从影像到地球状态:大模型时代卫星数据的价值变化

admin 2026-09-30 05:34:58 网络安全文章 来源:ZONE.CI 全球网 0 阅读模式

文章总结: 本文分析大模型时代卫星数据价值变化,提出L0-L6七层价值分层框架。核心结论:数据使用者从专业解译人员扩展到模型与智能体,价值呈两端集中趋势——向下集中于面向模型的高质量原始数据(L0-L2),向上集中于行业知识(L4-L6)。三个关键信号:L1标准影像趋于商品化,L3通用嵌入免费化,L0/L1原始观测被模型直接使用。建议厂商向行业应用或模型数据供应方向延伸。 综合评分: 72 文章分类: 其他


从影像到地球状态:大模型时代卫星数据的价值变化

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mapxiaotu mapxiaotu

空天感知

2026年9月29日 08:50 美国

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从影像到地球状态:大模型时代卫星数据的价值变化

写在前面

卫星遥感正从”看得见”走向”算得清”:星上算力开始承接筛选和事件提取,气象 AI、embedding等大模型把卫星观测当作直接输入。这些年做卫星数据治理、融合和产品化,感受是数据量涨得快,能供给模型、能沉淀成资产的部分并不多,问题大多不在模型,而在数据。从我自己做卫星遥感业务落地,结合多年一线厂商经历,尝试做出一些思考,计划完成系列文章,从数据供给、治理、商业化等方向谈谈遥感价值实现。有问题部分,请多指正。

「大模型与遥感」系列 · 第 1 篇 · 趋势与价值

本文讨论:当卫星数据的使用者从专业解译人员扩展到模型和智能体(Agent),数据的价值分布在哪些层级、正在向哪里移动。

▍一、卫星数据的使用者,正在从专业解译人员扩展到模型和Agent

2026 年,卫星遥感领域有三件事可以一并来看。

第一件发生在数据产品侧。2026 年 7 月,Google 把 AlphaEarth Foundations 卫星嵌入(Embedding)数据集的云存储桶改为 “provider pays”,下载方的流量费用由 Google 承担,数据实际可以免费获取。这套数据按年度覆盖 2017—2025 年,每个 10 米像元是一个 64 维向量,采用 CC BY 4.0 许可。同月 29 日,Google Maps Platform 发布 Custom Satellite Embeddings 的私有预览,按客户指定的区域和时段生成嵌入,时间间隔最短 5 天。把 64 维向量按颜色映射回地图,就是图 1 这样的嵌入场。

图 1 AlphaEarth 嵌入场的可视化:不同地表的 64 维特征被映射成伪彩色,山地、农田、红树林由此变得可比较。来源:Google DeepMind 博客(2025-07-30)

第二件发生在商业运营侧。Planet 在 2027 财年第二季度(截至 2026 年 7 月)实现营收 1.16 亿美元,同比增长约 58%。管理层在电话会上介绍,AI 应用已进入公开测试,目标是让全球历史档案”可以通过自然语言查询”。

图 2 Planet 的”鸽群”(Dove)。来源:NASA

第三件发生在科学应用侧。2026 年 3 月,复旦大学推出的”伏羲”端到端气象预测模型体系入选 2025 年度”中国十大气象科技进展”。按复旦大学的介绍,这一体系”打通了从原始观测数据到预报结果生成的完整链路”,AI 可以直接从卫星遥感数据中提取信息并预测天气演变。

三件事分布在三个领域,指向同一个变化:卫星数据的使用者,正在从专业解译人员扩展到模型和智能体。

这个变化之所以发生,是因为通用大模型进入物理世界时缺了一类输入。大模型的知识主要来自互联网文本、图像和视频,它们对地球状态的描述是间接的、滞后的、不连续的。2025 年以来,DeepMind 的 Genie 3、Meta 的 V-JEPA 2 等”世界模型”相继发布,学习材料仍然以互联网视频和仿真数据为主。

