2014年,全球共發(fā)射了19顆對地觀測衛(wèi)星,其中有11顆是高分辨率衛(wèi)星,它表明對地觀測衛(wèi)星與應(yīng)用已全面進入“高分時代”。在這些高分辨率衛(wèi)星中,包括我國發(fā)射的高分二號衛(wèi)星,該衛(wèi)星的升空使我國民用遙感衛(wèi)星進入了亞米級“高分時代”。2015年3月6日,國防科工局宣布,高分二號衛(wèi)星正式投入使用,與之前發(fā)射的高分一號衛(wèi)星的配合使用,可以很好地推動我國高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用,進一步完善我國高分專項建設(shè)。2015年,我國還有望發(fā)射高分四號衛(wèi)星,它的最大特點是能大大增加對地觀測面積,而且還能長期對某一地區(qū)進行跟蹤觀測。
我國高分衛(wèi)星與應(yīng)用簡析
2014年,全球共發(fā)射了19顆對地觀測衛(wèi)星,其中有11顆是高分辨率衛(wèi)星,它表明對地觀測衛(wèi)星與應(yīng)用已全面進入“高分時代”。在這些高分辨率衛(wèi)星中,包括我國發(fā)射的高分二號衛(wèi)星,該衛(wèi)星的升空使我國民用遙感衛(wèi)星進入了亞米級“高分時代”。2015年3月6日,國防科工局宣布,高分二號衛(wèi)星正式投入使用,與之前發(fā)射的高分一號衛(wèi)星的配合使用,可以很好地推動我國高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用,進一步完善我國高分專項建設(shè)。2015年,我國還有望發(fā)射高分四號衛(wèi)星,它的最大特點是能大大增加對地觀測面積,而且還能長期對某一地區(qū)進行跟蹤觀測。
由于對地觀測衛(wèi)星站得高,看得遠,所以在國計民生中有重要作用。評估對地觀測衛(wèi)星性能的一個重要指標就是分辨率,它包括空間分辨率、時間分辨率和光譜分辨率等,其中空間分辨率最令人關(guān)注,它對衛(wèi)星應(yīng)用的深度和廣度具有重要影響??臻g分辨率一詞來源于光學,是指兩個點光源彼此接近到恰能被分辨出的最小距離,能顯示遙感衛(wèi)星分辨目標的能力。具體說來,它是指能從光學成像衛(wèi)星所拍照片上辨別地面目標的最小尺寸,例如,如果某顆光學成像衛(wèi)星能夠辨別的最小地面目標為2m,則這顆對地觀測衛(wèi)星的分辨率就是2m。
一般來講,光學成像衛(wèi)星的運行軌道越高,空間分辨率就越低,所以,高分辨率遙感衛(wèi)星通常運行在低軌道。另外,星載相機的焦距越大,分辨率也越高,這與日常生活中使用變焦相機攝影的原理相同。當然,現(xiàn)在也可用其他辦法提高分辨率。
在實際應(yīng)用中,也并不都是要求分辨率越高越好。在某些情況下,太高的分辨率反而可能造成只見樹木,不見森林。為此,人們根據(jù)發(fā)現(xiàn)、識別、確認和詳細描述偵察目標這四個檔次來要求分辨率。
1)發(fā)現(xiàn):判斷有無目標存在的指標。發(fā)現(xiàn)目標所需分辨率為目標尺寸的1/2,如卡車長6m,則發(fā)現(xiàn)卡車需要的分辨率為3m。
2)識別:能夠分辨目標的輪廓,判斷目標的類型或?qū)傩裕绫鎰e物體是房屋還是卡車。識別目標所需的分辨率是目標尺寸的1/5~1/7,識別卡車的分辨率應(yīng)為1m。
3)確認:從同類物體中,區(qū)別出不同的型號,比如區(qū)分是公共汽車還是小面包車,是民房還是兵營。確認目標所需的分辨率為目標尺寸的1/10,確認卡車的分辨率應(yīng)為0.6m。
4)詳細描述:可辯認目標的特征和細節(jié),如看清輪船的船首、船尾、車或船上的設(shè)備等。詳述目標所需的分辨率是目標尺寸的1/30~1/60,評判卡車的分辨率應(yīng)為0.2m。
