地球觀測大數據助力“一帶一路”空間認知

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”區域覆蓋了60多個國家和地區，它們之間不僅自然地理條件差別大，經濟社會發展水平也有很大的差異。作為國家綜合能力標志的空間技術，在該區域也呈現兩極化趨勢——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的國家。根據最新統計，自20世紀60年代開始，“一帶一路”區域的國家和地區共發射地球觀測衛星443顆，其中歐洲發射了244顆，中國、印度分別發射了87顆和42顆，目前“一帶一路”國家和地區共擁有160顆在軌運行的地球觀測衛星。

空間地球觀測技術已經成為國際社會公認的現代社會治理手段，隨著國際空間合作和地球觀測組織（GEO）等國際組織推動的數據民主和數據共享運動的發展，使用太空資源并不一定要擁有太空資產，掌握衛星遙感數據的分析處理和應用技術也可以在數據共享的條件下形成一定的空間應用能力。由于遙感數據龐大的數據量和復雜的數據分析技術等門檻，使得這種能力的建立依賴的又恰恰正是發展中國家所缺乏的信息基礎設施，在這些發展中國家開展基于遙感觀測的社會經濟管理決策，首先要通過數據共享來獲取國際上其他國家提供的遙感數據，同時還要在低速網絡中下載國際上共享的TB級遙感數據，并在低計算密度的計算機終端上進行海量數據的在線分析處理，其難度非常大，往往很難實現。

根據空間地球觀測能力和地面遙感數據應用能力這兩個指標，“一帶一路”區域的國家和地區呈現為數據豐富國家和數據貧瘠國家兩大類，其中數據豐富國家占大約30%，數據貧瘠國家占大約70%。區域可持續發展要求區域內國家和地區協同和同步發展，這就要求“數字絲路科學計劃”要將提升數據貧瘠國家的空間應用能力作為首要和基礎性的任務來解決。

合作進展

基于“一帶一路”區域國家和地區在空間地球觀測能力和地面遙感數據應用能力方面的差異性，以及目前國際上在該區域已經開展的數據共享工作，“數字絲路”國際合作計劃（DBAR）設立了地球大數據（DBAR-DATA）工作組來推動本地區地球觀測數據支撐能力建設工作，以此來克服“一帶一路”區域數據豐富國家和數據貧瘠國家之間的數據鴻溝，提升數據貧瘠國家的空間應用能力，支撐該區域可持續發展目標的實現。目前已經有中國、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、國家超算濟南中心、中科遙感科技集團有限公司、老撾科技部、亞太空間合作組織、歐洲聯合研究中心、意大利科學院、西班牙isardSAT公司等空間數據服務和應用機構。

——李國慶，研究員，中科院遙感與數字地球所數據技術部主任，DBAR-DATA共同主席，現任國際數據系統（WDS）科學委員會成員，國際科學數據委員會（CODATA）災害數據工作組主席，中國國家綜合地球觀測數據共享平臺（ChinaGEOSS）負責人，2004年畢業于中科院地理科學與資源所并獲得博士學位

目前國際上和“一帶一路”覆蓋區域有大量的相似國際項目和國際組織，“數字絲路”國際計劃的數據共享工作要充分認識工作重點，明確差異性定位，積極聯合綜合地球觀測組織（GEO）、東盟航天科技會議（SCOSA）、亞太空間合作組織（APSCO）等其他國際組織和國際合作計劃，通過共同設計和共同成果的方式來形成切實的實施路線，匯聚合力來搭建“一帶一路”遙感大數據平臺體系。工作組的關注點應該放在解決區域發展中國家在遙感技術應用中的最急迫問題和最現實困難上，實質性地提高他們的應用能力。

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

東盟地區是全球經濟增長和人類發展最快的區域之一，但是長期受氣候變化影響、大規模自然災害（如干旱、洪水、地震、海嘯、臺風、火山爆發、海平面上升、熱浪）影響以及人為災害（如石油溢出、霾/煙）影響，也面臨社會經濟可持續發展的壓力。東盟高度重視空間技術和遙感數據在解決上述問題中的作用，非常希望加強與“數字絲路”科學計劃的合作，加強DBAR與SCOSA等空間合作平臺的對接合作，在優先領域（包括城市發展、災害風險管理、農業和農村發展、環境和自然資源、水、能源）中發揮空間技術的作用。應該致力于簡化“一帶一路”國家獲得和使用地球觀測數據的復雜度，比如國家衛星氣象中心所開展的氣象衛星數據產品國際共享與服務工作中所采用的CMACast技術。這個系統是中國氣象局建設的DVBS-2數據廣播系統，平均每日向“一帶一路”區域的2000多個用戶站分發氣象衛星數據量220 GB以上。“一帶一路”區域國家可通過CMACast接收站接收獲得準實時衛星數據。CMACast統目前已在伊朗、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多個用戶單位落地，這都將成為DBAR計劃非常重要的空間數據保障渠道。

——徐喆，高級工程師，中國國家衛星氣象中心數據管理部門負責人，長期從事氣象衛星數據存檔和服務系統運行以及用戶支持工作

Stefano Nativi教授，Joost van Bemmelen博士認為在“一帶一路”地區的空間技術應用核心是數據共享問題，應積極借鑒地球觀測組織（GEO）的相關經驗。GEO所發展的GEOSS是一個全球性的、靈活的信息提供商網絡，允許決策者在線訪問大范圍數據和信息。GEOSS通用基礎設施（GCI）應用上—中—下模式實現了一個軟件生態系統，將用戶連接到龐大的供應系統GEO-DAB（發現和訪問代理），而GEOSS門戶對這一成果發揮著重要作用。通過GEO的技術設施，“數字絲路”可以直接使用國際GEO的數據資源，也可以動態使用區域內多樣化的數據資源。

