大數(shù)據(jù)時(shí)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(lái)，大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為繼云計(jì)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?cè)絹?lái)越多的關(guān)注，也引起很多專(zhuān)家學(xué)者的深入研究。從2012年3月開(kāi)始，美國(guó)開(kāi)始投入對(duì)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(mén)基于大數(shù)據(jù)背景下獲取、存儲(chǔ)、處理等方面展開(kāi)對(duì)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(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代挑戰(zhàn)的結(jié)論，以便于迅速采集遙感數(shù)據(jù)、對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和管理，滿(mǎn)足人們對(duì)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(chǎng)勘測(cè)，適用于面積廣闊的觀(guān)測(cè)，數(shù)據(jù)的綜合性和可比性較強(qiáng)，具有很強(qiáng)的時(shí)效性，在勘測(cè)過(guò)程中不需要通過(guò)物理接觸，而是通過(guò)電磁波的反射以及輻射，通過(guò)數(shù)據(jù)的采集和計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的遠(yuǎn)距離探測(cè)，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(hào)，都屬于遙感信息源。地物的空間信息的獲取方式需要通過(guò)搭載在遙感平臺(tái)上的遙感器來(lái)獲取。

　　二、大數(shù)據(jù)的概念

　　大數(shù)據(jù)是適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求所衍生出來(lái)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(guò)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(wú)法立足于時(shí)代背景，向企業(yè)提供與經(jīng)營(yíng)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(jì)的速度進(jìn)行擴(kuò)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(jìn)行分析、管理、處理、應(yīng)用，增強(qiáng)數(shù)據(jù)應(yīng)用的能力，進(jìn)一步完善使用數(shù)據(jù)的功能，從而挖掘有應(yīng)用價(jià)值的資訊，大數(shù)據(jù)技術(shù)具有可觀(guān)的發(fā)展空間。大數(shù)據(jù)時(shí)代在信息通信、海量存儲(chǔ)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(diǎn)放在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，并分析新時(shí)代背景下航天遙感技術(shù)存在的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，進(jìn)一步促進(jìn)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(lái)的機(jī)遇

　　1.航天遙感技術(shù)的重要意義
　　航天遙感可以對(duì)環(huán)境和資源進(jìn)行有效的勘測(cè)，也可以對(duì)信息技術(shù)進(jìn)行有效的掌控?？梢哉f(shuō)從一定意義上講，航天遙感技術(shù)已經(jīng)成為決定戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)和影響國(guó)家安全的重要因素。 航天測(cè)繪（http://www.kzipr.cn/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(shí)，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(duì)于推動(dòng)遙感、導(dǎo)航定位和通信技術(shù)的快速進(jìn)步具有重要價(jià)值。
　　2.大數(shù)據(jù)時(shí)代航天遙感技術(shù)的機(jī)遇
　?。?）云存儲(chǔ)
　　在大數(shù)據(jù)時(shí)代的背景下，航天遙感技術(shù)可以使用云儲(chǔ)存的技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，包括對(duì)數(shù)據(jù)副本進(jìn)行實(shí)時(shí)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(chǔ)虛擬化技術(shù)是云存儲(chǔ)系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，包括主機(jī)、基于網(wǎng)絡(luò)、基于存儲(chǔ)陣列三種，為了將設(shè)備的物理屬性屏蔽，完成對(duì)異構(gòu)存儲(chǔ)設(shè)備的統(tǒng)一映射?；谥鳈C(jī)需要使用虛擬化軟件，在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中會(huì)增大主機(jī)端的負(fù)載，無(wú)法拓展主機(jī)的空間?；诖鎯?chǔ)陣列需要安裝虛擬控制程序，將邏輯存儲(chǔ)單元與多個(gè)物理磁盤(pán)設(shè)備相對(duì)應(yīng)，這種操作具有可以滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)存儲(chǔ)性能的要求，同時(shí)也存在一些缺陷，比方說(shuō)拓展性能較差，無(wú)法延伸設(shè)備的拓展性。存儲(chǔ)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(chǔ)虛擬技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)存儲(chǔ)性能需求的同時(shí)，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(kù)
　　隨著時(shí)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(shì)。在云存儲(chǔ)系統(tǒng)中，NOSQL數(shù)據(jù)庫(kù)需要以數(shù)據(jù)增長(zhǎng)需求為考慮因素，分析數(shù)據(jù)的實(shí)用性和可用性，盡可能滿(mǎn)足人們對(duì)勘測(cè)各方面的需要。再進(jìn)一步細(xì)化，數(shù)據(jù)庫(kù)使用弱一性的特例，保證用戶(hù)最后的運(yùn)行個(gè)結(jié)構(gòu)是類(lèi)似的。一般情況下，NOSQL數(shù)據(jù)庫(kù)分為四種，根據(jù)不同的情況，使用不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。

