coops提到，科學(xué)家和政策制定者應(yīng)當(dāng)支持向衛(wèi)星數(shù)據(jù)開放獲取方向的轉(zhuǎn)變，并協(xié)調(diào)向國(guó)際氣候變化和減排項(xiàng)目遞交全球監(jiān)控詳細(xì)數(shù)據(jù)的努力。此外，各國(guó)政府也應(yīng)公開其國(guó)家衛(wèi)星圖像資料庫，并整合可兼容數(shù)據(jù)以填補(bǔ)空白。未來空間項(xiàng)目拍攝的圖片也應(yīng)能夠免費(fèi)訪問，以提高創(chuàng)新能力。
地面覆蓋物的變化通過吸收和反射太陽輻射，以及改變熱流、水蒸氣、二氧化碳和其他污染氣體，影響全球氣候。要監(jiān)督生物多樣性喪失和生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，并且降低森林砍伐和退化的排放物，人們需要陸地使用情況和地面覆蓋物的詳細(xì)評(píng)估，包括區(qū)域性、全球性、日常性和季節(jié)性評(píng)估。
加拿大林業(yè)服務(wù)部資深研究員michael a. wulder表示，衛(wèi)星圖像是這類數(shù)據(jù)的最好來源，涉及大面積范圍時(shí)尤為如此。觀察結(jié)果應(yīng)當(dāng)是大量、定期和一致的，以便確立基線和趨勢(shì)。但目前，大部分的衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果覆蓋范圍和兼容性有限，原因是它們受不同國(guó)家空間政策目標(biāo)的控制。在許多情況下，衛(wèi)星數(shù)據(jù)是保密或需要收費(fèi)的。
不過，日前英屬哥倫比亞大學(xué)森林資源管理學(xué)系遙感專家nicholas c.coops指出：“衛(wèi)星數(shù)據(jù)開放獲取新時(shí)代已經(jīng)到來?！?008年，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(usgs)宣布其地球資源衛(wèi)星檔案向公眾免費(fèi)開放，這些數(shù)據(jù)能追溯到上世紀(jì)70年代，是全世界最大的地球圖像收集庫。
科學(xué)家還需要更高通量的電腦以便處理代表更大區(qū)域且更復(fù)雜的海量數(shù)據(jù)，最終制作出高達(dá)數(shù)十億像素的地表覆蓋和區(qū)域、大陸及全球間變化的綜合地圖。wulder和coopsd在《自然》雜志上撰文指出，近實(shí)時(shí)監(jiān)控陸地覆蓋變化目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。
衛(wèi)星數(shù)據(jù)開放共享依然存在障礙
目前，研究人員表示，地球資源衛(wèi)星檔案的數(shù)據(jù)覆蓋在空間和時(shí)間維度上是可變的。而且，很少有人擁有足夠的計(jì)算能力以及帶寬下載和處理數(shù)據(jù)能力。決策者仍在很大程度上未察覺最新方法帶來的環(huán)境監(jiān)督能力的改善，也沒有充分發(fā)揮這些數(shù)據(jù)的潛力。
coops提到，科學(xué)家和政策制定者應(yīng)當(dāng)支持向衛(wèi)星數(shù)據(jù)開放獲取方向的轉(zhuǎn)變，并協(xié)調(diào)向國(guó)際氣候變化和減排項(xiàng)目遞交全球監(jiān)控詳細(xì)數(shù)據(jù)的努力。此外，各國(guó)政府也應(yīng)公開其國(guó)家衛(wèi)星圖像資料庫，并整合可兼容數(shù)據(jù)以填補(bǔ)空白。未來空間項(xiàng)目拍攝的圖片也應(yīng)能夠免費(fèi)訪問，以提高創(chuàng)新能力。
地球資源衛(wèi)星任務(wù)是目前運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的民用地球觀測(cè)項(xiàng)目。1972年，美國(guó)發(fā)射了第一顆衛(wèi)星，當(dāng)時(shí)，公眾對(duì)空間項(xiàng)目的熱情高漲。1982年，地球資源衛(wèi)星ⅳ開始交付更精細(xì)的圖像(空間分辨率為30米，現(xiàn)在被認(rèn)為是歷史分析的基準(zhǔn))和可見光、近紅外線及短波紅外線光譜通道，以追蹤不同類型植物反射出的光線。
最新的該系列衛(wèi)星是發(fā)射于2013年的地球資源衛(wèi)星ⅷ，它能以15/100米的分辨率觀測(cè)地球表面，覆蓋范圍從可見光到紅外波長(zhǎng)。地球資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)從一開始就被歸檔，但早期的觀察策略和限制性影響了部分儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和向下傳輸能力，以致全球覆蓋不均勻。
但多年來，存取策略發(fā)生了改變。上世紀(jì)80年代，地球資源衛(wèi)星開始商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。圖像獲取更少，但價(jià)格上揚(yáng)——數(shù)千美元一張，且使用權(quán)限有限。1999年，地球資源衛(wèi)星ⅶ發(fā)射后，它能夠在全球范圍內(nèi)更系統(tǒng)地收集圖像。已購(gòu)買圖像的重新分配開始被允許，用戶組成的聯(lián)盟能大量購(gòu)買并分享原始圖像和產(chǎn)品。2008年，圖像免費(fèi)后，使用量直線上升。第一年，圖片下載量超過100萬，而前一年的只賣出去2.5萬張照片。自從檔案庫開放后，圖片下載量已超2000萬，并且這一數(shù)字仍在增加。
