梁曉珩，梁秀娟，柯 蓓

（北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京100094）

0 引言

1957年10月4日，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星Sputnik-1發(fā)射入軌，標(biāo)志著人類航天時(shí)代的開始。經(jīng)過多年的技術(shù)演進(jìn)和發(fā)展，人造衛(wèi)星在導(dǎo)航、通信、氣象、遙感等方面的廣泛應(yīng)用，深刻影響了人類文明進(jìn)步。其中，遙感衛(wèi)星作為人造衛(wèi)星的一個(gè)重要分支，依靠其攜帶的相機(jī)、光譜儀、合成孔徑雷達(dá)（SAR）等載荷進(jìn)行對(duì)地觀測(cè)、感知、探測(cè)等。遙感衛(wèi)星一般運(yùn)行在300 km 以上的軌道，俯瞰地球，能在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)全球或指定區(qū)域進(jìn)行觀測(cè)。遙感衛(wèi)星積累下來的多種類、多譜段、長(zhǎng)跨度大數(shù)據(jù)，為掌握氣候變化、地球圈層變化，支撐人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和軍事變革提供了重要保障。

從世界范圍來看，遙感衛(wèi)星經(jīng)歷了膠片成像時(shí)代、光電傳感時(shí)代、高分辨時(shí)代和智能處理時(shí)代，技術(shù)水平越來越高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，提供了諸多遙感影像產(chǎn)品和數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)，極大促進(jìn)了人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平提高。

本文回顧遙感衛(wèi)星發(fā)展歷程，結(jié)合未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和我國(guó)新時(shí)代發(fā)展需求，研究探討我國(guó)衛(wèi)星遙感系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)階路徑。

1 遙感衛(wèi)星發(fā)展歷程

第一代遙感衛(wèi)星以膠片成像為主要技術(shù)特點(diǎn)。圖像記錄在膠片上，一般在空間拍攝圖像，再返回地面沖洗、處理。美國(guó)于1958年將Explorer-6衛(wèi)星發(fā)射入軌，該衛(wèi)星發(fā)回了世界上第1張從太空拍攝的地球圖像，以全新技術(shù)手段和視角開啟了人類衛(wèi)星遙感探測(cè)的新一頁(yè)。隨后第2年，美國(guó)將Corona衛(wèi)星發(fā)射入軌，其拍攝的圖像用于軍事偵察目的，衛(wèi)星攜帶膠片攝像機(jī)，在飛臨目標(biāo)上空時(shí)對(duì)感興趣區(qū)域成像拍攝，曾在我國(guó)核試驗(yàn)4天后拍攝到了爆炸原點(diǎn)。我國(guó)于1975年成功發(fā)射入軌第1顆返回式遙感衛(wèi)星，該衛(wèi)星由中國(guó)空間技術(shù)研究院研制；后來又相繼發(fā)射了國(guó)土資源普查衛(wèi)星等多種返回式衛(wèi)星系統(tǒng)，開創(chuàng)了我國(guó)航天遙感時(shí)代。第一代遙感衛(wèi)星以膠片成像、衛(wèi)星返回地面，并在地面處理圖像為特征，受攜帶膠片數(shù)量限制，衛(wèi)星在軌駐留時(shí)間較短。

第二代遙感衛(wèi)星以光電探測(cè)（CCD、CMOS、紅外陣列等）為主要技術(shù)特點(diǎn)，探測(cè)信息數(shù)字化，并通過微波鏈路將成像數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)降孛?，徹底擺脫了膠片限制，留軌時(shí)間大大延長(zhǎng)，可以達(dá)到幾年，能夠長(zhǎng)時(shí)間對(duì)地成像并感知地球變化。美國(guó)于1972年7月發(fā)射入軌的“陸地衛(wèi)星1號(hào)”（ERTS-1，又稱Landsat-1）是第一顆地球資源衛(wèi)星，攜帶攝像機(jī)和多光譜掃描儀，地面分辨率達(dá)到80 m。Landsat-8衛(wèi)星于2013年2月發(fā)射入軌，其攜帶的陸地成像儀（OLI）能夠獲得15 m 分辨率的全色數(shù)據(jù)。我國(guó)于1986年啟動(dòng)了“資源”系列遙感衛(wèi)星的研制，這是中國(guó)傳輸型遙感衛(wèi)星的起點(diǎn)，多年來共發(fā)射了“資源一號(hào)”“資源二號(hào)”和“資源三號(hào)”3個(gè)系列，積累了大量航天遙感數(shù)據(jù)。1999年發(fā)射的“資源一號(hào)01星”CCD相機(jī)空間分辨率19.5 m，幅寬113 km；2012年發(fā)射的“資源三號(hào)”的正視相機(jī)分辨率為2.08 m，幅寬51.1 km。

