云端資源環(huán)境數(shù)據(jù)

21?世紀(jì)以來(lái)，隨著對(duì)地觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的爆炸性增長(zhǎng)和廣泛應(yīng)用，人類(lèi)開(kāi)始對(duì)地球?qū)崿F(xiàn)多尺度、全方位的立體觀(guān)測(cè)，海量多源遙感數(shù)據(jù)給資環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)帶來(lái)了極大的便利。然而，面對(duì)動(dòng)輒幾十、成千上萬(wàn)幅的長(zhǎng)時(shí)間序列遙感數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的計(jì)算模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足如此大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)的快速處理工作。

隨著網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的變革，云存儲(chǔ)和云計(jì)算技術(shù)已經(jīng)在過(guò)去幾年得到了迅速發(fā)展。相比傳統(tǒng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器，云平臺(tái)具備計(jì)算效率高、性能強(qiáng)、可彈性擴(kuò)展、存儲(chǔ)容量大、價(jià)格低、數(shù)據(jù)安全等特點(diǎn)，非常適合用于海量地理數(shù)據(jù)的處理與運(yùn)算。地理數(shù)據(jù)云平臺(tái)隨著自身的普及，通過(guò)云平臺(tái)調(diào)用數(shù)據(jù)的方式，越來(lái)越多地成為資源環(huán)境數(shù)據(jù)研究和生產(chǎn)的平臺(tái)。利用云平臺(tái)上的高速計(jì)算設(shè)備，無(wú)需將大量數(shù)據(jù)下載到本地進(jìn)行計(jì)算，即可在云端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，并將分析處理后的最終結(jié)果提取或下載到本地使用，從而大大提高資源環(huán)境數(shù)據(jù)分析的效率；還可以對(duì)更長(zhǎng)時(shí)間序列、更高的空間尺度對(duì)地表資源環(huán)境進(jìn)行分析，擺脫了運(yùn)算、存儲(chǔ)能力的限制。這催生了大量的云端資源環(huán)境數(shù)據(jù)。

2011?年，Google?公司發(fā)布了“Google Earth Engine”地理數(shù)據(jù)云計(jì)算平臺(tái)。與此同時(shí)，澳大利亞地球科學(xué)院（Australian Geoscience）也于?2011?年提出并開(kāi)發(fā)了云端地理數(shù)據(jù)處理方案“Data Cube”，并運(yùn)行在澳大利亞超算平臺(tái)中，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)澳大利亞全境的、包括遙感、氣象、地面站點(diǎn)數(shù)據(jù)的一致性數(shù)據(jù)管理構(gòu)架。通過(guò)平臺(tái)調(diào)用的方式，用戶(hù)可以在個(gè)人計(jì)算機(jī)上通過(guò)瀏覽器實(shí)現(xiàn)對(duì)澳大利亞全境的地學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。2016?年，澳大利亞將“Data Cube”開(kāi)源化，完全公開(kāi)了當(dāng)前所有數(shù)據(jù)構(gòu)架和應(yīng)用算法，并支持用戶(hù)構(gòu)建自己的數(shù)據(jù)管理與運(yùn)算系統(tǒng)，因此得到了全球用戶(hù)的廣泛支持。另外，“AWS?亞馬遜云”通過(guò)公開(kāi)對(duì)地觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，共計(jì)開(kāi)放了包括“NASA Earth Exchange數(shù)據(jù)集”“全球的?Landsat?系列”“Sentinel?系列衛(wèi)星”“氣象雷達(dá)（NEXRAD）”“美國(guó)農(nóng)業(yè)影像計(jì)劃（NAIP）”和“數(shù)字高程（DEM）”等共計(jì)?61?組數(shù)據(jù)集。借助這些云端對(duì)地觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，科學(xué)家可以方便地在云端開(kāi)展全球資源環(huán)境監(jiān)測(cè)。

云計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)極大地促進(jìn)了資源環(huán)境監(jiān)測(cè)向高分辨率要素類(lèi)監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)變。例如，我國(guó)科學(xué)家借助“Google Cloud”，生產(chǎn)了?30?m?全球土地覆被產(chǎn)品。歐盟聯(lián)合研究中心基于“Google Earth Engine”完成了1984—2015?年全球尺度?30?m?分辨率陸表水體空間分布監(jiān)測(cè)。由于陸表水體是區(qū)域水資源狀況的最直觀(guān)反映，長(zhǎng)時(shí)間、可比較的序列數(shù)據(jù)集為診斷干旱生態(tài)系統(tǒng)水資源脅迫程度及其變化提供了十分有價(jià)值的信息：歐盟聯(lián)合研究中心開(kāi)展了?1975、1990、2000?和?2014?年全球人居用地監(jiān)測(cè)；美國(guó)馬里蘭完成?2000—2016?年全球?30?m?分辨率的森林覆蓋的變化監(jiān)測(cè)；美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局?USGS?采用“Google Earth Engine”與超級(jí)計(jì)算機(jī)，首次完成?2015?年全球?30?m?分辨率的耕地種植空間分布圖；中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所完成?2015?年全球?30?m?分辨率火燒跡地的遙感監(jiān)測(cè)。歐空局針對(duì)“Sentinel數(shù)據(jù)集”，開(kāi)發(fā)“S2ToolBox”工具，可開(kāi)展空間分辨率為?20?m?的植被葉面積指數(shù)（LAI）、植被光合有效輻射吸收比（FAPAR)、植被覆蓋度（FCOVER）監(jiān)測(cè)，將生態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)提升到與類(lèi)型監(jiān)測(cè)相同的分辨率，實(shí)質(zhì)性地實(shí)現(xiàn)了高分辨率的類(lèi)型與功能一體化監(jiān)測(cè)。

新的數(shù)據(jù)源將不斷出現(xiàn)，新的分類(lèi)、識(shí)別及分析手段，特別是人工智能（AI）技術(shù)的發(fā)展日新月異，使得云端的資源環(huán)境數(shù)據(jù)產(chǎn)品高、中、低分辨率齊全，而且中、高分辨率遙感數(shù)據(jù)種類(lèi)越來(lái)越多，分辨率也越來(lái)越高——從過(guò)去的公里級(jí)，逐漸發(fā)展百米級(jí)、十米級(jí)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，未來(lái)米級(jí)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品也必將涌現(xiàn)。全球尺度、更高分辨率的遙感產(chǎn)品生產(chǎn)將成為主流趨勢(shì)，而且將成為對(duì)地觀(guān)測(cè)領(lǐng)域競(jìng)相角逐的制高點(diǎn)。高分辨率的云端資源環(huán)境數(shù)據(jù)普及后，科學(xué)研究和業(yè)務(wù)生產(chǎn)之間的界限將大大淡化；依托云端的強(qiáng)大運(yùn)算能力和公開(kāi)的數(shù)據(jù)資源，生產(chǎn)高分辨率的數(shù)據(jù)產(chǎn)品將逐漸取代以生產(chǎn)數(shù)據(jù)為己任的專(zhuān)業(yè)業(yè)務(wù)部門(mén)的職能。

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