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遥感数据商用的黄金时代,打造可计算的地球

来源:遥感 时间:2022/10/6
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20世纪中叶,是人类历史上第一个太空探索的黄金时代。人造卫星升空,第一艘载人宇宙飞船升空乃至阿波罗登月,在这些宏大历史叙事的耳濡目染下,也开启了一代人对太空的想象和开发。

然而,尽管人类在讨论开发太空资源贡献了无数观点,距离阿波罗登月计划60年过去实际取得的进展微乎其微。相比太空发电、月球采矿、开采小行星资源等构想,卫星遥感技术的长足发展,正在反哺社会。

一、卫星遥感技术步入蓝海

年,美国发射第一颗陆地卫星,正式开启现代意义上的航天遥感时代,经历半个世纪的发展,卫星遥感技术已经成为一项应用广泛的高科技。

历经早期的巨额投入后,目前,全球普遍重视卫星遥感技术对社会经济建设的推动力和决策可靠性,卫星遥感应用产业稳步增长。

随着遥感技术更迭、遥感卫星公益性用途被挖掘后,拓宽了遥感卫星的商业应用价值,也吸引了商业资本进场,推动了全球遥感产业的商业化进程。据前瞻产业数据显示,年全球遥感服务市场规模为.8亿美元,到年将达到.2亿美元,5年间市场规模年复合增长率为15.14%。

与国外相比,国内遥感应用产业起步较晚,在商用化具备巨大增长潜力。年,中国遥感卫星的商用化率仅为21.4%,与全球48.0%商用率相比有较大发展空间,尤其在数据应用上存在巨大潜力。受数字经济推动,国内互联网、金融、通信、安防等产业的大数据应用更为成熟,催生了智能风控、智能监管等庞大的数据场景应用需求,对数据完整性、可用性、丰富度层面存在旺盛的需求。

公开数据显示,年7月,贵阳大数据交易所累计交易额突破4亿元,另据国际数据公司IDC报告显示,我国产生的数据量将从年的约9.4ZB增至年的48.6ZB(1ZB≈1万亿GB),数据交易迎来战略机遇期。而卫星遥感数据具有可追溯、全面、客观、高频等特征,是与国内企业需求匹配极高的优质数据,过去向国外采买遥感数据交易日益频繁。

然而,和国内应用遥感数据的强烈需求相对应的是,国内遥感影像数据下游应用存在明显短板。

简单来看,卫星遥感产业结构可以分为硬件层、数据层和应用层。以产业更为成熟的美国为参照,卫星发射配套设施、卫星遥感系统等硬件层,我国正在加速追赶,且差距缩小,应用场景也较为接近,其中差异最大在于数据中间层。美国采用统一的遥感卫星数据资源购买单位、更少商用技术参数限制及政策扶持,实现了商用遥感产业的快速发展。

对比之下,国内对于数据频次要求的提升,需要将多源卫星数据整合使用,但由于传感器的的差异,卫星遥感影像数据上存在格式、分辨率、解析方式的差异,难以低成本高效利用。而在高分卫星数据开发上,应对高分辨率影像所承载的庞杂的信息量,数据分析和提取难度呈指数级提升,且在AI应用中,如果无法精准地分割影像,出现重叠、错位等误差都将让数据可用性大打折扣,更何况在动态数据分析下,瞬时响应海量数据提取和数据流传输,都对计算性能提出了极高要求。

技术问题,最终也在技术发展中得到解决。近五年来,随着卫星数据成本下降、AI和云计算技术提升、国内应用市场繁荣,加速了遥感影像数据的商用化进程。

据忧思科学家联盟(UCS)统计,中国遥感卫星发射数量逐年增加,年共有52颗各类遥感卫星发射入轨。截止年7月,中国共有颗遥感卫星在轨运行,其中民用、商用遥感卫星数量占比超过60%,可用数据资源日益丰富。

同时,卫星遥感数据更易获取,成本更低。自年,美国地质调查局(usgs)宣布免费开放地球资源卫星档案后,越来越多的国家加入其中,国内政策先后推出《促进大数据发展的行动纲要》、启动“地球大数据科学工程”,积极推动数据开放共享。年,全球对地观测数据共享量达到5PB(=GB),同时卫星数据更新频次也大幅加快,从10年前的2-3个月/次变为5年前月/次,再到现在每天/次,其直接结果是获取卫星数据成本由数千元降至数元、数分,为大范围商用提供基础。

伴生遥感数据质量、数量的提升,国内的数据处理能力也在快速发展。5G、云计算和AI的技术提升和广泛应用,正加速数字溢出。其中5G强化云端算力并借助边缘计算,解决了4G的网络带宽、终端与中央数据延迟等问题,云计算、公有云等则实现了算力资源规模化的整合,而在AI视觉识别上也搭建了深层神经网络。这些技术的突破,有效解决了海量数据分析、实时传递,更能满足海量遥感影像数据的精度、实时渲染等,成为培育遥感数据平台的沃土。