第三代遙感衛(wèi)星在空間分辨率、時(shí)間分辨率和光譜分辨率上獲得重大進(jìn)步，對(duì)地成像空間分辨率達(dá)到亞米級(jí)，時(shí)間分辨率達(dá)到每天多次重訪，光譜分辨率達(dá)到nm 級(jí)。對(duì)地成像更為精細(xì)，獲取的數(shù)據(jù)量呈爆炸式增長(zhǎng)，也可稱之為精細(xì)觀測(cè)時(shí)代。比較有代表性的第三代遙感衛(wèi)星系統(tǒng)有：美國(guó)DG公司于2014年8月發(fā)射入軌的Worldview-3衛(wèi)星，可見光圖像空間分辨率達(dá)0.31 m；我國(guó)于2014年8月發(fā)射入軌的“高分二號(hào)”衛(wèi)星，能夠獲取全色分辨率0.8 m、多光譜分辨率3.2 m 的圖像數(shù)據(jù)；2016年8月發(fā)射入軌的“高分三號(hào)”衛(wèi)星，工作于C頻段，能夠獲取1 m 分辨率的SAR 圖像；2019年11月發(fā)射入軌的“高分七號(hào)”衛(wèi)星，可以獲取亞米級(jí)立體影像。

未來的第四代遙感衛(wèi)星，將以精細(xì)觀測(cè)、智能處理、協(xié)同互聯(lián)、高時(shí)效應(yīng)用為主要特征，具備更高的時(shí)效性、精確性和泛在性。隨著CPU、存儲(chǔ)器、AI芯片、高速通信等技術(shù)進(jìn)步，在軌遙感衛(wèi)星獲得更多發(fā)展可能性。將復(fù)雜的地面處理設(shè)施所承擔(dān)的功能部分“搬移”到衛(wèi)星上去，在空間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征識(shí)別等的技術(shù)正在受到越來越多國(guó)家的關(guān)注，并投入大量資源進(jìn)行開發(fā)研究。也可以說，美、俄、歐洲等關(guān)于未來遙感衛(wèi)星的發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)，正在由單純的追求分辨率、精確性等向追求在軌快速處理、智能處理等方向轉(zhuǎn)變。

2 遙感技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

遙感器作為遙感衛(wèi)星的有效載荷，與衛(wèi)星平臺(tái)一起構(gòu)成遙感衛(wèi)星系統(tǒng)。遙感器通常包括光學(xué)遙感器、微波遙感器、激光雷達(dá)、太赫茲探測(cè)器、量子傳感器等。隨著光電子器件、集成電路芯片、MEMS等技術(shù)的迭代，遙感器已發(fā)展成門類較為齊全、功能不斷豐富的重要技術(shù)領(lǐng)域。近年來，國(guó)內(nèi)外在遙感器技術(shù)研發(fā)上投入了很多資源，技術(shù)發(fā)展日新月異。

2.1 探測(cè)要素、譜段和手段更全面，綜合觀測(cè)能力逐步提升

面向不同目標(biāo)要素的探測(cè)需求，國(guó)外光學(xué)有效載荷的探測(cè)譜段逐漸拓展至紫外到熱紅外波段，且譜段設(shè)置更加合理。光學(xué)載荷根據(jù)應(yīng)用需求提升對(duì)特殊要素（如霧霾、碳匯/碳源等）的觀測(cè)能力，如ICESat 衛(wèi)星在軌運(yùn)行7年，獲取的數(shù)據(jù)可用于繪制全球森林地圖，進(jìn)行森林吸收碳及樹木積蓄碳的研究；近期發(fā)射的ICESat-2/ATLAS載荷進(jìn)一步提升了其地面光斑直徑和地面采樣間距指標(biāo)。國(guó)外海洋觀測(cè)已形成高低軌道優(yōu)化配置、不同譜段不同尺度分辨率相結(jié)合、高分辨率與大覆蓋區(qū)域相結(jié)合的載荷體系，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海洋多種要素的觀測(cè)，并重視衛(wèi)星系列發(fā)展，以保持遙感數(shù)據(jù)的多樣性和連續(xù)性，具備對(duì)海洋-大氣、海洋-陸地等多方面進(jìn)行綜合探測(cè)與業(yè)務(wù)應(yīng)用的能力。

