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遥感信息采集与整理
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很高兴今天有机会在这儿跟大家进行交流,本来是非常忐忑,因为我们是搞自然科学方面工作的,对智慧城市本身知之甚少,没有资格站在这儿谈。但看到今天我的报告放在数据采集这个部分后我就坦然了很多。很高兴听了很多专家关于智慧城市各个角度的理解和看法,我认为我们这边的工作和智慧城市的结合是有很大空间的。

我的报告题目看起来跟智慧城市没有关系。因为大家都知道遥感是“万金油”,今天我想就如何把这个“万金油”拉到智慧城市谈一些个人的看法。第一,遥感是智慧城市的重要信息支撑手段;第二,在目前的城市规划管理中,遥感应用经验有哪些;第三,遥感数据共享是促进城市建设的一个关键环节。

首先,虽然说不谈智慧城市,但还是得班门弄斧,因为我们是搞信息科学的,所以喜欢从信息科学的角度来看问题。从信息科学的角度来看,智慧城市其实是一个巨大的信息系统,它也要遵守信息系统的基本规则,虽然它的模型和对象发生了变化,但是整个方法论是存在的,信息化的规律还是存在的。在这个过程中,有各种各样的信号,对地观测是一种信号来源,我们智能交通埋设各种传感器,物联网的各种传感器和环境检测的各种传感器都是为了获得信号,信号通过处理工具以后变成数据。数据被我们大家认为是数字城市的基础,但是其前端还是有信号的。数据包含的范围更大,它是转化成数字化存储以后的各种信息,从社会经济到资源环境,一直到人的行为,然后到信息。数据变成信息才是共用的东西,我们建立模型,抽象出很多模型要的信息,以及政府要用的监测指标,这些指标会变成信息的形式存在。然后就是知识,在这个方面主要说内涵还是外延。GIS管理非常多的信息,信息很好用,但是它已经很专业化了、目标化了,所以它的内涵和外延与数据本身是矛盾、对立的,也就是说数据本身包含和隐含了更多的信息。数据里包含的信息量会更大,数据应该包含在智慧城市中,而不应该仅仅是以信息为起点。

遥感在这个信息链条的过程中发挥什么作用呢?遥感主要做信号、数据到信息这部分工作。刚才很多专家谈到了数字地球,数字地球更多的是做数据、信息到知识这个阶段的工作。今天讨论的智慧地球,我认为它的范围应该扩展,当然智慧城市不仅仅是一个简单的扩展,而且是在数据来源、知识类型和服务对象方面的巨大拓展。数字地球还是以空间信息为核心的一种信息系统,而智慧地球是以人为核心的,或者说智慧地球和智慧城市都是以人为核心的。

为什么我们要在城市管理过程中使用遥感?第一,成本很低;第二,观测的波段可以扩大到很宽,很多肉眼无法感知的信息都可以观测到;第三,可进行量化分析。很多模型可以进行量化分析,现在很多从物联网拿到的东西是可以量化的,这个量化分析本身不是简单的数量化,它可以和科学模型及其真实性捆绑在一起的,是可证实的。这是它的一个非常主要的特征。从天空到地面,有各种各样的传感器,卫星仅仅是其中的一种传感器类型而已,这些都是遥感的传感器,有同样的规范和数据特征,所以它们在一起使用的数据量非常大。

我们再来谈谈遥感在城市管理过程中的作用以及使用经验。首先我们看一看遥感有哪些观测能力和特点。很多同志对遥感已经很熟悉了,不过我想可能还有一些同志不是特别熟悉,我简单地介绍一下吧。遥感没有严格的分类,从应用的角度大致可分为多光谱、全色、红外、高光和雷达观测,有些适合环境和资源,有些适合城市。它的能力非常强,这是它的一个特点。相对于社会统计数据,我们认为遥感数据是一种物对物的观测。我们发展传感器对我们的环境、过程、结果进行观测,这可以作为一种分析的数据来源,也可以作为一种比对的结果,还可以对模拟的结果进行验证,在这里没有人的因素,所以遥感数据是非常重要的数据,它是一种客观的数据。

遥感可以进行土地的分类研究,可以进行农业资源的调查,可以进行城市热岛和动力过程的分析,可以进行城市地面沉降和潜在风险的研究,可以做非常多的事情。城市遥感现在也是遥感研究非常重要的一个领域,更多的遥感器被用来支持这个工作。

我的重点是和智慧城市相关的,也就是数据共享与智慧城市的关系。为什么这样说呢?其实前面有的专家已经在报告中谈了数据共享的问题。不管从哪一个维度来看,数据共享都是智慧城市构建过程中的一个不可逾越的关键环节。就遥感数据共享而言,它实现的程度实际上会对智慧地球建设会起到举足轻重的作用。

