高分應(yīng)用：跨越多個領(lǐng)域 造福四面八方

文/ 楊詩瑞

▲ 全國水利一張圖

高分專項(xiàng)不僅是“天眼工程”“創(chuàng)新工程”，更是服務(wù)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展和國家安全的“應(yīng)用工程”。隨著高分專項(xiàng)持續(xù)推進(jìn)，高分衛(wèi)星應(yīng)用已經(jīng)廣泛融入經(jīng)濟(jì)、科技、文化和國防建設(shè)的各個領(lǐng)域，與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)以及云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息產(chǎn)業(yè)加速融合，在支撐國家戰(zhàn)略規(guī)劃及重大工程監(jiān)測、減災(zāi)救災(zāi)、資源調(diào)查與監(jiān)測、環(huán)境污染監(jiān)測、城市精細(xì)化管理、國際合作等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

目前，高分專項(xiàng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)已廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)數(shù)千家單位，在國土、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、測繪等領(lǐng)域應(yīng)用中取得了重要成果。高分專項(xiàng)已設(shè)立了24 個省級高分?jǐn)?shù)據(jù)與應(yīng)用中心，取得了一大批應(yīng)用成果，為促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提升地方政府現(xiàn)代化治理能力等提供了服務(wù)支撐。

支撐國家戰(zhàn)略規(guī)劃和重大工程監(jiān)測

在“一帶一路”、京津冀協(xié)同發(fā)展、長江經(jīng)濟(jì)帶等國家戰(zhàn)略規(guī)劃和實(shí)施過程中，高分系列衛(wèi)星提供了重要支撐，應(yīng)用于重要戰(zhàn)略資源和環(huán)境的綜合監(jiān)測與評估。國家有關(guān)部門在“一帶一路”沿線重點(diǎn)城市及港口、主要糧食作物種植面積及礦產(chǎn)資源等監(jiān)測評估，京津冀空間規(guī)劃監(jiān)測，長江三角洲區(qū)域土地利用變化和城市化狀況的監(jiān)測與評估中，均使用高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

2019 年，我國發(fā)布新版“全國水利一張圖”，建立信息數(shù)據(jù)庫，滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和水利資源管理需求。這其中，以高分為代表的國產(chǎn)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)源在米級分辨率數(shù)據(jù)中占據(jù)極大比例，充實(shí)了水利基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)資源，為長江岸線規(guī)劃和取水口規(guī)劃、水土保持、國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)、國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)、水政執(zhí)法等重大規(guī)劃和重大項(xiàng)目提供數(shù)據(jù)支持。

在交通基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測方面，研究人員從高分影像中提取路域環(huán)境要素，包括水體、居民地、裸地、草地、林地等，可以極大減少農(nóng)村公路監(jiān)測普查和綜合交通規(guī)劃野外踏勘工作量，提高工作效率。

在農(nóng)業(yè)政策執(zhí)行情況監(jiān)測方面，政府部門采用高分衛(wèi)星和其他衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對東北大豆和新疆棉花目標(biāo)價(jià)格改革、東北種植結(jié)構(gòu)調(diào)整情況進(jìn)行了分析評價(jià)；與農(nóng)村土地確權(quán)數(shù)據(jù)相結(jié)合，進(jìn)一步擴(kuò)大了糧豆輪作遙感核查試點(diǎn)區(qū)域，完善了作物種植面積核查程序，準(zhǔn)確掌握作物實(shí)際種植面積，降低面積核查成本，提高補(bǔ)貼精準(zhǔn)度。

監(jiān)測自然災(zāi)害，及時減災(zāi)救難

根據(jù)我國2012 年發(fā)布的《自然災(zāi)害分類與代碼》標(biāo)準(zhǔn)，自然災(zāi)害分為5大類39 種。目前，高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)和產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于洪澇、臺風(fēng)等氣象水文災(zāi)害監(jiān)測，溢油、赤潮等海洋災(zāi)害監(jiān)測，水土流失、荒漠化等生態(tài)環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測，病蟲害、森林火災(zāi)等生物災(zāi)害監(jiān)測，滑坡、泥石流、城市地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測，以及傳染病疫情、公共衛(wèi)生應(yīng)急等衛(wèi)生災(zāi)害監(jiān)測中。我國基于高分等遙感衛(wèi)星建立起的重大自然災(zāi)害遙感監(jiān)測評估運(yùn)行系統(tǒng)，可以提供快速圖像處理和評估，對突發(fā)性災(zāi)害做出快速應(yīng)急反應(yīng)，在國家防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)工作中發(fā)揮出重要作用。

