“北斗+高分”: “数字地球”打造时空新基建

本刊综合

7月12日，一场暴雨侵袭北京，而气象部门提前一天已发出预警。不久之前，气象预报还为庆祝建党100周年活动提供了准确预报。不仅仅是极端天气来袭时，气象部门可以借助卫星信息及时预警，未来，无人驾驶、智能物流、智慧城市等，也有望借助来自千里之外的空天信息，运筹于帷幄之中。

随着“北斗+”“高分+”等新应用不断涌现，将空天信息融为一体的“数字地球”技术不断升级，时空双重维度的新基建时代或许就要到来。

“数字地球”应用出现“井喷”

这是一张特殊的地图：不仅有农田河流、交通路线的静态画面，也有车辆移动、物流运输的实时图景，还有气象、雾霾、排放等动态数据。

多元数据融合，空间时间并存。利用遥感卫星、导航卫星、航空摄影等空天资源和地理信息技术等，构建一个数字化、可视化、网络化、智能化的全球信息模型，这就是“数字地球”。

数字地球概念在1998年由美国首先提出，该概念提出后，包括中国在内的世界许多国家都给予了高度的支持。1999年11月28日在中国召开了第一届数字地球国际会议。

中科院院士、中科院空天信息创新研究院院长吴一戎表示，随着空天信息的不断发展，数字地球是空天信息最后的环节，也是最具市场价值的环节。

根据热力和轨迹分析，交通拥堵可以得到缓解;结合车辆高精度定位，物流运输将更加安全高效;还有农业、灾害预警、碳中和等多个领域，空天大数据都可以赋能，产生大量新的应用场景。

“空天大数据为很多应用带来了可能。”吴一戎说，过去对地观测数据的应用主要通过人工识别，现在已转换成人机协同、智能化提取，未來将由人工智能进行自动化作业，为大量新应用提供支撑。

在中国卫星导航定位协会副会长张全德看来，一切皆需定位，万物均要导航。“加快数字化发展、建设数字中国离不开时间和空间，抓住北斗精准时空信息的应用，就抓住了数字产业化发展的牛鼻子。”

“北斗+高分”前景可期

2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通，标志着北斗系统进入全球服务新阶段。北斗卫星导航系统工程副总工程师吴海涛表示，应积极推进“北斗+”融合创新和“+北斗”的时空应用。他认为，数字地球作为打通天上卫星资源与行业应用的承载平台，在推动北斗应用融合与产业协同发展方面具有显著优势。

“在气象领域，数字地球大有可为。”在中国气象服务协会会长孙健看来，高分与北斗的结合极有可能为气象的预报能力带来革命性的变化。今后人人都是气象信息的需求者、采集者和传播者，气象数据由专业化的收集转向“专业化+社会化”收集，离不开数字地球这一重要的基础性平台的加持。

在财政金融方面，空间信息的深化应用近年来也不断取得突破。中国遥感应用协会秘书长卫征提到，其将成为地方财政新的开源手段。“通过推动传统的土地财政向数据财政转型，激励政府部门把传统屏蔽起来的数据在市场上进行流转，能更好发挥其经济效益。”

“开展‘北斗+的应用只有想不到，没有做不到。”张全德表示，现代物流必须基于高精度位置跟踪和时间同步，智慧农业必须有高精度的信息支持，无人机编队需要精准的时间和位置……5G、区块链、人工智能、物联网、大数据、云计算等数字经济，在技术层面和应用层面都离不了北斗提供的时空信息。

中科星图副董事长、总裁邵宗有则提出，将高分星座和北斗星座融合起来，共同为国家关键基础设施提供高精度空间信息服务。

“‘北斗+‘高分的思路、路线，在全球都是先进的。”邵宗有还形象地指出北斗和高分的关系，“北斗构成了未来数字地球的‘骨架，高分提供的是‘皮肤，即‘北斗为体、高分为象。”所谓“北斗为体”，就是依托北斗系统获得实时动态高精度的痕迹;所谓“高分为象”，就是借助高分卫星提供高时空的分辨率。邵宗有指出，两者结合能攻克许多过去用单纯一种手段很难攻克的课题。例如，构建更加精细化的智能城市时空大数据管控平台，将建筑、部件、设施等细化到厘米级，包括自然地貌、地下管网的三维展示，气象和地质灾害更加精准化的应急防控，甚至可应用于碳中和的精准排放评估等。

打造“一站式”空天信息平台

公开数据显示，我国在轨运行应用卫星数量超过300颗。而截至今年6月，我国在轨运行的高分辨率对地观测卫星已发射超过30颗，每天可获取上亿平方公里的影像数据。

尽管数据存量巨大，但自然资源、交通、应急、农业等产业目前获得的数据支持仍不到位。究其原因，专家认为是数据的获取环节过多、过于复杂，让地面产业无所适从。

有人打比方说，这就好像在办事大厅排队，窗口很多，各个窗口又功能不一，大家不知如何是好。

应用高性能计算、人工智能、云计算、大数据以及虚拟现实等新一代信息技术，“数字地球”正在打造“一站式”空天信息平台——用一个软件把卫星拍摄、解码、建模、应用等中间环节封装起来，地面应用只需跟这一个软件打交道。

“要让空天数据更加智能，为各类应用提供坚实的‘数字底座。”邵宗有说。

但在吴一戎看来，这还不够。“空天信息是信息技术发展的重要方向，今后所有信息都走向空天。比如海底电缆今后可能会被空天信息网所代替。”吴一戎说。