大数据推动数字地球发展

　　15年前，数字地球的概念诞生，诞生不久，在数字地球系统之下一些分支体系也陆续建立起来了，比如区域层次上，有数字澳洲、数字欧洲、数字亚洲、数字中国等等，在一些领域方面，有数字农业、数字海洋、数字环境、数字城市等等。近年来，数字地球的发展正在向新的目标跃进，智慧城市的概念正在替代着原来数字地球和数字城市的方方面面，未来15年，乘着大数据的东风，数字地球可以向新的方向发展。

　　大数据时代的到来

　　我们正在迎接大数据时代的到来，也在逐渐认识大数据本身的一些特点。去年IDC发布了一份数字宇宙报告，认为全球数据总量已经达到1.8 ZB，数据量几乎每两年就翻一番，7年之后大概会达到30-40 ZB，十年间增长近20倍以上。我们生活在大数据之中，面临着大数据的严峻挑战，但是我们要把大数据合理利用，使人类能够享受大数据带来的利益。

　　我们在一些场合经常讲中国的数据，中国数据在国际上有举足轻重的地位。目前全球数据分布的比例是美国占32%，西欧占19%，中国占13%，印度占4%，预计2020年中国将产生全球约21%的数据。

　　大数据为未来一切的创新研究提供了很大的可能，基于这点，美国同行们在这些年开始做大数据项目，欧盟同行们也抛出了一些计划，中国也开始探索这方面的概念、内涵、作用、和其它学科的关系，有973计划、863高技术计划等。

　　对地观测大数据

　　今年4月22号，我们在庆祝遥感学科诞生50周年的同时，也做了一些总结，在过去将近半个世纪之内，国际上已经发射了许多对地观测卫星，我们可以看到半个世纪以来卫星的分布，北半球最多。如果从时间过程来看卫星的发射任务，前十年是174颗卫星，再往前走越来越少。另外，也可以看出卫星本身的特点，比如间分辨率、光谱分辨率、光段范围等，一开始分辨率是1000米、80米、30米、15米，现在是零点几米，光谱分辨率成倍提高，发展速度非常快。

　　在这种情况下，技术的飞速发展迎合了全球很多国家的需求，于是全球的对地观测技术都在迅猛发展，卫星一个一个被发射上天，我国的对地观测数据也在海量的增长。从另一个意义上讲，对地观测大数据在蓬勃发展，由全球89个国家和欧盟组成的机构加上67个国际组织一起参加的全球综合对地观测系统计划展现了人类所掌握的对地观测数据之多。正因为有了这么多的数据，我们就要思考十年之后，检验成功的标准是什么呢?如果数据可以实现共享是成功的重要标志，那么假如十年以后没有实现共享，谁能说是成功的计划呢?

　　这些年来，我们国家对地观测技术在飞速发展，气象卫星、海洋卫星、资源卫星、北斗导航卫星、小卫星和科学试验卫星，还有神州飞船和天宫飞行器等，都在装载一些有效载荷对地球进行观测。

　　我们可以通过巨资形成中长期计划，形成高分辨率对地观测系统，这也是我们最需要的。建设智慧城市，更需要高分辨率数据。从空间对地观测角度来说，高空间分辨率对地观测数据对构建数字城市和智慧城市来说，无论怎么强调它的重要性都不过分，当然了，遥感能告诉你地面上是什么形状的东西，但是，精确的位置在哪儿?我们用了很多GPS，也跟欧洲合作搞伽利略计划，但是当这些数据都不能用的时候，自主创新系统在哪儿?我们的北斗就会起到这样的作用。北斗导航卫星和对地观测系统一起构成建设数字地球和智慧城市重要的工具。

　　当然，我们是开放的国度，我们不仅发展具有自主产权的对地观测系统，同时也接收国际上的先进数据，不仅接收美国、法国、印度的数据，也接收加拿大、日本的数据，下一步要接收我们自己的数据。目前我们接收国际上的数据比较多，再过几年，中国卫星会越来越多，对我们研究智慧城市有很好的帮助，中国对地观测的未来将非常辉煌，越来越多的数据将得到利用，对城市规划、城市建设奠定坚实的基础。

