我國陸地觀測衛(wèi)星應用技術發(fā)展

文 ∣ 王海燕 何偉 馮春 中國資源衛(wèi)星應用中心

我國已經(jīng)建設了國家陸地觀測衛(wèi)星大型地面系統(tǒng)設施，實現(xiàn)了衛(wèi)星數(shù)據(jù)集中處理、統(tǒng)一存檔和統(tǒng)一分發(fā)。陸地觀測衛(wèi)星應用技術包括衛(wèi)星地面系統(tǒng)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)分發(fā)服務體系、在軌衛(wèi)星定標檢校和信息系統(tǒng)集成服務四個方面的內(nèi)容。

我國已經(jīng)建成了四代衛(wèi)星地面系統(tǒng)；形成了基于專線、電子政務網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)“三網(wǎng)合一”的不同層次、多類用戶的數(shù)據(jù)分發(fā)體系；建立了多種衛(wèi)星多個定標場，實現(xiàn)了在軌衛(wèi)星定標的業(yè)務化運行，每年定期更新定標系數(shù)；建立了衛(wèi)星應用綜合信息集成服務平臺，推動衛(wèi)星數(shù)據(jù)“落地”，帶動了地理信息的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

一、衛(wèi)星地面系統(tǒng)

1999年，我國成功引進了中巴地球資源衛(wèi)星01星（CBERS-01）地面系統(tǒng)。2007年，自主研制了CBERS-02B星地面系統(tǒng)，初步形成了分布式計算、集中存儲的地面處理系統(tǒng)體系架構。2008年，集中統(tǒng)一的國家陸地觀測衛(wèi)星地面系統(tǒng)投入運行，承擔了CBERS系列03星、04星和環(huán)境減災小衛(wèi)星A、B、C星（HJ-1A/B/C）5顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)的標準化處理、產(chǎn)品存檔、分發(fā)和服務。2013年，高分一號衛(wèi)星（GF-1）發(fā)射成功，我國陸地觀測衛(wèi)星地面系統(tǒng)集成了無限帶寬（Infiniband）等先進網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)了萬兆網(wǎng)絡。目前，空間基礎設施陸地觀測衛(wèi)星地面系統(tǒng)正在順利實施，以云計算、云存儲為架構，衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理效率大大提高。圖1為衛(wèi)星地面系統(tǒng)發(fā)展圖。

圖1 衛(wèi)星地面系統(tǒng)發(fā)展

綜上所述，我國已經(jīng)建成了四代衛(wèi)星地面系統(tǒng)，包括CBERS-0 1/02/02 B星地面系統(tǒng)、國家陸地觀測衛(wèi)星地面系統(tǒng)、資源三號衛(wèi)星地面系統(tǒng)和高分專項（民用部分）衛(wèi)星地面系統(tǒng)。

地面系統(tǒng)由八個分系統(tǒng)組成，通過接收、處理、存檔、分發(fā)以及科學的任務規(guī)劃編排，最大限度獲取用戶所需數(shù)據(jù)，使衛(wèi)星應用的效益發(fā)揮到最大?；谠萍軜嫷牡谖宕b感衛(wèi)星地面系統(tǒng)目前正在建設當中。圖2為地面系統(tǒng)工作模式。

圖2 地面系統(tǒng)工作模式示意圖

二、衛(wèi)星數(shù)據(jù)分發(fā)服務體系

1999年，我國引進了C/S結構服務系統(tǒng)；2005年，第一次實現(xiàn)了B/S結構的面向“互聯(lián)網(wǎng)”的分發(fā)服務系統(tǒng)；2008年，第一次實現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)+專線”分發(fā)數(shù)據(jù)模式；2011年，實現(xiàn)了“遙感+GIS”交互的分發(fā)設計；2013年，建設了“三網(wǎng)合一”的分發(fā)服務網(wǎng)絡體系；2017年，初步完成了基于“大數(shù)據(jù)+微服務”架構的分發(fā)服務平臺；2018年，初步實現(xiàn)了“全分辨率影像數(shù)據(jù)實時發(fā)布”的新的分發(fā)服務模式。

