我国高分辨率对地观测系统应用回顾与前瞻

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导读:作为国家16个重大科技专项之一,高分辨率对地观测系统不仅是“天眼工程”、“创新工程”,更是服务经济建设和社会发展的“应用工程”。 2013年年底,高分一号卫星投入使用,标志着我国遥感卫星应用进入了一个新阶段。如今,高分二号卫星成功入轨,必定会在不久的将来把应用引向深入。真正的高分辨率遥感卫星应用时代正向我们阔步走来。 两星协同 挖潜效能 做好应用的大文章,始终是高分专项工程的出发点和落脚点。就在本月初,云南省鲁甸县发生地震后,中国航天科技集团公司所属中国资源卫星应用中心紧急调动高分一号卫星


作为国家16个重大科技专项之一,高分辨率对地观测系统不仅是“天眼工程”、“创新工程”,更是服务经济建设和社会发展的“应用工程”。

2013年年底,高分一号卫星投入使用,标志着我国遥感卫星应用进入了一个新阶段。如今,高分二号卫星成功入轨,必定会在不久的将来把应用引向深入。真正的高分辨率遥感卫星应用时代正向我们阔步走来。

两星协同 挖潜效能

做好应用的大文章,始终是高分专项工程的出发点和落脚点。就在本月初,云南省鲁甸县发生地震后,中国航天科技集团公司所属中国资源卫星应用中心紧急调动高分一号卫星等多颗国产遥感卫星,为国家搜救中心及时了解灾情、疏通中断道路等提供了重要信息参考。

自发射成功一年多来,高分一号卫星在国土资源、环境和农业等领域取得了广泛的应用效果,正由以技术推广为主的卫星向业务应用型卫星发展。在国家统计局2013年河北等五省秋粮和新疆棉花种植面积统计工作中,高分一号卫星数据替代国外数据的使用率达70%。我国民用高分辨率遥感数据国产化程度显著提高。

高分一号卫星在应急救灾方面,也发挥了不可替代的作用。特别是在去年的东北抗洪救灾中,高分一号卫星利用16米宽覆盖相机高效完成了洪涝区域的评估工作,与实际情况吻合率达90%以上。

不仅在国内遥感应用领域大显身手,高分一号卫星还促进了国际合作。中国国家航天局曾应亚太空间组织的请求,及时向巴基斯坦提供了该国地震灾区高分一号卫星的影像数据。此外,中国国家航天局与俄罗斯航天局签署了对地观测数据共享协议。今年4月,高分一号卫星和风云三号C星一同正式列为空间与重大灾害国际宪章值班卫星。通过国际合作,我国遥感应用也将获得更丰富的数据资源。

高分二号卫星投入使用后,将与在轨运行的高分一号卫星“并肩作战”,进一步完善我国高分专项工程建设,推动高分辨率卫星数据的大规模应用。“未来我们可以通过幅宽较大的高分一号卫星发现目标,再配合利用高分二号卫星对目标进行探测,识别出目标的‘真面目’。”高分二号卫星工程总设计师马世俊说。

弥合分歧 达成共识

与过去各自“闷头干”不同的是,在高分专项工程的建设过程中,研制部门、地面图像接收处理部门和用户部门紧密地联系在一起,为提高图像质量而共同努力。

高分二号卫星总指挥兼总设计师潘腾回忆道,高分二号卫星相机做出来后,用户方全程参与了方案讨论和各项验证试验,并对拍摄图像进行评判,研制团队对用户意见也予以了充分采纳。

渐渐地,承制方树立起了“用户是上帝”的设计理念。但在卫星的方案设计阶段,“上帝”们由于各自的需求差异也会“掐架”。比如,国土资源部需要“眼观六路”,希望卫星的侧摆能力更强;住房和城乡建设部只需看“眼皮子”底下的东西,卫星的侧摆能力则其次考虑。

长时间定不下来卫星相关指标,对承制方而言是很大的挑战。为了解决用户需求的分歧,高分二号卫星团队既要寻求“最大公约数”,还要保证尽量实现各方需求。面对承制方倾力打造的方案,用户方欣然接受。之后,卫星设计方案又经过几轮迭代过程,不断改进完善,最终由各方协商敲定。

