衛(wèi)星遙感“最后一公里”亟待破解

2018年，我國(guó)對(duì)地觀測(cè)遙感衛(wèi)星迎來(lái)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(yuǎn)的感知”（觀測(cè)）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(tái)風(fēng)運(yùn)動(dòng)、黃河狂舞、大地萬(wàn)千，還可以利用“太空之眼”監(jiān)測(cè)各類自然災(zāi)害…… 近年來(lái)，遙感衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于氣象、海洋、測(cè)繪、環(huán)境監(jiān)測(cè)等社會(huì)需求，成為對(duì)氣候變化和自然災(zāi)害進(jìn)行預(yù)報(bào)和評(píng)估的利器，每年挽回自然災(zāi)害損失達(dá)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(shì)。然而，我國(guó)衛(wèi)星遙感信息缺乏互聯(lián)互通，制約了遙感的深度應(yīng)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(yīng)用“最后一公里”？已成為業(yè)界亟待解決的問(wèn)題。 　　

“太空之眼”閃爍 擺脫對(duì)外依賴 “還記得2008年汶川地震發(fā)生后，我國(guó)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(wú)米之炊’，只得向國(guó)外同行求援，甚至出現(xiàn)多個(gè)部門(mén)同時(shí)購(gòu)買相同的國(guó)外遙感數(shù)據(jù)的現(xiàn)象吧?！?月10日，在由中國(guó)測(cè)繪地理信息學(xué)會(huì)、中國(guó)氣象學(xué)會(huì)、中國(guó)遙感應(yīng)用協(xié)會(huì)主辦的“遙感應(yīng)用技術(shù)論壇”上，中國(guó)測(cè)繪地理信息學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)宋超智引出“業(yè)界之痛”話題。 其實(shí)，通過(guò)不斷創(chuàng)新和接續(xù)攻關(guān)，10年后的今天，我國(guó)遙感數(shù)據(jù)源得到極大豐富，衛(wèi)星影像高精度無(wú)地面控制精確處理等技術(shù)也取得突破。中國(guó)科學(xué)院院士、武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院院長(zhǎng)龔建雅介紹說(shuō)，我國(guó)光學(xué)遙感衛(wèi)星應(yīng)用完全能夠滿足國(guó)內(nèi)外測(cè)圖、土地調(diào)查、變化監(jiān)測(cè)、國(guó)家災(zāi)害應(yīng)急和國(guó)防安全等重大需求，衛(wèi)星影像的國(guó)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(rèn)，在遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取方面，過(guò)去我國(guó)缺少自主遙感衛(wèi)星，數(shù)據(jù)主要靠從國(guó)外購(gòu)買。隨著需求增加，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)風(fēng)起云涌出現(xiàn)了許多國(guó)外衛(wèi)星代理公司。購(gòu)買一景遙感影像價(jià)格高的要3萬(wàn)多元，平均下來(lái)也要1萬(wàn)元左右，而且數(shù)據(jù)不自主、不可控。我國(guó)每年花在購(gòu)買國(guó)外遙感影像的費(fèi)用不計(jì)其數(shù)，甚至還有很多是重復(fù)購(gòu)買，浪費(fèi)了大量資金。 近年來(lái)，我國(guó)遙感數(shù)據(jù)源獲取能力大大提高。僅2018年：1月，高景一號(hào)03和04星、吉林一號(hào)07和08星；3月，高分一號(hào)02、03和04星；4月，珠海一號(hào)02組共5顆星；5—7月，高分5號(hào)、6號(hào)和11號(hào)接連升空。 實(shí)際上，近年遙感衛(wèi)星家族不斷添員添丁。據(jù)中國(guó)氣象局原副局長(zhǎng)許小峰介紹，目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成氣象、海洋、高分、資源、環(huán)境等對(duì)地遙感觀測(cè)衛(wèi)星系列，商業(yè)遙感衛(wèi)星系列也發(fā)展非?？?。其中，我國(guó)風(fēng)云氣象衛(wèi)星作為全球?qū)Φ赜^測(cè)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(yùn)行，且每個(gè)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)上國(guó)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)價(jià)格大幅度降低，分辨率低于兩米的國(guó)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)已基本退出國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。　　