氣象監(jiān)測方面，結(jié)合高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)，氣象預(yù)報(bào)可以把臺風(fēng)定位精度從公里級提高到百米量級，為判斷強(qiáng)降水落區(qū)提供重要依據(jù)。2016 年“妮妲”強(qiáng)臺風(fēng)路徑監(jiān)測中，高分四號衛(wèi)星數(shù)據(jù)用于演算臺風(fēng)中心云系細(xì)節(jié)和演變特征，使24 小時路徑預(yù)報(bào)誤差小于58 千米，支撐決策少轉(zhuǎn)移幾十萬人，極大地減少防災(zāi)減災(zāi)成本。

生態(tài)環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測方面，高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)支撐國家石漠化監(jiān)測以及荒漠化重點(diǎn)區(qū)監(jiān)測工作，節(jié)約大量調(diào)查成本，提高調(diào)查效率。新疆生態(tài)環(huán)境非常脆弱，高分衛(wèi)星對新疆艾比湖區(qū)域開展了荒漠化監(jiān)測評價(jià)工作，監(jiān)測風(fēng)蝕荒漠化地類541440畝、水蝕荒漠化地類16167畝、鹽漬荒漠化地類1940370 畝、復(fù)合荒漠化地類328875 畝，為科學(xué)決策、推動新疆生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮重要作用。

地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測方面，在青海地震、西藏日土冰崩、湖南洪災(zāi)、廣西蒼梧縣地震、浙江麗水滑坡等重大災(zāi)害中，高分衛(wèi)星用于開展應(yīng)急調(diào)查監(jiān)測工作，通過在災(zāi)前、災(zāi)后拍攝數(shù)據(jù)，快速開展遙感解譯工作，對災(zāi)情的居民地分布及地形地勢情況進(jìn)行分析，為災(zāi)情調(diào)查、隱患點(diǎn)排查以及災(zāi)后恢復(fù)重建等提供了重要的技術(shù)支撐。

保障資源調(diào)查與監(jiān)測

開展資源調(diào)查，準(zhǔn)確評估各種資源的數(shù)量和質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)資源科學(xué)管理和有序開發(fā)利用的工作基礎(chǔ)。傳統(tǒng)調(diào)查監(jiān)測手段周期長、效率低，難以滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求。以高分為代表的衛(wèi)星遙感技術(shù)則為資源調(diào)查提供了實(shí)時監(jiān)測手段和大量的數(shù)據(jù)支持。

▲ “高分六號”檢測長江洪水紅色預(yù)警

▲ 利用高分衛(wèi)星進(jìn)行土地監(jiān)管

目前，高分衛(wèi)星已經(jīng)廣泛應(yīng)用于土地資源、礦產(chǎn)資源、農(nóng)業(yè)資源、森林資源、濕地資源、水資源和基礎(chǔ)地理信息源的調(diào)查與監(jiān)測，支撐國土、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、統(tǒng)計(jì)和測繪等行業(yè)部門的主體業(yè)務(wù)。

土地資源調(diào)查方面，高分衛(wèi)星各類數(shù)據(jù)應(yīng)用于全國土地利用變更調(diào)查監(jiān)測與核查工程、土地資源全天候遙感監(jiān)測等，幫助有關(guān)部門全面掌握各省市土地利用變化情況，及時發(fā)現(xiàn)土地資源無序開發(fā)、突破城市開發(fā)邊界和占用基本農(nóng)田等問題，解決土地資源監(jiān)管難題。

