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清华大学遥感大数据研究中心主任、专家洪阳:城市灾害应急与预警

清华大学遥感大数据研究中心主任、专家洪阳以“城市灾害应急与预警”为主题进行演讲。

以下是特邀嘉宾清华大学遥感大数据研究中心主任、国家专家洪阳的演讲内容(未经本人核实),演讲内容为“城市灾害应急与预警”。
 

洪阳首先非常感谢大会的邀请,非常高兴再一次来到美丽的杭州,今天难得这个机会跟大家分享一下清华遥感中心在城市灾害应急与预警方面的工作。

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我先简单介绍一下清华遥感大数据研究中心,因为每个人的专业不一样,我们几十年教育科研的传统是按照院、系、专业划分的,很少有一个跨院系、跨专业的平台。我回来之后,把清华上游在建筑学院、环境学院、地学中心、电子系的老师聚集起来,成立了一个跨院系的清华大学遥感大数据研究中心,做跨资源的整合,做平台的建设,做学术交流,创新创业的尝试和更新。
 

简单来讲,遥感大数据,我们知道在天上飞的大卫星有五千多个,还有很多不知道的。我们清华的数据中心存储量是PB级,国家是EB级,全球是ZB级。
 

遥感大数据是基于遥测感知手段快速实时获取,具有数据多元化的大体量,有挖掘价值的遥感数据理论、技术和应用。我们希望和在座的专家一起就遥感大数据在理论、技术、产业、应用等各方面的发展进行探讨。
 

过去两年,我们成立了中心之后,建设遥感大数据中心的框架,把天空地海在后台和上层终端的应用,面对不同的行业,中间是大数据硬件、软件的合作方,这样联合起来建设的。目前基本上一期建设已经结束了。
 

今天的主题是城市,城市是人类居住的地方,是自然资源、社会资源、科技、教育人才高度集中、高度交汇的具体点,所以产生了巨大的价值。人才、信息、技术只有通过流通和交汇才能产生价值。我们今天谈数字城市,谈海洋城市、智慧城市,我们应该思考自己生活在怎么样的环境里面。我提一个概念,叫未来城市。虽然城市发展这么快,但是宇宙文明的分类还处于原始阶段。当一个文明、一个技术和一个生活种群,只能够利用他自己生存的星球资源的时候,这就被称为原始阶段。
 

当有一天我们走出地球,在太空里面的时候,我们进入了宇宙文明的第二阶段,所以一方面我们感叹科技发展的同时,我们还处于宇宙文明的原始阶段。今年6月份国际科学杂志发了一篇文章,讲我们现在全球已经是城市的星球,所以我们今天的主题也是很及时的,整个地球都是城市,是未来的趋势。我们生活很大的方便,体现在我们虚拟的网络世界里面。然后在我们的个人网络空间里,提供方便的同时也带来很多潜在的一些伦理、社会问题和新的挑战。
 

今天的主题主要想介绍一下另外一个挑战,就是城市灾害,尤其是自然灾害,而不是社会恐怖主义灾害。自然灾害主要包括高温酷暑、沙尘暴、龙卷风等等。自然的原因、极端的气侯和气象事件,还有城镇化的迅猛发展让城市很脆弱。
 

未来城市灾害风险预警和预报技术体现在这几点上,如前面提到的云计算、万物相连的云平台,更大规模的更大时空级的平台建立。很多时候我们在治理一个地方、治理一个城市的时候,我们都是采取头痛医头、脚痛医脚的方式,但是没有放到一个大的环境里面去。下面我们了解一下,怎么样把城市的灾害放到一个更大的空间里面去思考。
 

我们在去年提出未来城市的四维时空大数据平台。现在我们生活在一个四维的时空里面,三维已经成功了,现在问题是时空,无论是数据的获取还是模型的建立,很多构建服务的时候,三维空间没有问题,但是时间是一个很大的问题,所以我们在未来不管是对地球还是对城市的大平台,时间的平台是单向的,我们怎么样在硬件和软件上实现时间和空间尺度的融合,对我们生活的城市来讲是一个挑战。
 

天空地海四维数据的获取,这些技术目前都已经完善了,但是还有很大的空间可以做,目前在软硬件上达到了基础。遥感不管是可见光、微波等等,在全球尺度上提供了对地球的四维监控,所谓遥感和四维,它能够让我们看到听到我们以前肉眼和耳朵看不见听不到的宇宙现象,所以很多诺贝尔奖是物理、化学领域的,用新的媒介听到看到了以前不存在的东西。
 

我是九十年代末期出国的,我们那个时候还没有大数据的概念,人工智能还不怎么热。但是我读的博士论文刚好是把全球的4颗极轨卫星和5颗地球静止卫星通过人工神经网络(AI)反演卫星降水。基于这样全球时空的气象、水文环境变量的获取,我们能够对全球的水文水资源进行时空预报。去年我们团队获得了全球卫星专项贡献奖。
 

