作者:李凌昕 邱晨辉 来源:中国青年报 发布时间:2016/8/23 9:54:24
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高分家族使我国遥感卫星数据自给率达80%

视觉中国供图

新疆的草业工作者为了看清一块草地的长势,再不必花上10天的时间,翻山越岭到天山的另一头。这一工作将由高分家族的遥感卫星代劳。

在宁夏,同样通过这些卫星,决策者足不出户便可以从宏观上看到贫瘠的土地,以及对抗贫困的出路究竟在何方。

有着太空“神探”之称的高分家族,仿若一只只“天空之眼”,高挂在太空,地上的人类看不见,也摸不着,但这并不影响它们“遥望”我们,并用这种远距离的技能改变着地上的生活。

前不久,高分家族继高分一号、高分二号以及高分四号之后,再添一枚新成员——高分三号。这意味着,我国已经形成了一个相对全面的对地观测系统。

“天空之眼”睁开,从另一个高度来重新审视中国960万平方公里的大地和广阔的海域,一切都正在改变。

悬在天上的眼睛

在人造卫星领域,“通导遥”即通信、导航、遥感是卫星应用最主要的3个方向。通信卫星不必作过多解释,人类之所以能够给地球的另一端打电话、发电报、视频对话等都靠它;至于导航卫星,人们所熟知的北斗系列就属此类,为地面、海洋、空中和空间用户进行准确地导航定位。

遥感卫星,是帮助人们从天上观测地面和海面的“眼睛”。国家航天局原局长、中国工程院院士栾恩杰对此有过一个通俗的解释,他用《中庸》里的“致广大而尽精微”来描述:致广大,指遥感卫星登太空之“高”望“远”,看得广大;尽精微,指凭借高空间、时间、光谱、温度分辨率,遥感卫星能抓住物体细小的特征,捕捉细微的变化。

高分家族就是遥感卫星界的杰出代表。这个家族是我国16个重大科技专项之一,被称为“天眼”工程。目前,高分家族已经发射入轨多颗遥感卫星,包括高分一号卫星、高分二号卫星、高分四号卫星以及高分三号卫星,这4只悬在天上的眼睛,个个身怀绝技。

高分一号卫星,是高分专项工程的首发星,视野广阔,一眼下去覆盖800公里宽,4天即可完整观测地球一遍。航天科研人员称其是“大幅宽成像”。

高分二号卫星可以用目光锐利来形容,它比高分一号卫星看得更清晰细致,空间分辨率可达1米,如果说空间分辨率两米的高分一号能看到地面的小轿车,那么,空间分辨率达到亚米级的高分二号能看到地面的自行车。高分二号将中国遥感卫星空间分辨率带进“亚米时代”。

高分四号卫星比较特立独行,站在距地3.6万公里的高轨道上相对静止地驻留凝望,可以对某一目标区域持续观测,而不必像高分一号卫星和高分二号卫星那样在600~700公里的低轨道上“奔跑”,要数小时甚至数天才能重访同一观测区域。

刚刚发射的高分三号卫星和前几颗卫星都不同,它是一颗微波雷达成像的遥感卫星,最大的特点就是具备可以全天时、全天候的成像能力,不管白天或黑夜,也不管晴空或雷雨多云,都可以随时对地成像,尤其适合于防灾减灾的应用。

根据国防科工局重大专项工程中心主任、高分专项工程总师童旭东的说法,之后,还将有高分五号、高分六号和高分七号卫星会相继发射,其中高分五号主要用于气象观测,高分六号与高分一号类似,但技术上会有进一步提升,高分七号则是测绘卫星。童旭东说,力争到2020年形成我国全天候、全天时、全球覆盖的陆地、大气、海洋对地观测能力。

睁开天空之眼,防止卫星“空转”

遥感卫星的成功发射,对整个对地观测来说,只是一个开始。毕竟,天上获取的数据,只有拿回地面应用才有意义。

中国电子科技集团公司54所基于观测任务优化决策打造的高分专项地面任务管理系统,作为控制卫星的“中枢神经”,是连接卫星与应用的桥梁。该所副所长王偌鹏表示,观测任务优化决策的目的是最大限度地发挥卫星在轨运行效益,防止卫星运行效率低下甚至“空转”不产生效益,根据卫星的研制成本和在轨寿命,没有任何数据产出和应用的“空转”,一天的损失可达百万元。

王偌鹏说,基于高分卫星数量多、种类多、管理方式复杂的特点,地面任务管理系统采取了“平台加插件”的一体化设计方案,可避免“一星一系统”的出现,并有效发挥基础设施共用共享和任务统筹决策的优势,提高卫星应用的运转效率。他表示,这一系统的建设,为遥感卫星的地面应用作了一个示范。

