高分四號衛(wèi)星（GF-4）于2015年12月29日發(fā)射升空，2016年1月5日發(fā)回首幅圖像。該衛(wèi)星是我國乃至世界上第一顆在靜止軌道分辨率進入百米的光學遙感衛(wèi)星，填補了我國乃至世界高軌道高分辨率光學遙感衛(wèi)星的空白，意義重大，對促進我國發(fā)展“高空間分辨率和高時間分辨率”相結(jié)合的光學遙感系統(tǒng)具有開創(chuàng)性意義。近日，《衛(wèi)星應用》編輯部就高分四號衛(wèi)星應用采訪了衛(wèi)星總指揮兼總設計師李果。

高分四號衛(wèi)星引發(fā)遙感應用“革命”

《衛(wèi)星應用》：請介紹高分四號衛(wèi)星的特點和意義，及其在高分專項工程中的地位。

李果：高分四號衛(wèi)星的特點概括起來為“兩高一大”：第一高指的是空間分辨率，高分四號衛(wèi)星采用700mm口徑載荷，可在36000km軌道上實現(xiàn)50m分辨率，實現(xiàn)了靜止軌道遙感衛(wèi)星成像分辨率從千米級到百米級的技術跨越；第二高指的是時間分辨率高，高分四號衛(wèi)星在靜止軌道不受過境時間的限制，同時采用面陣凝視成像體制，就像是時刻懸在頭頂?shù)谋O(jiān)視器，具備分鐘級任務響應能力和秒級重復觀測能力，開辟了我國遙感應用新領域；一大指的是單景幅寬大，高分四號衛(wèi)星相機配置大規(guī)模面陣CMOS探測器和大規(guī)模面陣紅外探測器，結(jié)合其靜止凝視成像特點，大大提高了數(shù)據(jù)獲取效率，大幅寬的凝視成像方式可以更快速準確地反映出大區(qū)域變化的地物發(fā)展特征，可有效實現(xiàn)區(qū)域監(jiān)察、區(qū)域監(jiān)督的作用。

高分四號衛(wèi)星作為我國國家科技重大專項“高分辨率對地觀測系統(tǒng)”首批啟動的研制項目之一，是我國乃至世界上第一顆在靜止軌道分辨率進入百米的光學遙感衛(wèi)星，填補了我國乃至世界高軌道高分辨率光學遙感衛(wèi)星的空白，意義重大。該衛(wèi)星所取得的成就，開啟了我國地球同步軌道光學遙感衛(wèi)星的新紀元，同時也為提高我國對地光學遙感觀測能力和水平提供了一個非常重要的技術手段，對促進我國發(fā)展“高空間分辨率和高時間分辨率”相結(jié)合的光學遙感系統(tǒng)具有開創(chuàng)性意義。

《衛(wèi)星應用》：高分四號衛(wèi)星投入運行以來，創(chuàng)造多個國際/國內(nèi)第一，請您介紹一下高分四號衛(wèi)星的應用進展，并總結(jié)一下高分四號衛(wèi)星應用特點。

李果：高分四號衛(wèi)星于2015年12月在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，投入業(yè)務運行以來，為減災、氣象、地震和林業(yè)等多個行業(yè)的應用提供遙感數(shù)據(jù)服務，并為海洋、環(huán)保、國土和水利等行業(yè)以及國防建設提供遙感數(shù)據(jù)支持，獲取了大量的高時效性的我國及周邊區(qū)域的可見光、多光譜、紅外圖像，多次出色完成了對颶風、林火、洪水、霧霾等自然災害和極端天氣現(xiàn)象的快速響應、持續(xù)監(jiān)測，為主要用戶推送數(shù)據(jù)產(chǎn)品近35五萬余景，使我國首次具備了小時級的應急圖像推送能力，極大地滿足了用戶對應急圖像的需求，經(jīng)濟價值和社會意義重大。

高分四號衛(wèi)星應用特點可概括成四點：“觀測模式多、響應速度快、觀測頻次高、影像幅寬大”。

觀測模式多，是指高分四號衛(wèi)星具有普查、凝視、區(qū)域、機動巡查 4 種主要觀測模式，不同觀測模式在各領域具備不同的應用方向和目的。普查模式重點應用于日常監(jiān)測。區(qū)域模式用于針對特定較大區(qū)域現(xiàn)象的快速數(shù)據(jù)采集。凝視模式重點面向影響范圍較小且變化速度較快的各行業(yè)現(xiàn)象監(jiān)視。機動巡查模式則重點針對多關注事件及現(xiàn)象并發(fā)情景，可同時針對3個以上離散重大事件及現(xiàn)象開展交替式監(jiān)測。

