大數(shù)據(jù)時代航天遙感系統(tǒng)的發(fā)展戰(zhàn)略

　　一、航天遙感和航天遙感系統(tǒng)

　　近些年來，大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為繼云計算、物聯(lián)網(wǎng)之后 IT 領(lǐng)域最流行的詞匯，并在各行各業(yè)中廣泛出現(xiàn)，受到人們越來越多的關(guān)注，也引起很多專家學(xué)者的深入研究。從2012年3月開始，美國開始投入對大數(shù)據(jù)的研究，與大數(shù)據(jù)相關(guān)的研究發(fā)展規(guī)劃被列入科學(xué)信息領(lǐng)域的重要舉措之一，相關(guān)部門基于大數(shù)據(jù)背景下獲取、存儲、處理等方面展開對遙感信息技術(shù)的研究。

本文以航天遙感的現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，分析航天遙感系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀，得出航天遙感系統(tǒng)如何面對大數(shù)據(jù)時代挑戰(zhàn)的結(jié)論，以便于迅速采集遙感數(shù)據(jù)、對遙感數(shù)據(jù)進行分析和管理，滿足人們對航天遙感的需求。
　　遙感是為了獲取遠(yuǎn)距離物體的相關(guān)資訊，遙感技術(shù)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場勘測，適用于面積廣闊的觀測，數(shù)據(jù)的綜合性和可比性較強，具有很強的時效性，在勘測過程中不需要通過物理接觸，而是通過電磁波的反射以及輻射，通過數(shù)據(jù)的采集和計算，實現(xiàn)對物體的遠(yuǎn)距離探測，獲取包含物體的遙感數(shù)據(jù)信息。這里需要注意的是數(shù)據(jù)不等同于信息，數(shù)據(jù)承載有效的信息，在目前的應(yīng)用中仍然存在一定的局限性。任何事物都可以發(fā)射、反射、吸收電磁波信號，都屬于遙感信息源。地物的空間信息的獲取方式需要通過搭載在遙感平臺上的遙感器來獲取。

　　二、大數(shù)據(jù)的概念

　　大數(shù)據(jù)是適應(yīng)時代發(fā)展需求所衍生出來的概念，顧名思義，大數(shù)據(jù)所指的數(shù)據(jù)數(shù)量十分龐大，通過傳統(tǒng)的收集渠道不能幫助企業(yè)采集、管理有效的信息，也無法立足于時代背景，向企業(yè)提供與經(jīng)營相關(guān)的策略。直到2009年，“大數(shù)據(jù)”才逐漸出現(xiàn)在公眾視野，以難以預(yù)計的速度進行擴散。研究大數(shù)據(jù)的目的并不是采集數(shù)據(jù)，而是將采集的數(shù)據(jù)進行分析、管理、處理、應(yīng)用，增強數(shù)據(jù)應(yīng)用的能力，進一步完善使用數(shù)據(jù)的功能，從而挖掘有應(yīng)用價值的資訊，大數(shù)據(jù)技術(shù)具有可觀的發(fā)展空間。大數(shù)據(jù)時代在信息通信、海量存儲等方面有利于解決航天遙感系統(tǒng)迅速采集信息、處理數(shù)據(jù)，本文的重點放在數(shù)據(jù)存儲方面，并分析新時代背景下航天遙感技術(shù)存在的機遇和挑戰(zhàn)，進一步促進航天遙感技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