与此同时,Agent开始参与巡检、调度、核保、能源交易这类物理世界决策,它们需要可持续更新的定量观测:哪里变了、变了多少、什么时候变的。在所有数据源里,卫星是唯一能以全球尺度、按一致规格持续提供这类观测的一个。

这里说的”地球状态”,指可量化、可比较、带时间和位置的地表与大气状态变量,例如地表温度、土壤水分、作物长势、太阳辐照度。

本文用一个分层框架讨论:当使用者变成模型、智能体和非专业用户,卫星数据的价值分布在哪几层,正在向哪里移动。

▍二、按景计价的前提,是用户自己会解译

商业遥感数据长期按景、按面积、按分辨率计价,订阅服务也多以覆盖面积和重访次数为计量单位。

这种计价方式隐含一个假设:用户具备解译能力,数据的价值由用户自己实现。数据方交付影像——用户负责把影像变成业务判断。

图 3 一景标准的 Sentinel-2 影像:巴西中东部农田。在欧盟开放数据政策下,这类影像免费获取。来源:ESA/Copernicus,CC BY-SA 3.0 IGO(经 Wikimedia Commons)

在过去,这个假设是成立的。遥感数据的主要买方是测绘、自然资源、气象、农业、国防领域的专业机构,它们有自己的解译团队和业务系统,影像接进去就能用。

两类新用户打破了这个分工。

一类是非专业用户。保险、金融、供应链、能源交易行业的业务人员要的是结论,不是影像:”这块地是否发生了毁林””这条线路附近植被是否超高”。Custom Satellite Embeddings 公布的用例——欧盟《零毁林法案》(EUDR)合规、公用事业线路周边的植被与水体监测——都属于这一类。

另一类是模型与智能体。模型需要可批量读取、时空对齐、带质量信息的数据,而不是适合人眼判读的景产品;智能体需要能被程序检索和调用的数据接口。

当用户不再自己完成“影像到判断”的转换,这部分工作就要由数据方或中间方承担。转换在哪一层完成、由谁完成,决定了价值怎么分配。下一节先把层划出来。

▍三、尝试从AI使用的角度给卫星数据再分层

本文把卫星数据按”交付给用户的是什么”分为七层(表 1)。

表 1 卫星数据价值分层

| 层级 | 名称 | 交付内容 | 典型形态 | 主要用户 | 价值趋势 | | — | — | — | — | — | — | | L0 | 原始观测 | 星上下传数据及辅助信息 | 原始码流、定标参数、星历 | 数据处理机构、端到端模型 | 出现面向模型的新需求 | | L1 | 标准影像 | 经辐射与几何处理的影像 | 景产品、正射影像 | 遥感专业用户 | 趋于商品化 | | L2 | 分析就绪数据 | 跨时相、跨传感器可直接比较的数据 | 时序数据立方体、ARD | 分析人员、模型训练 | 供给管线的基础,需求稳定 | | L3 | 表征 | 模型生成的通用特征 | 嵌入场 | 数据科学人员、下游模型 | 新增层,通用部分免费化 | | L4 | 要素与事件 | 地物、变化、事件等解译结果 | 分类图、变化图斑、事件流 | 行业业务部门 | 价值上升,行业知识密集 | | L5 | 对象与关系 | 带身份、属性、关系的对象 | 地块、设施及其关联 | 业务系统、智能体 | 价值上升,与业务系统对接 | | L6 | 决策支持 | 面向具体业务问题的结论 | 风险评分、核查清单、预警 | 业务决策者 | 价值最高,交付成本也最高 |

两点说明。

第一,这不是数据处理级别。NASA 在 1986 年为对地观测系统制定的处理级别把数据分为 Level 0—4:Level 0 是重建后的原始仪器数据,向上逐级附加定标、地理参考、反演和网格化处理;国内业务系统同样按处理深度划分产品级别,如辐射校正、几何校正、正射、专题产品。处理级别描述数据经过了哪些加工;本文的分层描述交付给用户的对象是什么、用户离业务结论还差多少工作。两者有对应关系,不是同一回事。例如 NASA Level 2 的土壤水分产品,在本分层中可能算 L2(作为模型输入),也可能算 L4(作为业务要素),取决于用途。

