关于天地一体化网络、北斗大数据中心与空间信息港支撑贵州时空大数据发展的建议

第一篇：关于天地一体化网络、北斗大数据中心与空间信息港支撑贵州时空大数据发展的建议

关于天地一体化网络、北斗大数据中心与空间信息港

支撑贵州时空大数据发展的建议

一、背景介绍

空间信息技术包括卫星导航定位系统、空天遥感、卫星通信和地理信息系统等理论与技术，同时结合计算机技术、物联网、大数据和云计算，进行空间数据的采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用等。作为国家重要基础设施，空间信息技术在服务军事应用、公安武警、应急救援、航天测控等重大应用的同时，向下可支持国土资源、交通运输、农林渔牧、气象水利、城市建设等行业市场，以及私家车辆、移动终端、旅游休闲和个人位置服务等大众市场。从而将人类科学、文化、生产活动拓展至空间、远洋、乃至深空，是全球范围的研究热点。目前，空间信息技术已经从一门学科发展为一个产业，已成为经济建设、社会发展和政府决策的重要支撑，既作为国家的战略性新兴产业涉及国土安全和空间安全，又融入各行各业和日常生活，已经成为信息产业中具有先导性的重要组成部分，其发展水平直接影响一个地区甚至国家的综合实力和社会安全。美国卫星产业协会（SIA）报告称,2014年全球卫星产业收入为2030亿美元。权威估计到2030年，全球大约10%的GDP都来自于航天，商业化的空间信息应用产业的未来没有上限。

国家极其重视空间信息产业发展，在制定推动政策、投入资金方面不遗余力。国家级的文件层出不穷，各省市相关政策更是数不胜数。十三五规划一百项重大工程中列有“天地一体化信息网络和加速北斗、遥感卫星商业化应用”两大工程。在中国制造2025中则有“开展行业、区域、产业化、国际化及科学技术发展等多层面的卫星遥感、通信、导航综合应用示范，加强空间信息资源共享以及与新一代信息技术融合应用，并积极推进空间信息的全面应用。”

二、现有基础

十二五期间，在省委省政府的领导下，我们对接国家北斗发展战略，实施了“卫星导航应用示范工程”，建成了北斗导航与位置服务重点实验室、北斗产品检测认证中心、中国北斗产业技术创新基地三大产业支撑平台。以北斗卫星服务为轴的大数据产业不但形成了较为清晰的产业链，而且在国内外形成了一定的技术创新影响力，具备了有一定的核心技术竞争力和主动把握战略机遇的能力。

北斗卫星导航领域的发展已进入新的发展阶段，正迈向与空间信息、物联网、云计算、人工智能、增强现实等新兴产业大数据的跨界融合，有可能孕育新的产业集群。围绕北斗与空间信息产业未来发展机遇，贵州省急需建设空间信息港和北斗地基增强系统等基础设施。

综上所述，空间信息港和北斗卫星地基增强系统建设，是贵州空间大数据产业的发展的核心和基础。它的建设将保证贵州大数据产业继续领跑全国，并提供最有效的可持续发展的动力和产业战略纵深，为智能制造的技术提升、增加服务业就业都具有重要的积极作用。在军民融合、“大众创新、万众创业”等国家战略的支持下，我们有条件，也有能力抓住这一机遇，打造出全球影响力的基于北斗与空间信息产业技术创新中心和大数据产业高速发展的新高地。

三、基础概念

天地一体化网络，是由通信、侦察、导航、气象等多种功能的异构卫星/卫星网络、深空网络、空间飞行器以及北斗地基增强系统和地面其他有线和无线网络设施组成的，通过星间星地链路将地面、海上、空中和深空中的用户、飞行器以及各种通信平台密集联合。

天地一体化信息网络组成示意图

天地一体化网络以卫星网络作为骨干，由深空网络、邻近空间网络、北斗地基增强等地面网络共同构成。这种高度综合性的异构网络系统打破了各自独立的网络系统间数据共享的壁垒，能够有效地综合利用各种资源(包括轨道资源、载荷资源、通信资源等)，可以为信息产业、大数据、城市建设、城乡规划、国土资源、环保、现代特色高效农业、灾害应急救援，海-陆-空通信、海洋气象预报、导航、应急救援设置反恐作战等提供全方位的支持。

天地一体化信息网络重大工程是由国家科技部牵头，九部委共同组织论证的“十三五”国家重大科技任务，也是当前唯一的“天地一体、军民一体”的国家级信息网络工程。目前天地一体化在我国“科技创新2030-重大项目”中已得到国务院批复，项目实施方案编制已全面启动。

空间信息港是天地一体化信息网络中地基节点网的一类特殊节点，通过标准接口接入地基骨干节点，使用天地一体化信息网络提供服务。空间信息港主要提供基础和增值的服务应用服务，是面向服务的，是支撑产业化、商业化、大众化、综合化、专业化、一体化的服务体系的表现形式，是辐射状服务体系的呈现形式，是落实北斗与空间信息一体化数据中心建设的基础支撑和重要组成。

其中贵州北斗大数据中心不仅是空间信息港的重要组成部分，也是空间大数据应用服务体系的重要支撑，能够持续为贵州大数据产业的发展提供发展的动力和创新的体制机制，是基于北斗导航信息技术，同时集成通信、遥感和传感等多种信息载体，构建普适性空间信息精准融合、智能信息服务的综合服务体系，为行业、政府、百姓提供一体化共享和应用服务。

