什么是数字地球？通俗讲就是把地球装进计算机。但是，如何把地球这样一个巨量、连续的物体装进计算机，装进去后又将发挥什么作用呢？

在苏州空天信息研究院，我们等到了从事空天信息领域科研工作并荣获国家科技进步一等奖等多项荣誉的王洋。

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文字/科普苏州 金子 摄影/葛雷

受访/苏州空天信息研究院二十三室主任王洋

王洋，参与推动苏州空天信息研究院的筹建、学科和人才队伍建设，培养了多支国家科研骨干力量。先后承担国家重大型号和重点科研等项目28项，荣获国家科技进步一等奖等多项荣誉，为国防信息化建设和空天信息产业发展作出了杰出贡献。

2006年，李开复去北京航天航空大学展示谷歌虚拟地球软件Google Earth，这是王洋第一次接触到数字地球的概念。后来大家都知道，这个概念在1998年由时任美国副总统戈尔提出，目标是要用一米分辨率的遥感影像覆盖全球。

“当时就觉得这是国外的一个先进理念。”王洋没有想到的是，三年后她读硕士期间，咱们国家高分专项启动，而她所在的课题组做的就是卫星遥感数据的处理、承载和应用。及至博士阶段，她又做了关于数字地球更多更深入的算法研究。

王洋笑说，“但是真正朝着落地应用的方向做课题，算是从苏州开始的。”

高分专项系列卫星高分一号和七号

图源：中国测绘学会

高分专项工程为中国国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006－2020年)16个重大科技专项之一，是一个非常庞大的遥感技术项目，被称为中国人自己的全球观测系统

从带团队开始磨炼的科研之路

2014年，王洋入职中国科学院电子学研究所接到的第一个任务就是参与筹建苏州研究院。

电子所从事的是电子信息领域的应用基础研究和高技术创新研究，多年来为我国卫星通信、雷达、导弹制导、粒子加速器、可控热核聚变装置、微波遥感等国防、国民经济和科学研究领域制造出了多种高水平关键器件。

作为电子所全新的承载平台和科研成果转化平台，苏研院的定位是面向国家安全和区域发展的战略需求。数字地球的落地应用，就是其中一个迫切的需求。

在第一批实习生北京集训结束之前，包括王洋在内的小10名技术骨干，已经在科室主任的带领下先行进驻苏州。他们首先要把电子所经年累积的科研风气和方式方法教给实习生，再指导大家结合自己的专业方向和苏研院的学科建设开题，做毕业设计。

王洋的14个实习生专业相近，都是计算机或电子工程的本科生和硕士，但也都没有接受过科研训练。这意味着带人的成本很高。为什么要带实习生做科研呢？互联网大厂、新型科研机构显然都不会这么做。“这是一个管理模式上的探索，在这个过程中实习生可以提升科研能力、沉淀学术成果，我们也能全面了解大家的科研能力和责任心。”王洋说。

王洋对新身份适应很快。她愿意花时间带人，也有一定的前期经验。“读硕士的时候，我就曾担任课题组小组长。读博期间也做过硕士生和本科生的助教，大致知道通过怎样的辅助，把一个有一定技术基础但是缺少业务知识的团队快速带入环境。”

王洋（中）和空天院团队的日常交流

整整两年，王洋大部分时间都在苏州带实习生，实习生毕业后留下来继续跟她做课题。就这样，从小规模项目做起，发展到中等项目，等到学科方向初步建成，再把电子所的重要项目部分拿到苏研院来做。及至任务大到一定程度时，不仅需要实习生、正式职工，还需要配套团队，甚至是长链条上的生态伙伴通力合作。

这样的训练不仅培养了实习生，也锤炼了王洋。

被任务倒逼出的集体智慧

那么，数字地球到底做什么呢？

把地球环境里的各种因素、参数、状态数值化，然后对它进行建模、存储、表达，我们就能实现对地球及人类生活环境的数字化。

运用数字地球技术，可以实现对全球范围的地理地质、海洋气象信息的宏观观测，也可以微观到对城市里某个机场、工地、垃圾填埋场的持续跟踪。它还能定位动植物和人类，用数据揭示迁徙、春运等群体性活动规律。