對雷達成像衛(wèi)星而言,分辨率的含義與光學成像衛(wèi)星有所區(qū)別。它指雷達圖像上能夠區(qū)分開的地面兩個不同目標的最小距離,具體有方位分辨率、距離分辨率和面分辨率三種參數(shù),其中,面分辨率是方位分辨率與距離分辨率的乘積,表示地面分辨單元的大小,對觀測分布目標有重要作用。雷達成像衛(wèi)星的分辨率與衛(wèi)星的運動方向有關(guān),通常用區(qū)分同一運動方向上相鄰兩個目標的能力來表示,提高分辨率的方式主要有兩種:一是采用短波長;二是增加天線口徑。為此,可以提高雷達波的頻率,縮短其波長,但當頻率增加到一定程度時,大氣對雷達波的衰減和吸收特性就會表現(xiàn)得非常明顯,從而影響雷達的正常工作,同樣,雷達的天線口徑不可能無限增加,為此,目前大都使用合成孔徑雷達。目前,合成孔徑雷達的分辨率已經(jīng)可以達到0.3米量級。
隨著經(jīng)濟建設(shè)的日新月異,人類對對地觀測衛(wèi)星的分辨率和使用壽命要求越來越高,研制、發(fā)射和運行高分辨率對地觀測衛(wèi)星的國家日益增多。一般而言,空間分辨率優(yōu)于1m的光學成像衛(wèi)星和空間分辨率優(yōu)于3m的雷達成像衛(wèi)星被稱為高分辨率對地觀測衛(wèi)星。近年來,高分辨率對地觀測衛(wèi)星的發(fā)射數(shù)量已占對地觀測衛(wèi)星發(fā)射總數(shù)的約50%以上,而且其占有比例有繼續(xù)增加的趨勢,由此可以說,人類對地觀測已進入高分辨率衛(wèi)星時代。
高分辨率對地觀測衛(wèi)星可有力保障現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、防災減災、資源環(huán)境、國家安全的重大戰(zhàn)略需求,大力支撐國土調(diào)查與利用、地理測繪、海洋和氣候氣象觀測、水利和林業(yè)資源監(jiān)測、城市和交通精細化管理、疫情評估與公共衛(wèi)生應(yīng)急、地球系統(tǒng)科學研究等重點領(lǐng)域應(yīng)用需求,加快推動空間信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展,現(xiàn)已成為國家基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性資源。
對地觀測衛(wèi)星的時間分辨率也很重要。所謂時間分辨率是指重復觀測同一地區(qū)所需要的時間。比如衛(wèi)星重復觀測同一地區(qū)一次需要2天,就比需要4天的時間分辨率高1倍。時間分辨率對于觀測同一區(qū)域的動態(tài)變化十分重要,但它與空間分辨率往往是一對“冤家”,因為如果衛(wèi)星運行軌道高,覆蓋面就大,時間分辨率就能相應(yīng)增加,但空間分辨率則會隨之降低。所以,一般來講,用于普查的對地觀測衛(wèi)星的軌道和時間分辨率較高,但空間分辨率較低;用于詳查的對地觀測衛(wèi)星的軌道和時間分辨率較低,但空間分辨率較高。
高分衛(wèi)星一般是指高端對地觀測衛(wèi)星,通常說就是高分辨率對地觀測衛(wèi)星。我國高分辨率對地觀測系統(tǒng)工程是《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006— 2020年)》確定的16個重大專項之一,它包括7顆不同類型的高分辨率對地觀測衛(wèi)星。現(xiàn)在,我國已發(fā)射了高分一號和二號2顆光學遙感衛(wèi)星,據(jù)高分衛(wèi)星專家介紹,高分三號、四號、五號衛(wèi)星已經(jīng)進入初樣研制階段,其中高分三號是微波遙感衛(wèi)星,主要用于對海洋目標的觀測;高分四號是高軌光學成像衛(wèi)星,將運行在距地面3.6萬千米的地球同步軌道,俯瞰半個地球;高分五號是高光譜觀測衛(wèi)星,主要用于氣象觀測。高分六號、高分七號項目也進入論證階段,其中高分六號與高分一號類似,但技術(shù)上會有進一步提升;高分七號是測繪衛(wèi)星。
高分衛(wèi)星的特點簡單說就是分辨率高,包括高空間分辨率、高時間分辨率和高光譜分辨率,從而能更好、更快、更廣、更長的進行對地觀測,有力地促進我國國計民生各個領(lǐng)域水平的高速發(fā)展。我國的目標是建成高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率的對地觀測系統(tǒng)。另外,我國每顆“高分”衛(wèi)星各自還有各自的特點,因而用途廣泛,可以滿足多方面需求。