四、核心能力

空间信息港主要基于云平台技术，建立从基础设施、数据、平台到服务的一体化时空信息云平台，实现高时空分辨率的大数据实时处理、存储与分发，并开放性提供行业内各类软件服务功能与应用，依托空间信息港可以建立“贵州省北斗与空间信息产业联盟”资源整合平台，能够聚合政、产、学、研、用资源，推进业务合作、资源共享和重组；可以建立“北斗与空间信息技术重点实验室”军民融合技术研发与交易平台，能够推动军民深度融合和创新型小微企业发展；建立“北斗与空间信息大数据中心”，能够提供北斗与空间大数据和应用服务集市，为贵州省“双创”活动建立优良的产业生态环境。

地面信息港的具体能力主要包括：

（1）资源汇聚整合能力，具备军民各应用领域天基资源的接入和整合能力、分布式对等网络下的节点可动态配置与扩展、分布式资源的发布、发现、元数据整合与更新、检索、访问等能力。

（2）数据组织与共享能力，具备海量异构数据的组织管理与关联、数据的组织管理与关联、数据的高效智能检索与快速存取访问、多节点的信息服务整合与共享、多源空天信息数据基于三维数字地球的可视化与交互浏览等能力。

（3）信息融合处理能力，具备信息处理服务整合与支撑、信息综合服务、目标活动规律统计分析等能力。

（4）网络化服务能力，提供测绘、气象水文、国土资源调查等。

五、重大意义

天地一体化网络、北斗大数据中心和空间信息港是时空大数据服务体系的基础设置建设，而时空大数据是以卫星导航、空天遥感和地理空间信息为基础、以具有时空特征标识的各类数据为资源、以面向市场需求提供智能化服务产品为主要特征的大数据。随着全球信息技术特别是利用时空标识的信息技术不断创新，新产品、新服务、新业态大量涌现，不断激发新的消费需求，成为日益活跃的消费热点，市场发展潜力巨大。

时空大数据一方面具有一般大数据的大规模、多样性、快变性和价值性的特点，另一方面还具有与对象行为对应的多源异构和复杂性、与事件对应的时/空/尺度/对象动态演化、对事件的感知和预测特性。例如在国防领域，整体态势感知是现代化国防的关键，意义重大；在气象领域，空间信息是气象预测的基础，能融合时空大数据的气象大数据将为大气环境监测、农业灾害监测提供强有力的支撑；在交通领域，融合了地理位置信息、空间信息的时空大数据将是应急处置的重要决策依据，可以提高应急交通指挥决策的科学性。因此，进一步揭示时空大数据与现实世界对象、行为、事件间的对应规律，将大有可为。

增加信息的位置和时间属性，可使信息服务能力成倍提高，满足人民群众对信息化服务的多样化需求，是提高信息化建设水平、全面建成小康社会的重要保障。从发达国家看，智能化的社会管理、智能化的传统产业升级、智能化的大众服务、智能化产业的自身发展，形成了庞大的市场。我国经济社会正处于全面转型的时期，信息化建设已从数字化阶段走向智能化阶段。一方面政府需要运用这些技术推动经济社会加速转型，另一方面在这些技术的应用过程中又会形成满足政府、企业及大众需求的智能化服务的巨大市场。目前我们正面临具有时空特征标识的各类数据资源严重不足的挑战。空间信息产业发展的资源是具有时空特征标识的各类数据。现有数据，特别是基础地理空间数据，包括地上、地下可视化三维数据严重不足，不能满足产业发展的要求；已有各类专题数据各自为阵、难以共享，造成数据孤岛，制约了产业发展；为大众服务的各类专题数据基本是空白，制约了产业发展的市场需求；缺乏各类数据以时空为基准的统一标准，缺乏各类数据整合管理的载体，缺乏各类数据实时更新、分析运用的有效技术手段，各类数据难以成为支撑产业快速发展的有效资源。

由此可见，时空大数据和各行各业的大数据相结合可提供自主可控的时空基准数据，其应用仅限于人们的想象力。我们应及时尽快的建立时空数据服务体系，并提供遥感、位置云等典型时空大数据服务。

六、典型应用

1、智慧林业：

利用北斗位置服务，提供与位置相关的林业信息服务，提高导航精度，在此基础上实现林业的位置信息服务。利用卫星移动通信网实现移动信号盲区的通信服务。利用高精度遥感影像观测森林植被情况。综合通、导、遥多手段数据，实现智慧林业发展。综合服务包括林产品信息咨询服务、林木病虫害诊断与防治、林木测土配方信息服务、护林员野外巡护辅助、森林火灾检测、森林植被分布分析、森林生物多样性、森林生态系统、水土保持、碳循环、社会和经济效益等方面的调查。

2、高时空分辨率的精准水污染监控与治理评估

通过多光谱、红外等多种遥感融合数据，监测地表水体的化学污染和热污染状况，并确定污水扩散特征和扩散范围。通过导航系统进行精准快捷的位置定位，得到定位区域内特定时间段的水体污染监控图像与分析结果，同时结合卫星通信实现机动、无缝的数据传输，满足监查人员随时随地得到精确快速的数据处理与接收的需求，最终辅助实现高时间分辨率，高精准度的位置定位的智能化水污染监控与治理评估。

3、防灾抗灾与应急救援

当前，与位置相关的各种承灾体、孕灾环境数据日益丰富。地震、滑坡、泥石流等突发事件的不确定性、不可预见性和复杂性要求公共安全信息化不断向一体化、综合化、精细化和智能化发展，亟需解决灾害事件、各种承灾体、孕灾环境等各种信息的一体化感知、定位、融合与场景模拟，以及知识化服务等技术难题。

遥感数据和导航数据融合，能够提供及时定位与地图构建、高时空分辨率遥感信息等服务，从而帮助防灾减灾工作人员进行精准快捷的灾害前后对比、灾情评估、应急指挥调度和辅助决策。同时通过与卫星通信相结合，实现个性化、机动性、无缝覆盖的全天时、全地区服务。