郭丁 孟令杰 于龍江 時魏旭 李姍姍 范立佳 余婧 姜洋

(1 中國空間技術(shù)研究院，北京 100094)(2 國家國防科技工業(yè)局重大專項(xiàng)工程中心，北京 100101)(3 中國空間技術(shù)研究院遙感衛(wèi)星總體部，北京 100094)(4 太原衛(wèi)星發(fā)射中心，太原 036301)

2020年7月3日，高分辨率多模綜合成像衛(wèi)星(以下簡稱“高分多模衛(wèi)星”)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射入軌。高分多模衛(wèi)星作為《國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃(2015—2025年)》中分辨率最高的光學(xué)遙感衛(wèi)星、首顆入軌的科研衛(wèi)星，其成功發(fā)射和在軌應(yīng)用，標(biāo)志著我國光學(xué)遙感衛(wèi)星的設(shè)計(jì)、研制與應(yīng)用水平已進(jìn)入國際先進(jìn)行列。

高分多模衛(wèi)星配置了高分辨率光學(xué)相機(jī)、大氣同步校正儀、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(含在軌圖像處理、區(qū)域提取功能)、星間激光通信系統(tǒng)等有效載荷，并采用全新一代中型敏捷遙感衛(wèi)星公用平臺，實(shí)現(xiàn)靈活豐富的敏捷成像模式、高效智能的任務(wù)管理能力，滿足用戶對高分辨率、高精度光學(xué)圖像的迫切需求[1]。

從國外高分辨率遙感衛(wèi)星發(fā)展情況來看，在衛(wèi)星入軌前均進(jìn)行了長期、扎實(shí)的星地一體化技術(shù)攻關(guān)與配套產(chǎn)品開發(fā)工作。美國“世界觀測”(WorldView)系列衛(wèi)星在發(fā)射前對有效載荷光譜響應(yīng)標(biāo)定方法、8譜段多光譜數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用方法、衛(wèi)星任務(wù)定制及任務(wù)規(guī)劃方法等進(jìn)行了深入研究[2-3]，確保了衛(wèi)星入軌后圖像數(shù)據(jù)在植被分類、水深分析、巖性分析、三維重構(gòu)等方面發(fā)揮良好作用。法國昴宿星(Pleiades)系列衛(wèi)星在發(fā)射前對星地任務(wù)體系架構(gòu)及工作流程進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，對面向復(fù)雜應(yīng)用場景的任務(wù)規(guī)劃算法、大氣路徑影響校正算法、立體影像處理方法等進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)品開發(fā)，基于GeoStore網(wǎng)站的數(shù)據(jù)訂購系統(tǒng)向全球用戶提供了便捷的服務(wù)[4]。

在高分多模衛(wèi)星的立項(xiàng)與整個研制過程中，國防科工局重大專項(xiàng)工程中心作為工程主管部門，充分重視衛(wèi)星的研制與應(yīng)用能夠緊密結(jié)合、有機(jī)銜接，組織星、地參研單位論證并實(shí)施了“星地一體化專項(xiàng)”工作，圍繞衛(wèi)星像質(zhì)保證、任務(wù)定制、數(shù)據(jù)處理、在軌綜合效能評估等任務(wù)部署了研究課題，解決長期以來存在的遙感衛(wèi)星入軌后載荷定標(biāo)周期長、圖像質(zhì)量存在認(rèn)知短板、任務(wù)定制靈活性差、數(shù)據(jù)信息挖掘不充分、衛(wèi)星效能評估定量化程度不足等問題。衛(wèi)星入軌后，作為研究成果的算法、軟件等迅速得到了工程應(yīng)用，為衛(wèi)星應(yīng)用效能的充分發(fā)揮提供了重要保障。

1 星地一體化專項(xiàng)方案設(shè)計(jì)

