“北斗+高分”: “數字地球”打造時空新基建

本刊綜合

7月12日，一場暴雨侵襲北京，而氣象部門提前一天已發出預警。不久之前，氣象預報還為慶祝建黨100周年活動提供了準確預報。不僅僅是極端天氣來襲時，氣象部門可以借助衛星信息及時預警，未來，無人駕駛、智能物流、智慧城市等，也有望借助來自千里之外的空天信息，運籌于帷幄之中。

隨著“北斗+”“高分+”等新應用不斷涌現，將空天信息融為一體的“數字地球”技術不斷升級，時空雙重維度的新基建時代或許就要到來。

“數字地球”應用出現“井噴”

這是一張特殊的地圖：不僅有農田河流、交通路線的靜態畫面，也有車輛移動、物流運輸的實時圖景，還有氣象、霧霾、排放等動態數據。

多元數據融合，空間時間并存。利用遙感衛星、導航衛星、航空攝影等空天資源和地理信息技術等，構建一個數字化、可視化、網絡化、智能化的全球信息模型，這就是“數字地球”。

數字地球概念在1998年由美國首先提出，該概念提出后，包括中國在內的世界許多國家都給予了高度的支持。1999年11月28日在中國召開了第一屆數字地球國際會議。

中科院院士、中科院空天信息創新研究院院長吳一戎表示，隨著空天信息的不斷發展，數字地球是空天信息最后的環節，也是最具市場價值的環節。

根據熱力和軌跡分析，交通擁堵可以得到緩解;結合車輛高精度定位，物流運輸將更加安全高效;還有農業、災害預警、碳中和等多個領域，空天大數據都可以賦能，產生大量新的應用場景。

“空天大數據為很多應用帶來了可能。”吳一戎說，過去對地觀測數據的應用主要通過人工識別，現在已轉換成人機協同、智能化提取，未來將由人工智能進行自動化作業，為大量新應用提供支撐。

在中國衛星導航定位協會副會長張全德看來，一切皆需定位，萬物均要導航。“加快數字化發展、建設數字中國離不開時間和空間，抓住北斗精準時空信息的應用，就抓住了數字產業化發展的牛鼻子。”

“北斗+高分”前景可期

2020年7月31日，北斗三號全球衛星導航系統正式開通，標志著北斗系統進入全球服務新階段。北斗衛星導航系統工程副總工程師吳海濤表示，應積極推進“北斗+”融合創新和“+北斗”的時空應用。他認為，數字地球作為打通天上衛星資源與行業應用的承載平臺，在推動北斗應用融合與產業協同發展方面具有顯著優勢。

“在氣象領域，數字地球大有可為。”在中國氣象服務協會會長孫健看來，高分與北斗的結合極有可能為氣象的預報能力帶來革命性的變化。今后人人都是氣象信息的需求者、采集者和傳播者，氣象數據由專業化的收集轉向“專業化+社會化”收集，離不開數字地球這一重要的基礎性平臺的加持。

在財政金融方面，空間信息的深化應用近年來也不斷取得突破。中國遙感應用協會秘書長衛征提到，其將成為地方財政新的開源手段。“通過推動傳統的土地財政向數據財政轉型，激勵政府部門把傳統屏蔽起來的數據在市場上進行流轉，能更好發揮其經濟效益。”

“開展‘北斗+的應用只有想不到，沒有做不到。”張全德表示，現代物流必須基于高精度位置跟蹤和時間同步，智慧農業必須有高精度的信息支持，無人機編隊需要精準的時間和位置……5G、區塊鏈、人工智能、物聯網、大數據、云計算等數字經濟，在技術層面和應用層面都離不了北斗提供的時空信息。

中科星圖副董事長、總裁邵宗有則提出，將高分星座和北斗星座融合起來，共同為國家關鍵基礎設施提供高精度空間信息服務。

“‘北斗+‘高分的思路、路線，在全球都是先進的。”邵宗有還形象地指出北斗和高分的關系，“北斗構成了未來數字地球的‘骨架，高分提供的是‘皮膚，即‘北斗為體、高分為象。”所謂“北斗為體”，就是依托北斗系統獲得實時動態高精度的痕跡;所謂“高分為象”，就是借助高分衛星提供高時空的分辨率。邵宗有指出，兩者結合能攻克許多過去用單純一種手段很難攻克的課題。例如，構建更加精細化的智能城市時空大數據管控平臺，將建筑、部件、設施等細化到厘米級，包括自然地貌、地下管網的三維展示，氣象和地質災害更加精準化的應急防控，甚至可應用于碳中和的精準排放評估等。

打造“一站式”空天信息平臺

公開數據顯示，我國在軌運行應用衛星數量超過300顆。而截至今年6月，我國在軌運行的高分辨率對地觀測衛星已發射超過30顆，每天可獲取上億平方公里的影像數據。

盡管數據存量巨大，但自然資源、交通、應急、農業等產業目前獲得的數據支持仍不到位。究其原因，專家認為是數據的獲取環節過多、過于復雜，讓地面產業無所適從。

有人打比方說，這就好像在辦事大廳排隊，窗口很多，各個窗口又功能不一，大家不知如何是好。

應用高性能計算、人工智能、云計算、大數據以及虛擬現實等新一代信息技術，“數字地球”正在打造“一站式”空天信息平臺——用一個軟件把衛星拍攝、解碼、建模、應用等中間環節封裝起來，地面應用只需跟這一個軟件打交道。

“要讓空天數據更加智能，為各類應用提供堅實的‘數字底座。”邵宗有說。

但在吳一戎看來，這還不夠。“空天信息是信息技術發展的重要方向，今后所有信息都走向空天。比如海底電纜今后可能會被空天信息網所代替。”吳一戎說。