遥感在抗震救灾的应用和e-Science.pdf

PERSPECTIVE e-Science 论坛 遥感在抗震救灾的应用 和e-Science ——中国科学院对地观测和数字地球科学中心郭华东主任访谈录 “e-Science重塑了我们的科研环境。e-Science将来亦可以说是科学研究的一场革命，有 了e-Science，我们的科研工作效率会更高，成果会更加完美。” 在 ——郭华东语 汶川“五·一二”特大地震发生 状况、生态环境、堰塞湖等方面的信息。在院统一 后，中国科学院在第一时间迅速组 领导下，我们在地震发生后就积极组织中心科技人 织对地观测与数字地球科学中心等 员获取、处理和分析卫星遥感数据，于14日晨派出 单位的科技人员，利用航空遥感和卫星遥感等手 遥感飞机抵汶川灾区，当日下午即获得第一批遥感 段，对灾情进行了及时判读与分析，为国家抗震 数据，并在一个月的时间里持续的获取航空与航天 救灾指挥提供了宝贵的情报，发挥了重要作用。 遥感数据，院内7个研究机构的科技人员一起进行分 遥感利用现代信息获取与处理技术，是e-Science 析，报送100余期专报，为国家和部门能够及时了解 的典型应用领域之一。本刊编辑部特地采访了中国 灾区信息，并作出相关部署发挥了重要作用。 科学院对地观测与数字地球科学中心主任郭华东研 这次我们获取和解析的数据量相当大。我们的 究员，就遥感技术在这次抗震救灾中所起的作用和 遥感飞机飞了二十多年了，这是第一次在一段时间 e-Science的意义进行了讨论。 内对一个地区、一种灾害获取这么多的数据。其中 雷达遥感数据有14.9TB，光学遥感数据有5.3TB，总 下面是这次访谈的内容： 共达到约20TB的数据量。另外还有海量卫星数据。 这对我们的数据处理能力提出了很大的挑战。 一、遥感技术在抗震救灾中的应用及效果—— 郭华东研究员说，我们的实践说明，抗震救灾 地震重灾区通讯中断、道路堵塞，对地观测技术成 与科技手段关系太大了。虽然事后我们分析这次救 为及时了解灾情信息的最佳途径之一。 灾工作还有很多不尽人意的地方，但相比过去，我 们的科技能力有了很大的进步，具备了通过科技力 关于遥感技术在抗震救灾中的作用和工作的情 量救灾的手段和能力。我们院在这次救灾过程中利 况，郭华东研究员说，地震重灾区通讯中断、道路 用我们现有的科技手段，在多个方面都起到了很好 堵塞，对地观测技术成为及时了解灾情信息的最佳 的作用。比如说，遥感、无线通讯等技术的应急应 途径之一，包括灾区的地质灾害、房屋倒塌、交通 用，心理救助等；院网络中心和微系统所一起，利 e-Science 2008年 第二期 1 e-Science 论坛 PERSPECTIVE 用宽带无线网络在堰塞湖的监控等方面发挥了很重 要的作用。总体而言，这次抗震救灾活动中，科技 含量还是很高的。 的。也希望在今后通过合作获得更好的结果。 谈到今后的工作，郭华东研究员说，实际上， 我们做遥感减灾工作也不是第一次了，如98年的洪 水、今年年初的冰雪灾害，我们就一直在监测评估。 二、遥感技术面临的挑战和发展前景——如 应该说，以前的工作对于这次的抗震减灾工作打下了 果我们的处理能力更强、速度更快，那么效果会更 很好的技术基础。在减灾方面，我们要发挥应有的作 好。 用，就应该有预案，所以我们中心根据实际情况，正 在制定多个级别的应急方案。这其中当然还要和院内 郭华东研究员指出：在这次抗震救灾中遥感技 外兄弟单位建设联合起来开展工作。减灾是人类面临 术遇到的挑战，主要是针对海量数据的快速处理。 的一个永恒的课题。我们不能存在侥幸心理，而是应 这些在平时科研活动中很少遇到。如果我们的处理 该客观地认识地球系统科学，认识全球变化及其与自 能力更强、速度更快，那么效果会更好。这也是我 然灾害的关系，对于灾害的监测、预报、预警，应该 们一直在考虑建立一个包括快速处理能力在内的应 作为一个长期的战略性任务来做。 