摘要：地球观测 (EO) 领域发展迅速，尤其是过去十年，得益于太空遥感仪器的进步，新应用也随之发展。随着这一惊人增长，人们开始质疑这些数据的价值，以及 EO 作为一种技术是否会成为主流，并达到类似全球定位系统的普及水平。在本文中，我们将探讨使遥感成为主流仍存在的差距

原文作者：Aravind Ravichandran，发表于：IEEE 地球科学与遥感杂志（第12卷，第4期，2024年12月）

译文作者：中国遥感应用协会专家委员会常务委员 江志军

（全文4100字，阅读大约需要10分钟）

摘要：

地球观测 (EO) 领域发展迅速，尤其是过去十年，得益于太空遥感仪器的进步，新应用也随之发展。随着这一惊人增长，人们开始质疑这些数据的价值，以及 EO 作为一种技术是否会成为主流，并达到类似全球定位系统的普及水平。在本文中，我们将探讨使遥感成为主流仍存在的差距和挑战，概述遥感专家的机会，最后展望 EO 市场。

另请参见“卫星摄影测量与遥感科普号”最新推出的《国际对地观测行业2024回顾与2025展望》专辑视频

地球观测 (EO) 领域发展迅速，尤其是过去十年，得益于星载遥感仪器的进步，推动了新应用的开发。虽然各航天机构继续发射科学EO 卫星，但私营部门也继续增长，专注于获取更高空间、时间和光谱分辨率的数据。根据忧思科学家联盟的卫星数据库，截至 2023 年 5 月，在轨的 7560 颗卫星中约有 1275 颗是地球观测卫星，其中近 90% 属于私营部门。

图 1.商业地球观测卫星公司全景图（AIS：自动识别系统）

图 1显示了数家商业 EO 卫星公司的徽标概览，按遥感仪器类型分类。因此，近年来从太空捕获的遥感数据量呈爆炸式增长，仅哥白尼计划的哨兵任务每天就下传了约 16 TB 的图像。因此，EO 的应用在各个领域持续增长 — — 既包括农业、林业和能源等垂直领域的传统用例，也包括保险、金融和公用事业等垂直领域的新兴用例（Use Cases，也可翻译为“用户场景”）。图 2显示了 EO 商业应用的概览。

图 2.EO 的商业应用（ESG：环境、社会和治理）

随着这一惊人的增长，人们开始质疑所有这些数据的价值，以及 EO 作为一种技术是否会成为主流，并达到与全球定位系统类似的普及程度。鉴于遥感领域正在经历一场变革，这种转变将如何影响社区（中文习惯翻译为“行业”）感兴趣的领域可能值得研究，并确定需要加大努力的优先领域，以实现使卫星数据成为主流的目标。在本文中，我们将探讨使遥感成为主流仍然存在的差距和挑战，概述遥感专家的机会，最后为 EO 市场提供展望。

识别 EO 差距的一种方法是使用我开发的3-As 框架，即可用性（Availability）、认知（Awareness）和采用（Adoption）。要使遥感成为主流，必须满足以下条件：1) 市场上有合适的 EO 技术；2) 用户意识到卫星数据的潜力；3) 存在一些最佳采用策略和工具，以便用户采用 EO。

作为一个由技术人员、工程师和科学家组成的行业，遥感领域完全专注于框架的第一个“A”。无论是建造最先进的高光谱仪器并在太空中演示它，还是开发一种新颖的方法，以使用遥感数据进行测绘、监测或测量地球物理变量，EO 部门一直在不断创造和生产新概念、创新项目和有用产品。因此，提供合适的技术（框架中的第一个“A”）可能不一定是需要遥感界额外关注或努力的领域。然而，对于认知和采用（框架中的第二和第三个“A”），情况并非总是如此，它们往往会被遗忘，这可能是因为它们相对缺乏吸引力。