響應速度快，是指高分四號衛(wèi)星依托其地球同步軌道優(yōu)勢，可隨時接收指令、開機拍攝、下傳數(shù)據(jù)，具備突發(fā)事件當天申請觀測、當天開機拍攝、當天獲取數(shù)據(jù)、當天完成監(jiān)測產(chǎn)品的能力，有效支撐應急監(jiān)測任務需求。

觀測頻次高，是指高分四號衛(wèi)星相機采用面陣CMOS探測器和面陣紅外探測器，可對同一目標進行重復觀測，獲得秒級高時間分辨率遙感影像。

影像幅寬大，是指高分四號衛(wèi)星數(shù)據(jù)有效幅面達到了400 km×400 km，相當于一次性獲得一個河南省的圖像，使用方便。

《衛(wèi)星應用》 ：高分四號衛(wèi)星是如何在包括防災減災、氣象、環(huán)保等方面發(fā)揮高軌、高分遙感的優(yōu)勢，請談談您的認識？

李果：高分四號衛(wèi)星以其響應速度快、觀測頻率高、覆蓋范圍廣的優(yōu)勢，在洪澇、干旱、森林草原火災等災害監(jiān)測中發(fā)揮了重要作用。例如，針對2016年6月江西省上饒市鄱陽縣濱田水庫泄洪道河堤（濱田河）出現(xiàn)堤身潰口，高分四號衛(wèi)星快速獲取數(shù)據(jù)，準確提取洪澇淹沒范圍，并在隨后持續(xù)跟蹤災害范圍變化。2018年8月，山東省濰坊市壽光縣彌河出現(xiàn)決堤，當天緊急申請并獲取高分四號衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，迅速開展災害范圍監(jiān)測工作。2016年7月，湖北漢江流域發(fā)生嚴重洪澇災害，高分四號衛(wèi)星數(shù)據(jù)僅利用2景數(shù)據(jù)完成了災區(qū)全覆蓋，有效提取了洪澇災害動態(tài)范圍。2018年6月初，大興安嶺發(fā)生2起嚴重森林草原火災，在前期充分發(fā)揮中波紅外優(yōu)勢，準確識別火勢變化，在火災撲滅之后，采用可見光近紅外數(shù)據(jù)準確識別火燒跡地，服務于損失評估工作。

高分四號衛(wèi)星在氣象監(jiān)測應用中對中小尺度天氣監(jiān)測、臺風監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測均發(fā)揮了重要作用。50m空間分辨率的圖像可以提供臺風云結(jié)構(gòu)及其演變的精細化動態(tài)信息，特別是對臺風眼區(qū)的監(jiān)測，可以彌補目前在軌氣象衛(wèi)星空間分辨率不夠高的缺點，為臺風定位增加新的分析依據(jù)。

此外，高分四號衛(wèi)星在海洋、環(huán)保等領域有著廣泛的應用，應用案例告訴我們，高分四號衛(wèi)星響應速度快、觀測頻次高的特點帶來了遙感應用的一次革命，讓我們能夠更加系統(tǒng)地研究快速變化現(xiàn)象，如臺風、森林火災等，甚至是目標跟蹤。

大力拓展高軌高分衛(wèi)星應用領域

《衛(wèi)星應用》：高分四號衛(wèi)星投入運行兩年多來，帶來哪些應用啟示？

李果：隨著高分四號衛(wèi)星逐漸在軌應用，在取得系列成果的同時，汲取成功經(jīng)驗探索未來發(fā)展。對于靜止軌道高分辨率光學遙感衛(wèi)星的發(fā)展和應用啟示談談以下幾點：

一是靜止軌道更利于開展地物輻射特性研究。

無論是軍事遙感目標偵察和民事地物目標分類，遙感數(shù)據(jù)應用的基礎層面均需要研究目標的輻射特性及變化規(guī)律。靜止軌道光學遙感衛(wèi)星在軌成像的輻射條件全，且呈連續(xù)變化，地物豐富，對開展不同輻射條件下的地物反射特性分類研究極為有利，其結(jié)果可做為靜止軌道乃至其他所有光學對地遙感器的設計依據(jù)和參考，提高遙感系統(tǒng)設計的針對性，提高源頭圖像產(chǎn)品質(zhì)量。

二是針對實時成像監(jiān)視系統(tǒng)開展監(jiān)測需求研究，可有效提高全鏈路效能。

高分辨率靜止軌道光學遙感圖像識別度高，影像實時性好，但是并不是拍攝頻次越高越好，應根據(jù)不同分辨率水平、不同目標特性開展動態(tài)變化監(jiān)測需求精確分析研究工作，合理配置遙感系統(tǒng)能力，合理進行任務規(guī)劃，保證有效監(jiān)測的同時節(jié)約衛(wèi)星及地面數(shù)據(jù)鏈路資源。