急反应系统的初衷。这个应急系统除了数据获取应 急和分析应急之外，数据处理方面本身也要符合应 三、对e-Science的看法和希望——我认为 急的要求。虽然对地观测中心初步具备了海量存储 e-Science是一个非常庞大的命题，它代表了一个 和高性能计算方面的环境，但是面对在短时间内实 时处理数据的高强度要求，我们还需要通过自建或 者合作来进一步加强。比如说和网络中心的合作， 通过合作来实现数据库信息、数据处理能力以及相 背景知识： 关信息的共享等方面，意义都很重大。 关于国际合作，郭华东研究员说，这很重要。 关于自然灾害，全球有73个国家、46个国际组织参 遥感技术是一门多学科交叉应用的学科， 涉及到遥感技术、数学、物理、电子技术、计 算机技术等多个学科的技术与应用。 加建设的全球综合对地观测系统（GEOSS），目的 遥感技术分为卫星遥感、航空遥感以及 就是把全球的对地观测资源整合，实现数据的共享 地面遥感三种。主要技术系统包括空间信息采 和共用。它可以在9个社会领域发挥重要的作用。减 集系统，地面接收和预处理系统，地面实况调 灾、能源、气候、水文、生态环境等。世界公认的 查系统，信息分析应用系统。具体技术涉及到 在这九个领域的应用之首就是“减灾”。另外，多 传感器技术，信息传输技术，信息处理、提取 个国家空间组织共同发起了旨在利用卫星数据开展 和应用技术，目标信息特征的分析与测量技术 自然灾害监测和评估的空间减灾宪章，国际上很重 等。 视空间技术减灾。 遥感技术也是e-Science技术的重点应用领 我们的卫星数据接收系统，本身具备了很强的 域。进入90年代以来，随着计算机技术的发展, 接收国外卫星数据的能力。在这次抗震救灾过程中， 计算机的处理速度愈来愈快，其存储器能实现将 也广泛的开展了合作，国际上对汶川地震灾害也比较 大型文件映射至内存的能力,并且能存储海量数 关注，欧盟、美国、日本等国家和组织都提供了一些 对地观测数据。总体而言，这些合作方式还是比较好 2 据。此外, 随着多媒体技术、空间技术、虚拟实 景、数字测绘技术、数据仓库技术、计算机图形 e-Science 2008年 第二期 PERSPECTIVE 重要的战略方向。 e-Science 论坛 学科。集航天科技、空间科技、信息科技、地球科 学等为一体的数字地球的发展就有可能形成新的交 关于e-Science，郭华东研究员认为，我们科 叉学科—空间地球信息科学。以高度的信息集成来 学院有较高的起点，网络中心起到了引领作用。他 认识地球，已不仅仅局限于地学方面的一些研究， 说，我认为e-Science是一个非常庞大的命题，它代 而是跨学科、跨领域地综合交叉了很多方面，产生 表了一个重要的战略方向。像我们在做数字地球一 一些新的学科方向和成果。实际上，可以说这就是 样，其实很多人也叫“e-Earth”，我认为数字地 e-Science对科研的推动。 球本身就是通过e-Science手段和活动来管理地球的 郭华东研究员从70年代后期开始从事遥感信息 一种科研活动和应用。也可以说是用e-Science理念 科学特别是雷达对地观测领域研究，主持完成了国家 来建设一个地球的定量化信息平台这么一个概念。 自然科学基金、国家高技术、国家科技攻关、中科 不同学科的交融、不同的科研活动注定要开拓一些 院重大及国际合作课题20余项。他认为，在遥感这个 新的研究领域。比如，以我们认识地球为例，有通 研究方向上，这么多年来在技术和科研手段上都发 过古生物研究来判断地球年龄的，有通过化学分析 生了很大变化，这是e-Science技术发展的重要方面。 来认识地球成分的，有通过物理的方法来分析地球 关于这个问题，他说，这个变化可是太大了。确确 的地质构造等，可以看到引入了物理和化学的概念 实实，我们回头看，e-Science改变了我们很多。