——Stefano Nativi，教授，意大利科學理事會大氣污染研究所佛羅倫薩研究部主任，地球和空間科學信息實驗室負責人，目前負責地球觀測組織（GEO）的數據匯交系統的開發和運行管理工作

自公益訴訟工作開展以來，滕州市檢察院勇于創新、大膽探索，自主研發公益訴訟手機“掌上拍”小程序，并將該《辦法》與 “掌上拍”小程序、檢察12309服務熱線等面向社會推廣、宣傳，提高公眾知曉度、參與度，成效顯著。截至目前，通過手機“掌上拍”小程序反映的公益訴訟線索達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》的實施為公益訴訟工作的全面推進奠定了堅實基礎。

Joost van Bemmelen，博士，歐洲空間局地球觀測中心科學家，有長達25年的地球觀測數據管理和復雜系統構建經驗，目前負責由歐洲空間局負責的地球觀測組織（GEO）的GEOSS門戶系統開發工作

數據云服務可以大大提高發展中國家用戶對于數據獲取的便捷性，開發的遙感衛星數據云平臺已為8個成員國提供遙感區域云服務，所共享的數據包含中國最新的地球觀測衛星數據，甚至還包含了2 m分辨率的GF-2衛星數據，這是國際上首次以國家行為將米級分辨率的遙感影像大規模進行免費共享。這項工作的開展和深入，將大大促進DBAR的數據共享和大數據服務能力。

——過志峰，博士，2005年畢業于中科院遙感應用所微波遙感專業，長期從事植被定量遙感、基于云服務技術的遙感大數據共享與應用研究，正在領導開展一個向“一帶一路”國家共享中國國家航天局所觀測數據的項目

DBAR合作計劃的首席郭華東院士認為DBAR是一個科學、開放、合作的對地觀測國際計劃，將讓“一帶一路”沿線國家獲益，并歡迎更多的國家、組織、學者加入這一計劃，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域服務與問題解決的研發公司，目前承擔著歐空局（ESA）Jason-CS、Sentinel-3、CryoSat、EnviSat和ERS等多項衛星的應用和云服務相關項目。該公司的LaiaRomero 博士和Bernat Martinez博士認為在地球系統的全球監測越來越迫切的新時代，充分利用云計算等技術可以大大推動發展中國家快速掌握和使用空間認知。他們通過云平臺來操作大量的哨兵衛星數據為大量水資源研究和管理人員提供實時的非洲尼日爾河流域的水文、水質、城鎮發展等在線分析，這種技術對于其他“一帶一路”國家以及其他地區都具有推廣意義。另外，對于“一帶一路”大區域國際合作計劃，地球觀測數據是基礎、通用和可靠的數據基礎，參與機構對于數據共享的承諾至關重要，面向大數據時代的挑戰應該重視科研機構和信息領域創新機構的合作，使得地球觀測大數據資源真正在“一帶一路”計劃中扮演重要角色。

——Laia Romero，西班牙isardSAT公司戰略發展部主任，在災害風險管理、水文和氣候變化方面有10多年的項目管理經驗，目前在領導歐空局水文專題開發云平臺（HEP）的研發工作

展望

2017年3月初在剛剛在中國昆明結束的工作組啟動會上，來自各國的專家就DBAR-DATA平臺建設進行了深入討論。DBAR-DATA工作組共同主席李國慶研究員介紹了此次會議上給出的近期展望。

（1）基于GEO的數據共享原則和數據資源體系，建立“一帶一路”區域性綜合地球觀測數據的知識門戶，聯通區域內外的虛擬數據資源，匯集和整理一部分覆蓋本區域的質量高、服務可靠的優選數據集，采用符合區域文化和語言特點的本地化門戶來提高亞區域層面的數據服務利用程度和服務深度。

（2）基于強大云存儲和云計算設施，以重要衛星遙感數據資源為單位，分布式地建立一批集數據存儲、高速訪問、本地處理和虛擬化服務為一體的遙感數據在線云處理中心，并形成在線遙感數據云處理中心聯盟，在避免大量數據網絡化移動的前提下，為“一帶一路”區域的專業用戶提供強大的數據分析和應用大數據平臺。

（3）挑選共享政策清晰的中低分辨率數據資源，依托業務化大數據中心所提供的大數據云計算設施，構建區域全時空覆蓋和連續更新的在線數據庫，利用帶寬消耗較小的虛擬機模式搭建“一帶一路”遙感數據教育和培訓平臺，為區域發展中國家的大學和公眾用戶提供相關遙感課程和培訓的在線支撐環境。

（4）對于“一帶一路”區域用戶和DBAR計劃各工作組和任務組在海量遙感數據基礎上，結合本領域科學問題和可持續發展問題所形成的增值產品和信息產品等數據，通過數據出版進行版權界定和共享發布，優選有影響力的成果，定期出版“數字絲路”數據產品專輯，培養和建立有序和開放的遙感信息產品共享機制。■