　　三、航天遙感技術(shù)迎來的機遇

　　1.航天遙感技術(shù)的重要意義
　　航天遙感可以對環(huán)境和資源進行有效的勘測，也可以對信息技術(shù)進行有效的掌控。可以說從一定意義上講，航天遙感技術(shù)已經(jīng)成為決定戰(zhàn)爭勝負(fù)和影響國家安全的重要因素。 航天測繪（http://theweddingcatcher.com/Products/wrjsmhs15.html）已成為獲取空間信息資源十分重要的技術(shù)手段。同時，遙感信息的獲取、處理、加工和服務(wù)，與衛(wèi)星定位技術(shù)和衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用也密切相關(guān)，正在世界范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展的小衛(wèi)星技術(shù)對于推動遙感、導(dǎo)航定位和通信技術(shù)的快速進步具有重要價值。
　　2.大數(shù)據(jù)時代航天遙感技術(shù)的機遇
　　（1）云存儲
　　在大數(shù)據(jù)時代的背景下，航天遙感技術(shù)可以使用云儲存的技術(shù)，對數(shù)據(jù)進行實時更新，包括對數(shù)據(jù)副本進行實時更新，占有極少的硬件資源，廣泛應(yīng)用于亞馬遜等電子商務(wù)行業(yè)中。存儲虛擬化技術(shù)是云存儲系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，包括主機、基于網(wǎng)絡(luò)、基于存儲陣列三種，為了將設(shè)備的物理屬性屏蔽，完成對異構(gòu)存儲設(shè)備的統(tǒng)一映射?；谥鳈C需要使用虛擬化軟件，在實際運用的過程中會增大主機端的負(fù)載，無法拓展主機的空間。基于存儲陣列需要安裝虛擬控制程序，將邏輯存儲單元與多個物理磁盤設(shè)備相對應(yīng)，這種操作具有可以滿足用戶對存儲性能的要求，同時也存在一些缺陷，比方說拓展性能較差，無法延伸設(shè)備的拓展性。存儲虛擬技術(shù)采用基于網(wǎng)絡(luò)的形式可以集中上述兩種存儲虛擬技術(shù)的優(yōu)點，在滿足用戶對存儲性能需求的同時，保持設(shè)備一定的拓展性，因此很多企業(yè)都使用基于網(wǎng)絡(luò)的主流形式。
　?。?）數(shù)據(jù)庫
　　隨著時代的發(fā)展，很多數(shù)據(jù)并非以文字的形出現(xiàn)，歸屬為非結(jié)構(gòu)型的數(shù)據(jù)和文檔，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)半結(jié)構(gòu)化的發(fā)展趨勢。在云存儲系統(tǒng)中，NOSQL數(shù)據(jù)庫需要以數(shù)據(jù)增長需求為考慮因素，分析數(shù)據(jù)的實用性和可用性，盡可能滿足人們對勘測各方面的需要。再進一步細(xì)化，數(shù)據(jù)庫使用弱一性的特例，保證用戶最后的運行個結(jié)構(gòu)是類似的。一般情況下，NOSQL數(shù)據(jù)庫分為四種，根據(jù)不同的情況，使用不同類型的數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進行儲存。

　　四、航天遙感技術(shù)發(fā)展需要解決的問題

　　1.遙感大數(shù)據(jù)的自動分析
　　數(shù)據(jù)挖掘指的是，從海量的數(shù)據(jù)中通過算法搜索隱藏信息的過程，是目前大數(shù)據(jù)處理的重要方法，可以從遙感大數(shù)據(jù)中勘測出地表的變化規(guī)律，了解社會以及自然的變化過程。隨著對地觀測遙感的大數(shù)據(jù)不斷出現(xiàn)，遙感信息語義的復(fù)雜性、數(shù)據(jù)維度語義的豐富性、傳感器語義的多樣性等特征使航天遙感技術(shù)對表達方式提出了新的要求。同一地物的不同粒度、時相、層次、方位觀測數(shù)據(jù)即該地物在不同觀測空間的投影，在實際觀測過程中，遙感大數(shù)據(jù)需要考慮多分辨率、多源影像那個特有的特征表達模型，以及模型如何進行相互間的轉(zhuǎn)化，從紋理、光譜、結(jié)構(gòu)等低層結(jié)構(gòu)出發(fā)，抽取多元特色的本征表示，建立可以跨越差異的目標(biāo)特性，達成遙感數(shù)據(jù)一體化的目的。遙感大數(shù)據(jù)的自動分析，指的是挖掘遙感大數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)遙感觀察數(shù)據(jù)向知識轉(zhuǎn)化的前提，主要目的在于建立統(tǒng)一、語義的遙感大數(shù)據(jù)表示，為后續(xù)的數(shù)據(jù)挖掘作鋪墊。遙感大數(shù)據(jù)的自動分析包括數(shù)據(jù)的檢索、表達、理解等方面。
　　2.大數(shù)據(jù)時代航天遙感安全問題
　　結(jié)合目前的情況來看，我國航空遙感發(fā)展缺乏完善的監(jiān)管制度，在具體運作的過程中缺乏協(xié)調(diào)和規(guī)劃，相關(guān)的資訊和信息無法進行資源共享，無法對行業(yè)內(nèi)的資源和技術(shù)進行整合利用，再上航天遙感技術(shù)的核心技術(shù)過于依賴國外，存在創(chuàng)新能力不足的問題，導(dǎo)致遙感邁入產(chǎn)業(yè)化具有一定的難度，產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展需要技術(shù)與資金的不斷投入，不確定性遙感信息模型和與人工智能相關(guān)的系統(tǒng)開發(fā)也有待進一步的深入研究。