農(nóng)業(yè)監(jiān)測方面，高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于作物面積監(jiān)測、長勢監(jiān)測、估產(chǎn)、災(zāi)害監(jiān)測、農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測與評價(jià)、土壤監(jiān)測等領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)部門利用高分影像數(shù)據(jù)，提取地表覆蓋類型，分辨玉米、水稻、大豆等作物種植區(qū)，以及村莊、水體、裸地和大棚等地物類別，不用下地，不用實(shí)物檢測，根據(jù)衛(wèi)星遙感圖反映出的不同色彩，就可以判斷出田里的作物是什么樣的品質(zhì)，幾種主要成分大致是多少。

森林和濕地資源調(diào)查方面，高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)揭示了全國年度林地面積變化情況，支持全國森林資源宏觀監(jiān)測、全國采伐限額和全國林地征占用檢查、各地的森林資源綜合檢查等業(yè)務(wù)，精度優(yōu)于85%；用于洞庭湖濕地區(qū)域、青海隆寶灘濕地保護(hù)區(qū)、江蘇太湖濕地等重點(diǎn)濕地保護(hù)區(qū)的水體動態(tài)監(jiān)測、植被變化監(jiān)測和濕地類型分布繪圖等工作，在全國重點(diǎn)濕地保護(hù)中發(fā)揮了重要作用。

監(jiān)測環(huán)境污染

我國環(huán)境污染情況嚴(yán)重，今后一個時期，環(huán)境治理與保護(hù)、監(jiān)督執(zhí)法與履行國際環(huán)境公約任務(wù)十分繁重，同時我國幅員遼闊，僅靠局部定點(diǎn)環(huán)境監(jiān)測，遠(yuǎn)不能滿足社會需求。通過衛(wèi)星遙感技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對大空間范圍的環(huán)境變化的及時、準(zhǔn)確監(jiān)測。目前。高分系列衛(wèi)星已經(jīng)應(yīng)用于大氣、水和生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測與評價(jià)，進(jìn)一步提高了國家環(huán)境監(jiān)測和保護(hù)的能力。

大氣環(huán)境監(jiān)測方面，高分衛(wèi)星一方面用于重大活動大氣環(huán)境保障，衛(wèi)星對京津冀地區(qū)及其它區(qū)域的氣溶膠和灰霾開展了監(jiān)測，保障“兩會”期間空氣質(zhì)量；2016 年G20 峰會期間，對杭州市及其周邊省市重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)停產(chǎn)及限產(chǎn)情況開展遙感監(jiān)測，為會議期間的空氣質(zhì)量保障提供技術(shù)支撐。

另一方面，高分衛(wèi)星用于日常大氣環(huán)境質(zhì)量保障。針對我國華北華東地區(qū)霧霾問題，“高分一號”獲取了近500 景觀測數(shù)據(jù)，為有效開展霧霾污染形成、發(fā)展、消散等的基礎(chǔ)研究提供了有力的信息保障。高分四號衛(wèi)星對京津冀、長三角、珠三角等重點(diǎn)地區(qū)開展高頻次拍攝，為利用冬季時間窗口查找大氣污染源提供有力支撐。

水環(huán)境監(jiān)測方面，國家有關(guān)部門利用高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)，監(jiān)測太湖、巢湖和滇池的藍(lán)藻水華情況，根據(jù)幾個月到幾年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，比較不同區(qū)域藍(lán)藻首次暴發(fā)時間、頻率頻度等因素，反推出藍(lán)藻的形成條件、變化趨勢，分析藍(lán)藻治理工程的成效。高分衛(wèi)星還用于監(jiān)測京津冀地區(qū)的河流干涸斷流和變化情況，監(jiān)測全國范圍內(nèi)80 個湖庫的岸線變化、植被覆蓋率等生態(tài)環(huán)境狀況，為水環(huán)境監(jiān)測、治理等工作提供技術(shù)支持。

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方面，高分衛(wèi)星應(yīng)用于全國國家級自然保護(hù)區(qū)人類活動遙感定期監(jiān)測、保護(hù)區(qū)遙感應(yīng)急監(jiān)測、企業(yè)排污情況監(jiān)測和自然保護(hù)區(qū)生態(tài)破壞監(jiān)測等方面，為環(huán)境管理決策提供重要支撐。

