您好、欢迎来到现金彩票网!
当前位置:秒速快三预测 > 数字地球 >

郭华东院士:中国主导的“数字地球”工程究竟有什么意义?

发布时间:2019-06-07 05:49 来源:未知 编辑:admin

  1998年,“数字地球”概念被首次提出,利用遥感和数字技术可以将地球、地球上的活动以及整个地球环境的时空变化装入电脑中,形成庞大的地球数据库,帮助科学家研究全球变化与社会可持续发展。

  经过大约20年的积累,我国遥感和数字地球的研究和应用已经处在世界前列。不仅为我国的农业生产、资源开发、环境变化、防灾减灾、遗产保护等做出了巨大贡献,甚至为其他国家提供大量服务,在全球形成了较大的影响。

  遥感技术和数字地球究竟是什么?地球大数据如何构建并发挥巨大作用的?未来,它还能为我们的可持续发展提供怎样的技术支持?

  针对以上话题,“地球大数据科学工程( CASEarth)”专项负责人郭华东院士在近日央视《中国经济大讲堂》节目中,以《我们为什么要给地球“照相”?》为题,做出了深入浅出的阐述。

  随着现在材料技术、综合技术的进步,我们的空间分辨率也越来越高了。现在20厘米的、甚至10厘米分辨率的遥感卫星也已经问世了。技术发展一日千里,这种高技术手段不断问世的同时,我们的参数也得不断地进步。

  随着信息技术、信息通信技术、空间信息通信技术的兴起,随着大数据、云计算、物联网的一步步发展,数字经济给人们带来了革命性的变化。我们事实上就生活在数字经济的环境之中。所以今天我想和大家分享一下关于数字地球的故事。

  在1962年,遥感问世了。当时在美国的一个小城召开了第一届环境遥感大会。在这之前,曾经有一些飞艇、简易飞机,甚至一些卫星上天了,它们探索太空、探测我们的地球,但是很少有人用“遥感”这个词。在1962年的这次大会上,“遥感”正式的诞生了。

  从遥感问世到发展到现在的半个多世纪的时间里,可以看到遥感在全球发挥了巨大的作用。

  那么什么是遥感呢?请大家闭上眼睛去想,在晚上9点钟的时候,地球上是一个什么景象呢?就是你们看到的这么一个景象。你可以见到有亮的有暗的,其中亮的部分就是灯光的显示。而灯光越亮的地方,表明那里的经济发展程度比较高,有较多的人类活动。也可以说灯光越亮,这个地区的经济就越发达、越繁荣,反之就不繁荣不发达。

  我们还可以看一张图,这张图大致上黄颜色的基本都是没有植被的地方,绿颜色的地方植被比较多。这样的全球遥感影像我们有时几天就可以获取一次,有时候一天就可以获取一次。由此我们可以得出这么一个结论:遥感很了不起。为什么了不起呢?因为它能很宏观地成像,能快速地成像。也就是说,在一个距离地球900公里、800公里或者600公里高空的卫星,可以看到地球上正在变化的、正在演变的一些这样那样的自然现象,所以遥感确确实实给人类带来了巨大的帮助。

  所以遥感是什么呢?简单地说,遥感就是我不接触你,我从远处来探测你,就知道你的一些特性。什么特性?比如说你的高度、你的宽度,也就是你的几何特性;或者你的热度、你的冷度,也就是你的辐射特性。简单来讲,就是我们利用自然界赋予我们的电磁波,然后比如说在可见光波段(赤橙黄绿青蓝紫),根据电磁波的一些原理,利用波段、振幅、极化、相位这些资源,通过研制的各种传感器,从照相机到扫描仪到辐射计到雷达等等,把这些仪器装在飞机上或者装在卫星上,用以探测地球。

  所以我以前讲,这就是给地球“照相”。照完相以后出来的图像,由专家们进行分析:农业专家分析农作物产量如何;林业专家分析这些是针叶林还是阔叶林,生物量有多少;然后灾害专家说哪儿受灾了;环境专家说哪儿灾害厉害哪儿灾害还不厉害等等。最后把这些数据提供给政府,政府进行决策,说今年农业应该怎么布局,明年的工业应该向什么方向进行布局等等。所以,遥感在人类社会经济发展中间起着非常重要的作用。

  但是遥感探测物体,你知道大概是什么,知道在哪,可是它的内部结构你知道吗?它的时间长度你知道吗?埋藏在地下的一个东西是千年了还是万年了,是由什么化学元素组成的,这些你知道吗?客观来讲,遥感是一个先进的探测技术,但是遥感不是一个万能的技术。但是我们需要万能的技术问世,来帮助人类解决期望解决的一些问题。

