下午03-邵宗有-構建可計算的數字地球.pdf

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1、構建可計算的數字地球中科星圖股份有限公司Geovis Technology Co.,Ltd.邵宗有 副董事長/總裁/博士2022中國地理信息產業大會構建中國的數字地球對標谷歌地球，構建中國的數字地球，既是我們的愿景和初衷，也是當下的時代機遇。國家政策引領產業發展推動市場需求呼喚大力發展數字經濟“十四五規劃”指出，數字經濟，已經成為世界的主要經濟形態，也成為推動我國經濟社會發展的核心動力。從十二五開始大量投資航空航天產業，加上商業航天的蓬勃發展，空天信息供給側已日漸成熟，也亟需打通產業鏈下游應用。航空航天產業基礎設施日臻完善新型智慧城市數字鄉村建設實景三維中國空天信息領域產業互聯網元宇宙等新興應

2、用場景世界即將邁入下一代互聯網，隨著元宇宙等新場景的興起，智能技術正在塑造人們的數字化生活方式。WEB 3.0元宇宙先進計算驅動的數字地球Google利用其基礎設施，將超過5PB的在線衛星數據資源和數千個CPU算力資源融合在一起，建設了GEE，為全球科學家服務。存算一體，出成果快數據豐富，不需搬運已占領全球大量用戶在 Omniverse 中以百萬倍的速度運行系統創建的 AI 物理環境。結合 GPU 加速計算、神經網絡和人工智能超級計算機，再加上大量可供學習的觀測和模型數據，可以實現百萬倍的加速構建一個全球環境信息資源網絡，與生態合作伙伴共同開發數據集，并將其加載到行星計算機中Earth Sim

3、ulator曾經是世界上最快的超級計算機，該項目旨在模擬全球變暖對我們星球的影響；2009年推出“智慧的地球”戰略；2016年推出“認知計算”戰略數字經濟時代的重要基礎設施可計算的數字地球數字經濟時代重要基礎設施基于數字地球框架實現資源、能力、需求的連接共建、共創、共享地球科學的可計算問題黑盒子把地球裝進計算機信息壓縮基于限資源如何傳遞更多信息知識泛化基于已知信息如何推測未知信息如何去定義？地球科學的可計算問題信號采集與編碼問題數字化上下文無關的IT資源優化問題并行化信息的泛化應用問題語義化黑盒子信源編碼器信道譯碼器信宿可計算的數字地球總體結構北斗衛星導航系統高分辨率對地觀測系統地球超級計算機

4、數字地球數字化：對地觀測與定量計算對地觀測科技樹觀測體系傳感器體數據處理體系航空航天地基測繪其他手段基于視覺的基于主動式傳感器的其他感知手段數據處理與解算多源數據融合數據優化與編碼商業航天、無人機近景測量、車載、背負式平民測繪、眾包采集多光譜、高光譜、紅外激光、雷達AIS、ADS-B、物聯網超分辨率、三維重建融合鑲嵌、基準框架數據清洗、數據整編數字化：對地觀測與定量計算地球大數據工程數據資源數據引擎數據產品智能數據工廠核心任務：構建一套全方位、多尺度、可持續的對地觀測體系1.形成11大類，63個中類，105個小類，5000+數據項目；2.完成原始數據庫、產品數據庫、知識知識 庫建設，形成知識庫

5、清單；3.形成了“自研+商采+開源+代理”的數據獲取渠道，形成“線上+線下”數據統籌生產流程。并行化：網格剖分與高性能計算超大規模復雜問題1、時空離散局部運算等效于全局運算2、線性降維指數級運算降維至線性級計算北斗時空網格CPU資源池存儲資源池網絡資源池GPU資源池資源池建設智算域超算域云計算域大數據域地球超級計算機地球超級計算機數據中心1數據中心2數據中心3解耦映射并行化：網格剖分與高性能計算北斗剖分理論：解決數字地球結構基礎問題 時空統一化：統一的時空參考框架 數據組織空間編碼+時間編碼+對象ID+屬性 上至地外52公里下至地心，數以兆億個全球網格 大到全球、小到厘米級網格的32級網格體元

