大數據對科技發展正在產生重要影響，同時也為地球科學的深入研究帶來了重要發展機遇。本期，我們邀請中國科學院院士郭華東通過分析對地觀測技術及大數據的發展，探討空間地球大數據理念，剖析空間地球大數據科學內涵，討論空間地球大數據與數字地球關系，分析空間地球大數據對推動地球系統科學及全球變化發展的潛力，并在此基礎上提出空間地球大數據服務于“一帶一路”等經濟建設領域的建議。
A 大數據是國家新型戰略資源
19世紀70年代以來，隨著第二次工業革命的爆發，各種新技術、新發明層出不窮，以文字為載體的數據量大約每10年翻一番;從工業化時代進入到信息化時代后，信息技術革命以前所未有的方式對社會、科技、經濟變革的發展起著決定作用，數據量以每3年翻一番的速度持續增長;近10年來，隨著計算機技術和互聯網的快速發展，音頻、視頻、文字、圖片等半結構化、非結構化的數據大量涌現，社交網絡、物聯網、云計算被廣泛應用，使得數據存儲量、規模、種類飛速增長，大數據時代已悄然來臨。
2014年4月，國際數據公司(IDC)發布的第七份“數字宇宙”研究報告指出，全球數據總量將以每兩年翻一番的速度持續增長。大數據的重要性猶如工業社會的“石油”資源，誰掌握了數據，誰就掌握了主動權。大數據已成為信息主權的一種表現形式，將是繼邊防、海防、空防之后，另一個大國博弈的空間。
可以說，大數據正在改變科學的發展。大數據技術與應用已成為繼實驗、理論和計算模式之后的數據密集型科學范式的典型代表，正在帶來科研方法論的創新：科學大數據將復雜性、綜合性、全球性和信息與通信技術高度集成性等諸多特點融于一身，其研究方法也正在從單一學科向多學科、跨學科方向轉變、從自然科學向自然科學與社會科學的充分融合方向過渡、從個人或者小型科研團體向國際科技組織方向發展。另外，科學家不僅通過對廣泛的數據進行實時、動態地監測與分析來解決科學問題，更是將數據作為了科學研究的對象和工具，即數據驅動的知識發現。這正是科學大數據的核心價值所在。
B 空間地球大數據驅動地球科學發展
所謂空間地球大數據，是指從空間觀測地球獲取地表及次地表的大數據，并通過數據密集型科學分析人與地球和自然現象的規律。空間地球大數據具有海量(高分辨率、高動態新型傳感器波段數量多、光譜和空間分辨率高、數據速率快、周期短)、多源(數據來源和獲取手段多樣)、多時相(采樣間隔縮短，數據獲取頻率幅度增大)等特征，因其有宏觀、客觀、快速、準確、全面獲取數據的特點和能力，對地球科學，尤其是地球系統科學的發展起到了革命性的推動作用，在環境、資源、災害等領域有重要作用和經濟社會價值。
地球系統科學以地球為一個巨型系統研究，需要空間地球觀測數據的參與，從而降低系統復雜度，使建模和求解成為可能。在地球科學長期發展的基礎上，半個世紀以來從空間觀測地球的新視野新方法，不斷加深著對地球的理解特別是宏觀認識。隨著遙感、導航定位、地球物理等衛星數量和其他平臺的不斷增加以及觀測儀器類型的多樣化，空間地球大數據正在匯入大數據研究的主流，為地球科學研究帶來了新機遇，作為思維與方法論的創新與革命，有望為推動地球科學深度發展并產出重大科學發現作出貢獻。
我國空間對地觀測技術經過40年的發展，自主衛星遙感技術、北斗導航衛星技術等數據獲取技術得到長足的發展，相應的地面接收基礎設施和數據處理系統水平、規模與服務能力也與國際同行。相信空間地球大數據時代的到來，以及數據驅動科學范式的建立，將大大推動包括數字地球、全球變化、未來地球、災害科學等領域的研究及空間地球信息科學的學科發展，并將為我國“一帶一路”等國家戰略提供支撐服務，包括沿線國家的生態環境、資源能源、農業、減災、自然與文化遺產保護等重大問題方面發揮歷史性作用。
C 加快國家大數據建設進程
大數據是知識經濟時代的戰略高地，大數據是國家新型戰略資源，大數據正在改變人類生活及對世界的深層理解。在大數據時代，龐大繁雜的數據對社會、科技、經濟的發展將發揮支撐促進作用，其所蘊含的戰略價值已引起多數發達國家政府重視，一些國家和國際組織已將大數據研究提升到國家和國際重大戰略層面，相繼出臺了大數據戰略規劃和配套法規促進大數據應用與發展，這勢必對未來科技與經濟發展帶來深遠影響。
目前，我國在該領域面臨難得的發展機遇，與世界各國同處大數據起步階段：我國的計算機用戶數全球第一，互聯網用戶數全球第一，移動互聯網用戶數全球第一;我國擁有的數據現在占全球16%左右，2020年這一比例將高達21%;我國發表的大數據論文目前國際排名第二位，正在呈現快速發展趨勢。如此情勢下，完全有條件借國家全面深化改革的東風，優化體制機制，整合各類資源，將大數據上升為國家戰略，加強大數據的頂層設計，系統規劃，通過出臺大數據國家行動計劃、建立大數據國家平臺及國際聯盟等舉措，把大數據做大做強，使大數據成為服務國家、引領世界的一個引擎。
為此，提出加快國家大數據建設進程的三點建議：
第一，將大數據定位為國家戰略。大數據應該是國家戰略，其發展應體現核心性國家意志，應加強大數據的頂層設計，系統規劃。同時，注重大數據政策法規、倫理道德問題。大數據監管或政策應先行，監管可遵循“紅綠黃燈”原則，尤其要加快綠燈政策和綠燈配套措施建設。目前，包括數據共享在內的我國數據政策還在徘徊階段，大家期待形成一個綠燈閃爍、大國數據潮流破浪涌動的局面。
第二，出臺大數據國家行動計劃。構建大數據國家重大基礎設施，建設一批科學大數據應用服務中心，一批學科交叉大數據科學研究中心，推出人才培養計劃。設立研究專項，比如李克強總理數次提到胡煥庸線是否可以破解的“三問”，即“胡線”該不該打破?是否可以打破?如何打破?“胡線”的形成歷經近千年的長時間尺度和跨越幾千公里的大空間尺度，蘊藏著超長時空序列科學內涵，可通過大數據研究為總理“三問”提供科學依據。
第三，建立大數據國家組織及國際聯盟。例如，面向國家“一帶一路”戰略，構建絲綢之路和海上絲綢之路大數據聯盟。以大數據為抓手，為“一帶一路”注入可操作、可凝聚、能引領的方向，形成出錢的基金會—出思想的科學家—出成果的大數據基礎設施等各方聯動大格局，讓大數據成為“一帶一路”建設的一個引擎，讓大數據成為各國共建“一帶一路”的和平使者，讓大數據科學之光普照“一帶一路”的現在和未來。
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