  真正提出数字地球概念的是美国前副总统戈尔。1998年他有一个演讲,那个演讲其实就讲的是数字地球,他说数字地球是21世纪人类认识地球的新方式。那么数字地球有什么了不起呢?它有哪些技术呢?当年戈尔作报告的时候,曾经讲到7项关键技术,其中包括宽带网、云数据,也讲到了1米分辨率的卫星等等。

  数字地球可以用到很多方面,例如全球的植被指数,森林到底有多少针叶林?有多少阔叶林?现在我想砍伐木材,蓄积量有多少?遥感能提供这样的技术基础,但是用数字地球的手段呢,可以提供更加系统、更加完整的一些信息。

  再讲一下数字地球在灾害监测中的一个例子,大家都知道2008年5月12日汶川发了特大地震,那么地震发生之后,当地的信息中断,交通切断,当地的老百姓和外界没有了任何联系。2008年5月17号晚上,我们的科研人员在卫星图像上发现了个图像,是SOS700。SOS大家都知道是个求救信号,那么很多人认为,SOS700很可能就是700人在求救。在得到这么一个信息并连夜进行分析处理以后,上报国务院应急指挥部。中央高层得到这个信息以后,迅速派出部队,把当地的老百姓解救出来了。试想,如果没有这些信息,这700人没有任何办法走出来,也没有任何的信息传递到外界,那么别人也不能解救他们,时间一天天过去了,那会是什么样的情况?所以,数字地球可以在我们生活的方方面面,在我们社会发展的方方面面都有广泛的用途。

  大家看到的这个视频就是显示了在汶川地震中,用数字地球技术来模拟、来监测、来预测、来分析这些灾害现象。把这些灾害的信息呈报到决策部门,由决策部门及时对我们的灾民进行解救,并且为了防止灾害进一步发生而采取举措的一些技术工作。可以说数字地球确确实实在一些区域性的、全球性的灾害监测中具有巨大的作用。

  同时,数字地球还可以用在旅游领域。我们有很多有价值的旅游点,比如五星级的旅游点。一些人想去,但是因为值得去的地方太多了,到底去哪里合适?这时候就可以利用数字地球的虚拟旅游。我们在网上把一些旅游点做成虚拟显示,游客就可以根据虚拟展示的结果,来选择我应不应该去,应该到哪去。

  大家都知道一个领域的发展与很多要素相关。比如说有期刊,比如说有学会,比如说有大会。谁主导谁来控制,这点很重要。可喜的是,目前数字地球学会的秘书处就在中国,数字地球学会的出版物,比如《国际数字地球学报》也在中国。在某种程度上来讲,中国在引领着整个数字地球的发展。

  数字地球这一概念是由原美国副总统戈尔提出的。为什么在美国提出这个概念之后,没有去具体的实施呢?是不是说数字地球这个概念的实施是一个不可能完成的任务呢?如果说真的是这样的话,中国为什么要又来主导这个事情呢?

  郭华东:1998年确实是戈尔提出了这个概念,提出以后,全球都给予了高度的支持,包括中国在内。中国从1998年底开始开了很多会,包括中国科学院学部也组织香山会议来进行讨论,形成了一系列的报告,撰写了很多书,准备在全球范围内来做这件事情。正在中国准备大干的时候,全球其他国家准备大干的时候,美国方面突然冷下来了。为什么呢?后来我们知道,这是因为他们政府换届了,小布什上台了。他对这件事儿压根儿就不愿意支持,所以美国后来一直就没再做数字地球。

  而中国充分意识到数字地球重要性,1999年11月28号,在国际会议中心召开数字地球大会开幕式的时候,当时主管的副总理就发出一个号召,号召我们中国科技界要和政府和企业联合起来,一起来建造这个为人类服务的数字地球。政府支持了,企业也很支持,科学界也很支持,这个事儿就做起来了。建立了国际组织,召开了会议,出版了一些出版物等等,一直发展到现在,所以中国在数字地球方面,反而是异军突起。

  我们在异军突起的同时,也联合了世界上很多国家:欧洲的、澳洲的、非洲的和美洲的一些国家,在这十几年的时间里一路发展起来的。有一次戈尔到中国来,我去接他,他说没想到我们没实现的事情,中国实现了,他们也感到非常的兴奋,毕竟数字地球是人类共同的一个东西。

  2013年,我国提出建设新丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的合作倡议。一带一路涉及大范围的地理区域,包括众多国家和丰富的人文文化。为了实现亚欧非大陆及附近海洋的互联网互通,实现各国多元自主平衡可持续的发展,我国的遥感与数字地球技术在一带一路中可以发挥怎样的作用呢?