数字地球实时记录着生态变化

为生态修复提供客观全面的观察视角

通过卫星遥感影像可以看到，中国最大的内陆咸水湖青海湖实现了从生态退化恶化到向好的转变，图源央视新闻

研究数字地球，更迫切的是如何真正把它实用化、产品化，服务于国家各行各业。

从2014年至今，王洋从一个参与者逐步成长，驱动200人的研发团队构建出了自主可控环境下的基础数字地球平台和十余项共性产品，对外部署100余套，支撑近百家用户和工业部门进行二次开发。其中不乏国家重大型号和重点科研项目。

因为是“国家队”，所以更容易出成果吗？面对我们的好奇，王洋很率直，“相比前辈科学家在无人区隐姓埋名做科研，我们现在的条件好多了，但是也包括且不限于长期晚上九十点下班，全国各地出差，一些同时做载荷、平台的同事必须守在自然环境严酷的地区完成实验，而女同事们也都要经历所有职场背奶妈妈的尴尬与辛劳。”

但以上都还不算是难题。真正的难题在于科研突破。

“比如，我们实际上做很多项目，承担很多国家任务。传统方式是每个任务成立一个课题组，每组5-10人，由课题组按照国家相关技术指标进行攻关、实现，按照节点交付验收。但是这样各课题之间成果很难复用，一些共性技术很难被积累，课题任务较多时，也会面临人员与精力的不足！”

这就又回到了科学研究管理上的问题。

大家意识到课题之间并不是完全独立的，如果每个课题组都需要从头到尾承担所有研究任务那只会导致浪费。可以先成立一个小的技术决策组织，由它对课题需求进行分析，识别出来哪些需求是共性的，哪些是被高度复用的，把这些部分拿出来，由专门团队来做。沉淀下来之后，这些产品的质量是高的、稳定的，可以被高度复用并且能在自己的领域里不断迭代、完善的——这个就叫做平台层。

在平台层之上的，是有一定领域性同时也有复用度和共性的部分，可能是某个领域里的共性技术，再把它识别出来，这就是共性产品。等共性产品出来之后，再往上去面向不同方向、不同任务的独立需求做开发，成本就会大为降低。

“一个团队里，有人做平台，有人做共性产品，有人做上层具体应用，每个人都能在自己的角色里发挥作用，技术也能不断沉淀和被复用，这就是建制化科研，也是这些年来从电子所到空天院科研管理上的智慧结晶。”王洋说。

数字地球的未来 是给人类提供更多的决策支持

从2000年初的国外先进理念，到它在我国本土的落地应用，数字地球技术日新月异。

2019年，为贯彻落实总书记“必须推动空间科学、空间技术、空间应用全面发展”指示精神，中国科学院电子所、遥感与数字地球研究所、光电研究院整合组建成立中国科学院空天信息创新研究院。苏研院也更新为苏州空天信息研究院。

王洋在苏州空天信息研究院

作为苏研院二十三室主任，王洋沉淀的科研方向是：时空大数据可视分析和数字孪生技术。

“上个二十年，数字地球主要是实现对地球的观测，以及如何存储、管理和应用这些遥感产生的大体量数据、各类传感器产生的海量的小的实时数据，以及人类产生的碎片化的低价值密度的数据，接下类如何将这些数据转换为知识与智慧，进一步为人类生活和国民经济提供辅助决策支撑将是攻关的重点。”

数字地球与人类发展息息相关，如何让数字地球发挥更大的作用，是全球科学家们苦苦追求的命题

图源：科创中国

王洋用我们熟悉的导航举例说，就好比用手机软件导航，你不只希望知道我从家到单位有三条路可走，更关心实时路况，比如堵车了从什么地方绕过去。“需要它给人类活动提供更多的决策支持，而在不久的将来，这个决策不仅是给人服务，还要给无人驾驶服务。”

显然，作为一个时空底座，数字地球技术仍有很多科学问题和机理亟待解决。“在国家重大任务、重大工程里，背后往往是一个很大的团队甚至是一条产业链的贡献，对产业链里每一个不同角色而言，都需要我们的奉献精神、社会使命感和勇于担当。”王洋说。

来源: 科普苏州