6、 有限元化：指數級計算壓縮為線性級計算 用一個整型數代表一個區域位置 基于網格的時空大數據組織、計算、展現、服務 整型編碼具有二進制高效計算能力并行化：網格剖分與高性能計算時空元細胞引擎：數字孿生的最小語義單元元細胞通過一組數學方程來表達，可通過數學方法控制其形態的變化，從而滿足科學計算、空間表達、控制更新、渲染顯示的要求，進而作為構成數字孿生地球的基本語義單元格網映射均衡化簡將巨量復雜問題肢解為單個元細胞計算問題，再映射為大規模并行運算問題元細胞引擎不通過瓦片傳遞數據，而是只傳遞元細胞的參數，通過原位計算（In Suit）實現建模和計算 元細胞（Meta Cells）一階、二階、三階形函數語

7、義化：遙感解譯與智能計算以人工智能為核心的地球科學計算植被產品反演溫度產品反演農情定量產品定量遙感。碳排放產品反演水體產品反演地表不透水層鏟平礦產資源產品地物分類遙感解譯目標跟蹤場景分類空間插值目標識別變化檢測短臨天氣預測生態分布趨勢風場反演氣象模式優化密度分析空間統計知識可視化知識搜索知識分析知識構建時序預測空間分析立體重建知識圖譜知識挖掘交通流預測激光點云三維構建傾斜攝影模型重建游戲引章三維渲染神經輻射場三維渲染緩沖分析距離分析單/多目建筑物白膜疊加分析語義化：遙感解譯與智能計算即時即時 準確準確 鮮活鮮活 全面全面“全地理解譯”構建大范圍、立體、全要素、語義化的數字地球語義化：遙感解譯與

8、智能計算突破基于單/雙目混合計算的大規模城市建筑群三維重建技術1.5 小時完成100平方公里城市建筑物三維建模 效率：合肥市1600平方公里大規模建筑群三維模型建設，平均每百平方公里耗時 1.5 小時 精度：單目DSM預測均方誤差小于25%，建筑物提取精度mAP達到81%，雙目計算mAP可 達到90%語義化：遙感解譯與智能計算基于神經輻射場的高精度三維重建與高保真場景渲染場景參數照片神經網絡渲染器渲染結果800張照片 1小時訓練1個園區中安創谷高保真任意漫游三維場景=loss計算機視覺計算機圖形學空天基礎設施如何觸達廣大消費者創造的社會總價值=M V即得 實用 泛在足夠低的門檻，足夠高的價值，

9、足夠廣的應用像用水電一樣使用空天基礎設施N即得：足夠低的門檻核心能力Saas應用基礎設施Paas算力基礎設施Daas數據基礎設施云化服務實用：足夠高的價值Paas算力基礎設施技術賦能平臺支撐能力Saas應用基礎設施Daas數據基礎設施數據賦能數據供給能力應用賦能在線服務能力DatacloudDtabox云原生時空分析服務泛時空數據庫遙感智能處理引擎北斗時空引擎星圖地球開發者平臺GEOVIS Earth Dev星圖地球工作室GEOVIS Earth StudioGEOVIS Earth泛在：足夠廣的應用可計算的數字地球平臺算法數據算力應用生態應用生態行業應用科學研究大眾體驗自然資源公共健康碳排放

10、生物多樣性糧食安全生態環保國土監測氣象預測金融保險土地退化地球漫游地球百科地球故事地球直播能力泛化，共創共享，服務千行百業構建構建“平臺平臺內容內容應用應用”循環服務體系，盤活地球數據內生價值循環服務體系，盤活地球數據內生價值 數字地球海量時空內容衍生時空應用生態泛在：足夠廣的應用 定量遙感 環保監測 氣候分析 仿真推演 流場分析 生物測量科學研究行業應用氣象預報農業估產低空通航大眾體驗 地表要素分類 三維渲染 地球百科游戲化地球Socialize 地理拼圖 模擬飛行 地球AR冒險社交化地球Socialize 短視頻 直播地球 旅游共享內容化地球Contextualization風格化地球Stylization 國畫水墨風格 卡通風格 梵高風格發展路徑第三階段元地球 推理引擎 泛在智能 仿真平臺第二階段數字孿生地球 分析引擎 機器視覺 虛擬現實 開發平臺第一階段可計算的數字地球 算力底座 數據底座 渲染平臺知識的構建與推理3信息的提取與分析2數據的編碼與重視1