徐文 曾湧 陳衛(wèi)榮（中國資源衛(wèi)星應用中心）

1 概述

環(huán)境減災衛(wèi)星星座是中國第一個用于環(huán)境與災害監(jiān)測預報的小衛(wèi)星星座，是中國繼氣象、海洋、資源衛(wèi)星系列之后發(fā)射的又一新型的民用衛(wèi)星系統(tǒng)。環(huán)境減災衛(wèi)星由2顆光學衛(wèi)星環(huán)境減災一號A、B（HJ－1A/B）衛(wèi)星和1顆雷達衛(wèi)星環(huán)境減災一號C（HJ－1C）衛(wèi)星組成。

HJ－1A/B衛(wèi)星于2008年9月6日以“一箭雙星”方式成功發(fā)射，衛(wèi)星由中國航天科技集團有限公司航天東方紅衛(wèi)星有限公司研制，中國科學院參加了有效載荷的研制任務。運載火箭由中國航天科技集團有限公司運載火箭技術(shù)研究院研制，太原衛(wèi)星發(fā)射中心負責星箭發(fā)射。西安衛(wèi)星測控中心負責測控任務，包括衛(wèi)星測控任務和長期管理。地面系統(tǒng)由數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)、地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、分發(fā)服務系統(tǒng)組成，中國科學院遙感地面站負責衛(wèi)星數(shù)據(jù)的接收，中國資源衛(wèi)星應用中心（簡稱資源衛(wèi)星中心）負責數(shù)據(jù)處理、分發(fā)。應用系統(tǒng)由環(huán)境應用系統(tǒng)和減災應用系統(tǒng)組成，應急管理部（原國家減災委）和生態(tài)環(huán)境部（原環(huán)境保護部）共同負責衛(wèi)星的業(yè)務運行管理。

資源衛(wèi)星中心作為HJ－1A/B衛(wèi)星的數(shù)據(jù)處理和分發(fā)服務負責單位，同時也是國家陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心，肩負著我國陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)集中處理中心、統(tǒng)一存檔中心、統(tǒng)一分發(fā)中心的重要責任，為國家經(jīng)濟建設和社會發(fā)展提供宏觀決策依據(jù)，為全國廣大用戶提供各類對地觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)品和技術(shù)服務。迄今為止，資源衛(wèi)星中心負責運行和數(shù)據(jù)處理、歸檔和分發(fā)包含“資源”、“環(huán)境”、“測繪”、“高分”等系列民用衛(wèi)星共計22顆，我國民用陸地觀測系列衛(wèi)星被廣泛應用于國土資源、城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測、防災減災、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、氣象、電子政務、統(tǒng)計、海洋、測繪、國家重大工程等領(lǐng)域，為社會建設做出了巨大貢獻。

2018年正值HJ－1A/B衛(wèi)星發(fā)射成功及運行10周年，本文將總結(jié)和回顧衛(wèi)星地面系統(tǒng)運行、數(shù)據(jù)分發(fā)服務以及數(shù)據(jù)應用等方面的成果和經(jīng)驗。

2 地面系統(tǒng)可靠運行，數(shù)據(jù)供給持續(xù)穩(wěn)定

環(huán)境減災衛(wèi)星地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是我國第二代民用陸地觀測衛(wèi)星地面處理系統(tǒng)，也是第一代多星綜合地面處理系統(tǒng)，由公共平臺、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)歸檔與信息管理、任務與有效載荷管理、數(shù)據(jù)分發(fā)、數(shù)據(jù)模擬與評價、應用示范與培訓、定標場等1個平臺、7個分系統(tǒng)組成。為了滿足多星地面處理系統(tǒng)功能和性能的要求，同時根據(jù)計算機和信息技術(shù)的發(fā)展趨勢，系統(tǒng)采用集中式存儲管理、分布式處理的體系結(jié)構(gòu)。

環(huán)境減災衛(wèi)星地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)工作流程

環(huán)境減災衛(wèi)星地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是面向多星多任務的處理系統(tǒng)，不同于以往的單顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，在設計和運行上具有以下特點和能力：數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)的設計在過去單星處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對多星多任務的特點，進行了優(yōu)化；同時，設計并實施了實時快速生成特需產(chǎn)品的能力，做到災害發(fā)生時可以近實時提供標準化和特需影像產(chǎn)品；具有數(shù)據(jù)在線、近線、離線等多級存儲模式，具有同城異地遠程備份的能力，保證數(shù)據(jù)的安全性；具有對多顆衛(wèi)星多種有效載荷實時監(jiān)測和協(xié)調(diào)管理的能力，根據(jù)用戶需求，結(jié)合衛(wèi)星資源和地面站資源情況，進行多星多站聯(lián)合的任務安排，合理利用星地資源。