(1)高分一號衛(wèi)星的特點
2013年4月26日發(fā)射的高分一號衛(wèi)星采用成熟的CAST2000小衛(wèi)星平臺,有效載荷配置有2臺分辨率為2m全色/8m多光譜的高分辨率相機和4臺分辨率為16m的多光譜寬幅相機,從而在同一顆衛(wèi)星上實現(xiàn)了高分辨率和寬幅的成像能力,配合整星側(cè)擺可以實現(xiàn)對全球小于4天的重訪。其整星質(zhì)量約為1060kg,采用降交點地方時為10:30、高度為645km的太陽同步軌道。據(jù)有關(guān)專家介紹,它有以下特點:
一是空間分辨率高。我國民用衛(wèi)星資源一號02C星具有2.6m的分辨率,資源三號衛(wèi)星具有2.1m的分辨率,而高分一號具有2m的分辨率,這在當時是國內(nèi)分辨率最高的民用衛(wèi)星。
二是相機數(shù)量多。其任務(wù)模式復雜,配置了2臺分辨率為2m/8m的相機和4臺分辨率為16m的相機,在一顆衛(wèi)星上實現(xiàn)高分辨率+寬覆蓋的成像能力,可滿足多種空間分辨率、多種光譜分辨率、多源遙感數(shù)據(jù)需求,具有靈活的成像及數(shù)據(jù)傳輸模式,具有大范圍景物監(jiān)測能力。
三是中分辨率遙感視場大。國際上高于20m分辨率的遙感衛(wèi)星觀測幅寬一般不到200km,如美國陸地衛(wèi)星-8的分辨率為15m,幅寬為185km,高分一號多光譜分辨率為16m,幅寬為830km,無疑是目前世界上同等分辨率下幅寬最大的衛(wèi)星。
四是下行碼速率高。高分一號衛(wèi)星數(shù)傳碼速率高, 達2.64Gbit/s。
五是具備中繼測控能力。高分一號衛(wèi)星是我國民用遙感衛(wèi)星中第一個具備中繼測控能力的小衛(wèi)星。
六是具備偏航定標能力。高分一號衛(wèi)星采用了偏航90°定標模式,這不僅可降低地面輻射場要求,同時還能實現(xiàn)全視場、多相機同時定標,大大提高定標效率。高分一號衛(wèi)星是國內(nèi)首顆可在軌實現(xiàn)該模式的衛(wèi)星。
七是設(shè)計壽命長。研制團隊圍繞國內(nèi)低軌衛(wèi)星壽命5~8年最高要求開展了相關(guān)設(shè)計,從而增強了整星安全性控制策略,設(shè)計和實時初始軌道傾角偏置優(yōu)化,可保證在燃料不增加的情況下,兼顧長壽命運行。高分一號衛(wèi)星是我國首顆設(shè)計壽命大于5年的低軌衛(wèi)星,相當于2顆一般對地觀測衛(wèi)星的壽命,其經(jīng)濟效益不言而喻。
八是有效載荷質(zhì)量占比大。高分一號衛(wèi)星有效載荷占整星質(zhì)量比達47.2%,為當時國內(nèi)同類衛(wèi)星規(guī)模最高之一。
高分一號衛(wèi)星的最大優(yōu)勢是實現(xiàn)了高空間分辨率與高時間分辨率的最優(yōu)組合。它在保障高空間分辨率的前提下,利用衛(wèi)星上的另外4臺寬幅多光譜相機,通過多角度拼接視場,使衛(wèi)星成像幅寬達到了830km。所以,把它拍攝的影像與高分辨率相機拍攝的影像融合,能很好滿足用戶需求,只需4天,高分一號衛(wèi)星就能把地球完整地看上一遍(圖1)。
圖1 高分一號衛(wèi)星在軌工作示意圖
(2)高分二號衛(wèi)星的特點
2014年8月19日發(fā)射的高分二號衛(wèi)星是目前我國空間分辨率最高的光學遙感衛(wèi)星。該衛(wèi)星采用的資源衛(wèi)星平臺,運行于高631km的太陽同步回歸軌道上;裝有兩臺1m分辨率全色/4m分辨率多光譜、幅寬26km的對地成像相機,通過拼接可實現(xiàn)45km大幅寬圖像;圖像平面定位精度優(yōu)于50m;衛(wèi)星具備180s內(nèi)35°側(cè)擺的能力;設(shè)計壽命5~8年。它具有亞米級空間分辨率、高輻射精度、高定位精度和快速姿態(tài)機動能力等特點。