刚刚过去的7月暴雨洪灾让人记忆犹新,其时,水利专家夜以继日地关注着汛情的变化,而高分卫星正成为水利专家们监测汛情的一大利器。

7月8日,水利部水利信息中心向系统内部发布了一份“遥感监测简报”,题目是《太湖警戒水位以上洪量估算》,其中提到:据5月11日和6月30日高分一号卫星影像分析,太湖水体面积为2354平方公里和2378平方公里,对应水位分别为3.5米和4.34米,根据7月8日太湖平均水位,推算警戒水位(3.8米)以上洪量为25.13亿立方米。

如果没有“天空之眼”提供的数据,而仅仅依靠地面的人力来观测,水利部水利信息中心副主任蔡阳很难想象整个汛期的预警能力,“等测出来了,黄花菜都凉了”。他告诉记者,高分卫星的“广角自拍模式”可以让大范围的长江水域状况一览无余,这正是高分卫星在防汛应用中的最大优势。

事实上,高分专项在立项时,就致力于天地协调同步发展,而卫星发射、天空之眼的睁开,对遥感应用来说只是第一步。根据童旭东的说法,目前高分专项已在北京、内蒙古、新疆、西藏等26个省、区、市建立了省级高分数据与应用中心,高分卫星已经开始在全国的各行各业大显身手。

以宁夏的扶贫应用为例,宁夏遥感测绘勘察院院长吴加敏告诉记者,在宁夏固原地区,搬迁移民成了脱贫的重要手段,在进行搬迁选址时,通过使用高分卫星数据,可以很清楚地看到哪里有后备耕地,哪里水源条件好,哪里是合适的落迁地点。

更为重要的是,高分卫星的“自拍”,还在一定程度上帮助农民提升种植收入。吴加敏说,通过高分数据,可以清晰地看到农地的边界、土地的坡度、种植的作物种类等,相关部门将这些数据提供给农业部门的有关专家,再由他们制定农地种植规划,向农民提出种植建议,实现农地生产最优化。

遥感卫星数据自给率达80%,摆脱对外依赖

无独有偶,新疆的草业应用也被业内频频点赞。阿斯娅·曼力克是一名哈萨克族草原生态学家,在新疆畜牧科学院从事草原生态研究已经20多年。她告诉记者,曾经为了勘察某一区域草场长势,她和同事要骑着马翻山越岭对草场逐一勘察,这一个来回至少要10天以上。

直到2013年,高分卫星提供的数据,让阿斯娅和她的同事们告别了“在天山中骑10天马”的日子。

事实上,在阿斯娅之前20多年的工作里,天上并非没有“眼睛”,但都是国外的——有限的科研经费难以支持高昂的卫星数据费用。如今,使用自己卫星的数据,不但节约了时间,也节省了科研经费,阿斯娅说,“不掏钱,免费,科研人员用起来才大胆、方便”。

根据新疆卫星应用中心的统计,截至今年5月,新疆卫星应用中心已为全疆46家单位免费分发卫星数据两万余景,覆盖全疆所有地州市。该中心总工程师李虎告诉记者,按现有市场保守价格每平方千米两元计算,这些卫星数据经济价值达5000余万元。

从全国来看,也是如此。童旭东说,过去,在高分辨率遥感卫星数据方面,我国主要从国外购买,购买一景数据的价格高的要3万多元,平均下来也要1万元左右,而且数据还不自主、不可控。如今,由于高分数据的应用,近年国内市场上国外卫星数据价格大幅度降低,分辨率低于两米的国外卫星数据已基本退出国内市场。

今年3月,“高分应用综合信息服务共享平台”正式上线发布。该平台已联通16个行业和7个地区,共享专题产品446项、服务产品88项、标准规范121项,提供相关业务链接100余个,共享数据量达840TB。

其中,高分一号卫星累计分发数据420余万景,高分二号卫星分发数据140余万景。截至今年6月底,高分一号卫星2米/8米数据全国有效覆盖948万平方公里,全球有效覆盖8255万平方公里,已全面进入了主要应用领域,2米全色/8米多光谱数据自给率达80%;高分二号卫星1米/4米数据全国有效覆盖904万平方公里,全球有效覆盖7758万平方公里。

——国土、林业、农业、海洋、环保、气象、水利、减灾、住建、交通、公安、卫生、统计、扶贫、旅游、审计、安全生产、保险、高铁、海关,等等,在童旭东的描述中,几乎一切和国计民生相关的领域,都渐渐有了“天空之眼”的身影。

国防科工局、国家航天局副局长吴艳华说,高分卫星数据已进入重点行业主要业务,数据自给率达80%,已实现替代进口,基本摆脱了对国外的依赖。

 
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