在回来之前,我们在美国开发了一套系统NFL,在1米到3米的基础上对整个北美进行泥石流模拟,后面加入大数据的技术在里面,你想在整个北美1到6米的空间上需要搜集数字资源,这个是非常庞大的工程。
 

我是2013年回来的,在中国开发了中国区域多尺度洪水模拟及预警系统,用中国的风云和全球卫星和地面数据的融合,驱动我们模型对整个中国的七大流域长江、黄河进行水资源的预告系统,这个是我们最近两年我们跟国家合作。
 

这个是我们跟民政部、气象部、水利部联合开发出来的指标,从0到10,它可以对预警、规划、财产保险都可以用这个数据库来进行一些比测,尤其是保险。中国的财产保险还没有正式的起步,因为它不知道这个地方的风险多大,所以它无法卖这个保险政策;这样的话这个数据库指标可以给保险公司提供一些基础的保护。
 

我们跟民政部、水利部合作提供了灾中灾后的分析和评估。还有一个问题是城市的洪水和内涝的问题,在美国纽约、休斯敦等等发生了很多台风、飓风引发的城市内涝问题。中国的问题也越来越严重,我们开发了一个模型专门针对城市的未来模型,它基本上一个四维的城市内涝模型的演进系统。这个一是个小机场,被淹没的空间,淹没的深度,是一个四维动态的洪水淹没预警系统。这个系统在美国、在中国的房山区都已经取得了落地的应用。
 

另外我们的团队跟同济大学、清华大学的建筑系在城市地下管网方面也做了一些工作,这也是另外一个问题,城市的问题。尤其在地下观望探测系统方面做了一些创新性的工作。
 

最后我们在回来之前在硅谷旧金山开发了一个大数据,很多政府了提出了2.0,要把底层的参与进来,每一个商业、公司、家庭都可以装这样的设备,来进入这样一个有文字,有图片,有视频,进入我们在硅谷大数据的平台,再回到上面的大范围监测信息和模型里面去,进入2.0的使用。
 

我们的团队主要是跟武汉大学合作,INSAR这一方面应用得比较广,在座的都是专家,我就不多说。我们跟中国的水利部和三峡工程都在做,因为中国有很多的水库,中国水库有9万多座,15米高的有2万多个,中国每年有60多座水库变形等等。所以我们想建一个天空地一体化形变监测大数据服务平台,可以对中国的20米以上的水库进行监控,这样可以实现大数据平台的模式为它提供服务。
 

最后总结一下,未来城市和智慧城市的发展,尤其在灾难应急这一块的推动点,刚才前面几位局长讲得非常好,我觉得未来城市的几个推动点:第一个是遥感,首先要感知。然后通过物联网信息和个体,还有实体结合起来。然后需要大数据这样的平台,对数据的整合以及大数据本身的挖掘。最后需要人工智能,每天我们做的决策95%都是让机器来帮我们做的。这个是未来城市发展的推手。
 

最后回应一下今天主办方的一些理念,清华大学的物联网遥感大数据中心,在遵循这样的跨界、创新、创业的平台。我们在这些平台方面初期的工作:
 

首先我们是创新的平台,这是我们的科研平台,主要是做科研方面的工作,下面6个方面是我们团队做的。
 

另外是创业创客这一块,因为北大也成立了大学生创业的机构,我们基本上创业就围绕遥感,围绕物联网、人工智能和大数据这四个领域我们在清华的科技园区进行。
 

我们还成立了清学高分中心一期建设,这是我们的一些产品。然后我们在清华的高分遥感应用中心,在青岛进行了落地,采用了学校和地方合作的模式。
 

在导航、北斗方面。因为北斗传统是定位,这个导航的很多信息,它不是无时不在的,它是经常飞的,可以做很多拓展性的应用,新的传统的行业遇到新的细分的行业,气象、农业、生态、水文、海洋、地震等等都可以做行业新细分行业的拓展应用。我们在北京、山东、四川、青海、西藏设了不同行业的北斗拓展应用的,进行的模型的测试和测算,做了两年前期的科研工作。最后下一张的图片里面,从硬件的研制,我们研发了一个新的地面双模北斗GPS的设备,硬件和软件结合起来,生成了五个专利,这方面在融资方面今年九月份也成功了融资,进行了产业化阶段。
 

遥感可以提供很多的工业、农业、服务业的指标,所以我们开发了“一带一路”遥感经济发展指数,这个工作目前正在进行中。
 

目前我们中心大概的一些工作,算法、模型、系统、平台等93项,领域覆盖摇憾、水文、气象、气侯等,应用覆盖国土、城市、农业、海洋、水利、环境、减灾等行业。除了创新和创业以外,中心还有遥感大数据等学术论坛,也做了一些培训,做了模型的培训、遥感大数据分析技术的培训,还有GNSS遥感应用的培训,这些都是开放性的。
 

最后这个是2008年获得的宇航局颁发的科学技术转化应用成就奖,我希望把我们的科技和成果能够转化起来,更好服务于大众。谢谢!

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