高分二號衛(wèi)星研制在諸多方面實現(xiàn)了技術(shù)突破,例如,實現(xiàn)了亞米級空間分辨率、多光譜綜合光學遙感數(shù)據(jù)的獲取,攻克了長焦距、大F數(shù)、輕型相機及衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計難題,突破了高精度高穩(wěn)定度姿態(tài)機動、高精度圖像定位,提升了低軌道遙感衛(wèi)星長壽命高可靠性能,對推動我國衛(wèi)星工程水平提升,提高我國高分辨率對地觀測數(shù)據(jù)自給率具有重要意義。
由于該衛(wèi)星相機的焦距很長,所以整個衛(wèi)星的顫動和振動都會影響成像質(zhì)量。為配合相機成像,其衛(wèi)星平臺采用了很好的隔振技術(shù)。為了實現(xiàn)側(cè)擺機動,由于動量輪、控制力矩陀螺等運轉(zhuǎn)之后多少都會產(chǎn)生一些振動,因此,從相機到振動設(shè)備都做了相關(guān)的隔振措施。在這顆衛(wèi)星研制中,首次提出了無控制點定位精度星下點50m指標,這是當時最高的,從而實現(xiàn)了姿態(tài)穩(wěn)、結(jié)構(gòu)穩(wěn),受環(huán)境影響變化小。
高分二號使用的衛(wèi)星平臺也進行了一系列的改進。一是增加了對地觀測的靈活性;二是提高了平臺的穩(wěn)定性,對地精度得以提高。另外,設(shè)計壽命從原來的3~5年,提升為現(xiàn)在的5~8年。
高分二號衛(wèi)星上新研制的相機體積小、重量輕,其焦距是國內(nèi)衛(wèi)星中焦距最長的。高分二號具備450Mbit/s雙通道傳輸速度,傳輸全國960萬平方千米的圖像數(shù)據(jù)用不了20min。
(1)高分一號衛(wèi)星的應(yīng)用
高分一號衛(wèi)星是國家高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項天基系統(tǒng)中的首發(fā)星,可為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、防災減災、環(huán)境資源、公共安全等重大領(lǐng)域提供服務(wù)和決策支持,滿足國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展需求,對于促進我國空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),培育衛(wèi)星應(yīng)用企業(yè)集群和產(chǎn)業(yè)鏈,推動衛(wèi)星應(yīng)用和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大意義。高分一號衛(wèi)星的用戶眾多,其產(chǎn)生的社會效益顯著,可以用于多個領(lǐng)域(圖2)。
圖2 高分一號衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域示意圖
在國土資源管理方面,高分一號衛(wèi)星數(shù)據(jù)可以用于國土資源立體監(jiān)測,解決國土資源無序開發(fā)、礦難頻發(fā)、土地違法屢禁不止等監(jiān)管難題。傳統(tǒng)調(diào)查監(jiān)測手段已難以滿足當前管理需求,衛(wèi)星遙感成為國土資源管理不可或缺的技術(shù)手段,迫切需要構(gòu)建“天上看、地上查、網(wǎng)上管”監(jiān)管體系,實現(xiàn)以圖管地、以圖管礦的立體監(jiān)管系統(tǒng)。同時根據(jù)國家規(guī)劃,未來5~10年,土地利用動態(tài)遙感監(jiān)測、土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、土地利用更新調(diào)查、基礎(chǔ)地質(zhì)遙感調(diào)查、礦產(chǎn)資源遙感調(diào)查與評價、礦山環(huán)境與地質(zhì)災害遙感調(diào)查與監(jiān)測等以遙感衛(wèi)星為技術(shù)基礎(chǔ)的各項工作將全面啟動,高分一號衛(wèi)星將提供強大的數(shù)據(jù)圖像支持。
