據(jù)中國科技新聞網(wǎng)10月18日消息，談及定位、導(dǎo)航和授時，大多數(shù)人第一時間都會想到GPS，然而我國自行研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)目前已經(jīng)乘風(fēng)而上，在政府鼓勵與自身優(yōu)勢的雙重加持下不斷邁上新的臺階，深度融入各行各業(yè)。

同時，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，讓北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有了更廣闊的用武之地。智慧城市、無人駕駛、智能交通、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、環(huán)境感知等方面都離不開時空位置大數(shù)據(jù)，而北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以利用其直射信號進行導(dǎo)航定位和表面反射信號進行環(huán)境感知以及大數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用。

在2021大數(shù)據(jù)科技傳播與應(yīng)用高峰論壇暨“科創(chuàng)中國”試點城市推進會上，歐洲科學(xué)院院士、美國電磁科學(xué)院院士、歐洲人文與自然科學(xué)院院士、俄羅斯自然科學(xué)院外籍院士、土耳其科學(xué)院院士、中科院“百人計劃”、上海市“領(lǐng)軍人才”、IUGG會士、IAG會士、衛(wèi)星導(dǎo)航與遙感專家、中科院上海天文臺研究員、南京信息工程大學(xué)遙感與測繪工程學(xué)院院長金雙根發(fā)表了主題為《智能時代大數(shù)據(jù)機遇與挑戰(zhàn)》的演講，暢談北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)時代發(fā)揮重要作用和產(chǎn)生巨大價值。會后，金雙根接受了中國科技新聞網(wǎng)專訪，進一步解讀了大數(shù)據(jù)對其研究領(lǐng)域的賦能。

圖：金雙根院士演講現(xiàn)場 中國科技新聞網(wǎng)/攝

大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需時空位置 需求呈井噴式增長

金雙根長期從事衛(wèi)星導(dǎo)航、衛(wèi)星遙感和空間行星探測及應(yīng)用，做出了多項系統(tǒng)性原創(chuàng)成果，其主要研究方向為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）理論方法與應(yīng)用。“大眾也許會覺得這個縮寫有些陌生，其實它包括了美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、中國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)（BDS）、俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)（GLONASS）和歐洲伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)（Galileo）以及區(qū)域增強系統(tǒng)等，具有全天候、近實時、高精度等特點，可持續(xù)發(fā)射Ｌ波段信號，廣泛應(yīng)用于定位、導(dǎo)航和授時（PNT）。”金雙根解釋說道。

大數(shù)據(jù)的浪潮波濤洶涌，GNSS系統(tǒng)也因此有了新的用武之地，提供大數(shù)據(jù)時間和空間位置信息。智慧城市、智能交通、環(huán)境監(jiān)測等方面都離不開時空位置大數(shù)據(jù)。金雙根在演講中也提到，在時空位置數(shù)據(jù)獲取市場方面，目前主要是以支撐導(dǎo)航電子地圖的衛(wèi)星導(dǎo)航定位、衛(wèi)星遙感影像等數(shù)據(jù)市場；在時空位置數(shù)據(jù)分析市場方面，衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)涉及到相關(guān)軟件及計算平臺市場巨大。隨著云計算、霧計算和邊緣計算等新型計算模式的發(fā)展和推廣，位置服務(wù)云成為當(dāng)前市場爭奪的焦點。在時空位置數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)市場方面，如公共市場，涉及城市建設(shè)、國家公共安全、地下空間、防災(zāi)減災(zāi)等;行業(yè)市場，主要包括農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、交通、測繪、國土、災(zāi)害、水利等;大眾市場，以共享單車和個人消費為主。

