衛(wèi)星遙感“最后一公里”亟待破解

2018年，我國對地觀測遙感衛(wèi)星迎來密集發(fā)射期，一顆顆遙感衛(wèi)星接連升空。遙感衛(wèi)星是幫助人們從天上“遙遠的感知”（觀測）地面的“眼睛”，這一只只“天空之眼”高掛太空，“遙望”大地，拍攝傳回的一景景高清影像，讓決策者坐在辦公室里就可以看云卷云舒、臺風運動、黃河狂舞、大地萬千，還可以利用“太空之眼”監(jiān)測各類自然災害…… 近年來，遙感衛(wèi)星對地觀測技術(shù)被廣泛應用于氣象、海洋、測繪、環(huán)境監(jiān)測等社會需求，成為對氣候變化和自然災害進行預報和評估的利器，每年挽回自然災害損失達數(shù)百億美元。 要讓衛(wèi)星遙感“天眼”發(fā)揮更大作用，多源遙感數(shù)據(jù)融合是發(fā)展趨勢。然而，我國衛(wèi)星遙感信息缺乏互聯(lián)互通，制約了遙感的深度應用。如何打破行業(yè)壁壘，讓衛(wèi)星遙感信息深度融合？如何破解遙感深度應用“最后一公里”？已成為業(yè)界亟待解決的問題。 　　

“太空之眼”閃爍 擺脫對外依賴 “還記得2008年汶川地震發(fā)生后，我國缺少可靠遙感數(shù)據(jù)源，遙感領(lǐng)域科技人員‘巧婦難為無米之炊’，只得向國外同行求援，甚至出現(xiàn)多個部門同時購買相同的國外遙感數(shù)據(jù)的現(xiàn)象吧。”8月10日，在由中國測繪地理信息學會、中國氣象學會、中國遙感應用協(xié)會主辦的“遙感應用技術(shù)論壇”上，中國測繪地理信息學會理事長宋超智引出“業(yè)界之痛”話題。 其實，通過不斷創(chuàng)新和接續(xù)攻關(guān)，10年后的今天，我國遙感數(shù)據(jù)源得到極大豐富，衛(wèi)星影像高精度無地面控制精確處理等技術(shù)也取得突破。中國科學院院士、武漢大學遙感信息工程學院院長龔建雅介紹說，我國光學遙感衛(wèi)星應用完全能夠滿足國內(nèi)外測圖、土地調(diào)查、變化監(jiān)測、國家災害應急和國防安全等重大需求，衛(wèi)星影像的國產(chǎn)化率已經(jīng)從十幾年前的10%提高到目前的70%以上。 不可否認，在遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取方面，過去我國缺少自主遙感衛(wèi)星，數(shù)據(jù)主要靠從國外購買。隨著需求增加，當時國內(nèi)風起云涌出現(xiàn)了許多國外衛(wèi)星代理公司。購買一景遙感影像價格高的要3萬多元，平均下來也要1萬元左右，而且數(shù)據(jù)不自主、不可控。我國每年花在購買國外遙感影像的費用不計其數(shù)，甚至還有很多是重復購買，浪費了大量資金。 近年來，我國遙感數(shù)據(jù)源獲取能力大大提高。僅2018年：1月，高景一號03和04星、吉林一號07和08星；3月，高分一號02、03和04星；4月，珠海一號02組共5顆星；5—7月，高分5號、6號和11號接連升空。 實際上，近年遙感衛(wèi)星家族不斷添員添丁。據(jù)中國氣象局原副局長許小峰介紹，目前，國內(nèi)已經(jīng)形成氣象、海洋、高分、資源、環(huán)境等對地遙感觀測衛(wèi)星系列，商業(yè)遙感衛(wèi)星系列也發(fā)展非常快。其中，我國風云氣象衛(wèi)星作為全球?qū)Φ赜^測氣象衛(wèi)星中的重要成員，已成功發(fā)射了17顆，目前有8顆在軌運行，且每個衛(wèi)星都產(chǎn)生了大量的遙感數(shù)據(jù)。 值得注意的是，如今國內(nèi)市場上國外衛(wèi)星數(shù)據(jù)價格大幅度降低，分辨率低于兩米的國外衛(wèi)星數(shù)據(jù)已基本退出國內(nèi)市場。　　

