价值感和自豪感并存!十年间我国陆地遥感卫星实现了这些突破

从600公里以外的浩瀚太空俯瞰地球,美轮美奂、色彩斑斓,人们称它为“上帝视角”;

“耳聪目明”的它不仅能监测陆地山水林田湖草沙的变化,还能感知一条街道、一栋房屋的改变;

它用“眼睛”“耳朵”等捕捉的信息通过画面和信号等方式传给地面接收站,应用于国土、环保、农业、林业等领域;

……

它就是陆地遥感卫星。

全国政协委员、自然资源部国土卫星遥感应用中心主任王权在接受人民政协报·人民政协网全媒体记者采访时表示,“从2011年12月22日11时26分,我国成功将资源一号02C星送入预定轨道至今,我国的陆地遥感卫星走过了非凡十年。十年来,我国陆地遥感卫星体系基本形成,建成了多载荷多要素观测、业务化稳定运行的陆地卫星观测网,在自然资源多要素动态监测监管方面发挥了极大的支撑作用,有效支持了自然资源事业高质量发展。可以说,价值感和自豪感并存!”

全国政协委员、自然资源部国土卫星遥感应用中心主任王权

我国卫星对地遥感水平迈入世界先进序列

很多人听说过遥感卫星,可到底什么是“遥感”?

“简单来说,卫星遥感技术是以卫星为平台,搭载多种传感器对地球表面进行观测,获取地面的水、植物、土地、大气等一系列生态环境状况。根据目标不同,遥感卫星主要分为陆地卫星、海洋卫星和气象卫星三种类型。”王权介绍说。

“我国遥感卫星从上世纪70年代起步,但真正做到对地观测是在1999年中巴资源卫星成功发射之时。此后,我国便开始了对地观测卫星国产化替代的探索之路。”王权说,近年来,我国遥感卫星进入快速发展期,特别是过去十年,在陆地遥感卫星技术自主化方面,我国走出了一条从无到有、从小到大、从弱到强的发展之路,基本实现了对地遥感监测,从数量、质量上均迈入了世界陆地卫星对地观测的先进行列。

2011年12月22日11时26分,资源一号02C卫星在太原卫星发射中心成功发射,我国拥有了第一颗自主高分辨率民用业务卫星,标志着我国遥感卫星从科研试验型向业务应用型转变。

王权补充说,近十年来,我国陆地遥感卫星陆续实现了从短寿命到长续航、从平面测绘到立体测绘、从两米分辨率到亚米分辨率这三个方面的突破,实现了从平面到立体、从可见光到高光谱、激光、雷达、热红外等多传感器的跨越,形成了一套较完整的型谱。

“十年间,我们实现了一系列突破,成绩斐然,我国陆地遥感卫星发展已进入快速发展的新时期。”对于近年来我国遥感卫星事业所取得的成就,王权如数家珍。

高分七号卫星(GF-7)于2019年11月3日成功发射。高分七号卫星运行于太阳同步轨道,设计寿命8年,搭载的两线阵立体相机可有效获取20公里幅宽、优于0.8m分辨率的全色立体影像和3.2m分辨率的多光谱影像。

“目前,我国在轨国产公益性陆地遥感卫星达到20余颗,载荷包括可见光、多光谱、高光谱、红外、微波和激光测高等。”王权介绍说,可见光传感器分辨率包括2.5米、0.8米和0.65米等,高光谱包括166个谱段、光谱分辨率10nm/20nm,微波包括C波段、L波段等,已基本形成多种传感器、多种分辨率、1:50000和1:10000的立体测图能力。资源三号01/02/03星、高分七号01星已实现立体测图四星组网,5米光学01/02星已实现高光谱双星组网,高分一号及B/C/D星、高分六号星已实现2米分辨率光学五星组网,今年发射的L波段差分干涉SAR卫星双星组网进展顺利,基本建成了多传感器、多分辨率、多尺度的业务化稳定运行的陆地遥感卫星观测网。

“十年间,我国建立了6个系列的卫星,基本上实现了对地观测,形成了一个完整的系列。”王权总结道。

“目前,资源一号02C星、资源三号01星、高分一号星、高分二号星均已超期服役,但是各项指标依然能维持基本正常运行。其中,资源一号02C星、资源三号01星已连续稳定运行10年,今年计划完成退役,将用于其他作业方式的科学实验。”王权透露。

提升卫星对地监测质量,这个“武器”很关键

从无到有再到追求高品质发展,我国卫星技术研究也在向着高观测能力、高数据质量的方向发展。

王权介绍,目前,我国陆地遥感卫星体系基本形成,建成了可见光、高光谱、激光、雷达、热红外等多载荷要素观测、业务化稳定运行的陆地卫星观测网。

如何提升卫星对陆地的监测质量?“一定要用好传感器这个‘关键武器’。”王权介绍说,卫星遥感领域的传感器就像是类似于人体五官一样,人的大脑神经中枢是通过人体五官的神经末梢感知外部信息,卫星则是通过搭载的传感器感知、记录、分析外部信息。王权表示,早期发射的卫星上搭载的传感器模拟的是人的眼睛,只能通过获取形状和色彩进行对地观测;目前,传感器技术已发展到高光谱、雷达、热红外等,其模拟的感官种类进一步丰富。“卫星就像是拥有了鼻子、舌头、皮肤等,除了能获取形状、色彩之外,还能感知成分和比例;再发展到雷达技术时,就模拟了人的耳朵,通过双星编队飞行的方式,不仅能感知地形、地貌的变化,同时也能够感受到地表覆盖和建筑的变化等。”