  全球的大的自然灾害的85%都发生在一带一路地区。我国在2016年5月正式提出数字丝路国际科学计划,力求通过地球大数据为一带一路可持续发展目标的实现提供科学支持,在一带一路中的基础设施建设的改善、环境保护、降低灾害风险、水资源管理、城市发展和粮食安全等方面发挥巨大作用。

  数字地球可以说与人类的发展息息相关。如何让数字地球起到更大作用,是全球科学家们苦苦追求的一个命题。做一个什么样的区域的或者领域的事情,才能够更加体现数字地球的价值所在,才能让数字地球更好地促进我们的发展?答案就是一带一路。

  那么,数字地球怎么帮助我们的一带一路解决问题呢?比如说我们的企业家要到某个地方去投资建厂、去开展工程了,那个地方如果来了水灾怎么办?如果那里是一个地震带怎么办?前功尽弃!这就需要数字地球来进行预警。再比如说某个国家要发展农业,如果当地气候的变化不适宜植被长期生长,不适宜某种植被在这个地区种植怎么办?一带一路需要一些重要数据和信息,把这些信息和数据掌握在手中的时候,对一带一路的决策可能就更加客观了。当我们的专家们对一带一路的研究更加深入,对一带一路的信息掌握的比较系统的时候,沿线的这些国家用起来,是不是也更加的得心应手了?

  诚然,一带一路的国家大部分都是发展中国家。发展中国家在信息技术、信息通信技术、空间技术方面很不发达,存在着一个数字鸿沟。谁去填这个数字鸿沟?我们是有责任的,因为中国经过这些年改革开放的发展,已经遥遥领先。比如说在空间技术方面,中国人有能力发射自己的卫星,中国人有能力接收国外的卫星。中国人不仅能够接收覆盖中国陆地海域的这些疆土的数据,还在五年前就具备了接收亚洲70%疆土的遥感数据的能力。现在,中国又在其他一些地方,比如在瑞典等地方建站了,国家的利益延伸到哪儿,我们的空间信息体系就可以保证建在哪儿。基于这一点,中国科学院在国家的支持之下,下一步还准备在非洲、在南美、在亚洲的某些地方建卫星地面站,形成一个地球大数据的平台。

  我们有了这些地球大数据平台,就有了取之不尽用之不竭的数据。我们就可以用这些数据来为我们的自然环境、灾害预防、全球变化等等来服务,在整个一带一路地区,形成这样一个态势进行研究。同时,最让我们感到自豪的是还可以把这些数据让发展中国家的人来分享。这对一带一路的建设和发展,对提高中国在国外的形象和能力都起到很好的作用。

  我给大家举一些例子,世界上人类的活动遗址分为自然遗产和文化遗产,其中,文化遗产有很多动人的故事。(柬埔寨)吴哥就有很多很多动人的故事。吴哥的规模之大,艺术功底之深,你不去是体会不到的。比如你看到一个大佛,他在对你笑,对你360度地笑,笑得你心花怒放,笑得你来了还想来。那个地方游人很多,大家都很喜欢那个地方。这么好的一个地方,当年突然在地球上消失了。

  后来的科学家们在丛林里面发现了这个消失的古城,也慢慢有了游人,但是后来战乱起来了,吴哥又变成了一个战场。战争结束之后,联合国教科文组织决心把这个最著名的世界遗产之一恢复到战前的水平,或者恢复到人类能恢复的水平。于是组织了19个国家的考古队伍进行重建工作。这些庙宇损毁受到周围一些自然条件影响:森林砍伐森林火灾带来的影响,地下水活动带来的影响,水灾带来的影响等等。比如说那里很多庙宇都是一块块大石头砌起来的,这些庙宇发生了一些坍塌现象,坍塌原因又找不到,那该怎么办呢?于是就寄希望于高技术能解决这些问题。

  那么我们用什么技术呢?叫干涉雷达。干涉雷达是一个什么概念?就是说它能在第三维分辨出毫米级的变化,也就是说地壳的毫米变化都能分辨出来。用这个干涉雷达技术,看当地的地壳形变,就能看出这个楼房、这个庙宇是否倾斜了?是否坍塌了?经过这些工作,确认了那个地区是流经的地下水引起了坍塌。

