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遥感技术助力中国进入 “高分时代”

据《人民日报海外版》报道2015118日,中国在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功将遥感二十八号卫星发射升空。从40年前的1126日首次发射返回式遥感卫星算起,中国至今已发射了28颗“遥感”系列卫星以及4颗“高分”系列卫星。目前,在轨运行的气象卫星、海洋卫星和资源卫星等遥感卫星有十余颗,遥感平台也从廉价的无人机、高空气球和航空摄影发展到了如今的遥感飞机、尖端无人机、遥感卫星并举。中国遥感应用正步入黄金期。

历史:从高空气球和飞机到遥感卫星群的跨越

1904年意大利人威尔伯·莱特和他弟弟一起在飞机上拍摄了人类历史上第一张航空相片开始,人类观察山川地貌的方式就进入了一个全新的航空遥感时代。我国系统的航空摄影从20世纪50年代开始,主要用于地形图的制作与更新以及铁路、地质、林业等领域的调查研究等。

到了20世纪70年代,我国遥感事业有了长足进步。特别是成功研制出了用飞机、高空气球等飞行器搭载的光谱仪、多光谱扫描仪、红外扫描相机、成像光谱仪、真实孔径和合成孔径侧视雷达、微波辐射计、激光高度计等传感器等,为我国遥感事业的腾飞奠定了坚实基础。

中国遥感技术从航空到航天的跨越是在1975年。那年的1126日,中国首次发射返回式遥感卫星。当时它的观测覆盖面积约为2000万平方千米,约为中国的两个版图之广;不过其在轨时间只有515天。

日前发射的遥感二十八号卫星属于中国“遥感”系列卫星的一颗。该系列卫星主要用于对我国地表覆盖和自然现象进行观测。遥感一号卫星于2006年成功发射。据本报记者统计,2007年到2013年的发射频率多为两到三颗,2014年则达到了历史性的6颗。

到了20世纪80年代,中国研制的“风云”系列气象卫星先后发射,使我国在科学实验和气象观测等方面终于有了自己的信息源。在这段历史中,中国航天遥感事业也曾经历了重重挫折。如1988年我国第一颗极轨气象卫星——风云一号A星姿态失控、整星失败;1991年,风云一号B星在轨运行165天后的姿态再次失控;1994年,我国第一颗静止气象卫星——风云二号01星在发射前被烧毁;1997年和2000年分别发射的风云二号A星和B星的在轨运行均未达到设计寿命……但经过30多年的发展,特别是随着2008年我国新一代极轨气象卫星——风云三号A星被成功送入预定轨道,我国气象卫星已经实现了从单一遥感成像到地球环境综合探测、从光学遥感到微波遥感、从公里级分辨率到百米级分辨率、从国内接收到极地接收等多项技术突破。目前,我国已成功发射了9颗“风云”系列气象卫星,其中有5颗在轨稳定运行。

值得一提的是,我国高分辨率对地观测系统重大专项近年也取得了斐然成就。2013年,4天看遍地球、分辨率达到2 m的“高分一号”发射升空;2014年,空间分辨率优于1 m、幅宽大于45 km的“高分二号”成功运行,标志着我国卫星遥感技术进入了亚米级时代;20156月和9月,“高分八号”和“高分九号”分别发射升空。

接下来,我国还将陆续发射的高分三号到七号卫星也各有千秋。比如“高分三号”是我国首颗C频段多极化高分辨率微波遥感卫星。该卫星将能全天候观测,预计于2016年完成正样研制。“高分四号”是中国首颗运行在地球同步轨道上的凝视卫星,它可每10分钟拍照一次。“高分五号”将是中国首颗民用高光谱卫星。 “高分六号”则将替换“高分一号”,其技术会更加全面。“高分七号”预计在2018年发射,它将是我国首颗亚米级光学立体测绘卫星。

可以肯定的是,到了2020年,随着平流层飞艇、航空观测系统、地面系统和应用示范系统的陆续建成,我国对地观测的高空间、高时间、高光谱分辨率将会变得超乎想象。

未来:加强国际合作,建立“星座”组网

虽然纵向比起来,我国遥感事业40年来取得的成就巨大。不过,要追上甚至超过世界先进水平,其中还有较长的路要走。

以遥感卫星为例,美国第一颗1 m级分辨率商业遥感卫星——IKONOS-2卫星在1999年就已经成功发射了,而我国直到2014年才发射同等分辨率的“高分二号”。目前,美国已经开始销售分辨率为0.41 m的卫星图像,分辨率为0.3 m的卫星也在规划之中。在欧盟,12个国家、约60个企业和科研部门参与的“欧洲遥感卫星”在微波遥感数据搜集和运用上已经走在了前列。在俄罗斯,军民结合的遥感技术发展领先。在日本,通过与亚洲及太平洋地区的一些国家展开合作,该国正致力于整合亚太地区的卫星遥感数据应用。

可以预料,我国遥感技术未来在大举进入国际市场时,除了需要进一步提升拳头产品——分辨率之外,还需要加强国际合作,学习国外先进技术;并应向全世界提供一定的公共服务,以此建立自己的常态数据用户和商业用户。此外,航天专家建议,我国的高分卫星未来应建立“星座”式星际链路,以便开展组网应用,提高时间分辨率和快速反应能力。

卫星影像处理技术同样也是目前急需提升的短板。如今,国际卫星遥感的空间分辨率已向亚米级突破,其极限为厘米级,因此如何提高目标探测精度将成热点;而覆盖宽度如何扩展、三维成像如何呈现、图像如何直接下传至地面移动终端等领域同样也是我国遥感事业实现跨越必经的门槛。

 
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