發布時間:2016-08-24 瀏覽量:
“天空之眼”睜開,從另一個高度來重新審視中國960萬平方公里的大地和廣闊的海域,一切都正在改變。國防科工局、國家航天局副局長吳艷華說,高分衛星數據已進入重點行業主要業務,數據自給率達80%,已實現替代進口,基本擺脫了對國外的依賴。
新疆的草業工作者為了看清一塊草地的長勢,再不必花上10天的時間,翻山越嶺到天山的另一頭。這一工作將由高分家族的遙感衛星代勞。
在寧夏,同樣通過這些衛星,決策者足不出戶便可以從宏觀上看到貧瘠的土地,以及對抗貧困的出路究竟在何方。
有著太空“神探”之稱的高分家族,仿若一只只“天空之眼”,高掛在太空,地上的人類看不見,也摸不著,但這并不影響它們“遙望”我們,并用這種遠距離的技能改變著地上的生活。
前不久,高分家族繼高分一號、高分二號以及高分四號之后,再添一枚新成員——高分三號。這意味著,我國已經形成了一個相對全面的對地觀測系統。
“天空之眼”睜開,從另一個高度來重新審視中國960萬平方公里的大地和廣闊的海域,一切都正在改變。
懸在天上的眼睛
在人造衛星領域,“通導遙”即通信、導航、遙感是衛星應用最主要的3個方向。通信衛星不必作過多解釋,人類之所以能夠給地球的另一端打電話、發電報、視頻對話等都靠它;至于導航衛星,人們所熟知的北斗系列就屬此類,為地面、海洋、空中和空間用戶進行準確地導航定位。
遙感衛星,是幫助人們從天上觀測地面和海面的“眼睛”。國家航天局原局長、中國工程院院士欒恩杰對此有過一個通俗的解釋,他用《中庸》里的“致廣大而盡精微”來描述:致廣大,指遙感衛星登太空之“高”望“遠”,看得廣大;盡精微,指憑借高空間、時間、光譜、溫度分辨率,遙感衛星能抓住物體細小的特征,捕捉細微的變化。
高分家族就是遙感衛星界的杰出代表。這個家族是我國16個重大科技專項之一,被稱為“天眼”工程。目前,高分家族已經發射入軌多顆遙感衛星,包括高分一號衛星、高分二號衛星、高分四號衛星以及高分三號衛星,這4只懸在天上的眼睛,個個身懷絕技。
高分一號衛星,是高分專項工程的首發星,視野廣闊,一眼下去覆蓋800公里寬,4天即可完整觀測地球一遍。航天科研人員稱其是“大幅寬成像”。
高分二號衛星可以用目光銳利來形容,它比高分一號衛星看得更清晰細致,空間分辨率可達1米,如果說空間分辨率兩米的高分一號能看到地面的小轎車,那么,空間分辨率達到亞米級的高分二號能看到地面的自行車。高分二號將中國遙感衛星空間分辨率帶進“亞米時代”。
高分四號衛星比較特立獨行,站在距地3.6萬公里的高軌道上相對靜止地駐留凝望,可以對某一目標區域持續觀測,而不必像高分一號衛星和高分二號衛星那樣在600~700公里的低軌道上“奔跑”,要數小時甚至數天才能重訪同一觀測區域。
剛剛發射的高分三號衛星和前幾顆衛星都不同,它是一顆微波雷達成像的遙感衛星,最大的特點就是具備可以全天時、全天候的成像能力,不管白天或黑夜,也不管晴空或雷雨多云,都可以隨時對地成像,尤其適合于防災減災的應用。
根據國防科工局重大專項工程中心主任、高分專項工程總師童旭東的說法,之后,還將有高分五號、高分六號和高分七號衛星會相繼發射,其中高分五號主要用于氣象觀測,高分六號與高分一號類似,但技術上會有進一步提升,高分七號則是測繪衛星。童旭東說,力爭到2020年形成我國全天候、全天時、全球覆蓋的陸地、大氣、海洋對地觀測能力。
睜開天空之眼,防止衛星“空轉”
遙感衛星的成功發射,對整個對地觀測來說,只是一個開始。畢竟,天上獲取的數據,只有拿回地面應用才有意義。
中國電子科技集團公司54所基于觀測任務優化決策打造的高分專項地面任務管理系統,作為控制衛星的“中樞神經”,是連接衛星與應用的橋梁。該所副所長王偌鵬表示,觀測任務優化決策的目的是最大限度地發揮衛星在軌運行效益,防止衛星運行效率低下甚至“空轉”不產生效益,根據衛星的研制成本和在軌壽命,沒有任何數據產出和應用的“空轉”,一天的損失可達百萬元。
王偌鵬說,基于高分衛星數量多、種類多、管理方式復雜的特點,地面任務管理系統采取了“平臺加插件”的一體化設計方案,可避免“一星一系統”的出現,并有效發揮基礎設施共用共享和任務統籌決策的優勢,提高衛星應用的運轉效率。他表示,這一系統的建設,為遙感衛星的地面應用作了一個示范。