三是與未來遙感衛(wèi)星配套的數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)效能有待進一步提高。

從發(fā)展的眼光看，世界各國靜止軌道高分辨率光學偵查與監(jiān)視衛(wèi)星呈井噴趨勢，我國該方面的需求也非常旺盛，未來對于海量數(shù)據(jù)的地面高速傳輸、處理與應用效能的提升至關重要，將逐漸從目視識別的使用方式衍變?yōu)閿?shù)據(jù)提取與分析的應用方式，由此對于星上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計、星上實時數(shù)據(jù)解析以及數(shù)據(jù)分發(fā)方式等均帶來新的思考。

四是靜止軌道一專多能、打配合戰(zhàn)優(yōu)勢有待進一步放大。

地球靜止軌道衛(wèi)星具有長期駐空的特點，2—3顆高軌衛(wèi)星的組網(wǎng)運行，其覆蓋可達到半球或接近全球，對更大有效區(qū)域的信息獲取、實時監(jiān)視和立體數(shù)據(jù)網(wǎng)絡建設上都有著重要的意義。未來多星組網(wǎng)，高高配合、高低配合，提升系統(tǒng)綜合能力和協(xié)作程度，充分發(fā)揮靜止軌道一專多能優(yōu)勢作用，實現(xiàn)空間資源應用效能最大化提升必將成為重要趨勢。

《衛(wèi)星應用》：在未來，您認為應如何進一步拓展高軌高分衛(wèi)星應用領域？

李果：我們認為可將靜止軌道高分辨率光學成像衛(wèi)星技術的發(fā)展分階段來考慮和安排：在地球靜止軌道實現(xiàn)分辨率50m可以作為第一階段的目標，隨著高分四號衛(wèi)星的發(fā)射，該目標已成功實現(xiàn)；在地球靜止軌道實現(xiàn)分辨率15m可作為第二階段的目標，預計2020年目標可成功實現(xiàn)；在地球靜止軌道實現(xiàn)分辨率3-5m可以作為第三階段的目標，相機主鏡口徑規(guī)模已達到3-4m，可以說達到了整體口徑相機技術的頂峰，下一階段需采用其他成像體制；在地球靜止軌道實現(xiàn)分辨率1-2m可作為第四階段的目標，可采用分塊可展開成像體制、量子成像體制或薄膜衍射成像體制等。

此外，隨著衛(wèi)星技術在國民經(jīng)濟領域顯現(xiàn)出越來越重大的作用，海洋、環(huán)保、氣象、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、交通、國土、城市監(jiān)測等各個部門都從自身需要提出了天基信息服務和信息消費的應用需求。在未來，我們會進一步豐富靜止軌道光學探測對象，滿足更多行業(yè)的應用。

高分四號衛(wèi)星后續(xù)應用尚需發(fā)力

《衛(wèi)星應用》：您認為高分四號衛(wèi)星現(xiàn)在的應用方面還有那些地方做的不足，可進一步挖掘、提升現(xiàn)有系統(tǒng)的潛在價值。

李果：高分四號衛(wèi)星自發(fā)射以來以其獨特的軌道和成像優(yōu)勢，為多個領域提供了重要數(shù)據(jù)支撐。但是，對照新時代應急管理的新任務、新要求，數(shù)據(jù)獲取時效性、產(chǎn)品精度等方面仍需進一步加強，因此，高分四號衛(wèi)星后續(xù)應用希望能在下面幾個方面進行改進：

進一步優(yōu)化運行管理機制。高分四號衛(wèi)星具有較強的快速響應和高頻次觀測能力，但由于高分四號衛(wèi)星從觀測需求提出到數(shù)據(jù)推送至用戶需要經(jīng)歷多個環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)時效性服務能力與數(shù)據(jù)成像能力尚不匹配。建議進一步優(yōu)化觀測計劃與數(shù)據(jù)傳輸機制，提升數(shù)據(jù)的時效性。同時，由于受制于天氣情況，數(shù)據(jù)獲取有效性存在較大不確定性，建議構(gòu)建數(shù)據(jù)有效性處理機制，根據(jù)實際成像情況，及時添加后續(xù)觀測任務。

進一步加強定量應用。目前，高分四號衛(wèi)星的定量化仍處于科研階段，相關技術的業(yè)務應用程度仍存在明顯不足，部分業(yè)務產(chǎn)品仍處于定性分析階段，一定程度上影響了產(chǎn)品的服務能力。建議針對高分四號衛(wèi)星特點，加強數(shù)據(jù)輻射定標工作與關鍵參數(shù)反演驗證工作，并與實際業(yè)務緊密結(jié)合，從目標精度要求反推各級產(chǎn)品精度，構(gòu)建高分四號衛(wèi)星定量化應用精度指標體系。