2.2 空間分辨率和光譜分辨率持續(xù)提升，精細(xì)化觀測(cè)成為熱點(diǎn)

各國(guó)在研載荷的空間分辨率指標(biāo)多優(yōu)于目前在軌載荷。為了獲得不同目標(biāo)要素的精細(xì)光譜特征，國(guó)外光學(xué)有效載荷的光譜分辨率也在不斷提高。陸地觀測(cè)高分辨率載荷從Ikonos-2的0.82 m分辨率到Worldview-3/4的0.31 m 分辨率；海洋觀測(cè)海岸帶成像由200～1100 m 的分辨率提高到50～100 m，水色觀測(cè)分辨率由1100 m 提高到500 m；大氣極軌衛(wèi)星中，1998年發(fā)射的NOAA 衛(wèi)星空間分辨率達(dá)到1.1 km，目前在軌的NPP衛(wèi)星空間分辨率達(dá)到0.75 km，歐洲在研的極軌氣象載荷METImage空間分辨率達(dá)到0.25 km。光譜分辨率普遍達(dá)到5 nm 水平，有益于利用光譜區(qū)分浮游植物類別，可對(duì)水體進(jìn)行更好的識(shí)別及定量化遙感；0.1 nm 高光譜分辨率可以對(duì)大氣輻射中的微弱信號(hào)實(shí)現(xiàn)有效探測(cè)，獲取高精度大氣成分二維/三維分布專題圖。

2.3 遙感器（有效載荷）性能不斷提升，定量化水平越來越高

國(guó)外在大量、長(zhǎng)期、持續(xù)遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過各種技術(shù)手段大幅提升有效載荷的幾何定位精度、輻射定標(biāo)精度、測(cè)量精度等指標(biāo)。如：GeoEye-1、WorldView-1/2/3/4衛(wèi)星的無控點(diǎn)幾何定位精度優(yōu)于±3 m。OCE 衛(wèi)星系統(tǒng)采用星上內(nèi)定標(biāo)、太陽(yáng)定標(biāo)、月亮定標(biāo)、地面輻射校正場(chǎng)定標(biāo)、交叉定標(biāo)等多種手段相結(jié)合的復(fù)合定標(biāo)方式，提升載荷輻射定標(biāo)精度至±2%。SeaWiFS、MODIS傳感器通過增加光學(xué)元件，降低目標(biāo)固有偏振敏感度，提高海洋水色反演精度；增加譜段通道和精細(xì)化光譜采樣，提升礦產(chǎn)、油氣、水色、海溫、大氣溫/濕度等要素的探測(cè)精度。LIST傳感器采用大口徑接收、多波束等方式，提高激光載荷測(cè)高精度，精確量化陸地、植被、冰蓋、內(nèi)陸水體等目標(biāo)特征，基本實(shí)現(xiàn)全球高程三維測(cè)繪。

2.4 新體制遙感衛(wèi)星發(fā)展迅速，多視角觀測(cè)能力不斷增強(qiáng)