第二,层级越高,用户需要自己完成的工作越少,数据方需要掌握的行业知识越多。L2 的参照系是分析就绪数据(Analysis Ready Data, ARD),CEOS 对”可直接分析、跨传感器可比”的数据集有明确的规范,本系列沿用这一口径。L3 是新出现的一层,它把原本需要遥感专业知识才能完成的特征工程,交给了预训练模型。

▍四、价值迁移的三个信号

信号一:L1 标准影像趋于商品化。中分辨率影像的开放供给在持续扩大。Landsat 自 2008 年 10 月起免费开放,这一开放政策重塑了此后十年的遥感应用生态,图 4 是 Landsat 9 传回的首批影像之一;Sentinel 系列按欧盟开放数据政策免费提供。

当全球 10 米级多光谱影像的边际获取成本接近于零,”提供中分辨率影像”可能也越来越难构成收费理由。商业影像的价值区间,向更高分辨率、更高频次和专有传感器收缩。

图 4 Landsat 9 传回的首批影像之一:美国佛罗里达州彭萨科拉沿岸。来源:NASA/USGS,公有领域(经 Wikimedia Commons)

信号二:L3 通用表征开始免费或低价提供。AlphaEarth Foundations 融合光学影像、雷达、激光测距、气候模拟等多类公开数据,把每个 10 米像元在一年内的信息压缩为 64 维向量;在 DeepMind 公布的评估中,其平均误差比对比方法低约 24%,存储约为对比系统的十六分之一。它的处理链路见图 5:多源观测进,embedding出。

图 5 AlphaEarth Foundations 的处理链路:上图为从多源观测到 64 维嵌入向量的模型结构,下图为全球嵌入场可视化。来源:Brown et al., arXiv:2507.22291 图 1(A、F 两栏裁剪拼合)

这套数据现在可以免费下载。而Custom Satellite Embeddings 又把嵌入做成了可订购的服务。对中分辨率尺度上的通用任务——土地覆盖分类、基础特征提取——用户可以在公开嵌入之上,用少量样本和简单模型完成过去需要专门团队承担的特征工程。

学术界已经开始把地球嵌入(Earth Embedding)当作一类独立的数据产品来研究。2026 年 2 月的论文《Earth Embeddings as Products》区分了”生成嵌入的模型”和”作为资产的嵌入”,梳理了现有产品的三层生态,并指出来自不同模型的嵌入在格式、分辨率上互不兼容,缺少统一的访问方式。

那么可以尝试给出一个推断:开放的embedding会首先压低中分辨率通用分类和特征工程的价格;高分辨率、高频次、专有传感器(SAR、高光谱)以及特定区域、特定行业的数据,受到的冲击较小,相对价值可能上升。

信号三:L0/L1 原始观测被模型直接使用。前两个信号发生在分层的上部,第三个发生在底部。

以 GraphCast 为代表的第一批 AI 天气模型,使用 ECMWF 的 ERA5 再分析资料(约四十年)训练。再分析是传统资料同化系统的产物,卫星观测是间接进入模型的。

伏羲端到端体系走了另一条路:从原始观测出发,把资料同化和预报合并在一个数据驱动的系统里完成。按复旦大学的介绍,其生成的全球分析场精度超过美国国家环境预报中心(NCEP)的全球资料同化系统(GDAS),中期预报优于 ECMWF 的高分辨率业务预报(HRES)。预报效果的一个直观例子是台风路径:图 6 中,伏羲系列模型对 2018 年台风”康妮”(Kong-Rey)的路径预报紧贴实况,同期 ECMWF HRES 的预报出现明显偏移。

与多个气象同行交流,也均反馈复旦的FuXi大模型在今年的台风预测中都非常准。

图 6 伏羲系列模型(FuXi、FuXi-Extreme)对 2018 年台风”康妮”的路径预报:绿、红两色紧贴实况(黑色),同期 ECMWF HRES 预报(蓝色)出现偏移。来源:复旦大学 AI³ 网站,原图引自 FuXi 论文[17]

