國家陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務與應用

● 文|中國資源衛(wèi)星應用中心 傅俏燕 李俊杰

國家陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務與應用

● 文|中國資源衛(wèi)星應用中心 傅俏燕 李俊杰

一、國家陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)

中國資源衛(wèi)星應用中心（以下簡稱中心），承擔著建設全國陸地觀測衛(wèi)星地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的任務，負責我國陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)的集中處理、統(tǒng)一存檔分發(fā)和應用開展。中心已經(jīng)承擔了中巴地球資源系列衛(wèi)星

（CBERS-01/02/02B/04）、環(huán)境與災害監(jiān)測預報小衛(wèi)星星座（HJ-1A/B/C）、資源一號02C衛(wèi)星（ZY01-02C）、資源三號立體測繪衛(wèi)星（ZY-3）、實踐九號衛(wèi)星（SJ-9A/ B）、高分一號衛(wèi)星（GF-1）和高分二號衛(wèi)星（GF-2）共13顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)處理與產(chǎn)品分發(fā)（見表1和表2）。

表1 國家陸地觀測衛(wèi)星歸檔數(shù)據(jù)

表2 在軌運行國家陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)

續(xù)表 2

CBERS-02B星是首顆民用遙感領域分辨率最高的地球資源衛(wèi)星，搭載了2.36m的高分辨率（HR）相機，開創(chuàng)了自主民用高分應用的新局面；HJ-1A/B衛(wèi)星搭載了2臺30m分辨率的寬覆蓋CCD相機，重復覆蓋周期為2天，同時HJ-1A衛(wèi)星搭載了128個波段的高光譜成像儀、HJ-1B衛(wèi)星搭載了4個波段的紅外相機；HJ-1C衛(wèi)星是我國第一顆民用合成孔徑雷達（SAR）衛(wèi)星，具有全天時、全天候的成像能力，準確獲取地表信息，大大提升我國對地觀測衛(wèi)星的總體觀測能力；ZY01-02C衛(wèi)星配置了5m/10m的全色/多光譜相機，并搭載了2臺2.36m的HR相機；ZY-3衛(wèi)星是我國首顆民用高分辨率光學傳輸型立體測圖衛(wèi)星，衛(wèi)星集測繪和資源調(diào)查功能于一體，星上搭載的前、后、正視相機可以獲取同一地區(qū)三個不同觀測角度立體像對，能夠提供豐富的三維幾何信息，填補了我國立體測圖這一領域的空白，具有里程碑意義；GF-2衛(wèi)星是我國自主研制的首顆空間分辨率優(yōu)于1m的民用光學遙感衛(wèi)星，在具有45km觀測幅寬的同時，具備快速機動側(cè)擺能力和較高的定位精度，有效地提升了衛(wèi)星綜合觀測效能，達到了國際先進水平。

經(jīng)過十多年的發(fā)展，我國的陸地觀測衛(wèi)星已形成由單一光學傳感器向光學、雷達、高光譜等多傳感器，由單系列衛(wèi)星向多系列衛(wèi)星，由低分辨率向高中低多分辨率的全方位、全天時、全天候、立體化的較完善的對地觀測體系，可為全國提供持續(xù)的遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)保障。國家陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)有如下幾個優(yōu)勢：1）數(shù)據(jù)種類多樣，連續(xù)性好，滿足各種層次應用：可見光、紅外、高光譜及高分辨率等多種類型的傳感器，2天至數(shù)周覆蓋全國一次，空間分辨率滿足高、中、低多個層次的應用，最高可達0.8m；2）具有自主測控能力，不受限制地進行國內(nèi)外成像，靈活高效滿足數(shù)據(jù)需求；3）具有應急服務能力，多顆高分辨率衛(wèi)星組網(wǎng)觀測，可使數(shù)據(jù)獲取重訪周期縮短至數(shù)小時到1天，大大提高數(shù)據(jù)觀測能力。

中心數(shù)據(jù)處理能力達到世界先進水平，在處理大量衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、積累豐富經(jīng)驗的基礎上，中心積極開展技術(shù)創(chuàng)新，數(shù)據(jù)質(zhì)量不斷提高。在衛(wèi)星圖像輻射質(zhì)量、幾何質(zhì)量、數(shù)據(jù)產(chǎn)品參數(shù)優(yōu)化改進方面取得一系列自主創(chuàng)新成果，突破了高精度姿軌數(shù)據(jù)處理、拼接等多項關鍵技術(shù)。根據(jù)用戶需求，針對衛(wèi)星有效載荷特點，開發(fā)多層次的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。在運行管理多個地面處理系統(tǒng)的同時，通過技術(shù)創(chuàng)新，不斷改進完善處理、存儲、生產(chǎn)、分發(fā)的工藝流程，系統(tǒng)運行質(zhì)量大大提高。

在未來的5～10年，中心將建設成為國家陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心、高分辨率對地觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心、國家電子政務資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)分中心，并處理、分發(fā)和存檔CBERS系列后續(xù)星、高分衛(wèi)星系列后續(xù)星、地震電磁探測衛(wèi)星和重力場衛(wèi)星等國家陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