近幾年，以Skybox 公司的Skybox視頻小衛(wèi)星星座和行星（Planet）公司的“鴿群”（Flock）系列為代表的大規(guī)模微納遙感衛(wèi)星星座得到快速發(fā)展。Skybox 視頻小衛(wèi)星星座已部署13顆，F(xiàn)lock 系列微納光學(xué)衛(wèi)星星座已部署近300顆，可提供以高重訪、低成本為特點(diǎn)的全球中、高分辨率衛(wèi)星圖像，大大拓展了成像遙感的新用途。輕小型光學(xué)載荷可以靈活研制，批量生產(chǎn)，一箭多星、機(jī)動(dòng)發(fā)射，組網(wǎng)運(yùn)行，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用前景廣闊。同時(shí)，采用云服務(wù)、專業(yè)APP等方式，嘗試提高實(shí)時(shí)響應(yīng)和定制化服務(wù)水平。衍射成像望遠(yuǎn)鏡技術(shù)、在軌組裝望遠(yuǎn)鏡技術(shù)、綜合孔徑干涉望遠(yuǎn)鏡技術(shù)不斷走向?qū)嵱?；?jì)算成像技術(shù)、量子成像技術(shù)已經(jīng)完成理論試驗(yàn)驗(yàn)證；3D打印、自由曲面光學(xué)加工等新技術(shù)正在走向空間應(yīng)用。星上數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理、智能處理成為熱點(diǎn)，光學(xué)圖像在軌校正技術(shù)、智能云判技術(shù)等方向備受關(guān)注。未來隨著星上軟件重構(gòu)，大規(guī)模運(yùn)算能力、存儲(chǔ)能力的提升，以及多星互聯(lián)協(xié)同技術(shù)、微波和光學(xué)數(shù)據(jù)融合技術(shù)等不斷進(jìn)步，航天遙感有望實(shí)現(xiàn)更多突破。

3 遙感產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)

遙感產(chǎn)業(yè)包括衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、衛(wèi)星應(yīng)用等幾方面，其中重點(diǎn)在于衛(wèi)星應(yīng)用。據(jù)SIA 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止到2018年年底，全球在軌業(yè)務(wù)運(yùn)行的衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到2100 顆，其中有668 顆是遙感衛(wèi)星，約占在軌運(yùn)行衛(wèi)星總數(shù)的1/3。2018年全球遙感衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)收入達(dá)到21億美元。隨著遙感衛(wèi)星數(shù)量和數(shù)據(jù)越來越多，高分辨率衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用日益普及，遙感衛(wèi)星對(duì)政府、行業(yè)、軍事及大眾消費(fèi)的帶動(dòng)作用明顯，未來10年遙感衛(wèi)星制造和數(shù)據(jù)應(yīng)用市場(chǎng)預(yù)計(jì)還將保持快速增長(zhǎng)。

為實(shí)現(xiàn)空間資源規(guī)?；?、業(yè)務(wù)化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，我國(guó)于2015年10月發(fā)布《國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2015—2025年）》，將研制建設(shè)遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星三大系統(tǒng)及其他附屬產(chǎn)品與服務(wù)，最終形成達(dá)到國(guó)際化先進(jìn)水平的空間基礎(chǔ)設(shè)施。此《規(guī)劃》著眼于滿足我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域發(fā)展需要，并明確提出支持商業(yè)化發(fā)展，引導(dǎo)遙感衛(wèi)星成為商業(yè)航天投資熱點(diǎn)。

21世紀(jì)空間技術(shù)應(yīng)用股份有限公司、長(zhǎng)光衛(wèi)星技術(shù)有限公司、中國(guó)四維測(cè)繪技術(shù)有限公司、珠海歐比特宇航科技股份有限公司等企業(yè)踴躍參與，逐步發(fā)展了“北京”“吉林”“高景”“珠?！钡壬虡I(yè)遙感衛(wèi)星星座。新興公司突破傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)模式的束縛、利益鏈條的糾葛，綜合運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)，在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，面向消費(fèi)用戶提供全球覆蓋、近實(shí)時(shí)響應(yīng)的定制化服務(wù)，正在從“數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)”向“數(shù)據(jù)專家”轉(zhuǎn)變，其顛覆性的商業(yè)模式和衛(wèi)星應(yīng)用創(chuàng)新，進(jìn)一步促進(jìn)了遙感產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)。

在國(guó)內(nèi)，隨著高分辨率遙感衛(wèi)星（“高分”）重大科技專項(xiàng)工程的推進(jìn)，亞米級(jí)高分影像數(shù)據(jù)日益增多，正在打破國(guó)外遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)壟斷。國(guó)土、自然資源等傳統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用不斷深化，金融、物流、保險(xiǎn)等方面的新興應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，同基于位置的服務(wù)融合應(yīng)用成為遙感應(yīng)用新的增長(zhǎng)點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，優(yōu)于2.5 m分辨率的遙感原始數(shù)據(jù)直接消費(fèi)約5億元/年，年平均增長(zhǎng)率達(dá)到驚人的8%。遙感數(shù)據(jù)深度處理加工應(yīng)用服務(wù)等產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均達(dá)到數(shù)十億元，保持快速增長(zhǎng)。“一帶一路”沿線近60個(gè)國(guó)家遙感應(yīng)用需求巨大，據(jù)估計(jì)，到2025年，“一帶一路”沿線國(guó)家的商業(yè)遙感市場(chǎng)規(guī)模能夠達(dá)到60億元，若考慮延伸的地理信息系統(tǒng)建設(shè)、解決方案等業(yè)務(wù)，有望突破百億元規(guī)模。