高分多模衛(wèi)星主要服務(wù)于自然資源、應(yīng)急管理、農(nóng)業(yè)農(nóng)村、生態(tài)環(huán)境、住建、林業(yè)和草原等行業(yè)，并支持其他行業(yè)與區(qū)域的應(yīng)用。按照我國民用空間基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃的指導(dǎo)思想，要求高分多模衛(wèi)星能夠切實(shí)服務(wù)用戶業(yè)務(wù)需求、保障在軌應(yīng)用效能、促進(jìn)遙感產(chǎn)業(yè)發(fā)展。綜合考慮高分多模衛(wèi)星分辨率高、數(shù)據(jù)量大、敏捷能力強(qiáng)、成像模式多、在軌數(shù)據(jù)處理、智能任務(wù)管理等特點(diǎn)[5]，按照綜合統(tǒng)籌規(guī)劃的原則開展了天地一體圖像質(zhì)量提升、圖像壓縮質(zhì)量評價、基于深度學(xué)習(xí)的圖像檢索、面向移動終端的任務(wù)管理、應(yīng)用效益綜合保障和工程綜合效能評估等研究項(xiàng)目。

1)天地一體圖像質(zhì)量提升

以全鏈路保障與提升衛(wèi)星圖像質(zhì)量為目標(biāo)，開展針對性的研究工作。在圖像幾何質(zhì)量方面，結(jié)合衛(wèi)星的敏捷機(jī)動成像能力與特點(diǎn)，研究天地一體定標(biāo)模式設(shè)計(jì)、無場或稀少控制點(diǎn)定標(biāo)、地面定標(biāo)數(shù)據(jù)處理分析等技術(shù)，解決星體姿態(tài)高頻變化(相比姿態(tài)測量系統(tǒng)測姿頻率)、相機(jī)-星敏夾角周期性變化、主動推掃復(fù)雜變形[6]等問題，形成系統(tǒng)的圖像幾何質(zhì)量提升方法。在圖像輻射質(zhì)量方面，研究高分辨率成像條件下自動化輻射定標(biāo)技術(shù)及處理算法，制定衛(wèi)星在軌常態(tài)化的輻射定標(biāo)方案，實(shí)現(xiàn)無場、快速的相對輻射定標(biāo)和絕對輻射定標(biāo)。天地一體的圖像質(zhì)量提升構(gòu)架見圖1所示。

圖1 天地一體圖像質(zhì)量提升技術(shù)架構(gòu)

2)圖像壓縮質(zhì)量評價

高分多模衛(wèi)星分辨率高、數(shù)據(jù)量大，必須采用星上數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)才能緩解衛(wèi)星數(shù)據(jù)下傳的壓力。在此背景下，圖像壓縮造成的像質(zhì)損失是無可避免的，但其損失程度如何、影響效應(yīng)如何，各方存在不一致的理解和認(rèn)知。因此開展更為有效的星上數(shù)據(jù)壓縮方法研究和評價，以實(shí)現(xiàn)在軌數(shù)據(jù)的減少、同時保障地面重構(gòu)遙感圖像的質(zhì)量[7]。主要開展面向典型場景、典型任務(wù)的圖像壓縮質(zhì)量評價研究，通過分析星上壓縮算法壓縮前后圖像的二維失真度、光譜失真度、空間失真度等客觀指標(biāo)，以及圖像在地物分類、目標(biāo)檢測、特征提取與匹配等典型應(yīng)用中的效果差異，完成對圖像壓縮方法的性能評價。

3)基于深度學(xué)習(xí)的圖像檢索

高分多模衛(wèi)星在軌工作時間長、空間分辨率高，獲取圖像中包含海量信息。如何對感興趣的特定地物、已知特征目標(biāo)或近似特征目標(biāo)等進(jìn)行高效檢索、自動識別、快速提取與分類統(tǒng)計(jì)等，是應(yīng)用中亟待解決的問題。傳統(tǒng)的遙感圖像檢索和識別算法一般都需要人工手段提取樣本特征，然后選擇適當(dāng)?shù)姆诸惼鬟M(jìn)行訓(xùn)練，不僅提取過程繁瑣，無法適應(yīng)圖像獲取環(huán)境條件的變化或目標(biāo)的變化，而且檢測和識別結(jié)果具有很大的不確定性。深度學(xué)習(xí)方法，可以自主學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的表示方式和特征，大幅提高圖像檢索和識別精度[8]。項(xiàng)目設(shè)計(jì)輕量級特征區(qū)網(wǎng)絡(luò)，利用基于深度哈希學(xué)習(xí)的衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)高效索引技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在大量遙感圖像數(shù)據(jù)庫中的快速高效檢索，采用圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對檢索的衛(wèi)星圖像進(jìn)行重排序，大幅提升檢索結(jié)果與用戶需求的相關(guān)度，并實(shí)現(xiàn)對檢索結(jié)果智能統(tǒng)計(jì)分析。