遙感需求旺盛 融合深應用成瓶頸 雖然天上眾星云集，但就遙感衛(wèi)星對地觀測來說，這只是一個開始。畢竟，遙感衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)，只有拿回地面應用才有意義。 目前，國家發(fā)展戰(zhàn)略需要遙感提供智慧力量，各行業(yè)的遙感應用也需求旺盛。生態(tài)文明建設、一帶一路倡議、軍民融合發(fā)展、科學防災減災等任務都需要遙感技術(shù)和數(shù)據(jù)的支撐。 以“一帶一路”來說，沿線區(qū)域，多沙漠、多海洋、多高原、多山地，包括無人區(qū)域，暴雨、強對流、森林草原火情、沙塵暴等災害損失是全球平均值的兩倍以上，運行于“天外”的衛(wèi)星可對這些大片區(qū)域進行全天候、立體化觀測，清晰捕捉災害變化。許小峰表示，目前中國風云二號H星已定位于東經(jīng)79度印度洋赤道上空，為“一帶一路”建設提供氣象遙感監(jiān)測服務，但深層次的大氣、陸地、海洋遙感服務產(chǎn)品還需要我們進行有針對性地研發(fā)。 氣象災害是自然災害中占比最大的災種，遙感技術(shù)所能提供的大范圍、高時效、直觀精確的各類產(chǎn)品可以在這一領(lǐng)域發(fā)揮獨特的、不可替代的重要作用。同理，生態(tài)文明建設也迫切需要我們提供精細化的遙感服務，如植被變化、產(chǎn)量評估、地表溫度、霧霾、沙塵、干旱、火情、水情、不潔凈水體等的精準監(jiān)測。 許小峰告訴記者，目前衛(wèi)星遙感亟待解決兩個問題：一是信息共享、互聯(lián)互通；二是深度開發(fā)應用。他說，我國形成的衛(wèi)星遙感系列中，氣象、海洋、環(huán)境、減災、測繪、地震等部門都有一套衛(wèi)星系統(tǒng)，獲取的遙感數(shù)據(jù)分散在這些部門中，如果能實現(xiàn)信息的互聯(lián)互通和共享，這些遙感數(shù)據(jù)會得到更多更好的應用。 另外，就是怎樣高水平地利用好這些遙感信息資源，這一點非常重要。簡單地看一張衛(wèi)星云圖就如同“看圖識字”，上面有臺風、有暴雨，亦或有雨還是有云，都不難看懂。但實際上衛(wèi)星遙感信息應用卻遠不止這些，比如通過數(shù)值計算、定性定量分析等手段，可以發(fā)現(xiàn)和識別更多有價值信息。如著名的歐洲數(shù)值天氣預報中心，他們自己并不發(fā)衛(wèi)星，但通過有效整合處理，創(chuàng)新應用就來自世界各地的信息資料，其中90%以上為衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，數(shù)值預報水平做到了全球第一。 所以，一定要打破信息壁壘，將遙感數(shù)據(jù)從目前分別重點應用于獨立的業(yè)務科研部門轉(zhuǎn)換為各行業(yè)、各部門、每個科技人員都能方便獲取和使用的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)多星多源多種遙感數(shù)據(jù)的融合，共建共享。 　　

自主創(chuàng)新攻關(guān) 突破“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù) 由于核心元器件受制于國外，我國遙感衛(wèi)星定位精度曾長期停留在300米左右?！白罱?0年，我國遙感實現(xiàn)了從無到有的跨越式發(fā)展，目前影像空間分辨率已經(jīng)達到1-0.5米。”中國科學院院士、武漢大學遙感信息工程學院院長龔建雅坦言，但在無地面控制下，高程精度還沒有解決，只能做到300米；有地面控制下，精度也比國外差1-2個數(shù)量級。 龔建雅率領(lǐng)研究團隊自主創(chuàng)新，借助資源三號衛(wèi)星進行遙感領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，在無控制點國外測圖方面已經(jīng)取得初步成果；在高分辨率遙感信息要素提取方面，采用機器學習，提取率達到98%，與人手工作業(yè)相當。 “應當清醒地認識到遙感應用技術(shù)自主創(chuàng)新還存在不足。”許小峰表示，在這一領(lǐng)域，目前我們比較多地采取了歐美技術(shù)方案。雖然國家衛(wèi)星中心針對風云三號和風云四號氣象衛(wèi)星資料開發(fā)了SMART和SWAP氣象應用專業(yè)軟件，航天宏圖公司也開發(fā)了遙感圖像處理國產(chǎn)通用軟件PIE，但面對日益增長的各類需求，顯然還遠遠不夠，我們越來越需要針對和滿足我們自身需求的自主創(chuàng)新。 宋超智則認為，在國際競爭的大背景下，我們要客觀認識和發(fā)達國家的差距，全面梳理反思，打破短板和弱項，努力攻關(guān)，全力提升影像處理的實時化、智能化、融合化水平，打造有效利用遙感數(shù)據(jù)資源的核心技術(shù)和軟件平臺。他同時強調(diào)，一定要把國家地理信息安全牢牢掌控在自己手中，全面拓展遙感技術(shù)在國計民生領(lǐng)域的應用。 據(jù)透露，自然資源部黨組高度重視遙感應用工作，正在將原一部三局的3支遙感隊伍進行整合，成立國土衛(wèi)星遙感應用中心，并已于近日正式開始籌建。遙感應用正面臨著前所未有的新機遇，但打通衛(wèi)星遙感“最后一公里”，形成整個產(chǎn)業(yè)圈共創(chuàng)生態(tài)，仍在路上。