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卫星遥感“最后一公里”亟待破解

来源:经济日报   发布时间:2018年08月15日09:32
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  2018年,我国对地观测遥感卫星迎来密集发射期,一颗颗遥感卫星接连升空。遥感卫星是帮助人们从天上“遥远的感知”(观测)地面的“眼睛”,这一只只“天空之眼”高挂太空,“遥望”大地,拍摄传回的一景景高清影像,让决策者坐在办公室里就可以看云卷云舒、台风运动、黄河狂舞、大地万千,还可以利用“太空之眼”监测各类自然灾害……

  近年来,遥感卫星对地观测技术被广泛应用于气象、海洋、测绘、环境监测等社会需求,成为对气候变化和自然灾害进行预报和评估的利器,每年挽回自然灾害损失达数百亿美元。

  要让卫星遥感“天眼”发挥更大作用,多源遥感数据融合是发展趋势。然而,我国卫星遥感信息缺乏互联互通,制约了遥感的深度应用。如何打破行业壁垒,让卫星遥感信息深度融合?如何破解遥感深度应用“最后一公里”?已成为业界亟待解决的问题。

  “太空之眼”闪烁 摆脱对外依赖

  “还记得2008年汶川地震发生后,我国缺少可靠遥感数据源,遥感领域科技人员‘巧妇难为无米之炊’,只得向国外同行求援,甚至出现多个部门同时购买相同的国外遥感数据的现象吧。”8月10日,在由中国测绘地理信息学会、中国气象学会、中国遥感应用协会主办的“遥感应用技术论坛”上,中国测绘地理信息学会理事长宋超智引出“业界之痛”话题。

  其实,通过不断创新和接续攻关,10年后的今天,我国遥感数据源得到极大丰富,卫星影像高精度无地面控制精确处理等技术也取得突破。中国科学院院士、武汉大学遥感信息工程学院院长龚建雅介绍说,我国光学遥感卫星应用完全能够满足国内外测图、土地调查、变化监测、国家灾害应急和国防安全等重大需求,卫星影像的国产化率已经从十几年前的10%提高到目前的70%以上。

  不可否认,在遥感卫星数据获取方面,过去我国缺少自主遥感卫星,数据主要靠从国外购买。随着需求增加,当时国内风起云涌出现了许多国外卫星代理公司。购买一景遥感影像价格高的要3万多元,平均下来也要1万元左右,而且数据不自主、不可控。我国每年花在购买国外遥感影像的费用不计其数,甚至还有很多是重复购买,浪费了大量资金。

  近年来,我国遥感数据源获取能力大大提高。仅2018年:1月,高景一号03和04星、吉林一号07和08星;3月,高分一号02、03和04星;4月,珠海一号02组共5颗星;5—7月,高分5号、6号和11号接连升空。

  实际上,近年遥感卫星家族不断添员添丁。据中国气象局原副局长许小峰介绍,目前,国内已经形成气象、海洋、高分、资源、环境等对地遥感观测卫星系列,商业遥感卫星系列也发展非常快。其中,我国风云气象卫星作为全球对地观测气象卫星中的重要成员,已成功发射了17颗,目前有8颗在轨运行,且每个卫星都产生了大量的遥感数据。

  值得注意的是,如今国内市场上国外卫星数据价格大幅度降低,分辨率低于两米的国外卫星数据已基本退出国内市场。

  遥感需求旺盛 融合深应用成瓶颈

  虽然天上众星云集,但就遥感卫星对地观测来说,这只是一个开始。毕竟,遥感卫星获取的数据,只有拿回地面应用才有意义。

  目前,国家发展战略需要遥感提供智慧力量,各行业的遥感应用也需求旺盛。生态文明建设、一带一路倡议、军民融合发展、科学防灾减灾等任务都需要遥感技术和数据的支撑。

  以“一带一路”来说,沿线区域,多沙漠、多海洋、多高原、多山地,包括无人区域,暴雨、强对流、森林草原火情、沙尘暴等灾害损失是全球平均值的两倍以上,运行于“天外”的卫星可对这些大片区域进行全天候、立体化观测,清晰捕捉灾害变化。许小峰表示,目前中国风云二号H星已定位于东经79度印度洋赤道上空,为“一带一路”建设提供气象遥感监测服务,但深层次的大气、陆地、海洋遥感服务产品还需要我们进行有针对性地研发。