4)面向移動終端的任務(wù)管理

隨著高速移動網(wǎng)絡(luò)的普及、移動終端處理能力的不斷提升，用戶對于高分辨率、敏捷成像衛(wèi)星數(shù)據(jù)的使用習(xí)慣必然向移動端轉(zhuǎn)變，這一發(fā)展趨勢與需求對高分多模衛(wèi)星的業(yè)務(wù)運(yùn)行管理模式提出了新的挑戰(zhàn)。為提升用戶定制任務(wù)、管理訂單、追蹤流程的便利性，研究并開發(fā)適用于移動終端的任務(wù)管理軟件，在技術(shù)層面綜合采用B/S軟件系統(tǒng)架構(gòu)、基于地理信息系統(tǒng)(GIS)的場景顯示、目標(biāo)區(qū)域自動分割、一鍵式任務(wù)規(guī)劃、元任務(wù)自主生成等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)集用戶需求采集、需求統(tǒng)籌、任務(wù)規(guī)劃、訂單追蹤于一體的地面管控軟件系統(tǒng)，建立終端用戶和衛(wèi)星系統(tǒng)間的任務(wù)流程通路，更好地服務(wù)用戶，牽引并推動高分辨率、敏捷機(jī)動衛(wèi)星的商業(yè)化與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用發(fā)展。

5)應(yīng)用效益綜合保障

為充分挖掘和發(fā)揮中型敏捷平臺和高分多模衛(wèi)星的公益價值和商業(yè)價值，更好的滿足相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用需求、產(chǎn)生更好的社會效益，緊密聯(lián)系自然資源、應(yīng)急管理、農(nóng)業(yè)農(nóng)村、生態(tài)環(huán)境、住建、林業(yè)和草原等行業(yè)的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，結(jié)合高分多模衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢，以應(yīng)用示范的形式開展應(yīng)用效益綜合保障研究工作。具體內(nèi)容包括對衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)的產(chǎn)品體系進(jìn)行梳理分析、對各行業(yè)相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品進(jìn)行詳細(xì)定義、對多種敏捷成像模式的應(yīng)用流程和效果進(jìn)行在軌測試、對行業(yè)主體業(yè)務(wù)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用測試等，以提升高分多模衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)在行業(yè)的應(yīng)用技術(shù)水平、發(fā)揮衛(wèi)星的應(yīng)用潛力。

6)工程綜合效能評估

高分多模衛(wèi)星作為業(yè)務(wù)化運(yùn)行的應(yīng)用類衛(wèi)星，是國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分、按照國務(wù)院相關(guān)要求開展的政府和社會資本合作(PPP)示范項(xiàng)目，需要開展第三方的衛(wèi)星工程綜合效能評估。研究借鑒國內(nèi)外遙感衛(wèi)星應(yīng)用效能評價指標(biāo)體系，結(jié)合高分多模衛(wèi)星特點(diǎn)，建立評價模型，對高分多模衛(wèi)星的系統(tǒng)效能、技術(shù)能力、自主可控能力及國際競爭力等進(jìn)行全面評價，完成衛(wèi)星工程效能的綜合客觀評估。通過該項(xiàng)工作，實(shí)現(xiàn)民用航天衛(wèi)星工程管理的有益探索，促進(jìn)民用空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成果落地、遙感衛(wèi)星系統(tǒng)星地協(xié)同發(fā)展、全壽命周期應(yīng)用潛力開發(fā)和能力提升，同時促進(jìn)平臺和技術(shù)成果的應(yīng)用推廣，提升工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和商業(yè)價值。