4 未來一代衛(wèi)星遙感系統(tǒng)進(jìn)階路徑

考慮軍、民、商各類遙感用戶的數(shù)據(jù)需要，以及遙感應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展勢(shì)頭，遙感衛(wèi)星研制也面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，遙感衛(wèi)星大小互補(bǔ)、高端與低端銜接、高中低軌道結(jié)合是一條相對(duì)合理的體系化發(fā)展路徑。從衛(wèi)星重量和尺寸看，可分成大、小衛(wèi)星2類，大衛(wèi)星一般承載能力強(qiáng)，可以配置多類載荷，起到綜合遙感、多手段探測(cè)的作用；小衛(wèi)星一般體積較小，配置單一載荷，成本優(yōu)勢(shì)突出，能夠大量和快速部署；在行業(yè)應(yīng)用、應(yīng)急處置或作戰(zhàn)體系中，兩類衛(wèi)星可以互補(bǔ)協(xié)同，共同完成多類型使命任務(wù)。從衛(wèi)星的價(jià)值和重要性看，可分成高端衛(wèi)星和商業(yè)衛(wèi)星2類，高端衛(wèi)星一般是具有重要價(jià)值的高可靠衛(wèi)星系統(tǒng)，數(shù)量不多，一旦損毀會(huì)造成地面業(yè)務(wù)中斷等重大影響；與其對(duì)應(yīng)的是商業(yè)衛(wèi)星，一般成本較低、功能夠用，數(shù)量可以很多，相互協(xié)同也能發(fā)揮非常大的作用。

4.1 高端衛(wèi)星發(fā)展進(jìn)階

未來高端衛(wèi)星的發(fā)展，不能僅關(guān)注空間分辨率等指標(biāo)，重點(diǎn)是要在新體制、新概念、顛覆性等方面發(fā)力，著力解決國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，瞄準(zhǔn)重大技術(shù)突破，以國(guó)家投資為主，帶動(dòng)一大批關(guān)鍵技術(shù)突破，引領(lǐng)衛(wèi)星遙感技術(shù)、應(yīng)用體制跨越發(fā)展、跨域融合等。高端衛(wèi)星主要的發(fā)展方向有：

4.1.1充分利用中軌道資源

美國(guó)SpaceX 公司在2019年分2批將120 顆“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射入軌。據(jù)SpaceX 公司未來發(fā)展規(guī)劃稱，他們將在幾年內(nèi)在低地球軌道發(fā)射部署42 000顆衛(wèi)星，以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。2019年9月2日，ESA 的“風(fēng)神”氣象衛(wèi)星與StarLink44產(chǎn)生碰撞風(fēng)險(xiǎn)，ESA 采取緊急變軌措施，避免了一次可能的“太空交通事故”?？紤]到所有國(guó)家、企業(yè)的星座發(fā)展計(jì)劃，未來幾年，低地球軌道將變得擁擠不堪，衛(wèi)星數(shù)量與碎片數(shù)量將具有同等規(guī)模，發(fā)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加大。因?yàn)樾⌒l(wèi)星成本低，業(yè)主往往不在乎損毀，國(guó)際上也沒有相關(guān)法律界定責(zé)任，這就給大衛(wèi)星、高價(jià)值衛(wèi)星帶來巨大的在軌生存壓力。為此，必須瞄準(zhǔn)中軌道資源，積極加大耐輻照宇航芯片、高可靠有效載荷等技術(shù)研發(fā)，在中軌道部署高端衛(wèi)星。根據(jù)初步仿真結(jié)果，若衛(wèi)星入軌采用6000～8000 km 軌道高度，平均單次過境時(shí)長(zhǎng)約1 h，單星可實(shí)現(xiàn)一天2次觀測(cè)，能極大提升光學(xué)、紅外、SAR 等載荷的觀測(cè)時(shí)效性。