　　五、航天遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　1.大數(shù)據(jù)時代背景下航天遙感技術(shù)的發(fā)展方向
　　通過航天遙感技術(shù)，可以由航天、地面觀測臺組成以地球為研究對象的綜合觀測系統(tǒng)，提供定量、定時的數(shù)據(jù)，在大數(shù)據(jù)時代背景下，完整性和機密性是航天遙感技術(shù)的重要特點，航天遙感技術(shù)涉及國家政機密，因此如何保障完整性和機密性是航天遙感技術(shù)需要面對的問題。根據(jù)時代的要求，人們越來越重視數(shù)據(jù)的安全性和實用性，所以發(fā)展航天遙感技術(shù)的時候需要根據(jù)上述特點進行發(fā)展。面對當(dāng)前的形勢，高分辨率小型商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展迅速，雷達衛(wèi)星遙感日益受到青睞，遙感技術(shù)的監(jiān)測精密度將不斷提升，呈現(xiàn)向上的發(fā)展趨勢。
　　2.新時代要求航天遙感技術(shù)人才培養(yǎng)發(fā)展展望
　　在這個新時代背景下，航天遙感技術(shù)具有可觀的發(fā)展前景，從事該領(lǐng)域的專業(yè)人才短缺，航天遙感技術(shù)是我國的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，可以為航空航天信息技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造更大的發(fā)展空間。學(xué)校應(yīng)該增加與此相關(guān)的專業(yè)設(shè)立，規(guī)劃相關(guān)的人才培養(yǎng)的計劃，在培養(yǎng)航天遙感人才需要結(jié)合大數(shù)據(jù)的知識背景進行學(xué)習(xí)，讓從事航天遙感的人才跟上時代發(fā)展的需要，重點掌握與遙感技術(shù)相關(guān)的知識。與此同時，學(xué)校方面應(yīng)該重視對航天遙感技術(shù)的人才進行培養(yǎng)，定向向人才灌輸有關(guān)大數(shù)據(jù)遙感的知識，讓學(xué)生規(guī)劃在航天遙感領(lǐng)域的發(fā)展，為學(xué)生畢業(yè)從事航天遙感方向的工作奠定想學(xué)術(shù)基礎(chǔ)。
　　3.新時代下航天遙感技術(shù)發(fā)展趨勢展望
　　新時代背景下，數(shù)據(jù)化的普及在一定程度上促進了航天遙感技術(shù)的發(fā)展，加上我國政策對航天遙感技術(shù)的大力支持，包括數(shù)據(jù)庫、云計算在內(nèi)的數(shù)據(jù)庫等新興技術(shù)應(yīng)用將推動航天遙感技術(shù)的變革。航天遙感技術(shù)呈現(xiàn)良好的發(fā)展趨勢，促進各行各業(yè)進行資源的調(diào)整和整合，新時代背景下的航天遙感技術(shù)從“定性”向“定量”轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)多平臺共存、綜合應(yīng)用不斷深化的發(fā)展趨勢，展現(xiàn)市場不斷擴大的發(fā)展趨勢，極大地提升了科研工作者的工作效率，使航天遙感技術(shù)行業(yè)呈現(xiàn)全新的面貌與發(fā)展趨勢。

　　參考文獻：
　　[1]湯國安等編著.遙感數(shù)字圖像處理[M].科學(xué)出版社，2004.
　　[2]李國杰.大數(shù)據(jù)研究：未來科技及經(jīng)濟社會發(fā)展的重大戰(zhàn)略領(lǐng)域：大數(shù)據(jù)的研究現(xiàn)狀與科學(xué)思考[J].戰(zhàn)略與決策研究，2012，6（1）：647-657.
　　[3]喬朝飛.大數(shù)據(jù)及其對測繪地理信息工作的啟示[J/DK].測繪通報，2013（1）：107-109.
　　[4]王樹良.大數(shù)據(jù)下的空間數(shù)據(jù)挖掘思考[J/DK].中國電子科學(xué)研究院學(xué)報，2013，8（1）：9-17.
　　[5]王?；?遙感技術(shù)在全球變化研究中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2009，34（1）：156-161.
　　文章來源于網(wǎng)絡(luò)，登載此文出于傳遞更多信息之目的，版權(quán)歸原作者及刊載媒體所有，如本文中圖片或文字侵犯您的權(quán)益，請聯(lián)系我們

猜你喜歡：

【分享】傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用范圍現(xiàn)狀與發(fā)展前景

航空攝影測量的基礎(chǔ)知識