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,也引起很多專家學(xué)者的深入研究。從2012年3月開始,美國(guó)開始投入對(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)部門基于大數(shù)據(jù)背景下獲取、存儲(chǔ)、處理等方面展開對(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://005658.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。基于主機(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。基于存儲(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)物理磁盤設(shè)備相對(duì)應(yīng),這種操作具有可以滿足用戶對(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),在滿足用戶對(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,保證用戶最后的運(yùn)行個(gè)結(jié)構(gòu)是類似的。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、方位觀測(cè)數(shù)據(jù)即該地物在不同觀測(cè)空間的投影,在實(shí)際觀測(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、地面觀測(cè)臺(tái)組成以地球?yàn)檠芯繉?duì)象的綜合觀測(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(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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