數(shù)據(jù)革命的到來
海量衛(wèi)星數(shù)據(jù)加速了處理和分析技術(shù)革命。云量(光學(xué)遙感的克星)能夠被建筑物合成圖像所戰(zhàn)勝。在一段時(shí)期內(nèi)，可以選擇清晰的像素點(diǎn)，以避免要求整張圖像均清晰。這一方法正在改變大陸和全球尺度的監(jiān)控。
植被擾動(dòng)和生長(zhǎng)周期也能通過追蹤清晰像素點(diǎn)被捕捉到。例如，一場(chǎng)大火后陸地景觀的變化也能通過植被恢復(fù)出人意料地被檢測(cè)出來。而且，年輕森林向衰老森林的轉(zhuǎn)變等邏輯順序也能以更大的可信度被列入模型和規(guī)劃中。
wulder還提到，可視化和分布式云計(jì)算的發(fā)展也能夠改變游戲規(guī)劃。例如，美國(guó)宇航局地球交換和谷歌地球引擎等強(qiáng)有力的平行處理設(shè)備能操縱大容量的地球空間和遙感數(shù)據(jù)。
這些中央設(shè)備允許使用者將算法帶入海量數(shù)據(jù)集，同時(shí)最小化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)副本和處理工作。例如非洲等缺乏計(jì)算能力和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展中地區(qū)，也能從這些共享平臺(tái)中獲益。
在資料庫開放后，外部地球資源衛(wèi)星圖像數(shù)量可能超過內(nèi)部。全球接收站網(wǎng)絡(luò)保留了許多圖片。2010年起，一項(xiàng)整合這些資料的努力為數(shù)據(jù)庫增加了300多萬張照片。
另外，未來的覆蓋范圍將進(jìn)一步拓寬。地球資源衛(wèi)星ⅷ每天能收集700多張圖片——是上世紀(jì)80年代的14倍。
2015年4月，首顆歐洲哨兵—2號(hào)衛(wèi)星也加入其中，該衛(wèi)星每10天就繪制一次地球陸地地圖。第二顆哨兵—2號(hào)衛(wèi)星計(jì)劃兩年后發(fā)射。3顆衛(wèi)星聯(lián)合在一起將每?jī)芍芘臄z一次全球陸地圖像。
哨兵—2號(hào)衛(wèi)星采用免費(fèi)且公開的數(shù)據(jù)政策，盡管目前數(shù)據(jù)僅在收集后的4個(gè)月里對(duì)外開放。這一戰(zhàn)略將限制訪問大時(shí)間跨度的數(shù)據(jù)，并將導(dǎo)致資料庫不完整和因不同校準(zhǔn)造成的數(shù)據(jù)多重版本。
國(guó)際策略淺析
研究人員指出，政府和遙感領(lǐng)域現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)抓住機(jī)遇，發(fā)展陸地監(jiān)控的一致戰(zhàn)略。
首先，盡可能地在地球資源衛(wèi)星資料庫或其他開放數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)歷史圖片。地球觀測(cè)領(lǐng)先的國(guó)家——其衛(wèi)星攜帶能補(bǔ)充地球資源衛(wèi)星的傳感器——應(yīng)該尋找機(jī)會(huì)將數(shù)據(jù)添加到全球數(shù)據(jù)庫中。
第二，地球觀測(cè)領(lǐng)域和政府應(yīng)該致力于使未來衛(wèi)星項(xiàng)目盡可能地開放獲取?！拔覀兿Ｍ麣W洲空間局能設(shè)法放寬哨兵—2號(hào)衛(wèi)星圖片的使用?！眂oops說，選擇第三方資料庫和分配點(diǎn)等傳送機(jī)制，將有助于更多用戶使用數(shù)據(jù)，以便達(dá)成既定的科學(xué)利益。
研究人員還提到，地球觀測(cè)項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)變得更像氣象項(xiàng)目，擁有標(biāo)準(zhǔn)圖像規(guī)格和國(guó)際性協(xié)議以確保連續(xù)測(cè)量。
coops等人表示，為國(guó)際利益而集合國(guó)家項(xiàng)目將面臨的成本和困難顯而易見。但地球資源衛(wèi)星項(xiàng)目所證實(shí)的開放獲取的好處能證明和鼓勵(lì)這些努力。
wulder表示，希望國(guó)際地球觀測(cè)衛(wèi)星委員會(huì)繼續(xù)督促空間機(jī)構(gòu)、商業(yè)實(shí)體和科學(xué)及工作數(shù)據(jù)用戶之間的溝通，從而建立一個(gè)更統(tǒng)一的規(guī)劃。
研究人員表示遙感學(xué)界必須擁護(hù)數(shù)據(jù)資料庫和創(chuàng)新處理方法的開發(fā)和維護(hù)?！暗厍蛴^測(cè)組織和全球森林觀測(cè)項(xiàng)目等衍生項(xiàng)目能開發(fā)最好的實(shí)踐方法和標(biāo)準(zhǔn)?！睘榱舜龠M(jìn)對(duì)不同傳感器收集到的數(shù)據(jù)的使用，科學(xué)家和數(shù)據(jù)分配中心還應(yīng)當(dāng)為用戶提供廣泛兼容的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。研究人員、政策制定者、非政府組織和土地管理者需要使用和提升衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫捕捉并描繪陸地覆蓋物和陸地使用的過去及現(xiàn)在變化的能力。