天地接力 立体推广

将高分辨率遥感卫星充分应用,是天地一体化的工程。除了卫星通过优化技术指标来提高图像质量外,地面系统和应用系统也不能“掉链子”。

高分专项工程始终特别强调图像链路要通畅,以保证用户最终拿到高质量的图像。高分二号卫星团队在研制卫星的同时,还摸清相机的特性,将其作为物理参数提供给中国资源卫星应用中心。地面接收站接收到卫星图像后,将其也提供给数据处理方。然后由中国资源卫星应用中心对图像进行类似“PS”似的“粗加工”,剔除偏差和干扰因素。然而,众口难调,若用户方“口味”独特,图像数据就需要被进一步“精加工”,以满足用户个性化需求。

国家对于高分专项的建设实施高度重视,强调在高分专项的组织实施中“建立高分数据应用的大平台,打破部门信息的分割”。为此,高分专项打破了以往遥感卫星数据由单一或少数用户部门管理的模式,每颗高分卫星均对应多个主要用户部门,并向其他用户部门提供数据服务。

2014年6月,中国资源卫星应用中心与国家遥感中心在京签署《关于共同促进国产卫星遥感数据共享及推广应用的战略合作协议》。未来,高分专项还将形成纵横交错、互联互通、高效便捷的应用推广网络,以实现高分数据与有关技术成果及时有效地向广大用户分发和推广应用。

服务用户 拓展应用

高分二号卫星团队非常关心卫星后续的应用情况。“我们从深度上关心既有用户对卫星图像的使用程度,以相应地完善卫星技术。”潘腾说,“另外,我们还从广度上关注其他行业是否有特殊需求。”

高分一号卫星在实际应用中,图像数据的应用领域不断拓宽至水利、住建、减灾等10余个其他用户部门。这使高分专项工程的第二颗卫星的应用前景也被寄予了厚望。

高分二号卫星的主要用户包括国土资源部、住房和城乡建设部、交通运输部、国家林业局等单位。它们不仅对卫星影像分辨率有更高的要求,对图像也有更特殊的业务化应用。

例如,在土地执法检查工作中,国土资源部可以依据高分二号卫星遥感图片清晰掌握目标土地利用的真实情况。未来,该部门应用高分二号卫星还将实现土地利用动态监测、矿产资源开发多目标遥感调查与监测等,使应用的领域深度和广度不断延伸。

对国土资源部来说,其不同方面的数据应用需求可以通过1米和2米分辨率的卫星影像互补而得到满足。但对于住房和城乡建设部、交通运输部等部门,他们要获取在城乡规划管理、风景名胜区资源保护,以及交通运输管理、道路监测和规划等方面的图像数据,显然通过高分二号卫星更精确的米级分辨率的成像能力来实现,要容易和出色得多。

不仅如此,高分二号卫星数据还将服务于测绘、国防等行业及首都圈、新疆等区域应用。目前,已有河北、上海等省市建立起高分数据应用服务体系。

“掘金”市场 前景可期

各行业、区域以及大众消费市场,对遥感卫星数据的需求都是巨大的。在高分专项工程总设计师张荣桥看来,未来,高分二号卫星图像质量如果表现出色,除满足政府部门用户需求外,还会有大量潜在的商业用户,开发增值服务的空间巨大。

高分专项除了“抓好工程建设”,还“抓好数据应用”,通过一定时期的“放水养鱼”,不断培育应用市场,推动应用产业化。国防科工局局长许达哲建议:“各方应深入研究和探索商业服务模式,使高分专项产生更大的经济和社会效益。”

当前,遥感卫星商业化在国际上已成大趋势。在我国,国家发改委《关于2013年组织实施卫星及应用产业发展专项的补充通知》,推动了高分辨率商业遥感卫星及应用的产业化发展,为卫星遥感数据自主化及开展国际服务提供支撑。

可以说,高分辨率对地观测系统将为我国遥感卫星商业化奠定坚实基础。在应用过程中,那些市场需求大的高分辨率遥感卫星若转为商业化运作,将使国家资金重点投入到新技术验证、科学观测等基础性遥感卫星系统的建设中去。而商业化采购的遥感卫星在研制过程中采用的创新经验,经过验证,也可以应用到国家遥感卫星系统的研制中来,形成优势互补。

通过高分一号卫星的应用实践,各方达成这样一个共识:卫星只有通过不断应用,才能促进技术进步;而只有遥感卫星相机成像能力和图像质量提高了,才能极大发挥其应用效能。我国高分辨率遥感卫星应用时代的大幕已经开启,高分二号卫星的技术和应用同样值得人们期待。

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