2 星地一體化專項(xiàng)成果及應(yīng)用

1)天地一體圖像質(zhì)量提升

開展了系統(tǒng)的研究工作，包括：提出了不依賴定標(biāo)場的幾何輻射定標(biāo)方法，實(shí)現(xiàn)了基于星上冗余觀測信息的高頻姿態(tài)反演、基于異源控制點(diǎn)的圖像處理精度提升等技術(shù)，構(gòu)建了交會角自適應(yīng)平差模型。完成了天地一體圖像質(zhì)量提升與穩(wěn)定性保障軟件研制開發(fā)，處理精度達(dá)到國內(nèi)行業(yè)領(lǐng)先指標(biāo)水平，與國際同類衛(wèi)星WorldView系列等相當(dāng)。

針對高分多模衛(wèi)星影像分辨率高、難以獲取定標(biāo)基準(zhǔn)、利用傳統(tǒng)定標(biāo)方法無法實(shí)現(xiàn)快速常態(tài)化高精度在軌定標(biāo)的問題，研究設(shè)計(jì)了不依賴定標(biāo)場的定標(biāo)方法，保障高分多模衛(wèi)星的定標(biāo)效率和精度。綜合利用上述技術(shù)，高分多模衛(wèi)星在發(fā)射入軌后2個月內(nèi)基本完成載荷在軌定標(biāo)工作，實(shí)現(xiàn)內(nèi)定標(biāo)精度優(yōu)于0.3像素，定標(biāo)后圖像定位精度得到明顯提升；實(shí)現(xiàn)相對輻射定標(biāo)精度優(yōu)于3%、絕對輻射定標(biāo)精度優(yōu)于7%。

針對衛(wèi)星敏捷成像(尤其是主動推掃成像)過程中姿態(tài)變化快、星上姿態(tài)測量系統(tǒng)測姿頻率受限(星敏感器測量數(shù)據(jù)8 Hz)、無法反演高頻姿態(tài)變化過程的問題，研究星上冗余觀測信息反演星上姿態(tài)算法，形成動中成像中的復(fù)雜變形的校正處理方案。

采用基于圖像特征的光學(xué)和SAR影像匹配技術(shù)，提出了異源影像的同名點(diǎn)獲取、精確配準(zhǔn)方案和算法，經(jīng)測試驗(yàn)證，異源圖像匹配精度可以達(dá)到1.5個像素以內(nèi)，見圖2所示。采用此方法，利用高分三號衛(wèi)星等SAR圖像提取廣域控制點(diǎn)，基于偏移矩陣方法消除高分多模衛(wèi)星光學(xué)影像中的系統(tǒng)誤差，能夠?qū)⒏叻侄嗄Ｐl(wèi)星圖像無控定位精度提升到5 m(1σ)以內(nèi)。

圖2 光學(xué)(左)、SAR(右)影像控制點(diǎn)匹配結(jié)果

針對敏捷成像獲取的多角度影像，利用區(qū)域內(nèi)多視角多重覆蓋影像的幾何連接條件構(gòu)成區(qū)域網(wǎng)，同時針對區(qū)域網(wǎng)內(nèi)存在的各種交會角條件建立自適應(yīng)平差解算方法，在區(qū)域網(wǎng)內(nèi)僅布設(shè)少量控制點(diǎn)的情況下，利用求解影像定向參數(shù)和加密點(diǎn)物方坐標(biāo)的整體平差方法，同樣可以提升圖像平面和立體精度。

2)圖像壓縮質(zhì)量評價

針對高分多模衛(wèi)星分辨率高、多行業(yè)應(yīng)用等特點(diǎn)，面向多用戶不同業(yè)務(wù)應(yīng)用場景，選取了水面、海岸、農(nóng)田、城市、森林、草原、山地、海洋、沙漠等14類影像樣本，對星上壓縮算法及壓縮比完成了主觀和客觀壓縮評測，為在軌壓縮比的選擇應(yīng)用提供了有力支撐。