　　数字密集型科学与D-CITY

　　当我们有了大数据之后，我们就可以利用多元数据，加上强大的密集计算能力，建立数据处理长效机制等等。那么在海量数据到来的情况下，怎么在数据里面做事情呢?我们最初的研究是用实验手段，然后有理论科学、计算科学等，最后发展到数据密集型科学阶段，当大数据到来的时候，可以在大数据里直接读取需要的知识和科学发现，大数据本身不是一个量的概念，当然量很重要，但是更重要的是如何迎接新时代。

　　从数字地球的角度来看，无论做哪方面，其实都是一个道理，比如灾害监测图、1976年唐山地震、2008年汶川地震、玉树地震，拥有数据量的多少决定着对重大灾害抢救生命时间的长短和效率的高低，数据越多，我们的决策能力越高，救灾的能力也越强。

　　最近一两年，一些学者也在探讨D-City的概念，理解成智能城市和数字城市都没太大问题。从目的来讲，是要考虑怎么构建绿色城市、弹性的城市、安全和健康的城市、高效的城市、开放包容的城市、合理规划的城市等，此外，还要考虑城市的可持续发展。大数据有助于建立城市信息模型，包括美国人口迁移数据、悉尼地下管道数据、城市多源矢量数据的分析情况、伦敦地铁数据情况等。

　　数字地球发展15年来，这是一个里程碑，数字地球走过了四个非常重要的阶段，数字城市到来的时候，我们认为是迎接数字地球第五阶段到来最好不过的时机，未来15年数字地球研究的重要的科学问题是服务理论构建模型、密集型计算与知识发现、要素的呈现、理论与方法，有很多数字地球关键技术。

　　发展高新技术的最后目的还是为了应用，为了构造社会城市。新一代数字地球肩负着怎么服务、怎么构建数字城市和智慧城市的重要的使命。当然了，做数字城市是一个方面，在大背景下，数字地球如何服务于未来地球?构造未来可持续发展的地球，数字地球可以提供重要的工具，甚至是保障。

　　(以上内容系根据郭华东院士在“第八届中国智慧城市建设技术研讨会暨设备博览会”上的演讲整理而成)

　　相关链接：数字地球的特征

　　数字地球具有以下几个特征：

　　1.空间性与全球性

　　数字地球的核心思想之一就是用数字化手段统一性地处理地球问题，不仅所包容的信息具有全球性，而且处理的问题也具有全球性特点。海量数据的组织、维护和管理，任何一个部门、行业或者国家都不可能独立完成，需要全球性的合作与协助。同时，数字地球的数据是通过GPS定位和对地观测等技术采集，具有地理属性和空间特征。

　　2.共事性与保密性

　　数字地球通过计算机技术、通讯网络技术，将信息传送到世界各地。用户可以共享各种信息资源，科研人员共享研究成果，人们可以随时浏览人口、环境、旅游等大众化免费信息。但是，部分信息具有限制性，不同的用户拥有不同的使用权限。对于企业内部文件、军事机要信息和国家机密资料，则采取了安全保密措施。

　　3.动态性与稳定性

　　数字地球是一个开放的、动态的系统。GPS技术和对地观测技术可实时采集地理数据，以及三维航空遥感对实体进行动态监测，因而，数据信息随着时间的变化，要不断地删除旧资料和增加新的数据内容，并根据科学技术的改进和创新，对数据不断地进行综合与分析。同时，数字地球又是一个相对稳定的系统，因为空间数据仓库中保存的数据经过集成和处理，反映的是一段时间内的状态和内容，具有一定的持久性。

　　4.可视性与虚拟性

　　数字地球实质就是一个虚拟化的地球。在通讯网络技术的高度综合集成下，进入虚拟世界中漫游。可以跨越不同的时间和空间，了解历史，进行虚拟旅游。借助三维技术、人工智能技术和传感设备可完成交互操作，参加多媒体视频会议，去体验虚拟世界中丰富多彩的生活等。

(本文不涉密)
责任编辑：

转载：感谢您对网站平台的认可，以及对我们原创作品以及文章的青睐，非常欢迎各位朋友分享到个人站长或者朋友圈，但转载请说明文章出处。