天局所觀測數(shù)據(jù)的項(xiàng)目

DBAR合作計(jì)劃的首席郭華東院士認(rèn)為DBAR是一個(gè)科學(xué)、開放、合作的對(duì)地觀測國際計(jì)劃，將讓“一帶一路”沿線國家獲益，并歡迎更多的國家、組織、學(xué)者加入這一計(jì)劃，私營公司的加入也是DBAR的方向之一。DBAR-DATA工作組參與單位之一的西班牙isardSAT公司是歐洲著名的地球觀測領(lǐng)域服務(wù)與問題解決的研發(fā)公司，目前承擔(dān)著歐空局（ESA）Jason-CS、Sentinel-3、CryoSat、EnviSat和ERS等多項(xiàng)衛(wèi)星的應(yīng)用和云服務(wù)相關(guān)項(xiàng)目。該公司的LaiaRomero 博士和Bernat Martinez博士認(rèn)為在地球系統(tǒng)的全球監(jiān)測越來越迫切的新時(shí)代，充分利用云計(jì)算等技術(shù)可以大大推動(dòng)發(fā)展中國家快速掌握和使用空間認(rèn)知。他們通過云平臺(tái)來操作大量的哨兵衛(wèi)星數(shù)據(jù)為大量水資源研究和管理人員提供實(shí)時(shí)的非洲尼日爾河流域的水文、水質(zhì)、城鎮(zhèn)發(fā)展等在線分析，這種技術(shù)對(duì)于其他“一帶一路”國家以及其他地區(qū)都具有推廣意義。另外，對(duì)于“一帶一路”大區(qū)域國際合作計(jì)劃，地球觀測數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)、通用和可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，參與機(jī)構(gòu)對(duì)于數(shù)據(jù)共享的承諾至關(guān)重要，面向大數(shù)據(jù)時(shí)代的挑戰(zhàn)應(yīng)該重視科研機(jī)構(gòu)和信息領(lǐng)域創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的合作，使得地球觀測大數(shù)據(jù)資源真正在“一帶一路”計(jì)劃中扮演重要角色。

——Laia Romero，西班牙isardSAT公司戰(zhàn)略發(fā)展部主任，在災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理、水文和氣候變化方面有10多年的項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)，目前在領(lǐng)導(dǎo)歐空局水文專題開發(fā)云平臺(tái)（HEP）的研發(fā)工作

展望

2017年3月初在剛剛在中國昆明結(jié)束的工作組啟動(dòng)會(huì)上，來自各國的專家就DBAR-DATA平臺(tái)建設(shè)進(jìn)行了深入討論。DBAR-DATA工作組共同主席李國慶研究員介紹了此次會(huì)議上給出的近期展望。

（1）基于GEO的數(shù)據(jù)共享原則和數(shù)據(jù)資源體系，建立“一帶一路”區(qū)域性綜合地球觀測數(shù)據(jù)的知識(shí)門戶，聯(lián)通區(qū)域內(nèi)外的虛擬數(shù)據(jù)資源，匯集和整理一部分覆蓋本區(qū)域的質(zhì)量高、服務(wù)可靠的優(yōu)選數(shù)據(jù)集，采用符合區(qū)域文化和語言特點(diǎn)的本地化門戶來提高亞區(qū)域?qū)用娴臄?shù)據(jù)服務(wù)利用程度和服務(wù)深度。

（2）基于強(qiáng)大云存儲(chǔ)和云計(jì)算設(shè)施，以重要衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)資源為單位，分布式地建立一批集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、高速訪問、本地處理和虛擬化服務(wù)為一體的遙感數(shù)據(jù)在線云處理中心，并形成在線遙感數(shù)據(jù)云處理中心聯(lián)盟，在避免大量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化移動(dòng)的前提下，為“一帶一路”區(qū)域的專業(yè)用戶提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

（3）挑選共享政策清晰的中低分辨率數(shù)據(jù)資源，依托業(yè)務(wù)化大數(shù)據(jù)中心所提供的大數(shù)據(jù)云計(jì)算設(shè)施，構(gòu)建區(qū)域全時(shí)空覆蓋和連續(xù)更新的在線數(shù)據(jù)庫，利用帶寬消耗較小的虛擬機(jī)模式搭建“一帶一路”遙感數(shù)據(jù)教育和培訓(xùn)平臺(tái)，為區(qū)域發(fā)展中國家的大學(xué)和公眾用戶提供相關(guān)遙感課程和培訓(xùn)的在線支撐環(huán)境。

（4）對(duì)于“一帶一路”區(qū)域用戶和DBAR計(jì)劃各工作組和任務(wù)組在海量遙感數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，結(jié)合本領(lǐng)域科學(xué)問題和可持續(xù)發(fā)展問題所形成的增值產(chǎn)品和信息產(chǎn)品等數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)出版進(jìn)行版權(quán)界定和共享發(fā)布，優(yōu)選有影響力的成果，定期出版“數(shù)字絲路”數(shù)據(jù)產(chǎn)品專輯，培養(yǎng)和建立有序和開放的遙感信息產(chǎn)品共享機(jī)制。■