美軍從上世紀(jì)60年代起就認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)共享和集成管理的重要性，投入大量資源進(jìn)行數(shù)據(jù)建設(shè)，并于1997年提出“大數(shù)據(jù)”的概念，自伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)后不斷在實(shí)戰(zhàn)中探索“大數(shù)據(jù)”的運(yùn)用。美軍認(rèn)為，太空態(tài)勢(shì)感知是控制空間、掌握制天權(quán)的根本前提，快速高效地獲取空間“大數(shù)據(jù)”是控制空間、掌握制天權(quán)的關(guān)鍵。為此，美軍建立了完善的太空態(tài)勢(shì)監(jiān)視系統(tǒng)，包括地基主動(dòng)紅外激光雷達(dá)和分布式相控陣?yán)走_(dá)、光電深空望遠(yuǎn)鏡和天基空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)等。
然而，空間“大數(shù)據(jù)”為美軍提供便利的同時(shí)，也帶來了諸多困擾和挑戰(zhàn)。美軍在近幾場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)和非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事行動(dòng)中，各級(jí)指揮系統(tǒng)均不同程度地遭遇到空間“大數(shù)據(jù)”的困擾。在這些行動(dòng)中，數(shù)據(jù)“難以用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具來駕馭，困難存在于數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)、搜索、共享、分析和可視化等諸多方面。”
一是空間“大數(shù)據(jù)”的數(shù)量呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。美軍各級(jí)指揮機(jī)構(gòu)及作戰(zhàn)部隊(duì)在軍事行動(dòng)前可同時(shí)得到5個(gè)渠道的戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)支持，即：國(guó)家情報(bào)系統(tǒng)提供的戰(zhàn)略及戰(zhàn)術(shù)情報(bào)數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程偵察監(jiān)視系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)告的數(shù)據(jù)，作戰(zhàn)部隊(duì)藍(lán)軍跟蹤系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)告的數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)報(bào)告的數(shù)據(jù)，全球資源系統(tǒng)、訓(xùn)練系統(tǒng)及其它資源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)等。不僅如此，美軍還大量采用商用數(shù)據(jù)，使用“數(shù)字地球”和“地球眼”提供的衛(wèi)星圖像，利用谷歌地球和影視業(yè)提供的數(shù)字圖像產(chǎn)品。因此，美軍各級(jí)指揮控制機(jī)構(gòu)所獲得的數(shù)據(jù)已經(jīng)不能以通常的G和T為單位來衡量，而是要以P（1024個(gè)T）或E（1024個(gè)P）來計(jì)算。
二是空間“大數(shù)據(jù)”的高效存儲(chǔ)和高速傳輸壓力巨大。經(jīng)過多年的全球信息柵格基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，美軍的網(wǎng)絡(luò)傳輸能力已達(dá)到空前水平。但是，由于各類偵察衛(wèi)星、測(cè)繪無人機(jī)、激光雷達(dá)等軍事測(cè)繪傳感器每天都要采集大量的情報(bào)數(shù)據(jù)，海量數(shù)據(jù)不僅在重要關(guān)頭阻塞了關(guān)鍵網(wǎng)站，更使指揮官和參謀人員陷入了信息的“海洋”。數(shù)據(jù)無法及時(shí)轉(zhuǎn)變成為明晰易懂的報(bào)告和指令，嚴(yán)重影響了作戰(zhàn)效能，阻礙了作戰(zhàn)進(jìn)程。這就需要提供虛擬化存儲(chǔ)技術(shù)和超大容量數(shù)據(jù)高速傳輸技術(shù)，解決空間“大數(shù)據(jù)”的組織、管理、存儲(chǔ)和傳輸?shù)葐栴}。