研究確定了圖像二維失真度、光譜失真度、空間失真度三個方面的9個客觀指標(biāo)，用于評價圖像壓縮重建后圖像的質(zhì)量，真實(shí)反映壓縮算法對圖像質(zhì)量的影響，并開發(fā)了圖像壓縮失真客觀評價軟件系統(tǒng)。對1萬余幅全色及多光譜影像的壓縮前后質(zhì)量進(jìn)行對比，得到采取不同壓縮比對不同地物圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮后，峰值信噪比的變化，見圖3所示。結(jié)果表明無損壓縮沒有質(zhì)量損失，2∶1壓縮幾乎無指標(biāo)性差異，4∶1壓縮后圖像質(zhì)量不影響觀測，專業(yè)人員幾乎無法察覺其差異。

圖3 不同壓縮比影響分析結(jié)果

為進(jìn)一步分析圖像壓縮對用戶定量化應(yīng)用的影響，對目標(biāo)分類、目標(biāo)識別、特征提取、特征匹配等典型應(yīng)用的效果進(jìn)行量化對比。結(jié)果顯示2∶1壓縮后圖像不影響目標(biāo)識別、目標(biāo)分類、特征提取等任務(wù)執(zhí)行效果，4∶1壓縮后圖像對小目標(biāo)(小于15像素×15像素)的檢測效果略有影響，對農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利等大型目標(biāo)的檢測與識別等任務(wù)影響較小，可以滿足行業(yè)用戶應(yīng)用需求，如圖4所示。

圖4 不同壓縮比下目標(biāo)檢測結(jié)果

通過上述工作，定量化驗(yàn)證了在軌圖像壓縮對圖像質(zhì)量的影響，為衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃、圖像應(yīng)用提供了參考。

3)基于深度學(xué)習(xí)的圖像檢索

針對高分多模衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)特點(diǎn)，收集并建立典型觀測目標(biāo)的遙感樣本庫，并通過數(shù)據(jù)增廣、遷移學(xué)習(xí)等技術(shù)解決樣本數(shù)據(jù)不足的問題。研究基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)檢測與識別算法、基于哈希編碼的大規(guī)模衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)索引算法、基于圖學(xué)習(xí)的衛(wèi)星圖像檢索結(jié)果重排序算法，實(shí)現(xiàn)了對遙感圖像中特定目標(biāo)的高效檢索以及對檢索結(jié)果的重排序技術(shù)。完成基于深度學(xué)習(xí)的衛(wèi)星圖像檢索軟件開發(fā)，軟件系統(tǒng)框架包括數(shù)據(jù)輸入模塊、哈希碼生成模塊、檢索模塊、特征提取模塊、顯著性區(qū)域檢測模塊、重排序模塊、交互模塊及顯示模塊等。能夠?qū)Ω叻侄嗄Ｐl(wèi)星一景圖像(15 km×15 km)特定目標(biāo)進(jìn)行高速索引；針對檢索返回的圖像數(shù)據(jù)，能夠基于內(nèi)容關(guān)聯(lián)性進(jìn)行重新排序，獲得更好的排序結(jié)果；對于已經(jīng)返回的檢索數(shù)據(jù)，支持人工進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)性標(biāo)記，并通過進(jìn)行檢索結(jié)果的更新，從而優(yōu)化檢索結(jié)果。

以用戶關(guān)注的別墅區(qū)檢索為例，基于國內(nèi)典型別墅區(qū)遙感圖像構(gòu)造了數(shù)據(jù)集，并進(jìn)行模型訓(xùn)練。經(jīng)測試，使用一塊GeForce GTX 1080 Ti GPU，在14 904像素×7 840像素大小、分辨率0.6 m的高分多模衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)中，特定目標(biāo)區(qū)域索引時間小于1 s；對共計(jì)440張別墅數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)檢測，特定目標(biāo)區(qū)域召回率平均查全率為90.5%。圖5給出了別墅檢索結(jié)果示例。