二、遥感数据平台闯入无人区

放眼全球,在太空数据平台层发展较为成熟的当属GoogleEarthEngine平台。国内也出现了阿里达摩院AIEARTH、商汤SenseEarth等平台,两者更聚焦于遥感数据的分析和应用,也更偏向产业链中的应用层。

结合上文分析和国内产业格局来看,适于数字经济发展的更底层关键在于能否提供有价值的遥感数据,意即数据处理平台,在这个尚无前人的领域里,出现了头号探险者——佳格天地。

面对复杂、格式不一的多类卫星影像数据,佳格天地独创完整的数据处理系统,夯实了人们从太空读懂行业的基石。

年,佳格天地由原NASA科研团队创立,多年沉淀和长期布局形成了极强的数据采集处理壁垒。在佳格的数据平台中,其先由GAGOMill系统,将数百颗卫星累计30年的遥感数据进行时空融合,转换成为高频、高质量、标准化、时效强的可应用数据,便于快速调取;再由GAGOEngine实现云端的分布式运算和分析,建立柔性开发模型,不断迭代优化,最大层面的复用极大节约了开发成本;完成这些步骤后,佳格天地还通过GAGOGL输出可实时渲染的时空数据,一改二维图片的显示效果,提供了更灵活转换的数据应用体验。

完成遥感影像数据的初步清洗、转换后,仅仅是构建了数据基础,距离数据应用还需深度学习,建立行业知识图谱,实现遥感数据与行业需求之间的匹配。对此,佳格天地打造了GAGOAI系统,不断积累数据模型,智能读取卫星影像,其独有的非特定分析技术能够有效识别无明显特征的物体,在土地、农田、工程、物流识别应用中明显优于Face++、商汤等平台。

技术应用在具体场景中才有实际价值。因此,佳格天地立足底层数据,既注重技术也注重理解行业,其不断深挖垂直领域需求,积累行业经验,以求提供最优解决方案。据佳格天地创始人张弓博士介绍,佳格天地通过卫星影像了解全国风场分布和实时变化,进而可以辅助国内风力发电建设、楼宇风险防控等。

(基于GagoAI的建筑物自动识别提取)

在佳格天地的众多案例中,其综合动态数据和实时数据的应用场景和周期,将第一个场景切入农业信息化,推动了中国建设数字农业的时代使命。

第一个场景选择农业,是时代与行业特征的协奏。无论是民族特征还是国家战略,三农问题已成为政府的首要关切,如张弓所言,发力数字农业是当代的使命和必然。另一方面,农业信息化存在巨大的改造空间,同时对于尚处在早期发展阶段的佳格天地而言,现有数据和技术在农业中应用成本最低、见效最快,最容易产生规模效应。

尽管如此,农业是一个影响因素多、结构复杂的生产部门,仅技术从何落地便是一大难题。初创期,张弓只能深入田间地头了解农业痛点,以求更精准地发挥佳格天地的数据价值。日积跬步中,佳格天地逐步形成了一系列应用:针对苹果产量最关键的花期推出防冻害预警、上线春播稳产大数据智慧平台。这些经验积累,让佳格天地能够统计国内种质资源,摸清了农业资源的家底,进而打造耘境平台,让农业生产者可以随时随地了解天气、农作物生长而进行安排,降低成本的同时增产增效。

完成农业场景验证后,佳格天地还进入了农业保险场景,继而在多个领域加速落地,形成了多元的跨行业解决方案,其中金融场景最为典型。

不论是银行还是消费金融公司、互联网小贷公司等其他金融机构,在相似的底层业务逻辑下,金融机构普遍有风控、资产评估的需求,也是发展金融科技的重要驱动力。目前,国内大数据风控主要有传统银行、互联网金融,但受国内数据孤岛、数据标准不一等问题,往往存在数据真实度低、维度缺失、信息反馈周期长等问题,数据上差以毫厘,风控上则谬以千里。

而佳格天地所提供的卫星遥感数据,极大地丰富了投资决策的高质量参考信息。在与行业头部招银理财合作中,其不仅能提供更可靠更客观的时空数据,而且太空维度的高精准数据也丰富了招银理财的信息源,以更低的成本,更准确地完成资产评估、资产监控。

更值得注意的是,两者深度合作,创新了一系列金融指标,拓宽了遥感数据的价值空间。去年后疫情经济复苏,推出国内首只以夜光策略编制的债券指数“中债-招银理财夜光策略国开行债券指数”,旋即8月发布中证招银理财夜光ESG指数辅助企业ESG评级。两大指数以区域夜光亮度及时反应开复工情况,更准确把握经济复苏脉象,因此指数上线以来备受行业

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