在環(huán)境監(jiān)測預報方面,目前我國環(huán)境形勢非常嚴峻,今后一個時期,環(huán)境治理與保護、監(jiān)督執(zhí)法與履行國際環(huán)境公約任務(wù)十分繁重,這都要求大力發(fā)展衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)手段。高分一號衛(wèi)星高分辨率圖像產(chǎn)品可利用到開展大型水體水環(huán)境、區(qū)域環(huán)境空氣、宏觀生態(tài)環(huán)境、重大環(huán)境污染事故與環(huán)境災害、核安全、生物多樣性等遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)應(yīng)用工作,進一步提升我國環(huán)境監(jiān)測的能力。
在農(nóng)業(yè)監(jiān)測方面,國際上相繼開展了農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測技術(shù)研究與業(yè)務(wù)系統(tǒng)建立,將遙感技術(shù)應(yīng)用到作物面積監(jiān)測等農(nóng)業(yè)的各個領(lǐng)域,高分辨率衛(wèi)星遙感圖像已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用的主要數(shù)據(jù)源。高分一號衛(wèi)星在我國農(nóng)情遙感監(jiān)測水平和技術(shù)能力的提高、農(nóng)情遙感監(jiān)測范圍的拓展、農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測信息安全建設(shè)等方面正發(fā)揮巨大作用。它同時具有高空間分辨率與高時間分辨率的這一功能,提高農(nóng)業(yè)的監(jiān)測水平,在作物面積監(jiān)測、長勢監(jiān)測、估產(chǎn)、災害監(jiān)測、農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測與評價、土壤監(jiān)測、精準農(nóng)業(yè)、漁業(yè)等農(nóng)業(yè)的各個領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。
在減災救災方面,國家減災救災業(yè)務(wù)對于高分一號衛(wèi)星具有十分迫切的需求。高分一號衛(wèi)星能為綜合減災救災提供快速、準確的輔助決策信息,同時加強地方減災救災的業(yè)務(wù)化、專業(yè)化能力,從而整體提高國家災害管理的科學決策水平;高分一號衛(wèi)星還可大大提高我國服務(wù)國際特別是非洲等欠發(fā)達地區(qū)重大自然災害應(yīng)急工作的能力,從而有力提升我國負責任大國形象,提高中國在國際空間技術(shù)減災工作中的地位。
高分一號衛(wèi)星也能廣泛應(yīng)用于電子政務(wù)應(yīng)用業(yè)務(wù)、主體功能區(qū)規(guī)劃、城鄉(xiāng)建設(shè)、交通基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃與建設(shè)、水利基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)、國家統(tǒng)計遙感業(yè)務(wù)、森林資源和生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和評價、地震構(gòu)造調(diào)查和地震快速響應(yīng)、天基氣象預報、海洋環(huán)境監(jiān)測、測繪遙感、應(yīng)急響應(yīng)、首都圈政府事務(wù)管理和新疆地區(qū)環(huán)境監(jiān)測和維穩(wěn)應(yīng)急響應(yīng)等方面,為社會建設(shè)做出貢獻。