剛剛過去的7月暴雨洪災讓人記憶猶新,其時,水利專家夜以繼日地關注著汛情的變化,而高分衛星正成為水利專家們監測汛情的一大利器。
7月8日,水利部水利信息中心向系統內部發布了一份“遙感監測簡報”,題目是《太湖警戒水位以上洪量估算》,其中提到:據5月11日和6月30日高分一號衛星影像分析,太湖水體面積為2354平方公里和2378平方公里,對應水位分別為3.5米和4.34米,根據7月8日太湖平均水位,推算警戒水位(3.8米)以上洪量為25.13億立方米。
如果沒有“天空之眼”提供的數據,而僅僅依靠地面的人力來觀測,水利部水利信息中心副主任蔡陽很難想象整個汛期的預警能力,“等測出來了,黃花菜都涼了”。他告訴記者,高分衛星的“廣角自拍模式”可以讓大范圍的長江水域狀況一覽無余,這正是高分衛星在防汛應用中的最大優勢。
事實上,高分專項在立項時,就致力于天地協調同步發展,而衛星發射、天空之眼的睜開,對遙感應用來說只是第一步。根據童旭東的說法,目前高分專項已在北京、內蒙古、新疆、西藏等26個省、區、市建立了省級高分數據與應用中心,高分衛星已經開始在全國的各行各業大顯身手。
以寧夏的扶貧應用為例,寧夏遙感測繪勘察院院長吳加敏告訴記者,在寧夏固原地區,搬遷移民成了脫貧的重要手段,在進行搬遷選址時,通過使用高分衛星數據,可以很清楚地看到哪里有后備耕地,哪里水源條件好,哪里是合適的落遷地點。
更為重要的是,高分衛星的“自拍”,還在一定程度上幫助農民提升種植收入。吳加敏說,通過高分數據,可以清晰地看到農地的邊界、土地的坡度、種植的作物種類等,相關部門將這些數據提供給農業部門的有關專家,再由他們制定農地種植規劃,向農民提出種植建議,實現農地生產最優化。
遙感衛星數據自給率達80%,擺脫對外依賴
無獨有偶,新疆的草業應用也被業內頻頻點贊。阿斯婭·曼力克是一名哈薩克族草原生態學家,在新疆畜牧科學院從事草原生態研究已經20多年。她告訴記者,曾經為了勘察某一區域草場長勢,她和同事要騎著馬翻山越嶺對草場逐一勘察,這一個來回至少要10天以上。
直到2013年,高分衛星提供的數據,讓阿斯婭和她的同事們告別了“在天山中騎10天馬”的日子。
事實上,在阿斯婭之前20多年的工作里,天上并非沒有“眼睛”,但都是國外的——有限的科研經費難以支持高昂的衛星數據費用。如今,使用自己衛星的數據,不但節約了時間,也節省了科研經費,阿斯婭說,“不掏錢,免費,科研人員用起來才大膽、方便”。
根據新疆衛星應用中心的統計,截至今年5月,新疆衛星應用中心已為全疆46家單位免費分發衛星數據兩萬余景,覆蓋全疆所有地州市。該中心總工程師李虎告訴記者,按現有市場保守價格每平方千米兩元計算,這些衛星數據經濟價值達5000余萬元。
從全國來看,也是如此。童旭東說,過去,在高分辨率遙感衛星數據方面,我國主要從國外購買,購買一景數據的價格高的要3萬多元,平均下來也要1萬元左右,而且數據還不自主、不可控。如今,由于高分數據的應用,近年國內市場上國外衛星數據價格大幅度降低,分辨率低于兩米的國外衛星數據已基本退出國內市場。
今年3月,“高分應用綜合信息服務共享平臺”正式上線發布。該平臺已聯通16個行業和7個地區,共享專題產品446項、服務產品88項、標準規范121項,提供相關業務鏈接100余個,共享數據量達840TB。
其中,高分一號衛星累計分發數據420余萬景,高分二號衛星分發數據140余萬景。截至今年6月底,高分一號衛星2米/8米數據全國有效覆蓋948萬平方公里,全球有效覆蓋8255萬平方公里,已全面進入了主要應用領域,2米全色/8米多光譜數據自給率達80%;高分二號衛星1米/4米數據全國有效覆蓋904萬平方公里,全球有效覆蓋7758萬平方公里。
——國土、林業、農業、海洋、環保、氣象、水利、減災、住建、交通、公安、衛生、統計、扶貧、旅游、審計、安全生產、保險、高鐵、海關,等等,在童旭東的描述中,幾乎一切和國計民生相關的領域,都漸漸有了“天空之眼”的身影。
國防科工局、國家航天局副局長吳艷華說,高分衛星數據已進入重點行業主要業務,數據自給率達80%,已實現替代進口,基本擺脫了對國外的依賴。
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