　　四、航天遙感技術(shù)發(fā)展需要解決的問(wèn)題

　　1.遙感大數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析
　　數(shù)據(jù)挖掘指的是，從海量的數(shù)據(jù)中通過(guò)算法搜索隱藏信息的過(guò)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(cè)出地表的變化規(guī)律，了解社會(huì)以及自然的變化過(guò)程。隨著對(duì)地觀(guān)測(cè)遙感的大數(shù)據(jù)不斷出現(xiàn)，遙感信息語(yǔ)義的復(fù)雜性、數(shù)據(jù)維度語(yǔ)義的豐富性、傳感器語(yǔ)義的多樣性等特征使航天遙感技術(shù)對(duì)表達(dá)方式提出了新的要求。同一地物的不同粒度、時(shí)相、層次、方位觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)即該地物在不同觀(guān)測(cè)空間的投影，在實(shí)際觀(guān)測(cè)過(guò)程中，遙感大數(shù)據(jù)需要考慮多分辨率、多源影像那個(gè)特有的特征表達(dá)模型，以及模型如何進(jìn)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(dá)成遙感數(shù)據(jù)一體化的目的。遙感大數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析，指的是挖掘遙感大數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)遙感觀(guān)察數(shù)據(jù)向知識(shí)轉(zhuǎn)化的前提，主要目的在于建立統(tǒng)一、語(yǔ)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(dòng)分析包括數(shù)據(jù)的檢索、表達(dá)、理解等方面。
　　2.大數(shù)據(jù)時(shí)代航天遙感安全問(wèn)題
　　結(jié)合目前的情況來(lái)看，我國(guó)航空遙感發(fā)展缺乏完善的監(jiān)管制度，在具體運(yùn)作的過(guò)程中缺乏協(xié)調(diào)和規(guī)劃，相關(guān)的資訊和信息無(wú)法進(jìn)行資源共享，無(wú)法對(duì)行業(yè)內(nèi)的資源和技術(shù)進(jìn)行整合利用，再上航天遙感技術(shù)的核心技術(shù)過(guò)于依賴(lài)國(guó)外，存在創(chuàng)新能力不足的問(wèn)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(kāi)發(fā)也有待進(jìn)一步的深入研究。

　　五、航天遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

　　1.大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下航天遙感技術(shù)的發(fā)展方向
　　通過(guò)航天遙感技術(shù)，可以由航天、地面觀(guān)測(cè)臺(tái)組成以地球?yàn)檠芯繉?duì)象的綜合觀(guān)測(cè)系統(tǒng)，提供定量、定時(shí)的數(shù)據(jù)，在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，完整性和機(jī)密性是航天遙感技術(shù)的重要特點(diǎn)，航天遙感技術(shù)涉及國(guó)家政機(jī)密，因此如何保障完整性和機(jī)密性是航天遙感技術(shù)需要面對(duì)的問(wèn)題。根據(jù)時(shí)代的要求，人們?cè)絹?lái)越重視數(shù)據(jù)的安全性和實(shí)用性，所以發(fā)展航天遙感技術(shù)的時(shí)候需要根據(jù)上述特點(diǎn)進(jìn)行發(fā)展。面對(duì)當(dāng)前的形勢(shì)，高分辨率小型商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展迅速，雷達(dá)衛(wèi)星遙感日益受到青睞，遙感技術(shù)的監(jiān)測(cè)精密度將不斷提升，呈現(xiàn)向上的發(fā)展趨勢(shì)。
　　2.新時(shí)代要求航天遙感技術(shù)人才培養(yǎng)發(fā)展展望
　　在這個(gè)新時(shí)代背景下，航天遙感技術(shù)具有可觀(guān)的發(fā)展前景，從事該領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人才短缺，航天遙感技術(shù)是我國(guó)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(zhuān)業(yè)設(shè)立，規(guī)劃相關(guān)的人才培養(yǎng)的計(jì)劃，在培養(yǎng)航天遙感人才需要結(jié)合大數(shù)據(jù)的知識(shí)背景進(jìn)行學(xué)習(xí)，讓從事航天遙感的人才跟上時(shí)代發(fā)展的需要，重點(diǎn)掌握與遙感技術(shù)相關(guān)的知識(shí)。與此同時(shí)，學(xué)校方面應(yīng)該重視對(duì)航天遙感技術(shù)的人才進(jìn)行培養(yǎng)，定向向人才灌輸有關(guān)大數(shù)據(jù)遙感的知識(shí)，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(shí)代下航天遙感技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)展望
　　新時(shí)代背景下，數(shù)據(jù)化的普及在一定程度上促進(jìn)了航天遙感技術(shù)的發(fā)展，加上我國(guó)政策對(duì)航天遙感技術(shù)的大力支持，包括數(shù)據(jù)庫(kù)、云計(jì)算在內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)等新興技術(shù)應(yīng)用將推動(dòng)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(shì)，促進(jìn)各行各業(yè)進(jìn)行資源的調(diào)整和整合，新時(shí)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(tái)共存、綜合應(yīng)用不斷深化的發(fā)展趨勢(shì)，展現(xiàn)市場(chǎng)不斷擴(kuò)大的發(fā)展趨勢(shì)，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(shì)。

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