4.1.2 追求性能卓越和領(lǐng)先

高端衛(wèi)星有責(zé)任為地球整體綜合觀測(cè)貢獻(xiàn)更多數(shù)據(jù)，從國(guó)家和行業(yè)層面推動(dòng)以全球整體觀、系統(tǒng)觀和多時(shí)空尺度來研究地球、認(rèn)識(shí)地球。結(jié)合信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)進(jìn)步，高端遙感衛(wèi)星系統(tǒng)要承擔(dān)起技術(shù)引領(lǐng)進(jìn)步的重任，在在軌智能任務(wù)規(guī)劃、在軌數(shù)據(jù)處理、目標(biāo)識(shí)別與自動(dòng)跟蹤等方面不斷取得重大突破，在好用性、易用性上凸顯價(jià)值。這就需要強(qiáng)化多手段技術(shù)融合，令大型衛(wèi)星平臺(tái)攜帶多種關(guān)聯(lián)載荷，便于同時(shí)獲取多源數(shù)據(jù)并實(shí)施星上處理，即可只部署少量衛(wèi)星占據(jù)中高軌寶貴資源，以強(qiáng)時(shí)效、近連續(xù)觀測(cè)優(yōu)勢(shì)解決地面快速變化狀態(tài)的監(jiān)控等問題。

4.1.3 注重跨域融合一體化

為增強(qiáng)對(duì)特定區(qū)域、特定目標(biāo)的監(jiān)視和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警能力，需要發(fā)揮高軌衛(wèi)星凝視監(jiān)測(cè)和掃描監(jiān)測(cè)范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，統(tǒng)籌中高軌區(qū)域監(jiān)視與災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)，提高可見光、紅外、SAR 成像分辨率和譜段覆蓋，在高軌部署少量衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)區(qū)域連續(xù)、多窗口監(jiān)視觀測(cè)。探索遙感、通信一體化技術(shù)體制，由1顆衛(wèi)星承載遙感、通信2類載荷，以縮短用戶獲得數(shù)據(jù)及第一手信息的時(shí)間。探索將所有高端衛(wèi)星有效鏈接，再配置在軌高端計(jì)算節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，形成空間云服務(wù)能力。推動(dòng)空間信息常態(tài)化進(jìn)入政府、行業(yè)、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等的業(yè)務(wù)鏈和價(jià)值鏈，促進(jìn)高端遙感衛(wèi)星及應(yīng)用系統(tǒng)成為國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分和可依賴的信息源。

4.2 商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展進(jìn)階

4.2.1 推進(jìn)星座規(guī)?；瘧?yīng)用

微小衛(wèi)星以其快速研制、成本低廉、功能適度等優(yōu)勢(shì)開辟了人造地球衛(wèi)星發(fā)展的重要方向。這得益于技術(shù)推動(dòng)與需求牽引2方面因素：一方面，以MEMS微光機(jī)電、高集成度IC芯片等技術(shù)為代表的部組件小型化、微型化發(fā)展迅猛，不斷推動(dòng)衛(wèi)星向更高功能密度比、更高承載比演化；另一方面，對(duì)遙感數(shù)據(jù)時(shí)效性、定制性、低成本獲取的需求使得傳統(tǒng)大型衛(wèi)星研制方式顯現(xiàn)不足。因此，廣受關(guān)注的微小衛(wèi)星發(fā)展因勢(shì)利導(dǎo)，受政府及市場(chǎng)多方支持，技術(shù)和應(yīng)用不斷成熟，已然成為空間系統(tǒng)的重要組成部分。

發(fā)展日新月異的微小衛(wèi)星技術(shù)熱度未減。大力發(fā)展分布式、微小、微納集群衛(wèi)星遙感技術(shù)，是推動(dòng)衛(wèi)星遙感低成本、批量化和組網(wǎng)集群應(yīng)用的重要途徑?；蛘邔⑽⑿⌒l(wèi)星用于專題型、功能簡(jiǎn)化、特殊遙感，如紅外成像、重力場(chǎng)探測(cè)、環(huán)境要素獲取等，以網(wǎng)絡(luò)化、智能化實(shí)現(xiàn)傳感、通信和數(shù)據(jù)融合；或者將微小型編隊(duì)和大型衛(wèi)星系統(tǒng)組網(wǎng)應(yīng)用，有望滿足一體化、多層級(jí)應(yīng)用需求，有利于實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)接入、全網(wǎng)連通，提供數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲取、處理和快速下傳。