進一步挖掘數(shù)據(jù)潛力，構(gòu)建與低軌衛(wèi)星系統(tǒng)化、體系化應用模式和技術體系，加強高分四號衛(wèi)星與極軌衛(wèi)星數(shù)據(jù)在任務觀測、數(shù)據(jù)融合、信息挖掘等方面的協(xié)同應用，充分發(fā)揮其快速、靈活、高頻觀測優(yōu)勢，依托大數(shù)據(jù)、人工智能等分析手段，構(gòu)建基于高頻次海量觀測數(shù)據(jù)的信息挖掘技術。

發(fā)揮空間信息優(yōu)勢 提升應急響應能力

《衛(wèi)星應用》：您認為在建設一帶一路空間信息走廊中，高分衛(wèi)星起到什么樣的作用；在國際交流與合作中扮演怎樣的角色。

李果：一帶一路倡議為衛(wèi)星應用的發(fā)展提供了良好的機遇，衛(wèi)星應用也助力一帶一路倡議的實施?？臻g信息走廊工程的建設離不開空間遙感信息的共享，高分衛(wèi)星以空間信息融合應用助力經(jīng)濟發(fā)展與產(chǎn)業(yè)推廣，以互聯(lián)互通支撐國家倡議，發(fā)揮空間信息優(yōu)勢提升熱點地區(qū)應急響應能力。以高分四號衛(wèi)星為例，其可有效實現(xiàn)一帶一路沿線國家大范圍觀測需求，定期形成一帶一路重點區(qū)域高分四號衛(wèi)星影像圖；可為一帶一路沿線國家和地區(qū)提供應急響應數(shù)據(jù)，更好應對防災減災。

目前，高分四號衛(wèi)星應用在國際上產(chǎn)生了很好的反響，有學者開展了高分四號衛(wèi)星數(shù)據(jù)在近海懸浮物和綠潮災害監(jiān)測中的應用研究，并與準同步的靜止軌道水色衛(wèi)星GOCI監(jiān)測結(jié)果進行了對比分析，研究發(fā)現(xiàn)，寬波段的高分四號衛(wèi)星與窄波段的GOCI具有相當?shù)膽腋∥餄舛榷窟b感反演能力，高分四號衛(wèi)星所具有的高空間分辨率使其更加有利于綠潮面積的定量遙感提取。

《衛(wèi)星應用》：民營航天企業(yè)發(fā)展勢頭日上，民營航天的發(fā)展對中國航天的發(fā)展有何影響，您認為“國家隊”在這股發(fā)展大潮中應該扮演怎樣的角色。

李果：在國家規(guī)范、有效的管理下，大力發(fā)展民營航天的發(fā)展，將使整個民族在大航天時代中處在有利地位?？紤]到進軍太空的巨大投入和嚴峻風險，作為“國家隊”必須在大航天時代早期發(fā)揮先鋒作用。

首先是組織實施一些高風險的探索活動，這是因為國家擁有更雄厚的資源，可以用更完善的措施來應對風險，探明風險所在，推動宇航飛行安全手段的開發(fā)與成熟，以此指導和規(guī)范民營航天活動的開展。

二是 “國家隊”應當在商業(yè)航天等領域?qū)Π踩\行方面發(fā)揮技術主導和指導作用，支持和協(xié)助相關執(zhí)法部門的工作。如果商業(yè)航天充分開展起來，進入太空或者天地往返的飛行越來越頻繁，這方面的責任就更為重大。

《衛(wèi)星應用》：隨著商業(yè)航天的發(fā)展，人才問題日益突出，您認為國有企業(yè)如何留住人才、用好人才。對于青年科研人員有什么樣的話想說。

李果：隨著航天技術的發(fā)展，無論是商業(yè)航天還是國有企業(yè)都將大有作為，但是我們不要忘了中國航天60年的發(fā)展歷程，中國航天人始終自強不息，以頑強的毅力和驚人的意志，完全依靠自己的力量，大力協(xié)同、刻苦鉆研、集體攻關，走出了一條具有鮮明中國特色的航天事業(yè)發(fā)展道路，培育了無比寶貴的航天精神。

這種精神屬于一個時代，是時代精神在航天系統(tǒng)的最生動詮釋。周恩來總理提出的“嚴肅認真、周到細致、穩(wěn)妥可靠、萬無一失”的方針，早已融入中國航天人的血脈之中，年輕人無論走到哪里都應該不忘初心、攻堅克難，將嚴慎細實的品質(zhì)傳承下去。