圖5 基于深度學(xué)習(xí)的別墅檢索結(jié)果

4)面向移動終端的任務(wù)管理

開發(fā)了一套能夠在移動終端(例如手機(jī)、PAD、筆記本電腦等)進(jìn)行任務(wù)定制的APP軟件系統(tǒng)。對于業(yè)務(wù)用戶而言，具有圖像數(shù)據(jù)查詢、觀測目標(biāo)設(shè)定、觀測需求設(shè)定、需求訂單提交、規(guī)劃及執(zhí)行狀態(tài)查詢、圖像數(shù)據(jù)接收等功能；在規(guī)劃服務(wù)器端，規(guī)劃軟件具有場景管理、任務(wù)規(guī)劃、元任務(wù)編排及規(guī)劃結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析等功能。整個軟件系統(tǒng)能夠輔助用戶完成任務(wù)定制、任務(wù)規(guī)劃結(jié)果查詢，輔助衛(wèi)星操作人員更便捷的使用高分多模衛(wèi)星，提高衛(wèi)星任務(wù)執(zhí)行效率、更好的發(fā)揮衛(wèi)星的應(yīng)用效益。

軟件系統(tǒng)的移動端APP使用IONIC4開發(fā)框架，綁定Web應(yīng)用開發(fā)框架AngularJS，形成移動端設(shè)計(jì)方案。APP開發(fā)使用模型-視圖-控制器(MVC)設(shè)計(jì)模式，將應(yīng)用程序分解成若干獨(dú)立的邏輯模塊，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的靈活性和重用性。搭建基于開源軟件GeoServer的GIS服務(wù)器，通過GIS服務(wù)器在系統(tǒng)模塊之間迅速共享空間地理信息。采用CesiumJS作為地理信息和衛(wèi)星動態(tài)飛行過程的顯示工具，由其對地理數(shù)據(jù)、地貌數(shù)據(jù)、建筑物數(shù)據(jù)、衛(wèi)星模型、姿軌數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，典型工作場景(拼幅成像)的工作過程演示，如圖6所示。

圖6 任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)場景顯示界面

服務(wù)器端任務(wù)規(guī)劃軟件接收移動端APP的任務(wù)定制數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)從任務(wù)圈次分配到規(guī)劃結(jié)果輸出的全流程規(guī)劃過程，并完成與移動端之間的信息交互。本系統(tǒng)的開發(fā)，對移動端用戶直接使用和調(diào)度衛(wèi)星的可行性進(jìn)行了探索，拓展了衛(wèi)星應(yīng)用模式。

5)應(yīng)用效益綜合保障

針對高分多模衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)特點(diǎn)及應(yīng)用需求，對各領(lǐng)域內(nèi)數(shù)據(jù)產(chǎn)品類型進(jìn)行了定義，明確了各類型數(shù)據(jù)產(chǎn)品的應(yīng)用范圍、應(yīng)用方向。完成高分多模衛(wèi)星在軌測試與評價，開展了面向各個行業(yè)領(lǐng)域具體業(yè)務(wù)的應(yīng)用示范研究，驗(yàn)證高分多模衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用能力。提出后續(xù)衛(wèi)星發(fā)展的建議。

以城市園林綠地分類和綠化覆蓋率產(chǎn)品為例，利用高分多模衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)的光譜、紋理和幾何等特征信息，構(gòu)建植被指數(shù)、建立解譯標(biāo)志庫，采用監(jiān)督分類與人工目視解譯相結(jié)合的方法，識別城市綠地信息。按照城市綠地分類相關(guān)要求，將城市綠地分為公園綠地、防護(hù)綠地、附屬綠地等類型。依據(jù)提取結(jié)果和實(shí)際數(shù)據(jù)，得出總體識別精度為89%(見圖7所示)，能夠準(zhǔn)確評估區(qū)域園林綠化覆蓋情況，滿足城市園林綠化遙感監(jiān)測的應(yīng)用需求。

圖7 城市園林綠地分類結(jié)果

經(jīng)在軌測試與應(yīng)用示范研究，高分多模衛(wèi)星數(shù)據(jù)能滿足大比例尺國土調(diào)查、自然資源遙感監(jiān)測、災(zāi)害應(yīng)急觀測、農(nóng)業(yè)資源調(diào)查、生態(tài)保護(hù)遙感監(jiān)測、城市遙感監(jiān)管、林草生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測等幾十項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。