资源三号多光谱样例数据

卫星是通过搭载的传感器来感知外部信息,从而形成丰富多样的数据。那么,卫星上的这些数据又是如何从天上传输到地面的呢?关于这个问题,王权提到了一个关键要素——卫星地面接收站。

王权坦言,“虽然我国卫星对地遥感水平迈入世界先进序列,但目前仍存在两个短板:一是国际化的水平还不高,二是服务公众的能力还不强。”

他解释说,“国际化水平不高”的一个主要原因是我国在国外建设的地面接收站数量有限。“即使是在国外拍摄的卫星数据,也必须等卫星回到国内才能传输落地,受限于卫星存储量有限,导致我们的卫星不能快速、高效地获取到更多数据,这大大影响了卫星天上作业的效率。”关于如何提升陆地遥感卫星服务大众的能力,王权提出,未来在执行国家政策的前提下,希望通过升级卫星遥感云服务平台,让大众享受到卫星遥感技术,为大众生活、创业等提供丰富、有效的资源,同时也能够为全球提供地理信息资源。

         天上的要好用,地上的要用好

吉林省松原市查干湖卫星对比图

“天上的要好用,地上的要用好。”在采访中,王权多次提到了这句话。

王权解释称,卫星事业要想得到不断的发展,陆地卫星遥感要能持续发挥好作用,就要天上地下两头抓,既要优化天上卫星的品质,也要挖掘对地观测数据处理潜力。对天上的要求就是能从效率、质量、品质上实现“好用”,但是天上不能解决所有地面的问题,因此地面要想“用好”,要把卫星监测的系统误差去除,提高效率和质量,由此形成天地联动、天上不足地面补的协同格局。

那么,如何才能优化天上卫星品质?在王权看来,关键在于这三个字——“长宽高”。

“长的意思是延长,要努力延长卫星的工作时间;宽指宽度,提高幅宽,要扩大卫星的视野;高是指高分辨率,要不断提高遥感数据的清晰度。”王权说。

“在对地观测数据处理技术方面,关键要准确完成精检校、精纠正、精解译这三个环节,解决如何通过技术手段去除卫星系统误差,从海量数据中提取到准确、有效、丰富信息的问题。”王权表示,经过十几年的技术发展,我国在精检校、精纠正、精解译三个环节中已经形成了拥有自主知识产权的系列核心技术,未来,我们要充分结合人工智能技术,继续突破这三个环节技术难题,使我们能够更便捷、有效地提取卫星数据。

未来要从“五全”发展到“两高三全”

西藏林芝森林火灾遥感影像图

“这是西藏林芝森林火灾卫星遥感监测;这是东航MU5735航班事故应急监测;再看这里,这里因为一个项目施工刚砍掉了几亩树……”王权介绍说,在我们建设的自然资源卫星遥感云服务平台上,能看到很多遥感提供的有用信息。“包括被称为‘耕地中的大熊猫’的黑土地保护问题,也离不开陆地遥感卫星。我们依托卫星遥感,通过普查摸清了我国黑土地的‘家底’,通过监测发现其变化,这对黑土地的保护和利用具有重要意义。”

目前,我国陆地卫星数据产品共享服务已成规模,卫星数据应用向全国自然资源系统延伸,成为助力自然资源事业高质量发展、服务经济社会发展和国际合作等方面的重要支撑。

高分二号卫星视角下的九三农场。九三农场位于黑龙江省西北部,处于“世界三大黑土”地带之一,是典型的黑钙土,黑土层厚度在40-80厘米之间,土质疏松肥沃,是我国重要的大豆产区。

王权介绍说,一是构建了自然资源卫星遥感云服务平台,集数据、信息和服务共享于一体,面向政府部门、行业单位和社会公众在线提供服务;二是构建了自然资源卫星分发共享机制,云服务平台在线接入部属机构29个、省级中心32个、省级节点30个、市级节点140个、行业节点14个、国际节点24个节点总数达269个,实现了全国省级中心全覆盖,直属单位基本覆盖,为国土、海洋、地矿、测绘、林草五大应用领域及时、准确、全面地在线提供卫星遥感服务。同时,24个国际节点服务范围包括77个国家和18个地区,国际服务能力和影响力日益增强。

      高分辨率多模综合成像卫星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)》中分辨率最高的光学遥感卫星,也是我国第一颗0.5米分辨率敏捷智能遥感卫星。2020年7月3日11时10分,我国在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射高分辨率多模综合成像卫星。

“目前,我国已经建设了全球、全天候、全天时、全要素、全尺度的自然资源卫星观测体系,为自然资源管理提供全方位、高精度的影像和技术保障。未来,我们的期待是我们能从‘五全’发展到‘两高三全’。” 王权说,“两高三全”即高空间分辨率、高时间分辨率、全要素、全天时、全尺度。希望通过未来5-10年时间,真正建成“两高三全”的自然资源卫星观测体系,推动我国陆地卫星遥感走向更高质量的发展。

总策划:谭明悦 

总监制:李木元 

监制:宋宝刚 周佳佳 

记者 周佳佳 谢阿愁

拍摄:满达呼 徐康辉 

编导:徐康辉 

后期:信鑫 


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