让用户意识到遥感的潜力几乎与开发与获取卫星数据相关的技术同等重要（这也是“卫星摄影测量与遥感科普号”坚持创作的使命与初心）。虽然确实有一些交流活动，一些遥感专家也优先交流卫星数据的价值，但绝大多数内容主要针对遥感行业本身，并没有超出这个范围。因此，虽然 EO 行业内的成员可能会学到更多，并了解来自现有和即将推出的卫星的新应用，但往往生活在这个范围之外的卫星数据用户却没有（得到更多）。这导致遥感应用方面存在巨大差距，从而导致未实现潜力增长。因此，毫不奇怪，目前的市场预测显示，整个 EO 市场的 70% 以上仍由政府部门主导，主要关注国防和情报应用。因此，商业部门的收入份额（包括图2中所示的用例）不到整个 EO 市场的三分之一。沟通的价值至关重要，沟通是专门针对特定用户进行的，并强调在其过程中整合卫星数据的重要性。

虽然通信是卫星数据市场增长的基础，但它只是使卫星数据成为主流的必要条件，但还不够。框架中的第三个“A”是采用，包括制定采用策略和工具，这是解决难题的关键组成部分。遥感作为一种技术的性质意味着，为最终用户解决问题的解决方案是多模式的，即数据中立、传感器中立和媒介中立。这意味着用户可以使用多种方法来解决他们的问题。例如，为了监控关键基础设施，企业可以选择获取航空图像、无人机图像或卫星图像或安装现场传感器。实际解决方案可能是所有这些媒介的组合，因此，用户可能需要将所有这些数据源融合在一起。因此，在这个例子中，提供对允许访问所有这些数据集的工具的访问权限至关重要。此外，企业可能希望评估使用一个数据源与另一个数据源的权衡，尤其是成本和价值影响。因此，遥感行业的作用延伸到为用户开发最后公里的解决方案，支持整体采用过程。

图 3概述了最终用户采用 EO 时面临的一些挑战。虽然其中一些挑战在市场上更为突出，因此解决它们可能更为关键，但可能值得研究每个挑战，并将它们分为三类。

图 3.EO 数据采用问题

EO 领域仍然存在的常见问题（Usual Problems）包括可负担性、可访问性、可扩展性、可靠性和可用性。

·可负担性：可负担性主要与卫星数据的成本有关，它既是科学问题，也是工程问题。对于任何大规模采用卫星数据而言，成本必须合理，以激励人们采用。

·可访问性：可访问性，即向用户提供卫星数据的能力，对于开发 EO 衍生解决方案至关重要。软件开发传统上是通过应用程序编程接口进行的，这种接口在遥感界正逐渐变得普遍，而现在，它正在逐渐摆脱使用文件传输协议和物理副本进行数据传输的方式。

·可扩展性：可扩展性是指提供特定用例所需的大规模数据的能力，对于 EO 解决方案产生实际影响至关重要。例如，对于可能延伸数万英里的管道监控，如果不为整个基础设施提供数据，用户可能无法实现全部价值。

·可靠性：可靠性表示在需要时提供卫星数据的能力，使得遥感解决方案值得用户信赖。

·可用性：可用性主要与卫星数据对用户的分析能力有关。根据使用情况，可用性的定义可能会有所不同。因此，遥感界有责任为给定的应用确定最有用且最可用的卫星数据产品，并将其交付给用户。

黑箱问题（Black Box Problems）主要与基于 EO 的应用有关，人们低估了这些问题，因为它们可能不是立即出现的挑战，但从长远来看却是问题。这些问题由四个相互关联的术语组成：透明度、完整性、不确定性和局限性。

任何遥感解决方案都遵循一种方法，将原始数据转化为有用的见解（Insights）。然而，该过程中使用的方法可能并不总是透明的，对于商业解决方案来说尤其如此，因为这些解决方案的方法可能不一定能够通过同行评审的出版物进行评估和验证。这可能会损害解决方案的完整性，因为最终用户可能不完全了解所使用的数据集或解决方案底层模型中所做的假设。除此之外，方法缺乏透明度可能意味着用户没有完全了解解决方案的不确定性和局限性，从而对解决方案的适用性了解不足。