遙感需求旺盛 融合深應(yīng)用成瓶頸 雖然天上眾星云集，但就遙感衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)來(lái)說(shuō)，這只是一個(gè)開(kāi)始。畢竟，遙感衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)，只有拿回地面應(yīng)用才有意義。 目前，國(guó)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(yīng)用也需求旺盛。生態(tài)文明建設(shè)、一帶一路倡議、軍民融合發(fā)展、科學(xué)防災(zāi)減災(zāi)等任務(wù)都需要遙感技術(shù)和數(shù)據(jù)的支撐。 以“一帶一路”來(lái)說(shuō)，沿線區(qū)域，多沙漠、多海洋、多高原、多山地，包括無(wú)人區(qū)域，暴雨、強(qiáng)對(duì)流、森林草原火情、沙塵暴等災(zāi)害損失是全球平均值的兩倍以上，運(yùn)行于“天外”的衛(wèi)星可對(duì)這些大片區(qū)域進(jìn)行全天候、立體化觀測(cè)，清晰捕捉災(zāi)害變化。許小峰表示，目前中國(guó)風(fēng)云二號(hào)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(shè)提供氣象遙感監(jiān)測(cè)服務(wù)，但深層次的大氣、陸地、海洋遙感服務(wù)產(chǎn)品還需要我們進(jìn)行有針對(duì)性地研發(fā)。 氣象災(zāi)害是自然災(zāi)害中占比最大的災(zāi)種，遙感技術(shù)所能提供的大范圍、高時(shí)效、直觀精確的各類產(chǎn)品可以在這一領(lǐng)域發(fā)揮獨(dú)特的、不可替代的重要作用。同理，生態(tài)文明建設(shè)也迫切需要我們提供精細(xì)化的遙感服務(wù)，如植被變化、產(chǎn)量評(píng)估、地表溫度、霧霾、沙塵、干旱、火情、水情、不潔凈水體等的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。 許小峰告訴記者，目前衛(wèi)星遙感亟待解決兩個(gè)問(wèn)題：一是信息共享、互聯(lián)互通；二是深度開(kāi)發(fā)應(yīng)用。他說(shuō)，我國(guó)形成的衛(wèi)星遙感系列中，氣象、海洋、環(huán)境、減災(zāi)、測(cè)繪、地震等部門(mén)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(mén)中，如果能實(shí)現(xiàn)信息的互聯(lián)互通和共享，這些遙感數(shù)據(jù)會(huì)得到更多更好的應(yīng)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(diǎn)非常重要。簡(jiǎn)單地看一張衛(wèi)星云圖就如同“看圖識(shí)字”，上面有臺(tái)風(fēng)、有暴雨，亦或有雨還是有云，都不難看懂。但實(shí)際上衛(wèi)星遙感信息應(yīng)用卻遠(yuǎn)不止這些，比如通過(guò)數(shù)值計(jì)算、定性定量分析等手段，可以發(fā)現(xiàn)和識(shí)別更多有價(jià)值信息。如著名的歐洲數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中心，他們自己并不發(fā)衛(wèi)星，但通過(guò)有效整合處理，創(chuàng)新應(yīng)用就來(lái)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(yù)報(bào)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(diǎn)應(yīng)用于獨(dú)立的業(yè)務(wù)科研部門(mén)轉(zhuǎn)換為各行業(yè)、各部門(mén)、每個(gè)科技人員都能方便獲取和使用的數(shù)據(jù)信息，實(shí)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(guó)外，我國(guó)遙感衛(wèi)星定位精度曾長(zhǎng)期停留在300米左右。“最近20年，我國(guó)遙感實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有的跨越式發(fā)展，目前影像空間分辨率已經(jīng)達(dá)到1-0.5米。”中國(guó)科學(xué)院院士、武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院院長(zhǎng)龔建雅坦言，但在無(wú)地面控制下，高程精度還沒(méi)有解決，只能做到300米；有地面控制下，精度也比國(guó)外差1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。 龔建雅率領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)自主創(chuàng)新，借助資源三號(hào)衛(wèi)星進(jìn)行遙感領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，在無(wú)控制點(diǎn)國(guó)外測(cè)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(jī)器學(xué)習(xí)，提取率達(dá)到98%，與人手工作業(yè)相當(dāng)。 “應(yīng)當(dāng)清醒地認(rèn)識(shí)到遙感應(yīng)用技術(shù)自主創(chuàng)新還存在不足?！痹S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(guó)家衛(wèi)星中心針對(duì)風(fēng)云三號(hào)和風(fēng)云四號(hào)氣象衛(wèi)星資料開(kāi)發(fā)了SMART和SWAP氣象應(yīng)用專業(yè)軟件，航天宏圖公司也開(kāi)發(fā)了遙感圖像處理國(guó)產(chǎn)通用軟件PIE，但面對(duì)日益增長(zhǎng)的各類需求，顯然還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，我們?cè)絹?lái)越需要針對(duì)和滿足我們自身需求的自主創(chuàng)新。 宋超智則認(rèn)為，在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的大背景下，我們要客觀認(rèn)識(shí)和發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，全面梳理反思，打破短板和弱項(xiàng)，努力攻關(guān)，全力提升影像處理的實(shí)時(shí)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(tái)。他同時(shí)強(qiáng)調(diào)，一定要把國(guó)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(guó)計(jì)民生領(lǐng)域的應(yīng)用。 據(jù)透露，自然資源部黨組高度重視遙感應(yīng)用工作，正在將原一部三局的3支遙感隊(duì)伍進(jìn)行整合，成立國(guó)土衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心，并已于近日正式開(kāi)始籌建。遙感應(yīng)用正面臨著前所未有的新機(jī)遇，但打通衛(wèi)星遙感“最后一公里”，形成整個(gè)產(chǎn)業(yè)圈共創(chuàng)生態(tài)，仍在路上。