卫星如何破解非洲的生态难题，从森林砍伐到非法采矿

从远处看事物，有助于我们获得新的视角。四十多年来，美国国家航空航天局（NASA）的陆地卫星（Landsat）系列，以及自2014年起欧洲航天局（ESA）的哨兵（Sentinel）卫星，一直在拍摄地球影像，帮助人类从更宏观的角度认识我们的星球和我们自身。

不久前，若要查看和使用这些影像，您必须先向NASA传真请求并电汇付款，工作人员才会搜寻您所需的影像，再将其传真给您。如今，这些影像已实现数字化存储，并可公开免费获取。

当卫星影像与云计算、人工智能等第四次工业革命（4IR）技术相结合时，它所带来的不仅是变化的故事，更是促使我们改变的理由。第四次工业革命（4IR）技术相结合时，它所带来的不仅是变化的故事，更是促使我们改变的理由。它们帮助我们理解不断变化的自然与社会图景，提供亟需的洞见、知识，并最终形成分析结果，为更明智、更具包容性的战略决策提供支持。

为何需要卫星影像？

利用卫星数据的力量，可以帮助我们应对地球面临的一些最紧迫的挑战：实现环境的可持续管理、减缓和适应气候变化、管理水资源、降低灾害风险，以及释放农业潜力。

非洲各国尤其需要应对一系列环境与自然资源挑战，从森林砍伐、非法采矿到粮食短缺。

在地面资源有限的情况下，答案或许是仰望天空。

卫星影像基本上可以实时向我们展示周围自然环境的变化。随着新型、更优质卫星的出现，影像的细节程度和拍摄频率正在迅速提高。经过恰当分析，这些影像可以为我们提供有关土地利用、水质、景观变化、海岸侵蚀、城市发展等诸多方面的信息。这些信息可以帮助政策制定者、企业领袖、土地所有者和社区更好地决定如何管理周边的土地和水资源。

然而，免费且公开的数据只是起点。要实现数据革命，以促进更明智的决策和更可持续的发展成果，不仅需要原始数据，还需要充足、及时且可信的获取与分析能力。

Digital Earth Africa

尽管Landsat和Sentinel卫星影像免费且公开可用，但卫星影像在规模调整、计算、分析和理解方面仍然困难重重。此外，虽然许多人能够理解并欣赏卫星拍摄的图片，但单幅影像只能讲述某一地点在某一时刻的情况，对于自然或人造环境随时间发生的变化则难以提供太多信息。

Digital Earth Africa平台旨在应对这一挑战，通过构建全球规模最大的业务化平台，用于获取和分析数十年间专门针对非洲陆地和海洋的卫星影像。借助突破性的数据立方体（Data Cube）方法（见下文），该新平台将讲述非洲土地在过去30年间变化的全新故事，支持政府、企业、民间社会和个人就资源利用、土地管理和治理作出知情决策。

什么是数据立方体？

数据立方体是一种开创性的方法，用于组织、分析和存储海量数据。它是一个开源框架，其中卫星影像数据集按特定时间段针对某一地理区域进行组织。随后应用开源算法，对特定数据进行分析，包括植被、土地利用、水体覆盖与水质以及城市扩张等方面。

数据立方体使数据分析更加便捷，并降低了用户的总体成本，简化了数据分发流程，降低了管理海量数据的技术门槛。

2014年，澳大利亚地球科学数据立方体（Australia Geoscience Data Cube）整合了超过30年的NASA陆地卫星影像。这是整个大陆的地理与地球物理属性首次以可供研究人员和政策顾问直接分析的形式提供。

数据立方体技术也在哥伦比亚、瑞士、越南和英国等许多其他国家得到应用。“开放数据立方体”（Open Data Cube）倡议致力于通过在全球范围内支持数据立方体技术的开发与应用，提升全球地球观测卫星数据的价值和影响力。

Digital Earth Africa是大数据革命如何在技术驱动的时代催生关于区域公共产品新思维的一个范例。该平台完全免费，并向所有人开放，使处理和分析卫星数据的能力得以普及；平台还将提供常规数据产品和服务，其运作方式类似于气象服务。

仅凭手中的一幅影像，个人既无法做出更好的决策，也无法更多地了解周围的世界。但是，当这些数据驱动型平台经过组织、管理和共享后，它们在第四次工业革命中对社会和经济发展的作用，可能会如同过去的实体基础设施一样关键。

理解数据立方体Image: Geospatial World

从天空解决可持续发展目标

以这种方式部署地理空间数据和平台，可以极大地提升我们应对环境挑战的能力，并推动实现联合国可持续发展目标的进展。可供分析的地理空间数据可以帮助小农户通过监测偏远地区的农作物，发现潜在病害，识别作物类型和生长阶段，从而提高农业生产率。与机器学习方法相结合后，卫星影像还可用于监测淡水资源可用性的变化、监测城市居住区的发展、提供人口密度方面的洞见，甚至绘制贫困分布图并准确监测生物多样性。

通过利用卫星数据探测植被退化和新水体的形成，我们可以高概率地识别非法矿场，因为采矿活动通常始于该地区的森林砍伐，随后进行水基开采金矿或矿物。

此外，这一过程可以实现自动化。采用先进分析和机器学习的流程，例如澳大利亚太空水体观测（Australian Water Observations from Space）算法，可以扫描大面积的土地，并持续为政府机构和社区团体提供有关变化的最新信息。

识别这些非法采矿场地之后，政府便可以调查此类活动的规模，并监测复垦工作，从而有助于防止环境破坏、保护工人并避免财政损失。事实上，加纳环境保护局（Ghanaian Environmental Protection Agency）已在利用地理空间数据打击非法采矿，而塞内加尔和塞拉利昂的官员也正在效仿。

地理空间数据还有助于推动整个非洲大陆的经济发展。近期的研究表明，全球地理空间服务行业每年创造约4000亿美元的收入，并提供约400万个就业岗位。世界经济论坛的初步研究显示，随着非洲各地企业开始利用地球观测数据的价值，并将其应用于广泛领域，非洲的相关价值有望迅速增长。

可供分析的卫星影像能够提高土地规划、林业、建筑与城市发展、农业以及矿产勘探等行业企业的盈利能力和生产率，为初创企业和创新者提供有价值的应用场景，并开辟新的商业模式，从而可能惠及经济的许多其他领域。

我们早已身处“没有图片，就等于没有发生”的时代。谈到我们的自然环境，我们拥有如此丰富的影像，因此，观察并依据它们所展示的内容采取行动，不仅是我们的特权，更是我们的责任。