“北斗+高分”:“數(shù)字地球”打造時空新基建

觀眾在第十二屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航成就博覽會上參觀（新華社 彭昭之 攝）

7月12日，一場暴雨侵襲北京，而氣象部門提前一天已發(fā)出預(yù)警。不久之前，氣象預(yù)報還為慶祝建黨100周年活動提供了準確預(yù)報。不僅僅是極端天氣來襲時，氣象部門可以借助衛(wèi)星信息及時預(yù)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(yīng)用不斷涌現(xiàn)，將空天信息融為一體的“數(shù)字地球”技術(shù)不斷升級，時空雙重維度的新基建時代或許就要到來。

“數(shù)字地球”應(yīng)用出現(xiàn)“井噴”

這是一張?zhí)厥獾牡貓D：不僅有農(nóng)田河流、交通路線的靜態(tài)畫面，也有車輛移動、物流運輸?shù)膶崟r圖景，還有氣象、霧霾、排放等動態(tài)數(shù)據(jù)。

多元數(shù)據(jù)融合，空間時間并存。利用遙感衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、航空攝影等空天資源和地理信息技術(shù)等，構(gòu)建一個數(shù)字化、可視化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的全球信息模型，這就是“數(shù)字地球”。

數(shù)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(nèi)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(shù)字地球國際會議。

中科院院士、中科院空天信息創(chuàng)新研究院院長吳一戎表示，隨著空天信息的不斷發(fā)展，數(shù)字地球是空天信息最后的環(huán)節(jié)，也是最具市場價值的環(huán)節(jié)。

根據(jù)熱力和軌跡分析，交通擁堵可以得到緩解；結(jié)合車輛高精度定位，物流運輸將更加安全高效；還有農(nóng)業(yè)、災(zāi)害預(yù)警、碳中和等多個領(lǐng)域，空天大數(shù)據(jù)都可以賦能，產(chǎn)生大量新的應(yīng)用場景。

“空天大數(shù)據(jù)為很多應(yīng)用帶來了可能?！眳且蝗终f，過去對地觀測數(shù)據(jù)的應(yīng)用主要通過人工識別，現(xiàn)在已轉(zhuǎn)換成人機協(xié)同、智能化提取，未來將由人工智能進行自動化作業(yè)，為大量新應(yīng)用提供支撐。

在中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會副會長張全德看來，一切皆需定位，萬物均要導(dǎo)航?！凹涌鞌?shù)字化發(fā)展、建設(shè)數(shù)字中國離不開時間和空間，抓住北斗精準時空信息的應(yīng)用，就抓住了數(shù)字產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的牛鼻子?！?/p>

我國成功發(fā)射高分十二號02星(汪江波 攝）

“北斗+高分”前景可期

2020年7月31日，北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通，標志著北斗系統(tǒng)進入全球服務(wù)新階段。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程副總工程師吳海濤表示，應(yīng)積極推進“北斗+”融合創(chuàng)新和“+北斗”的時空應(yīng)用。他認為，數(shù)字地球作為打通天上衛(wèi)星資源與行業(yè)應(yīng)用的承載平臺，在推動北斗應(yīng)用融合與產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展方面具有顯著優(yōu)勢。

“在氣象領(lǐng)域，數(shù)字地球大有可為。”在中國氣象服務(wù)協(xié)會會長孫健看來，高分與北斗的結(jié)合極有可能為氣象的預(yù)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(shù)據(jù)由專業(yè)化的收集轉(zhuǎn)向“專業(yè)化+社會化”收集，離不開數(shù)字地球這一重要的基礎(chǔ)性平臺的加持。

在財政金融方面，空間信息的深化應(yīng)用近年來也不斷取得突破。中國遙感應(yīng)用協(xié)會秘書長衛(wèi)征提到，其將成為地方財政新的開源手段?！巴ㄟ^推動傳統(tǒng)的土地財政向數(shù)據(jù)財政轉(zhuǎn)型，激勵政府部門把傳統(tǒng)屏蔽起來的數(shù)據(jù)在市場上進行流轉(zhuǎn)，能更好發(fā)揮其經(jīng)濟效益?！?/p>

“開展‘北斗+’的應(yīng)用只有想不到，沒有做不到?！睆埲卤硎荆F(xiàn)代物流必須基于高精度位置跟蹤和時間同步，智慧農(nóng)業(yè)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(qū)塊鏈、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等數(shù)字經(jīng)濟，在技術(shù)層面和應(yīng)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(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施提供高精度空間信息服務(wù)。

“‘北斗’+‘高分’的思路、路線，在全球都是先進的?！鄙圩谟羞€形象地指出北斗和高分的關(guān)系，“北斗構(gòu)成了未來數(shù)字地球的‘骨架’，高分提供的是‘皮膚’，即‘北斗為體、高分為象’?！彼^“北斗為體”，就是依托北斗系統(tǒng)獲得實時動態(tài)高精度的痕跡；所謂“高分為象”，就是借助高分衛(wèi)星提供高時空的分辨率。邵宗有指出，兩者結(jié)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(gòu)建更加精細化的智能城市時空大數(shù)據(jù)管控平臺，將建筑、部件、設(shè)施等細化到厘米級，包括自然地貌、地下管網(wǎng)的三維展示，氣象和地質(zhì)災(zāi)害更加精準化的應(yīng)急防控，甚至可應(yīng)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(shù)據(jù)顯示，我國在軌運行應(yīng)用衛(wèi)星數(shù)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(wèi)星已發(fā)射超過30顆，每天可獲取上億平方公里的影像數(shù)據(jù)。

盡管數(shù)據(jù)存量巨大，但自然資源、交通、應(yīng)急、農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)目前獲得的數(shù)據(jù)支持仍不到位。究其原因，專家認為是數(shù)據(jù)的獲取環(huán)節(jié)過多、過于復(fù)雜，讓地面產(chǎn)業(yè)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(yīng)用高性能計算、人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)以及虛擬現(xiàn)實等新一代信息技術(shù)，“數(shù)字地球”正在打造“一站式”空天信息平臺——用一個軟件把衛(wèi)星拍攝、解碼、建模、應(yīng)用等中間環(huán)節(jié)封裝起來，地面應(yīng)用只需跟這一個軟件打交道。

“要讓空天數(shù)據(jù)更加智能，為各類應(yīng)用提供堅實的‘數(shù)字底座’?！鄙圩谟姓f。

但在吳一戎看來，這還不夠。“空天信息是信息技術(shù)發(fā)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(wǎng)所代替。”吳一戎說。（本刊綜合）■