中国是世界上最大的发展中国家，也是碳排放大国。2020年9月，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话中指出“中国将提高国家自主贡献力度”，提出我国“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的“双碳”目标。2020年12月，中央经济工作会议将“做好碳达峰、碳中和工作”作为2021年八大重点任务之一。2021年全国“两会”，碳达峰、碳中和被首次写入政府工作报告。2021年3月，中央财经委员会第九次会议指出：“实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局。”风光水电等清洁能源的开发利用和推广将在“双碳”目标的实现进程中发挥重要作用。光伏发电具有安全可靠、无污染、可再生、可就地发电供电等诸多优势，是一种重要的清洁能源，发展前景广阔，应用潜力巨大。城市是实现“双碳”目标的最大真实场景，拥有城乡建筑物、农业大棚、水体等种类丰富、数量众多的光伏资源承载体，而智慧城市建设是让“双碳”目标得以落地和展开的最好抓手之一。因此，摸底盘查建筑物、农业大棚、水体等分布式光伏资源（见图1），对于光伏资源开发规划设计、光电资源就近消纳使用和余电入网规划、智慧城市建设等都具有重要现实意义，也有助于发展低碳产业、打造低碳环境。2021年6月，中国科学院空天信息创新研究院国家遥感应用工程技术研究中心遥感人工智能应用研究团队与天津大学电力工程团队建立联合体，成功中标全球能源互联网研究院有限公司的公开招标项目“全国建筑物光伏发电潜力评估方法及实证研究”。项目旨在充分发挥高分辨率遥感卫星对地观测覆盖面广、时相多、效率高、成本低的技术特点，高效优质开展大范围的光伏资源潜力评估。清洁能源的开发利用和投资建设是一项复杂的系统工程，需要一系列分析和测算作为参考和支撑。针对我国行政区划和实际情况，开展精细化光伏发电潜力分析及减碳能力测算，不仅会涉及遥感、数据处理、人工智能、电力分析等多种技术的交叉融合，还需要综合考虑数据源获取、模型选取、计算精度、日照强度、折减系数、光伏板安装方式等诸多因素，计算程序更是错综复杂。项目组利用遥感信息手段历时一年完成了全国范围光伏资源潜力摸底排查任务。基于高分辨率遥感卫星数据，依托机器学习等人工智能（AI）技术，运用项目组提出的高分辨率遥感影像智能解译等方法，完成了全国范围区域级（省、地、县、乡）建筑物、农业大棚、水体的遥感信息提取及光伏可用面积计算。项目组通过对地面分布区域进行分级编码，将全国范围内含有建筑物的区域划分为829个渔网斑块，采用多机分布式完成卫星影像数据下载，获取原始遥感影像数据总量约30TB，制作了面向自监督学习模型的无标注建筑样本约10万张以及面向监督学习模型的有标注建筑样本约1万个，并最终实现了城乡建筑物屋顶及其侧立面遥感信息获取、建筑物光伏潜力分析及可用面积计算。与此同时，项目组还制作了面向监督学习模型的农业大棚样本3000多张，包含1万多个有标注农业大棚，经过数十次迭代更新，训练得到我国东中部16省份农业大棚提取模型，提取出16省份农业大棚信息，并计算光伏可用面积；获取了覆盖我国东中部地区200多万平方公里的哨兵2号（Sentinel-2）卫星的2020年影像数据，在线计算水体指数，再利用最大类间方差法（Otsu法）对水体指数影像进行分割，得到相应省份的栅格形式水体数据信息，并进行折减计算；最后完成了我国东中部16省份农业大棚、水体遥感信息获取与光伏可用面积计算（见表1）。项目组进一步精细计算了单体建筑物、农业大棚、水体的光伏资源潜力及相应的减碳能力，计算结果均能以可体现地域特征的电子地图形式进行呈现；初步建立起面向全国的分布式光伏资源发电潜力精细分析平台（见图2），实现了以遥感大数据智能计算为核心的区域性光伏发电潜力与减碳能力智能分析计算，为清洁能源发电潜力的科学评判以及国家正在推进的整县制光伏发电建设提供了重要技术支撑。未来，项目组将继续在区域光伏资源开发遥感动态监测与管理平台建设、新型电网智能分析等方面开展深入研究，积极探索如何为全国各地光伏能源合理开发利用提供智能化应用和决策支持服务。致谢：感谢全球能源互联网研究院有限公司科技项目“全国建筑物光伏发电潜力评估方法及实证研究”（项目编号：SGGEIG00JYJS2100032）的支持。本文刊登于IEEE Spectrum中文版《科技纵览》2022年7月刊。
彭玲：研究员，博士生导师；主要从事遥感空间信息智慧城市应用研究，近年聚焦遥感AI与时空知识图谱决策支持研究，基于遥感智能解译数据开展时空知识图谱构建及其应用，实现遥感信息等多元数据信息有机融合；现任北京女科技工作者协会副秘书长；出版专著3部，发表论文近百篇，授权发明专利20余项。杨丽娜：副研究员，美国威斯康星大学访问学者；主要研究方向智慧城市空间信息服务平台、城市多源数据智能挖掘等；出版专著1部，发表论文50余篇。
李玮超：工程师，主要负责技术研发。
陈德跃：硕士研究生，主要负责建筑物提取。
张雯悦：博士研究生，主要负责水体提取。
注：作者工作单位均为中国科学院空天信息创新研究院。