高分專項工程實施以來,衛(wèi)星數(shù)據(jù)已為國土土地利用調(diào)查,礦產(chǎn)資源開發(fā)現(xiàn)狀調(diào)查與監(jiān)測,環(huán)保大氣環(huán)境和水環(huán)境監(jiān)測,農(nóng)業(yè)作物估產(chǎn)和長勢監(jiān)測,水利洪澇災害監(jiān)測及水利設(shè)施監(jiān)測,統(tǒng)計農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測,地震災害監(jiān)測等行業(yè)部門應(yīng)用,以及北京、河北、新疆等城市精細化管理,中小城鎮(zhèn)開發(fā)現(xiàn)狀監(jiān)測,區(qū)域經(jīng)濟作物監(jiān)測等區(qū)域應(yīng)用發(fā)揮了重要作用。
(2)高分二號衛(wèi)星的應(yīng)用
高分二號衛(wèi)星可滿足國土資源部、住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運輸部和國家林業(yè)局等部門的應(yīng)用急需,同時將為國民經(jīng)濟其他領(lǐng)域提供服務(wù)支撐。高分二號衛(wèi)星投入使用后,將在國土資源調(diào)查與監(jiān)測、城市精細化管理、綜合交通服務(wù)、林業(yè)調(diào)查與監(jiān)測等方面發(fā)揮重要作用。例如:
在國土資源調(diào)查與監(jiān)測方面,高分二號衛(wèi)星可針對國土資源管理需求,初步形成由高分地質(zhì)礦產(chǎn)應(yīng)用示范、高分土地應(yīng)用示范等分系統(tǒng)組成的高分國土資源遙感應(yīng)用示范系統(tǒng),開展礦產(chǎn)資源調(diào)查、地質(zhì)災害調(diào)查與監(jiān)測、土地利用動態(tài)監(jiān)測、土地利用變更調(diào)查等示范應(yīng)用。
在城市精細化管理方面,高分二號衛(wèi)星可針對城市精細化管理需求,初步形成由高分城市精細化管理遙感應(yīng)用示范系統(tǒng),開展城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)測評價、小城鎮(zhèn)發(fā)展監(jiān)測評價、世界自然遺產(chǎn)及風景名勝區(qū)資源環(huán)境監(jiān)測評價等示范應(yīng)用。
在綜合交通服務(wù)方面,高分二號衛(wèi)星可針對交通行業(yè)遙感應(yīng)用需求,初步形成高分綜合交通遙感應(yīng)用示范系統(tǒng),開展交通路網(wǎng)規(guī)劃、交通路網(wǎng)監(jiān)控與應(yīng)急、交通出行服務(wù)等示范應(yīng)用。
在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測方面,高分二號衛(wèi)星可針對國家林業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)需求,初步形成高分林業(yè)遙感應(yīng)用示范系統(tǒng),開展森林資源調(diào)查、濕地監(jiān)測、荒漠化監(jiān)測和林業(yè)生態(tài)工程監(jiān)測等示范應(yīng)用。
由于高分二號衛(wèi)星具備快速姿態(tài)機動能力,它可在180s之內(nèi)側(cè)擺35°,對地觀測范圍很大,所以突發(fā)災害來臨時,高分二號衛(wèi)星可首先服務(wù)于國家應(yīng)急救援。
高分二號衛(wèi)星圖像除滿足政府部門用戶需求外,還會有大量潛在的商業(yè)用戶,開發(fā)增值服務(wù)的空間巨大。
由于高分一號與高分二號各有特色,所以它們配合使用能起到“1+1>2”的效果。高分一號的分辨率比二號略低,但是圖像寬幅更大,適合普查,一旦發(fā)現(xiàn)重要觀測目標,可用高分二號進行詳查,開展精細化應(yīng)用。高分二號衛(wèi)星分辨率高,可為土地利用動態(tài)監(jiān)測、礦產(chǎn)資源調(diào)查、城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)測評價、交通路網(wǎng)規(guī)劃、森林資源調(diào)查、荒漠化監(jiān)測等行業(yè)和首都圈等區(qū)域應(yīng)用提供服務(wù)支撐。