三是空間“大數(shù)據(jù)”與通用情報(bào)進(jìn)行融合的難度巨大。為了提高效率，美國(guó)陸軍作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)需要訪問最新的、精確的和存儲(chǔ)于共享和分布式地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的通用地理空間數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)構(gòu)成通用作戰(zhàn)圖的基礎(chǔ)。由于空間“大數(shù)據(jù)”包含物體及其相對(duì)地球表面的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，其格式繁多、數(shù)據(jù)量龐大，處理困難，嚴(yán)重制約著通用情報(bào)的融合。要實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)、信息和情報(bào)共享，就要求地理空間位置、時(shí)間參考框架以及測(cè)試度量標(biāo)準(zhǔn)一致。因此，美軍需要制定并推行與之相對(duì)應(yīng)的量測(cè)方法和度量標(biāo)準(zhǔn)，并建立與C4I、情報(bào)單位和作戰(zhàn)部隊(duì)的緊密聯(lián)系。
四是現(xiàn)有數(shù)據(jù)架構(gòu)無法滿足快速?zèng)Q策要求。大量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)從單一的文字形式轉(zhuǎn)向圖片、語(yǔ)音和影像等多媒體形式，促使數(shù)據(jù)量大增。在這種大背景下，美軍現(xiàn)有數(shù)據(jù)架構(gòu)不僅僅要處理、存儲(chǔ)“結(jié)構(gòu)化”數(shù)據(jù)，還要應(yīng)對(duì)各類報(bào)表、圖片、文檔、文本、音視頻、可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言和超文本標(biāo)記語(yǔ)言等“非結(jié)構(gòu)化”數(shù)據(jù),因此讀取和處理效率也越來越低。長(zhǎng)期以來，美軍各級(jí)指揮控制機(jī)構(gòu)及專業(yè)人員要時(shí)刻面對(duì)數(shù)據(jù)超載的巨大壓力，由于需要處理的數(shù)據(jù)量太大，以致耗費(fèi)大量時(shí)間。
而實(shí)際上，美軍各級(jí)偵察機(jī)構(gòu)使盡渾身解數(shù)收集來的信息中，有相當(dāng)一部分從未經(jīng)過徹底分析，因此這些數(shù)據(jù)也就從來沒有派上過用場(chǎng)。地理空間數(shù)據(jù)、影像和影像情報(bào)、視頻情報(bào)等富媒體數(shù)據(jù)不像電話簿那樣，可以用二維數(shù)據(jù)來表達(dá)，它們屬于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。現(xiàn)有的數(shù)據(jù)架構(gòu)在“大數(shù)據(jù)”之下更是搜索困難、速度緩慢，無法滿足快速?zèng)Q策的要求。
為此，美軍地理空間部門把重心放在虛擬存儲(chǔ)技術(shù)上，著力解決空間“大數(shù)據(jù)”的存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)傳輸和服務(wù)問題，目的是以更大的數(shù)據(jù)量、更多的數(shù)據(jù)種類和更短的響應(yīng)時(shí)間，提供更快、更好的地理空間信息和影像。同時(shí)，為了推動(dòng)空間“大數(shù)據(jù)”的應(yīng)用，美國(guó)國(guó)家安全局正在興建一座超級(jí)情報(bào)數(shù)據(jù)中心，用于存儲(chǔ)國(guó)家安全局的偵察衛(wèi)星、無人機(jī)、海外偵察站以及遍布全美電信設(shè)施的監(jiān)控中心所收集的海量情報(bào)數(shù)據(jù)。
此外，美國(guó)情報(bào)界正在研發(fā)一些能抓取“谷歌地球”圖像的空間“大數(shù)據(jù)”處理工具，美國(guó)海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)也在試驗(yàn)一種被稱作“語(yǔ)義維基”的“大數(shù)據(jù)”分析方法，可以搜索視頻、情報(bào)以及衛(wèi)星影像，還可加入視頻流。而更有發(fā)展前途的是 “防務(wù)情報(bào)信息企業(yè)系統(tǒng)”，它利用空間“大數(shù)據(jù)”技術(shù)，從眾多傳感器和數(shù)據(jù)庫(kù)中收集、處理、分析信息，提高數(shù)據(jù)處理的效率。