下午03-邵宗有-构建可计算的数字地球.pdf

1、构建可计算的数字地球中科星图股份有限公司Geovis Technology Co.,Ltd.邵宗有 副董事长/总裁/博士2022中国地理信息产业大会构建中国的数字地球对标谷歌地球，构建中国的数字地球，既是我们的愿景和初衷，也是当下的时代机遇。国家政策引领产业发展推动市场需求呼唤大力发展数字经济“十四五规划”指出，数字经济，已经成为世界的主要经济形态，也成为推动我国经济社会发展的核心动力。从十二五开始大量投资航空航天产业，加上商业航天的蓬勃发展，空天信息供给侧已日渐成熟，也亟需打通产业链下游应用。航空航天产业基础设施日臻完善新型智慧城市数字乡村建设实景三维中国空天信息领域产业互联网元宇宙等新兴应

2、用场景世界即将迈入下一代互联网，随着元宇宙等新场景的兴起，智能技术正在塑造人们的数字化生活方式。WEB 3.0元宇宙先进计算驱动的数字地球Google利用其基础设施，将超过5PB的在线卫星数据资源和数千个CPU算力资源融合在一起，建设了GEE，为全球科学家服务。存算一体，出成果快数据丰富，不需搬运已占领全球大量用户在 Omniverse 中以百万倍的速度运行系统创建的 AI 物理环境。结合 GPU 加速计算、神经网络和人工智能超级计算机，再加上大量可供学习的观测和模型数据，可以实现百万倍的加速构建一个全球环境信息资源网络，与生态合作伙伴共同开发数据集，并将其加载到行星计算机中Earth Sim

3、ulator曾经是世界上最快的超级计算机，该项目旨在模拟全球变暖对我们星球的影响；2009年推出“智慧的地球”战略；2016年推出“认知计算”战略数字经济时代的重要基础设施可计算的数字地球数字经济时代重要基础设施基于数字地球框架实现资源、能力、需求的连接共建、共创、共享地球科学的可计算问题黑盒子把地球装进计算机信息压缩基于限资源如何传递更多信息知识泛化基于已知信息如何推测未知信息如何去定义？地球科学的可计算问题信号采集与编码问题数字化上下文无关的IT资源优化问题并行化信息的泛化应用问题语义化黑盒子信源编码器信道译码器信宿可计算的数字地球总体结构北斗卫星导航系统高分辨率对地观测系统地球超级计算机

4、数字地球数字化：对地观测与定量计算对地观测科技树观测体系传感器体数据处理体系航空航天地基测绘其他手段基于视觉的基于主动式传感器的其他感知手段数据处理与解算多源数据融合数据优化与编码商业航天、无人机近景测量、车载、背负式平民测绘、众包采集多光谱、高光谱、红外激光、雷达AIS、ADS-B、物联网超分辨率、三维重建融合镶嵌、基准框架数据清洗、数据整编数字化：对地观测与定量计算地球大数据工程数据资源数据引擎数据产品智能数据工厂核心任务：构建一套全方位、多尺度、可持续的对地观测体系1.形成11大类，63个中类，105个小类，5000+数据项目；2.完成原始数据库、产品数据库、知识知识 库建设，形成知识库

5、清单；3.形成了“自研+商采+开源+代理”的数据获取渠道，形成“线上+线下”数据统筹生产流程。并行化：网格剖分与高性能计算超大规模复杂问题1、时空离散局部运算等效于全局运算2、线性降维指数级运算降维至线性级计算北斗时空网格CPU资源池存储资源池网络资源池GPU资源池资源池建设智算域超算域云计算域大数据域地球超级计算机地球超级计算机数据中心1数据中心2数据中心3解耦映射并行化：网格剖分与高性能计算北斗剖分理论：解决数字地球结构基础问题 时空统一化：统一的时空参考框架 数据组织空间编码+时间编码+对象ID+属性 上至地外52公里下至地心，数以兆亿个全球网格 大到全球、小到厘米级网格的32级网格体元

6、 有限元化：指数级计算压缩为线性级计算 用一个整型数代表一个区域位置 基于网格的时空大数据组织、计算、展现、服务 整型编码具有二进制高效计算能力并行化：网格剖分与高性能计算时空元细胞引擎：数字孪生的最小语义单元元细胞通过一组数学方程来表达，可通过数学方法控制其形态的变化，从而满足科学计算、空间表达、控制更新、渲染显示的要求，进而作为构成数字孪生地球的基本语义单元格网映射均衡化简将巨量复杂问题肢解为单个元细胞计算问题，再映射为大规模并行运算问题元细胞引擎不通过瓦片传递数据，而是只传递元细胞的参数，通过原位计算（In Suit）实现建模和计算 元细胞（Met