6)工程綜合效能評估

根據(jù)衛(wèi)星工程總體要求、結(jié)合主用戶和PPP投資方主要需求，從衛(wèi)星平臺性能、衛(wèi)星載荷性能、天地一體化服務(wù)能力、自主可控能力和國內(nèi)外對比評價等5個方面開展衛(wèi)星系統(tǒng)工程效能評估，并對比國際同類衛(wèi)星，客觀評價衛(wèi)星國際競爭力。

依托第三方獨(dú)立開展衛(wèi)星工程效能評估，評估工作分為地面測試評估和在軌測試評估兩個階段完成。經(jīng)評估認(rèn)為，高分多模衛(wèi)星在成像模式、平臺設(shè)計(jì)、載荷性能等方面，都有很大的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新性，為我國遙感衛(wèi)星開啟更高分辨率、更大寬幅、更精準(zhǔn)定位、更好觀測能力提供了很好的技術(shù)與工程經(jīng)驗(yàn)。衛(wèi)星在滿足國內(nèi)主用戶任務(wù)需求的同時，也可以大力支持開發(fā)“一帶一路”沿線國家和地區(qū)的商業(yè)市場需求。同時，通過獨(dú)立開展高分多模衛(wèi)星工程效能評估工作，對加強(qiáng)民用航天衛(wèi)星工程管理、促進(jìn)民用空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、推動航天強(qiáng)國發(fā)展具有重要意義。

3 結(jié)束語

空間基礎(chǔ)設(shè)施科研衛(wèi)星的星地一體化專項(xiàng)工作，是衛(wèi)星工程大總體負(fù)責(zé)組織實(shí)施的一項(xiàng)重要任務(wù)。針對科研衛(wèi)星工程星地一體化指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，從工程總體、衛(wèi)星平臺、有效載荷、地面接收、地面處理、應(yīng)用系統(tǒng)等方面進(jìn)行系統(tǒng)梳理，聚焦星、地、用一體化指標(biāo)體系中的薄弱和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，針對性地安排研究項(xiàng)目，與衛(wèi)星工程研制和在軌測試同步開展，打通從衛(wèi)星研制到用戶應(yīng)用的技術(shù)鏈路，聯(lián)合各方開展共性技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，最終通過集成、驗(yàn)證以確保成果支持工程實(shí)際應(yīng)用。

通過高分多模衛(wèi)星工程星地一體化工作的實(shí)施，統(tǒng)籌促進(jìn)了大系統(tǒng)工作的協(xié)調(diào)有序開展，為高分多模衛(wèi)星應(yīng)用效能的充分發(fā)揮提供了重要技術(shù)保障。通過實(shí)施過程的經(jīng)驗(yàn)和體會，對后續(xù)遙感衛(wèi)星星地一體化工作的實(shí)施提出以下建議。

(1)星地一體化工作啟動時間。在工程大總體工作層面，在以衛(wèi)星工程研制為主線的基礎(chǔ)上，應(yīng)充分參考用戶對于載荷數(shù)據(jù)特性研究、關(guān)鍵技術(shù)問題識別的進(jìn)展，選擇更合適的時間點(diǎn)介入并啟動星地一體化相關(guān)工作，既要避免啟動過早導(dǎo)致研究發(fā)散、成本損耗，又要避免與工程研制周期、進(jìn)度的沖突等問題。

(2)多星應(yīng)用效益保障統(tǒng)籌建設(shè)。按照當(dāng)前的相關(guān)管理辦法，星地一體化工作均是按照單星或一組同類衛(wèi)星等單一任務(wù)進(jìn)行論證和實(shí)施，在面向?qū)嶋H業(yè)務(wù)的應(yīng)用場景、應(yīng)用模式等方面均與行業(yè)用戶的實(shí)際需要具有一定的差距。未來應(yīng)考慮針對行業(yè)用戶多源數(shù)據(jù)的需求，統(tǒng)籌進(jìn)行統(tǒng)一的保障建設(shè)，能夠更好地促進(jìn)星地一體化工作效能提升，更好地服務(wù)于國家重大戰(zhàn)略的推進(jìn)。