二、國產(chǎn)陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務

中心的系統(tǒng)建設、運管能力和數(shù)據(jù)分發(fā)達到世界先進水平，日均處理能力達10TB、在線數(shù)據(jù)存儲能力達4500TB、綜合運管衛(wèi)星數(shù)量為20顆。中心可提供長期穩(wěn)定連續(xù)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品和信息產(chǎn)品，及時采集數(shù)據(jù)，進行應急響應，可提供支撐行業(yè)領域業(yè)務化運行的國產(chǎn)衛(wèi)星綜合應用服務平臺。

中心建成了基于業(yè)務專網(wǎng)、電子政務網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)三位一體的多層次數(shù)據(jù)分發(fā)體系，可以為主用戶、行業(yè)用戶和普通用戶提供比較完善的分發(fā)服務。系統(tǒng)具有每年100萬景數(shù)據(jù)的分發(fā)能力，可滿足2000個用戶同時在線訪問；服務效率不斷提高：從CBERS-01/02星一周左右提供數(shù)據(jù)產(chǎn)品，提高到當天下達訂單2小時內(nèi)提供數(shù)據(jù)產(chǎn)品；數(shù)據(jù)產(chǎn)品分發(fā)應用急劇增長：截至2014年8月，中心分發(fā)數(shù)據(jù)752萬余景，由最初幾十家注冊用戶單位發(fā)展到3000多家注冊用戶單位，用戶涵蓋全國34個省、自治區(qū)、直轄市和特別行政區(qū)。

中心充分開發(fā)利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)源，大力開展公益服務，服務國家宏觀決策的能力大大提高，中低分辨率數(shù)據(jù)國內(nèi)市場占有率達到90%以上。中心每周發(fā)送三次成像指令，緊急情況臨時安排，應急模式下上注衛(wèi)星指令在2～4小時之內(nèi)，從數(shù)據(jù)處理到用戶獲取產(chǎn)品流程時間小于45分鐘，及時滿足用戶的需求。

三、國家陸地觀測衛(wèi)星應用

目前國家陸地觀測衛(wèi)星已成功發(fā)射13顆，在軌運行10顆，數(shù)據(jù)覆蓋高、中、低各種分辨率，種類涉及全色、多光譜、高光譜、紅外、微波等類型，應用領域涵蓋國土、環(huán)境、災害、水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、城市、氣象、海洋、科研、醫(yī)藥衛(wèi)生、金融保險、旅游以及國家安全等國民經(jīng)濟建設各領域。從國家綜合部門的宏觀決策到科研院所、高等院校的科研教育，從區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展到民營企業(yè)的項目開發(fā)設計，數(shù)據(jù)產(chǎn)品應用廣泛、深入。在全國范圍的資源調(diào)查、水利普查、礦山監(jiān)測等方面，創(chuàng)造了巨大的社會效益。伴隨著用戶區(qū)域化需求的增加，數(shù)據(jù)應用迅速向地方區(qū)域擴展，形成了多個產(chǎn)業(yè)基地和區(qū)域應用系統(tǒng)；應用深度不斷推進，數(shù)據(jù)應用由典型應用示范發(fā)展到行業(yè)領域的深入應用，已初步形成應用服務系統(tǒng)平臺，在林業(yè)、國土、水利等行業(yè)已經(jīng)得到了業(yè)務化應用（圖1—圖3）。

圖1 ZY-3（左圖）和GF-1（右圖）用于國土資源使用動態(tài)監(jiān)測（新增建設用地監(jiān)測）

圖2 CBERS和HJ-1用于全國濕地資源調(diào)查

圖3 HJ-1B用于海洋溫度場監(jiān)測

中心通過與國土資源、林業(yè)、海洋、環(huán)境保護、交通、水利等重點行業(yè)和遼寧、山西、湖北、新疆、內(nèi)蒙古等重點區(qū)域客戶的項目合作，開發(fā)了多種專題產(chǎn)品，積累了相應的數(shù)據(jù)處理、信息提取技術(shù)和豐富的經(jīng)驗，并進行了專題產(chǎn)品的小型批量化生產(chǎn)。同時中心還研發(fā)了以數(shù)據(jù)綜合管理、應用系統(tǒng)快速構(gòu)建、影像綜合處理以及分發(fā)服務為一體的國產(chǎn)衛(wèi)星綜合應用服務平臺；該平臺具備國產(chǎn)遙感衛(wèi)星的標準數(shù)據(jù)的獲取、面向國內(nèi)主要行業(yè)領域的專題產(chǎn)品的半自動/自動生成、存檔和服務功能，具備多源遙感數(shù)據(jù)與業(yè)務數(shù)據(jù)的融合能力，可以提供至少三類業(yè)務化、標準化定制信息與產(chǎn)品服務的能力；通過在淮南地區(qū)礦區(qū)沉降、濕地與水資源動態(tài)監(jiān)測以及國土資源動態(tài)監(jiān)測等領域的示范應用，驗證了應用平臺的可用性、實用性和可擴展性，為國家陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)在其他行業(yè)和區(qū)域的推廣應用起到了很好的示范效應。