  中国科学家做的这些工作,就是实时的监测和预测,然后呈现出科研结果,为当地的决策者提供决策依据。上升到一带一路的观点来说,我们用中国的空间技术帮助他们发现并解决了一些吴哥窟存在的或者潜在的一些问题,受到了当地政府的肯定,愿意与我们继续合作。此外,他们还有一个位于柬埔寨和泰国边境的遗址,也邀请了我们中国科学家去做这件事情。

  还有一个例子,这是发生在海上丝绸之路突尼斯的一个故事。突尼斯位于非洲大陆,古罗马帝国在盛世的时候,地中海周围都是它的领地,当年突尼斯也是古罗马帝国的一个省。当年那其实修了一些类似中国长城的防御工事。多少年过去了,没有什么人知道这些古迹在哪儿,也不知道是什么情况。于是,咱们利用中国的空间技术,在突尼斯发现了古罗马时期的一些古遗迹,大家可以看到这些绿线和红线,就是发现这些古遗迹的一些地方。包括古墓葬的遗址、拦水坝的遗址、边墙的遗址等等。在图片上看起来觉得这很容易,但是如果真的在茫茫沙漠走上几天的话,不见得能够意识到这是什么。

  利用空间信息技术其实可以起到这么一种作用。大家可以看到新华社的报道叫《中国人首次用中国的空间技术在国外发现古遗址》。以前很多时候是外国人到中国来做这样的发现,现在轮到中国人走出国门对其他国家的文物遗址进行发现了。

  同时在一带一路上,灾害也是比较严重的。我们曾经在2004年印度洋海啸之后接了国际科学院一个项目,做了四年的研究,得出两点科学的结论。一是世界上的灾害可分为两类,一类是原因比较清楚的,重点在于做好灾害的防治;一类是灾害原因不清楚的,重点还是考虑灾害本身的成因是什么?比如说水灾,它的成因很清楚,怎么防洪就很重要了。而地震灾害到现在为止还无法弄清楚它究竟是怎么形成的。当地震灾害的机理不清楚的时候,重中之重是要研究地震的发生机理问题。第二个结论就是,尽管全球灾害频发,真正对人类影响巨大的灾害只有三种:地震灾害、风暴潮和水灾。这三种灾害占了全球灾害的85%。非常遗憾的是,全球的大的自然灾害,有85%都发生在一带一路地区,而全球那三种严重灾害大概80%的也发生在这个地区。所以一带一路要想健康持续发展,灾害的挑战是巨大的。我们也必须对这个地方的灾害进行有效的应对。

  数字一带一路不仅提出进行地球大数据的构建,更重要的是在构建的基础之上研究怎么应对这些灾害。可以说,中国做了这些东西以后,在当地引起了很大的反响。

  比如说突尼斯知道中国在做数字一带一路数字遗产的时候,他们政府非常隆重的接待了中国代表团,跟咱们谈合作,想利用中国的技术为突尼斯建造一个永久的一个观测台站,为他们的农业发展、为他们的遗产监测服务。再比如吉尔吉斯斯坦知道咱们有对地观测数字地球中心,在他们也建了一个吉尔吉斯斯坦科学院的科学中心。中国还给非洲国家赞比亚设立了一个数字“一带一路”卓越中心,赞比亚从政府到大学对中国的技术支持给予了全方位的热烈欢迎,愿意和中国的科学家一起,以赞比亚为基地对整个南部非洲的课题性发展共同做研究。

  “数字丝路”这个计划(简称叫DBAR)对“一带一路”的沿线国家已经形成很大的影响,形成了非常良好的效应。我们也坚信沿着“数字丝路”继续走下去,我们还可以为“一带一路”沿线国家作出更大的贡献。

  为什么说数字地球工程是国家科技实力的体现?因为它是一个国家经济能力、科技能力、综合能力的一个体现,如果不是科技强国,很难做成数字地球。

  郭华东:2018年1月1号,中科院地球大数据专项正式立项。整合了中科院资源、环境、生物生态领域的社会统计数据、遥感数据、导航定位数据和地面调查数据。以大数据技术为支撑和纽带,构建多个领域的大数据云服务共享平台,全面提升科研能力和服务效果。

  20年前,数字地球可以通俗的解释为把地球装入计算机。在当今的信息时代,数字地球就是地球大数据。当前,作为地球大数据的核心数据源,对地观测数据正通过卫星和其他观测方式每天高速增长。海量的数据资源为开展地球系统科学研究,支持经济和社会可持续发展决策提供了坚实的基础。