来看看我国遥感技术管理的现状。共享的概念在我国已经被比较广泛地接受了。现在我们的对地观测能力非常强,有6个国家级卫星中心,有7项综合观测系统,还要建立全国无人机观测联盟。这样一个综合的观测体系,在很大程度具备城市观测能力,是非常可靠的手段。我国有几十个遥感中心,其中有大量的数据,很多都是适合城市遥感工作的。共享现在已经是大势所趋,但是碎片化问题在我们这个领域同样存在。我们做了共享,但是这个共享呈现行业性的信息孤岛。我们没有统一的规范,没有好的政策来促进可持续机制的形成,所以碎片化很严重,有数据却又无数据,即用户看起来有数据,但用起来却无数据。

我们到底有多少数据?根据我们刚刚做完的一个调研,我们的数据的确很大。我们国家有5~6个PB的遥感数据,数据条目有6000万条左右,加上在国内可以使用的国外卫星数据资源,就有9000万条左右。对一个特定城市地区的连续观测都可以找到。国际综合地球观测组织(GEO)在这个领域相当于一个“联合国”,它是这个领域最大的国际组织,它形成了数据共享原则。其中有三点对我们的智慧城市建设有所启发,第一点是元数据免费共享;第二点是实体数据的开放互联一定是要可获取可触摸的,但是可以设立不同的技术门槛来限制;第三点是最小化使用成本,包括时间成本、响应成本和费用成本。各个国家为此制定了不同的实施方案,美国采取的方案叫作边际成本补偿,就是规定所有国家行为产生的数据,不能为它的产生过程、存储过程和加工过程收一分钱,但是可以就共享发布这个小环节进行收费,进行成本补偿。根据这个原则,现在国内也准备推动这样一个立法工作。

在智慧城市建设中使用遥感会有一些问题。第一个问题是数据共享成为智慧城市的关键环节和瓶颈,这不仅仅是遥感数据存在的问题,其他数据都有这个难题。在进行城市区域的数据环境的建设时,同时应该考虑和国家各种各样跨机构的、跨部委的数据设施之间的衔接问题,要利用好这些资源。发改委的老师讲了空间基础设施问题,也就是下一代的电子政务,这一块有一个规划。科工局关于高分也有类似的规划,科技部也有类似的规划,都是做全国各机构协同的事情。无论哪一个机构把这件事情办成,都是一个福音。大家同时意识到这个问题然后再推动,国家的协调是另外一个层次的问题。对用户来讲这是好事,国家要想办法解决这个问题。我们在智慧城市建设的过程中要做好和国家设施的衔接工作,利用好资源,有几千万的数据为什么不用?第二个问题是,应该在此基础上构建一个城市区域的空间数据库,这需要做更多的工作,要做到时空的无缝。区域中所有的层面、空间要全覆盖,时间的无缝要求把中间缺失的数据补上,用户用的时候是完整的,而不是说我有什么给用户什么,用户想要的我没有,数据要做到从时间到空间全连续。

数据管理会出现新问题,特别是在城市应用方面,一个就是高分辨数据的安全问题,我们经常要用到的就是高分辨。高分辨数据的安全问题是非常重要的,大家知道这个安全问题有底线,就是0.4米和定位精准1∶50000,我们做城市研究发现在很多情况下城市规划都是越过这条线的,在这种情况下高分辨数据的保密安全要有保障。还有一些商业数据的问题,包括飞行数据。北京市实行统一采购,采购完了各单位统一使用,这都是需要考虑的问题。还有大数据的管理问题,这么海量的数据不论是维持分布式原状进行虚拟协同,还是变成一个庞大的集中式数据中心,都会涉及大数据的管理问题。大数据检索问题、大数据的快速获取问题都是非常棘手的问题。

除此之外还有应用问题,应用问题是深层次挖掘和使用的问题,是遥感数据本身的挖掘问题,这么长时间序列的数据在一起,怎么抓信息出来,这是一个传统的技术。下面一个问题是非传统的技术,就是多学科数据的融合分析,遥感数据和GIS数据都是所谓的客观数据,本身没有什么意义,或者说它的商业价值仅限于加工和分发,仅限于制图等非常小的市场。但是带地理位置的数据和具有非常多光谱信息的数据一旦和人的数据和社会行为数据结合在一起,就会变得潜力无穷。美国奥巴马总统上台以后,推广了美国政府的信息公开,在这一块做了一个很大的尝试,把8万个数据集公开,开始没有多少应用。后来搞了一个实验,一个基金会拿了20万美元的奖励,然后向全社会开放,这些数据都是免费的,结果马上开发了几千个应用,很大的市场就出现了。

诸位专家强调所谓的在金字塔顶端发挥积极的作用,这对数据的掌握以及对智慧城市的发展有积极作用,相对应的,不能忽视非政府性的数据使用,就是说公众和企业对可开放数据的使用对智慧城市的建设很有帮助,建设智慧城市不能忽视这个工作,它们在很大程度上是智慧城市非常重要的普及和补充,不能忽视这一点。

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