4.2.2公益與市場(chǎng)適度平衡

面對(duì)氣候氣象災(zāi)害、海洋監(jiān)測(cè)等公益應(yīng)用，適度補(bǔ)足新型手段。目前，全球長(zhǎng)周期、精細(xì)化風(fēng)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)新的需求，如熱帶氣旋海面風(fēng)速測(cè)量精度要求達(dá)到0.2 m/s水平，同時(shí)希望大范圍準(zhǔn)連續(xù)觀測(cè)，故可以考慮采用大規(guī)模微納衛(wèi)星星座，軌道高度設(shè)計(jì)在500～600 km，利用GNSS反射信號(hào)，免掉大功率微波發(fā)射源，可以連續(xù)、有效獲取風(fēng)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，有望提高對(duì)大氣氣旋全壽命周期、高精度監(jiān)測(cè)能力。在運(yùn)行模式上，可考慮采用國(guó)家引導(dǎo)、市場(chǎng)融資模式，獲取的數(shù)據(jù)兼做公益和商用，公益上可以支撐國(guó)家應(yīng)對(duì)全球氣候變化，助力“一帶一路”倡議，提高沿線國(guó)家防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)水平等。同時(shí)，還可應(yīng)用于海浪、凍土等要素監(jiān)測(cè)，在海洋動(dòng)力、農(nóng)業(yè)農(nóng)村、自然災(zāi)害應(yīng)急管理等領(lǐng)域具有一定前景。

4.2.3找準(zhǔn)突破口和持續(xù)發(fā)展的潛力

圍繞成像、普查、詳查等多尺度、高重訪觀測(cè)需求，可考慮采用大規(guī)模組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)區(qū)域或全球成像遙感。在未來一段時(shí)間內(nèi)，針對(duì)我國(guó)綜合探測(cè)頻段相對(duì)匱乏、分辨率與幅寬不能兼顧、復(fù)雜場(chǎng)景定量化遙感不足等問題，可以在可見光成像技術(shù)基礎(chǔ)上，大力發(fā)展紅外系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)。例如，多頻、多極化、多模式SAR 衛(wèi)星系統(tǒng)，能夠穿透樹冠，監(jiān)測(cè)森林生物量，制作全國(guó)以及全球覆蓋空間連續(xù)的森林生物量分布專題圖，每年更新1次，大幅提升我國(guó)對(duì)于全球森林資源監(jiān)測(cè)能力。通過體系化設(shè)計(jì)，多顆SAR 衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行，可以在地形測(cè)繪、交通、農(nóng)業(yè)、應(yīng)急管理等方面實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用，并全面提升森林覆蓋普查、農(nóng)業(yè)生物量評(píng)估、三維形變監(jiān)測(cè)、交通設(shè)施探測(cè)等能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文研究探討了我國(guó)衛(wèi)星遙感系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)階路徑，提出了值得關(guān)注的重大技術(shù)方向，希望為遙感載荷、衛(wèi)星系統(tǒng)、衛(wèi)星應(yīng)用等領(lǐng)域發(fā)展提供借鑒。遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展以應(yīng)用需求為起始，以數(shù)據(jù)應(yīng)用為歸宿。因此向系統(tǒng)要技術(shù)，向應(yīng)用要效益，這兩點(diǎn)須平衡發(fā)展，有機(jī)協(xié)調(diào)。鑒于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)市場(chǎng)前景廣闊，且具有戰(zhàn)略價(jià)值，建議國(guó)家制定鼓勵(lì)性政策，實(shí)現(xiàn)公益和商業(yè)互補(bǔ)發(fā)展，支持和鼓勵(lì)社會(huì)資本投入高分辨率遙感衛(wèi)星制造及遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，發(fā)揮社會(huì)資本靈活便捷、市場(chǎng)敏銳等優(yōu)勢(shì)，補(bǔ)充完善以政府為主導(dǎo)的發(fā)展模式；等待條件成熟時(shí)，結(jié)合“一帶一路”倡議，鼓勵(lì)企業(yè)走出國(guó)門，將我國(guó)衛(wèi)星制造和衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)推廣到國(guó)際市場(chǎng)。