  建设一个地球大数据科学平台,让它为我们的经济建设、社会发展、国家安全服务。数字地球发展到现在,可以说方兴未艾,它极大的促进了经济社会的发展。当我们今天站在这儿看数字地球发展的时候,可以非常惊喜的看到我们进入了一个新的时代。

  20年前,当我们考虑数字地球的7项关键技术的时候,不会想到20年后人类的进步、人类对科技的推进发展如此之快。以大数据云计算、以人工智能为代表的这些技术,正在极大地促进着数字地球的发展。大数据的到来,为数字地球注入了新的血液。而物联网的发展、互联网的发展也都极大地支撑了数字地球的发展。

  以联合国的可持续发展目标为代表的全人类的需求,以中国的两步走的建设科技强国为目标的国家重大需求,都对数字地球提出了呼唤。

  1999年记者采访我,说数字地球是什么?我说数字地球在我的解释中,或者是在我的认知中,就是把地球放入计算机。那么当今天你再问我的时候,我可以回答,数字地球就是地球大数据。我们要做科技强国,科技强国是一个宏伟的目标,但是怎么才能做科技强国?数字地球就是一个国家经济能力、科技能力、综合能力的体现。如果不是科技强国,很难做成数字地球;如果不是科技强国,数字地球的很多单元技术就无法实现,比如咱们讲到的这些卫星对地观测技术。而反过来说,数字地球的发展,可以带动卫星对地观测技术的芯片技术、数据处理技术、计算机处理能力,以及其他一些综合分析技术,就是现在云计算、大数据、人工智能等等方面涉及的一些技术的发展,为科技强国奠定基础。

  今年,美国的马斯克发射了一颗遥感卫星,也提出了星链计划。而谷歌公司也做出了相应的计划,这是不是意味着竞争会从地下转移到天上?那么在数字地球计划的竞争,也会越来越激烈呢?

  郭华东:确实是这样,现在一些国家的政府都意识到这一点,可以说从月球38万公里的高度以下,都是大家关注的热点方向了。将来如何在月球上建造一些基地来观测地球,也成为热点之一。我们正在承担一个国家自然科学基金委员会的重大项目就是在做这件事情——在月球上建设一个对地观测平台,对地球进行不间断的观测。显然,目前在空间的争夺确实越来越激烈了。

  用地球大数据为核心构建的数字地球工程,能为咱们国家的发展做多方位的服务。我们首先需要获取一些卫星的数据,这卫星的数据有遥感的数据、导航的数据、通信的数据,还有航空的数据,还有地面调查的数据以及一些社会统计的数据,然后形成一个大数据云服务平台。在大数据云服务平台的基础之上,可以形成时空的三极环境,这三极大家都知道,是指北极、南极和青藏高原。把三级作为系统来研究的时候,可以对全球气候变化的研究做出很大的贡献。

  构筑一个大家关注的数字地球科学平台,下一步还是要联合,中国科学院联合不同部门、不同单位的科学家们,一起来建成一个数字地球科学平台,然后服务于宏观决策,服务于科学发现,服务于技术创新,服务于社会大众。建设一个地球大数据科学平台,让它为我们的经济建设、社会发展、国家安全服务;让它为我们的技术创新服务,作为一个平台不断的推出一些创新的成果。

  我们的理想是建造一个国际的地球大数据科学中心,吸引国际上愿意和我们合作专家们、学者们,包括学生们一起来工作。在中国的这个大平台上,凝聚全球的力量,一起完成这个全人类共同的伟大事业,让数字地球服务于中国,让数字地球服务于人类,让数字地球服务于联合国的可持续发展议程。

  地球大数据科学工程( CASEarth):中国科学院2月12日召开新闻发布会,对外宣布A类战略性先导科技专项“地球大数据科学工程( CASEarth)”正式启动。“地球大数据科学工程”以建成具有全球影响力、国际化、开放式的国际地球大数据科学中心为目标,共设置CASEarth科学工程总体、CASEarth小卫星、大数据云服务平台、数字一带一路、全景美丽中国、生物多样性与生态安全、三维信息海洋、时空三极环境、数字地球科学平台九个项目。

  中国科学院院士,中国科学院遥感与数字地区研究所研究员,国际数字地球学会主席。从事遥感科学与应用研究30年,他提出的“数字地球”理论框架模型,主持研究完成的“数字地球”系统被国际同行认为是具有里程碑意义的贡献。

http://t-winkler.net/shuzidiqiu/246.html
锟斤拷锟斤拷锟斤拷QQ微锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷微锟斤拷
关于我们|联系我们|版权声明|网站地图|
Copyright © 2002-2019 现金彩票 版权所有