云計算在遙感應急監測中的應用

蔣亮虹 江源通

(1.湖南科技大學，湖南 湘潭 411100;2.中科院城市環境研究所，福建 廈門 361000)

1、遙感應急監測技術需求

我國是一個多種災害類型頻繁發生的國家，地震、旱災、洪澇、低溫災害、山體滑坡及泥石流等重大突發自然災害和社會災害頻繁發生，災害造成的損失巨大，嚴重影響了我國社會和經濟的發展。遙感技術具有獲取信息快、信息量大、手段多、更新周期短，能多方位和全天候地動態監測等優勢，為快速完成災情速報與損失評估提供了一種新的高效技術手段，從而保障救災工作的順利開展［1］。利用遙感可以對重大災害引發的次生災害進行動態監測，進而及時了解災情信息，提供決策支持。遙感在災后的重建規劃也發揮著巨大作用，通過遙感解譯，對整個災區的災情做出全面評估，并結合災區的地形、社會經濟等數據，對災區重建選址和移民搬遷做出決策［2］。遙感技術在災害應急監測評估中發揮著重要的作用，為國家災害應急救援和抗災救災工作提供了科學的決策依據。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的應用過程中存在著一些問題急需解決和完善［3］。

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

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

3)多方協作待提升。目前，在遙感技術應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，造成了數據來源的嚴重分散性，不利于數據資源的統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揮所有解譯專家的經驗知識［7］。

2、云計算及其技術優勢

2.1 相關概念

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的領導廠商之一。云計算是指基于互聯網的相關服務的增加、使用和交互模式，通常涉及通過互聯網來提供動態易擴展且經常是虛擬化的資源。云計算借用了量子物理中的“電子云”的概念，指網絡中的計算機有像電子云一樣的彌漫性、復雜性、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、網絡存儲、虛擬化、負載均衡等傳統計算機和網絡技術發展融合的產物。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)資源配置動態化。根據消費者的需求動態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，實現了IT 資源利用的可擴展性。(2)需求服務自助化。云計算為客戶提供自助化的資源服務，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)網絡訪問便捷化，客戶可借助不同的終端設備，通過標準的應用實現對網絡訪問的可用能力，使對網絡的訪問無處不在。(4)服務可計量化。在提供云服務過程中，針對客戶不同的服務類型，通過計量的方法來自動控制和優化資源配置。(5)資源的虛擬化。借助于虛擬化技術將分布在不同地區的計算資源進行整合，實現基礎設施資源的共享。

2.2 現狀與趨勢

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品來搶占市場的份額［9］。

云計算正在推動不同產業改變原有的模式，IDC 和Gartner預測近幾年云計算服務市場將保持高速增長，其發展趨勢可歸為以下幾方面。

(1)云計算的標準和技術趨向規范化。現如今進行云計算活動的行業如此之多，如果不同廠家對云計算提供不同的解決方案，則會導致不同廠家設備之間的硬件轉移和互通、互聯、互操作等方面出現問題，將會阻礙云計算的發展。只有研究和制定云計算相關的標準和技術才是云計算大規模占領服務市場的關鍵，云計算的標準化工作正在進行。

(2)云計算數據趨向安全化。數據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展和應用。私有云是相對公有云來說的，而且是針對某個企業或組織構建的，完全由其控制，這樣就能保障數據的安全性。

(3)網絡性能趨向優化。云計算對網絡的帶寬要求極大，如果網絡通信商能夠不斷優化網絡帶寬和提高質量，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絡帶寬進一步完善和優化中。

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

2.3 技術優勢

云計算的硬件以低成本運算單元為主，從而降低了IT 系統的建設和擴展成本。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 系統處理和存儲能力。云計算具有快速部署，彈性擴容等優勢，規模可以動態伸縮，可以適時增加服務器節點以提高云計算服務能力。云計算能夠通過資源的虛擬化、動態分配和自動化管理，為用戶提供按需服務，進一步提高了IT 系統資源利用率，實現了資源動態共享。云計算提供了標準硬件設備和開放的應用訪問接口和管理接口，從而實現軟硬件系統與應用之間的解耦，進而增加系統的兼容性，提高了設備的標準化程度，降低管理的復雜性。

3、云計算對遙感應急監測的作用

3.1 解決大數據量管理

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，所以云計算在大數據管理方面具有一定的優勢和作用。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據特別是高分辨率影像進行存儲和高效管理。當云計算系統運算和處理的核心是大量數據的存儲和管理時，可以通過集群應用、網格技術或分布式文件系統等功能，將網絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的一個系統，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，規模可以動態擴容，可適時增加服務器節點提高云計算服務能力，這樣有效的克服了傳統的遙感處理平臺不能快速實現響應的情況。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據，以便及時迅速提取災情信息，有效服務于災后救援工作。

3.3 促進多方協作

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據資源進行統一管理，從而實現資源的共享。云計算可以促進不同地方的專家協同工作，也可以整合不同的遙感數據資源，從而實現多方資源的協同工作。

4、結語

云計算為使用網絡提供了幾乎無限多的可能，為存儲數據提供了幾乎無限量的空間，也為各種應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域的廣泛應用，尤其是突發災害事件的高效應用，云計算對遙感應急監測具有巨大的作用，值得深入研究。

文獻

［1］王麗濤，王世新，周藝，等.青海玉樹地震災情遙感應急監測分析［J］.遙感學報，2010 (5):1053-1066.

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

［3］范一大，王磊，聶娟，等.我國低溫雨雪冰凍災害遙感監測評估技術——研究與應用［J］.自然災害學報，2009，17(6):21-25.

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

［5］李峰，曾志明，付琨，等.遙感影像數據庫基于內容檢索系統的構建［J］.武漢大學學報:信息科學版，2005，30(009):787-790.

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