此外，該系統(tǒng)還具有對衛(wèi)星數(shù)據(jù)的模擬能力、數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量的評價能力以及各種傳感器的場地定標能力，進一步滿足用戶對產(chǎn)品質(zhì)量和定量化應用的需求。

10年來，HJ－1A/B衛(wèi)星地面處理系統(tǒng)一直可靠運行，處理完成了衛(wèi)星下傳的所有數(shù)據(jù)，并將原始條帶數(shù)據(jù)和標準產(chǎn)品數(shù)據(jù)歸檔并永久保存。截至2018年7月31日，HJ－1A/B衛(wèi)星已連續(xù)運行9年330天，安排工作計劃545期，衛(wèi)星累計成像16620軌，有效成像率94%。累計歸檔標準產(chǎn)品數(shù)據(jù)140余萬景，容量約198TB，數(shù)據(jù)已基本有效覆蓋全球。

為了進一步促進衛(wèi)星數(shù)據(jù)的定量化應用，資源衛(wèi)星中心每年在青海湖和敦煌組織開展衛(wèi)星同步觀測地面輻射定標試驗，并將定標系數(shù)公開發(fā)布，方便用戶開展定量化應用和研究工作。

HJ-1A數(shù)據(jù)歸檔情況表

HJ-1B數(shù)據(jù)歸檔情況表

3 分發(fā)服務方式多樣，滿足各類用戶需求

環(huán)境減災衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務實行主用戶機制，即衛(wèi)星數(shù)據(jù)優(yōu)先滿足主用戶的行業(yè)需求。同時，根據(jù)國家數(shù)據(jù)政策，HJ－1A/B衛(wèi)星數(shù)據(jù)面向全國用戶免費分發(fā)。在這一數(shù)據(jù)政策激勵下，環(huán)境減災衛(wèi)星數(shù)據(jù)在各行業(yè)、各區(qū)域得到了廣泛的業(yè)務應用和研究應用。

面向日益旺盛的用戶需求，根據(jù)用戶的不同類型和不同條件，資源衛(wèi)星中心建成了基于專線、電子政務網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)合一的數(shù)據(jù)分發(fā)體系。環(huán)境減災衛(wèi)星的數(shù)據(jù)分發(fā)方式主要通過光纖專線和國際互聯(lián)網(wǎng)。

（1）光纖專線數(shù)據(jù)推送服務：面向主用戶、行業(yè)部委用戶及其他有數(shù)據(jù)高效獲取需求的用戶，實行主動的光纖專線數(shù)據(jù)推送服務，帶寬1Gbit/s。

（2）國際互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)下載服務：面向所有用戶提供互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)下載服務。

截至2018年7月31日，中國資源衛(wèi)星應用中心共向各類用戶分發(fā)HJ－1A/B衛(wèi)星數(shù)據(jù)490.5萬景，相當于覆蓋我國國土面積6萬余遍。其中HJ－1A衛(wèi)星數(shù)據(jù)345.9萬景，分發(fā)HJ－1B衛(wèi)星數(shù)據(jù)144.6萬景。

目前，資源衛(wèi)星中心已向生態(tài)環(huán)境部（原環(huán)境保護部）、應急管理部（原國家減災委）、水利部、國家氣象局和國家林業(yè)局等5個部委提供了HJ－1A/B衛(wèi)星光纖專線推送服務，累計推送數(shù)據(jù)近393萬景。

HJ－1A、HJ－1B衛(wèi)星數(shù)據(jù)專線分發(fā)情況表

此外，近98萬景數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)等方式分發(fā)給各個行業(yè)，用戶數(shù)量達1.1萬，涉及單位數(shù)量3000余家。

各行業(yè)HJ－1A/B衛(wèi)星分發(fā)情況表

4 應用成果豐碩，業(yè)務化應用需求廣泛

HJ－1A/B衛(wèi)星的各類載荷數(shù)據(jù)在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域均得到了廣泛應用，數(shù)據(jù)應用的深度和廣度不斷擴展。用戶對衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應用逐漸從應用研究向業(yè)務化應用不斷轉(zhuǎn)變，水利、森林防火、國土、海洋多個行業(yè)部委用戶和地方用戶，已依托HJ－1A/B衛(wèi)星數(shù)據(jù)建立了業(yè)務化應用中心，強有力地推動了我國遙感數(shù)據(jù)的業(yè)務化應用進程，為后續(xù)的高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)應用推廣奠定了堅實基礎(chǔ)。