  气象灾害是自然灾害中占比最大的灾种,遥感技术所能提供的大范围、高时效、直观精确的各类产品可以在这一领域发挥独特的、不可替代的重要作用。同理,生态文明建设也迫切需要我们提供精细化的遥感服务,如植被变化、产量评估、地表温度、雾霾、沙尘、干旱、火情、水情、不洁净水体等的精准监测。

  许小峰告诉记者,目前卫星遥感亟待解决两个问题:一是信息共享、互联互通;二是深度开发应用。他说,我国形成的卫星遥感系列中,气象、海洋、环境、减灾、测绘、地震等部门都有一套卫星系统,获取的遥感数据分散在这些部门中,如果能实现信息的互联互通和共享,这些遥感数据会得到更多更好的应用。

  另外,就是怎样高水平地利用好这些遥感信息资源,这一点非常重要。简单地看一张卫星云图就如同“看图识字”,上面有台风、有暴雨,亦或有雨还是有云,都不难看懂。但实际上卫星遥感信息应用却远不止这些,比如通过数值计算、定性定量分析等手段,可以发现和识别更多有价值信息。如著名的欧洲数值天气预报中心,他们自己并不发卫星,但通过有效整合处理,创新应用就来自世界各地的信息资料,其中90%以上为卫星遥感数据,数值预报水平做到了全球第一。

  所以,一定要打破信息壁垒,将遥感数据从目前分别重点应用于独立的业务科研部门转换为各行业、各部门、每个科技人员都能方便获取和使用的数据信息,实现多星多源多种遥感数据的融合,共建共享。

  自主创新攻关 突破“卡脖子”关键技术

  由于核心元器件受制于国外,我国遥感卫星定位精度曾长期停留在300米左右。“最近20年,我国遥感实现了从无到有的跨越式发展,目前影像空间分辨率已经达到1-0.5米。”中国科学院院士、武汉大学遥感信息工程学院院长龚建雅坦言,但在无地面控制下,高程精度还没有解决,只能做到300米;有地面控制下,精度也比国外差1-2个数量级。

  龚建雅率领研究团队自主创新,借助资源三号卫星进行遥感领域关键技术攻关,在无控制点国外测图方面已经取得初步成果;在高分辨率遥感信息要素提取方面,采用机器学习,提取率达到98%,与人手工作业相当。

  “应当清醒地认识到遥感应用技术自主创新还存在不足。”许小峰表示,在这一领域,目前我们比较多地采取了欧美技术方案。虽然国家卫星中心针对风云三号和风云四号气象卫星资料开发了SMART和SWAP气象应用专业软件,航天宏图公司也开发了遥感图像处理国产通用软件PIE,但面对日益增长的各类需求,显然还远远不够,我们越来越需要针对和满足我们自身需求的自主创新。

  宋超智则认为,在国际竞争的大背景下,我们要客观认识和发达国家的差距,全面梳理反思,打破短板和弱项,努力攻关,全力提升影像处理的实时化、智能化、融合化水平,打造有效利用遥感数据资源的核心技术和软件平台。他同时强调,一定要把国家地理信息安全牢牢掌控在自己手中,全面拓展遥感技术在国计民生领域的应用。

  据透露,自然资源部党组高度重视遥感应用工作,正在将原一部三局的3支遥感队伍进行整合,成立国土卫星遥感应用中心,并已于近日正式开始筹建。遥感应用正面临着前所未有的新机遇,但打通卫星遥感“最后一公里”,形成整个产业圈共创生态,仍在路上。

 

  (来源:经济日报 记者:徐红 责任编辑:栾菲)

 

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