我國已經(jīng)建成了陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務平臺，該平臺是一個統(tǒng)一的、開放的平臺，陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)可通過該平臺進行查詢、訂購和下載。該平臺的主要技術指標為支持2000人同時在線訪問，支持100人同時在線檢索，當天數(shù)據(jù)當天準實時發(fā)布。

我國已形成了基于專線、電子政務網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)“三網(wǎng)合一”的不同層次、多類用戶的數(shù)據(jù)分發(fā)體系（圖3）。與自然資源部、生態(tài)環(huán)境部、水利部、住建部、減災委、交通運輸部等國家部委建設了21條專線，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動推送服務。電子政務網(wǎng)覆蓋范圍擴展到京內(nèi)85家部委行業(yè)用戶以及京外31個省、自治區(qū)、直轄市以及新疆建設兵團。所有與互聯(lián)網(wǎng)連接的用戶都可通過互聯(lián)網(wǎng)方便快速獲得數(shù)據(jù)。

圖3 “三網(wǎng)合一”的不同層次、多類用戶的數(shù)據(jù)分發(fā)體系

目前，已向用戶分發(fā)各類產(chǎn)品數(shù)據(jù)累計突破4000萬景，注冊用戶量約1.6萬。用戶可通過陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務平臺獲取數(shù)據(jù)，整個獲取過程完全自動化、自助化。

三、在軌衛(wèi)星定標檢校

從2000年起，我國首次開展敦煌絕對輻射校正試驗；2008年，HJ-1B青海湖熱紅外定標試驗；2010年，內(nèi)蒙古鄂托克旗SAR定標場建成；2013年，建成嵩山固定靶標場；2014年9月，建成數(shù)字化幾何檢校場（新疆伊犁、京冀豫、河南安陽）；2014年10月，高分專項定標檢校分系統(tǒng)實施；2016年，高分三號SAR內(nèi)蒙古定標試驗；2017年1月，空基“十二五”定標場網(wǎng)項目實施；2017年12月，建成云南數(shù)字化幾何檢校場；2018年，建成敦煌、青海湖自動化觀測設施，初步實現(xiàn)業(yè)務化定標；2019年1月，空基“十三五”定標場網(wǎng)項目實施；2019年6月，建成云南低緯度定標場。

目前，我國在軌衛(wèi)星校正場已覆蓋了可見光、紅外、激光雷達、微波遙感等多種衛(wèi)星，每年開展在軌衛(wèi)星的業(yè)務化定標試驗，結合交叉定標試驗，定期更新與發(fā)布各類在軌衛(wèi)星的定標系數(shù)。

四、信息系統(tǒng)集成服務

衛(wèi)星應用綜合信息集成服務平臺可以充分發(fā)揮遙感數(shù)據(jù)的價值，結合實際業(yè)務需求直接產(chǎn)出應用專題產(chǎn)品。通過平臺，利用國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)以“軟件+服務”的模式打造綜合信息集合服務，將衛(wèi)星數(shù)據(jù)“落地”，支持地方政府決策管理，長期業(yè)務化運行于國土、水利以及沉降等行業(yè)，實現(xiàn)行業(yè)與地區(qū)分布推廣；帶動地理信息、云計算以及北斗等產(chǎn)業(yè)，促進地方經(jīng)濟發(fā)展，為地方產(chǎn)業(yè)建設提供數(shù)據(jù)、信息、技術及人才支撐；促進信息綜合與融合，完成“孤島信息”到“智能信息”的轉變；促進智慧城市建設，結合物聯(lián)網(wǎng)、云計算等產(chǎn)生更多產(chǎn)品與產(chǎn)業(yè)，推動經(jīng)濟發(fā)展與政府管理進步。