災害應急領(lǐng)域應用

HJ－1A/B衛(wèi)星在我國乃至國際各類災害應急監(jiān)測方面發(fā)揮了重要作用，主要應用方面包括森林火災、冰雪災害、地震、臺風、旱災、水災等，為我國及其他災害發(fā)生國家的救災工作和災害評估提供了重要數(shù)據(jù)支持和依據(jù)。

HJ－1A/B衛(wèi)星聯(lián)合觀測具有幅寬大，覆蓋范圍廣，重返周期短的特點，在火災監(jiān)測中發(fā)揮了重要作用。2009年至今，資源衛(wèi)星中心與國家森林防火指揮部辦公室（簡稱“防火辦”）建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，長期業(yè)務化運行合作，主要利用HJ－1A/B衛(wèi)星為防火辦提供我國重點林區(qū)重大森林火災跟蹤監(jiān)測與災后損失評估等服務。多年來，為防火辦提供了200余幅森林火災監(jiān)測成果圖，監(jiān)測成果為防火辦指揮撲火、及時了解火災情況提供了可靠依據(jù)，有效縮短了火災撲救時間。

基于環(huán)境減災衛(wèi)星的廣西林火遙感監(jiān)測圖

環(huán)境保護領(lǐng)域應用

HJ－1A/B衛(wèi)星在環(huán)境保護領(lǐng)域的應用主要包括水體質(zhì)量監(jiān)測、空氣質(zhì)量監(jiān)測、自然保護區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等。

基于環(huán)境減災衛(wèi)星的太湖水華分布圖

水利領(lǐng)域應用

HJ－1A/B衛(wèi)星在全國濕地資源調(diào)查、水利普查以及水體變化監(jiān)測等方面發(fā)揮了重要作用。

(1)全國濕地資源調(diào)查項目

HJ－1A/B衛(wèi)星數(shù)據(jù)應用于全國濕地資源調(diào)查中，采用遙感影像解譯與實地野外調(diào)查相結(jié)合的方法，將面積大于8公頃的濕地進行調(diào)查摸底，為改善生態(tài)環(huán)境、加強生態(tài)建設、維護生態(tài)安全提供支持。

(2)全國水利普查水土保持普查

水利部第一次全國水利普查水土保持普查利用環(huán)境減災衛(wèi)星數(shù)據(jù)，進行影像數(shù)據(jù)加工和地表反射率產(chǎn)品生產(chǎn)，獲取全國范圍植被覆蓋度，用于水力侵蝕和風力侵蝕類型的普查。

五大連池市濕地1∶100000分幅影像圖

水土保持普查成果展示

海洋領(lǐng)域應用

環(huán)境減災衛(wèi)星數(shù)據(jù)可應用于海冰冰情監(jiān)測、滸苔監(jiān)測、海岸線變遷分析、海島海岸帶土地利用變化監(jiān)測、海岸潟湖監(jiān)測等海洋資源環(huán)境監(jiān)測的各個領(lǐng)域。

基于環(huán)境減災衛(wèi)星影像的2003-2012年浙江省海岸線變化分布圖

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應用

利用HJ－1A/B衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)可監(jiān)測農(nóng)作物分布、旱情、病蟲害等，為農(nóng)作物估產(chǎn)、農(nóng)業(yè)病蟲害防治和損失評估等提供依據(jù)。

2017年8-11月廣西賓陽縣水稻監(jiān)測區(qū)NDVl等級分布圖

5 結(jié)束語

HJ－1A/B衛(wèi)星運行10年來，大幅提升了我國災害和環(huán)境監(jiān)測能力，有力支撐了環(huán)保和減災多個業(yè)務系統(tǒng)的正常運行，填補了衛(wèi)星動態(tài)監(jiān)測與預報數(shù)據(jù)的空白，提升了我國遙感小衛(wèi)星的技術(shù)水平，為國家的環(huán)保、減災、水利、氣象、林業(yè)等各個行業(yè)積累了大量的對地觀測數(shù)據(jù)，促進了各行業(yè)遙感應用水平的提升，在國民經(jīng)濟社會發(fā)展各領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用，同時也為我國后續(xù)民用陸地觀測衛(wèi)星的建設發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗。

隨著HJ－1A/B衛(wèi)星應用的不斷擴展和深入，廣大用戶對長期穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源需求更加迫切。目前HJ－1A/B衛(wèi)星已超期運行7年之久，建議后續(xù)衛(wèi)星的研制盡快開展，以滿足用戶對數(shù)據(jù)源的持續(xù)性穩(wěn)定性要求。