談及大數(shù)據(jù)對GNSS的賦能，金雙根在接受中國科技新聞網(wǎng)專訪時舉例稱：“大數(shù)據(jù)可以提高導(dǎo)航定位的精度，因為通過長時間軌道和觀測站位置大數(shù)據(jù)分析，可以快速提高軌道預(yù)報精度和測站位置先驗信息，進而提高導(dǎo)航定位精度。”金雙根說道。另外，當(dāng)GNSS信號狀況不佳和遮擋等，接收機接收數(shù)據(jù)中斷和丟失，地下和橋梁下接收不了信號時，如果知道前面接收機長時間位置信息，通過時空位置大數(shù)據(jù)分析和行蹤軌跡規(guī)律挖掘，可以快速預(yù)測該接收機位置。另外，賦能增加一些基準(zhǔn)站建設(shè)，這些基準(zhǔn)站或以后與5G并置，5G不僅僅具有通訊功能，同時也是一個相對定位的基站，進而實現(xiàn)高精度導(dǎo)航定位增強和萬物互聯(lián)。

他還表示數(shù)據(jù)的儲存也是同樣道理，例如之前一個基站高頻GNSS一天觀測數(shù)據(jù)約500兆，現(xiàn)在一個接收機接收多系統(tǒng)多頻GNSS數(shù)據(jù)，可存儲的數(shù)據(jù)量會越來越龐大，儲存材料也需要不斷升級。

近年來，隨著GNSS系統(tǒng)的逐漸完善、星座的增多、觀測站的增加，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。在市場需求不斷嵌入的情況下，未來衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)的增長潛力也將呈現(xiàn)出爆發(fā)性、跨越式、規(guī)?；⒖沙掷m(xù)增長態(tài)勢。

GNSS+R最新應(yīng)用進展：探測海冰、植被、積雪和土壤濕度等大有可為

在此次的演講中，金雙根還提到了一個概念——GNSS+R。他解釋稱，GNSS+R反射測量技術(shù)屬于雙基雷達，可獲得地表粗糙特征和地球物理參數(shù)，即利用GNSS測量直射信號與地表鏡面反射信號之間延遲（多普勒延遲或相位延遲），再根據(jù)GNSS衛(wèi)星、接收機和鏡面反射點之間的幾何位置關(guān)系，可反演地表特征。

金雙根向中國科技新聞網(wǎng)舉了幾個生動的例子：“它具有全天候、穿透性強的特征，GNSS信號因大氣的密度不均勻發(fā)生折射，反過來通過信號大氣延遲可以提取大氣一些有用的參數(shù)，如溫度、氣壓和可降水汽量，因為這些參數(shù)會影響大氣折射指數(shù)變化。當(dāng)信號到達雪地、凍土和土壤后，信號反射回來，我們可以得到一些有關(guān)地表特征的信息，如反演積雪厚度、凍融和土壤濕度變化。”

金雙根還指出，GNSS信號到達海洋表面反射回來后，可以反演海洋狀況、海面高度以及海面風(fēng)速等參數(shù)。近年來，全球氣候發(fā)生顯著變化，冰川和凍土加劇融化，從而導(dǎo)致海平面上升。隨著光學(xué)遙感和雷達遙感技術(shù)快速發(fā)展，但前者會受云和天氣等因素的影響，而微波遙感則具有良好的穿透性，且有全天候全天時工作等優(yōu)勢。近些年，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展與完善，使得GNSS+R反射測量技術(shù)在海面高、海冰和海洋環(huán)境監(jiān)測方面也取得了顯著的成果，如獲得海洋表面風(fēng)速、海平面變化和海洋環(huán)境變化等。

“其他的目標(biāo)探測也是一樣，GNSS信號到達目標(biāo)反射回來，可以確定目標(biāo)的位置等信息，因此，GNSS+R應(yīng)用范圍和應(yīng)用前景非常廣闊。”金雙根向中國科技新聞網(wǎng)表示。

“大數(shù)據(jù)帶來了新的機遇和價值，數(shù)據(jù)驅(qū)動未來。抓住這樣的機遇，可以更好的服務(wù)我們生活的方方面面，更好的促進產(chǎn)業(yè)升級以及賦能新基建，特別是大數(shù)據(jù)采集、處理和應(yīng)用，研發(fā)和掌握大數(shù)據(jù)相關(guān)核心技術(shù)，加快和提升數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展，讓我們走向世界科技和經(jīng)濟強國之列。”金雙根總結(jié)稱。