比如 与地质学结合起来就形成地球物理、地球化学新的 说，作为e-Science最基础的网络技术，如果没有网络 环境，我们现在的科研活动简直是寸步难行。可以说 e-Science重塑了我们的科研环境。e-Science将来亦可 以说是科学研究的一场革命，有了e-Science，我们的 科研工作效率会更高，成果会更加完美。 技术三维图形芯片、大容量光盘技术及宽频光纤 通讯网络技术的突破性进展，特别是消除数据通 四、关于对本刊的建议和意见 讯瓶颈的卫星互联网的建立，以及能够提供接近 实时对地观测图像的高分辨、高光谱、短周期遥 郭华东研究员同时还是《国际数字地球学报》 感卫星的大量发射，这些都为遥感技术的广泛、 主编及6个国内外期刊编委、中国地理学会环境遥 深入应用展示了更加光明的前景。 感分会理事长。编辑部希望他对本刊的定位和内容 由于遥感在地表资源环境监测、农作物 给出一些建议和意见。他说，贵刊方向明确，定 估产、灾害监测、全球变化等等许多方面具有 位精准，它的内涵，包括数据库、网络、高性能计 显而易见的优势，它正处于飞速发展中。更理 算、科研活动协同环境等都是符合我们现代科研活 想的平台、更先进的传感器和影像处理技术正 动所需的很重要的方面。它不仅仅适合技术研究， 在不断地发展，以促进遥感在更广泛的领域里 也适合应用研究方面；不仅适合高技术的研究，同 发挥更大的作用。同时，随着计算机技术、光 时还适合一些战略发展方面的研究。所以从科研信 电技术和航天技术的不断发展，以及信息高速 息化这个角度来讲，会有广泛的读者群。希望刊物 公路的建成，卫星遥感技术正在进入一个能快 能够健康地发展下去。建议刊物可以刊载些综合性 速、及时提供多种对地观测海量数据的新阶段 及应用研究的新领域。 e-Science 2008年 第二期 内容的文章，例如e-Science理念相关的信息，以 及国内外的相关发展信息等。另外，可以对一些比 3 e-Science 论坛 PERSPECTIVE 较好的案例深入分析。这 样就可以有单个有综合、 有现实有前瞻、有技术有 应用等多方面的信息。也 特别希望在刊物的发展过 程中，把青年科技人员 作为一个重要的群体，因 为他们对于e-Science的 理解和应用应该更敏感， 本身也担任着更重要的使 命。希望能够帮助他们在 进行科研的同时，能够把 对e-Science的发展和应用 作为提高科研素质的一个 重要方面，鼓励他们多投 稿。 本刊编辑部 孔丽华 郭华东简历 长，并担任International Journal of Digital Earth主编及 郭 华 东 ，现 任 中 国 多个国内外期刊编委。 科学院对地观测与数字地 长期从事遥感信息科学、雷达对地观测和数 球科学中心主任、研究 字地球科学研究。其中在遥感信息科学与应用领 员、博士生导师。曾任中 域，侧重开展面向资源与环境的应用与方法论研 科院遥感应用研究所所 究，主持多项国家科技攻关、院重大等项目，在 长、中科院遥感信息科 金矿资源探测、灾害环境监测等领域取得系列成 学重点实验 室 主 任 、 国 果。在数字地球研究领域，主持完成“数字地球 家遥感应用工程技术研 基础理论研究”项目，创意并主持推出“数字地 究中心主任、中科院国 球原型系统”。 际合作局局长、中科院 发表论文200余篇，出版著作13部。作为第一 副秘书长。现兼职国际 完成人和主要完成人获科技奖11项，获国家科技进 数字地球学会（ISDE）秘书长及ISDE中国国家委员 步二等奖、三等奖３项，院、部级自然科学一等奖2 会主席、国际科技数据委员会（CODATA）执委及 项，中科院科技进步特等奖等6个奖项。培养博士、 CODATA中国国家代表、全球空间数据基础设施协 硕士研究生30余名。先后被评为中科院、国家有突 会（GSDI）理事、中国地理学会环境遥感分会理事 出贡献中青年专家和全国先进工作者。 4 e-Science 2008年 第二期