剑桥大学团队的 Aardvark Weather 思路相同:绕过资料同化和数值模式,直接从卫星与地面观测生成全球格点预报和本地站点预报,2025 年发表于《自然》(图 7)。

图 7 Aardvark Weather 直接以气球、地面站、船舶、飞机、卫星等多源观测驱动预报和下游任务,不再经由传统资料同化与数值模式分步完成。来源:Allen et al., arXiv:2404.00411 图 1

前两天Google发布了新的天气预报系统,也是采用端到端的方式,可见原始观测数据的直接使用是一种技术上的引领趋势。

而当模型直接读取原始观测,L0/L1 的交付要求就变了。过去,定标参数、观测几何、质量标记、时间信息的完整性主要由数据处理机构内部消化;现在它们直接影响模型效果,必须成为对外交付的一部分。欧洲航天局(ESA)正在把接近 90 PB 的 Sentinel 档案从 SAFE 格式迁移到云原生格式 Zarr,Development Seed 对这种格式的描述是”把数据当作 API,而不是待下载的文件”。底层档案的程序化读取能力,正在变成基础设施。

就笔者最近处理SAR数据的经验判断,很多场景或者大部分场景,如果还守着L2数据,那会非常没有出路,难以发挥SAR本身成像的优势,也无法满足行业解译需求。所以有必要对原始数据进入解译链路进行思考(后续文章再谈)。

三个信号合起来总结(图 8):价值不是单向上移。中间层(L1 影像、L3 通用嵌入)的通用部分被压缩;价值向上集中于行业知识(L4—L6),向下集中于面向模型的高质量原始数据(L0—L2)。

图 8 卫星数据价值分层 L0—L6 与三个信号的位置

▍五、对行业厂商意味着什么

卫星厂商。只销售 L1 标准影像的业务,价格空间可能受到压缩。延伸方向有两个:向上,结合行业场景做 L4 以上的产品;向下,把定标、几何、质量信息整理成面向模型的标准化交付,成为模型厂商的数据供应方。对高分辨率、高频次或专有传感器星座而言,数据本身的稀缺性仍是主要优势,关键是尽快形成程序化的供给能力。

图 9 Planet Insights Platform:影像目录、时序分析与开发工具在同一个平台上交付。来源:Planet 网站

遥感与AI厂商。其实可以分为两类,一是传统的遥感应用类公司,二是有意进入遥感领域的AI厂商。

中分辨率通用分类和特征工程类业务,可能会最先感受到开放Embedding的价格压力。行业知识、业务规则、样本积累,以及把解译结果组织成对象和关系(L5)的能力,是通用模型难以替代的部分。本系列文章也后续也将重点就此展开。

卫星遥感数据是大模型的重要输入,但它与互联网数据不同:它是物理测量,带定标、几何、观测条件和不确定性信息,也有权属和合规约束。直接混用未经归一/协调的多源卫星数据,容易把系统性偏差带进训练集。数据获取渠道和具备遥感专业知识的数据团队,需要提前布局。

▍六、小结

01卫星数据的使用者正在从专业解译人员扩展到非专业用户、模型和智能体,传统的数据解译流程可能将被大模型规模化替代,要做出提前研判和布局。

02本文按AI使用的逻辑将卫星数据分为 L0—L6 七层;分层按价值和交付形态划分,不是数据处理级别。

03三个信号:L1 标准影像趋于商品化,L3 通用嵌入免费或低价提供,L0/L1 原始观测被模型直接使用。

04附加价值向 L4—L6 集中,但这一层的商业模式尚待探索。

05价值变化是两端集中,不是单向上移:向下是面向模型的高质量原始数据,向上是行业知识。

下一篇预告:

《大模型需要什么样的卫星数据》

大模型需要什么样的遥感数据,分辨率、重访周期、时间一致性这些属性的优先级如何重新排序。

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