天地統(tǒng)籌,使數(shù)據(jù)傳得下,最終用得上,是我國高分工程的一大特點。通過高分專項,我國統(tǒng)一了對地觀測衛(wèi)星的數(shù)據(jù)接收。因為高分衛(wèi)星上了天,其數(shù)據(jù)傳下來對農(nóng)業(yè)有用,對林業(yè)也有用,對交通管理和安全部門都有用,推動了數(shù)據(jù)共享。
與國外同類衛(wèi)星相比,綜合高分辨率、高精度、大幅寬、長壽命等多種指標,我國高分二號衛(wèi)星處于同等級衛(wèi)星的先進行列。雖然我國高分衛(wèi)星在空間分辨率方面目前不是最高的,但在空間分辨率相同的情況下幅寬名列前茅,即不僅能看得清,還可以看得廣。
我國專家認為,國外對地觀測衛(wèi)星為了滿足用戶的要求,實現(xiàn)了衛(wèi)星效益的最大化,如衛(wèi)星用戶需求與設(shè)計的高度匹配、衛(wèi)星運營和應(yīng)用經(jīng)驗是非常值得我國學習的。另外,國外商業(yè)小型對地觀測衛(wèi)星的空間分辨率已達到0.5米級。2014年8月13日發(fā)射的世界觀測-3是目前全球分辨率最高的商業(yè)遙感衛(wèi)星,全色分辨率為0.31m,開創(chuàng)了更高級別清晰度的衛(wèi)星影像新時代。
從國際上看,對地觀測衛(wèi)星空間分辨率1m是一個攻關(guān)難點,一旦突破了這個難點,就容易解決空間分辨率為0.5m的問題了。我國專家認為,我國高分衛(wèi)星現(xiàn)已解決了有無問題,有了分辨率亞米級的衛(wèi)星后,今后就可以發(fā)展0.5m分辨率衛(wèi)星,然后要考慮如何用好這些高分辨率衛(wèi)星,接著就是建網(wǎng)、組網(wǎng)的問題。由于國家的重視,最近幾年我國遙感衛(wèi)星發(fā)展得很快,所以,相信在不久的將來,我國會研制出擁有自己的商業(yè)遙感衛(wèi)星。
另外,我國目前的高分辨率衛(wèi)星還不是一個星座,今后要建立高分辨率星座,開展組網(wǎng)應(yīng)用,提高時間分辨率和快速反應(yīng)能力。據(jù)我國高分專家介紹,在衛(wèi)星影像處理技術(shù)方面也要不斷創(chuàng)新,應(yīng)用不斷深入。目前,影像處理技術(shù)朝著多元化和企業(yè)級方向發(fā)展,除了傳統(tǒng)的桌面影像處理技術(shù)外,還有影像管理技術(shù),面向服務(wù)的影像處理技術(shù)等?,F(xiàn)在,不少國際衛(wèi)星遙感空間分辨率都在逼近亞米級(其極限為厘米級),以提高目標探測精度;在提高空間分辨率的同時也在提高覆蓋寬度,以提高目標探測的效率。這些都是我國的發(fā)展目標。
實現(xiàn)三維成像是遙感衛(wèi)星技術(shù)系統(tǒng)的另外一個發(fā)展方向,正成為實現(xiàn)數(shù)字地球的新技術(shù)手段之一。定位精度高,機動性好也是未來趨勢,這可以解決幅寬的問題,還能從不同的角度看同一幅圖。最終的目的就是希望圖像下傳之后可以直接使用。國外還在發(fā)展衛(wèi)星圖像直接下傳至地面移動終端的應(yīng)用。
我國高分專項的主要使命是加快我國空間信息與應(yīng)用技術(shù)發(fā)展,提升自主創(chuàng)新能力,建設(shè)高分辨率先進對地觀測系統(tǒng),滿足國民經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展和國家安全的需要。高分專項的實施,將全面提升中國自主獲取高分辨率觀測數(shù)據(jù)的能力,加快中國空間信息應(yīng)用體系的建設(shè),推動衛(wèi)星及應(yīng)用技術(shù)的跨越發(fā)展。高分專項的建設(shè)將為我國在對地觀測領(lǐng)域開展國際交流與合作提供有力支撐,按照平等互利、和平利用、共同發(fā)展的原則,積極參與聯(lián)合國及相關(guān)國際組織開展的有關(guān)活動,推動雙邊和多邊政府間合作。
● 本刊特約記者 東方星