这四个相互关联的问题对于在金融服务和保险等垂直市场采用卫星数据和衍生产品而言是一大挑战，因为黑箱问题的成本很高。气候风险是一个新兴的应用领域，黑箱问题带来的挑战因市场上大量基于 EO 的商业气候风险解决方案而凸显出来，其中大多数解决方案对用户来说晦涩难懂且不透明。

第三类采用问题称为无聊问题（Boring Problems），它代表了困扰地球观测领域最被低估但又最关键的问题。 其中包括互操作性，即需要跨传感器和多模式的数据源兼容，以便于数据处理；数据格式的标准化，这是数据交付的一个重要方面，确保最终用户不必解决与数据类型相关的琐碎问题；许可（Licenses），这是一个总称，描述了最终用户许可协议所面临的挑战，这些协议限制了他们自由使用和共享数据的能力；以及集成，这突显了难以将卫星数据（通常为栅格形式）与其他形式的非地理空间数据（如企业数据、经济数据或其他统计数据）相结合的问题。

前面讨论过的采用挑战代表着卫星数据成为主流需要填补的重大空白。虽然遥感行业专注于开发新方法、创建创新算法和利用人工智能等新兴技术，但不应忘记与采用相关的问题。我们行业应该齐心协力找到解决方案（译者完全不同意这种说法，解决方案并不必然需要在对地观测行业找到。相比于对地观测行业，地理信息行业更善于解决“采用问题”，并且在人才、技术、技能和客户基础方面比EO数据提供商更具优势），以促进卫星数据的快速采用。

我们正在进入遥感技术的激动人心的时代，这主要得益于地球观测卫星行业的增长。随着未来十年将发射数千颗地球观测卫星，开发更多应用并为社会、经济和环境带来更多影响力的潜力只会不断增长。

随着卫星数据被整合到大型企业的流程中，而这些企业过去并不是遥感数据的主要用户，这种增长的证据已经越来越多。保险公司正在构建新的参数保险产品，旨在整合来自多个来源的数据，包括卫星，以提供信息并开发基于指数的保险定价模型。公用事业公司正在使用卫星图像来识别其关键基础设施（如电力线和管道）内部和周围的植被相关野火风险，以便能够预测因气候变化而加剧的运营问题。银行等贷款机构正在使用长期遥感数据集来构建与洪水、野火、海平面上升等相关的基于资产的气候风险模型，以为其投资决策提供信息。农业公司开始使用基于卫星的森林砍伐监测系统来识别和报告其供应链中的森林砍伐行为，这正日益成为法规的要求。

未来 EO 的一个重要方面是 EO 部门将变得多么跨学科和跨部门。我们过去所知的遥感领域可能不复存在，因为新兴应用将需要具体行业与拥有该领域专业知识的各个垂直市场的专业人士密切互动和合作。遥感是一个横向领域，其应用涉及各个行业和垂直市场，卫星图像的土地利用分类模型的结果将由保险、银行、能源、公用事业、采矿、气候、农业和其他部门的最终用户使用。然而，他们各自的用例可能不同，因此，遥感行业需要与他们合作，以确定如何针对特定情况调整或改进模型。考虑到将遥感解决方案转变为替用户解决问题还需要做的基础工作，仅仅开发一个模型或在线发布方法的结果并认为工作已经完成，可能已经不够了。

尽管 EO 的未来是多模式和多传感器的，但它同样是多利益相关者和多学科的。因此，作为一个行业，我们应该为此做好准备，并尝试积极主动地与用户合作，构建所需的解决方案，比以往任何时候都更具协作性，特别是如果我们的目标是提高卫星数据的采用率及其可能产生的影响力。

来源：测绘学报