支持城市精細(xì)化管理

現(xiàn)代城市管理的內(nèi)容非常豐富，涉及城市規(guī)劃、土地管理、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、交通、環(huán)境、人口等方方面面，管理水平直接影響人們的生活幸福感。要實(shí)現(xiàn)城市精細(xì)化管理，需要準(zhǔn)確掌握城市地上、地面和地下空間各類基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和變化情況。

高分衛(wèi)星可以清晰顯示和快速挖掘城市地理空間要素信息，對城市開展定期觀測，有助于把握城市變化情況。目前，高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)已經(jīng)應(yīng)用于城市規(guī)劃管理、風(fēng)景名勝區(qū)管理、城市環(huán)境治理、基礎(chǔ)設(shè)施管理、園林綠化等城市管理業(yè)務(wù)中。

城市規(guī)劃精細(xì)化管理方面，政府部門利用高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)，獲取城市規(guī)劃動態(tài)監(jiān)測信息，包括城市規(guī)劃建設(shè)變化情況、城市禁止建設(shè)區(qū)的變化情況等，利用不同時間段的衛(wèi)星影像，提取和比較不同時期城鎮(zhèn)邊界，可以監(jiān)測城鎮(zhèn)布局和擴(kuò)張范圍，最終實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)擴(kuò)張面積、速度和擴(kuò)張趨勢的計(jì)算分析，為城鎮(zhèn)規(guī)劃提供直觀可視化的支持。

城市環(huán)境監(jiān)測方面，政府部門利用高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)，持續(xù)開展重點(diǎn)城市黑臭水體監(jiān)測和農(nóng)村垃圾堆放點(diǎn)調(diào)查工作，為環(huán)境治理提供線索。2016 年度，針對北京市建設(shè)“宜居城市”的要求，北京高分中心利用高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)對大型垃圾渣土堆放點(diǎn)、市容環(huán)境污染源、交通沿線環(huán)境整治以及區(qū)域綜合治理的狀況分布、變化開展監(jiān)測，總體精度優(yōu)于90%，為市容環(huán)境整治、區(qū)域綜合整治、影響評估等提供了重要的數(shù)據(jù)支撐。

此外，政府部門使用高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)每年對50 多個國家風(fēng)景名勝區(qū)的資源保護(hù)情況進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測核查，加強(qiáng)對風(fēng)景名勝區(qū)資源保護(hù)和監(jiān)管的力度，對城市綠地的分布和現(xiàn)狀、城市用地分類、熱島效應(yīng)分布、城市綠地系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行監(jiān)測和評價(jià)，為城市園林綠化等提供數(shù)據(jù)支持。

推動國際合作

高分專項(xiàng)不僅服務(wù)國內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)，同時走出國門，開展國際合作，積極參與國際空間信息市場開拓與競爭，打造“中國高分”品牌。近年來，高分專項(xiàng)與埃及、俄羅斯、巴西等國家積極開展雙邊合作，不斷拓展影響力。

2015 年以來，我國高分中心與埃及空間委員會國家遙感與空間科學(xué)局溝通協(xié)調(diào)，就高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)價(jià)格、服務(wù)形式、質(zhì)量保障、運(yùn)維措施、地面系統(tǒng)配套建設(shè)等進(jìn)行了大量談判，簽署了“中國-埃及高分一號和二號衛(wèi)星數(shù)據(jù)及應(yīng)用合作事項(xiàng)”“高分一號和二號衛(wèi)星數(shù)據(jù)及應(yīng)用的合作協(xié)議”等文件；形成了高分一號/二號衛(wèi)星數(shù)據(jù)銷售合同和埃及阿斯旺地面站改造方案。這是我國積極探索高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)國際銷售、地面系統(tǒng)出口、高分衛(wèi)星國際運(yùn)營服務(wù)、高分應(yīng)用技術(shù)成果國際輸出等商業(yè)新模式的開始。

與俄羅斯的合作一直是高分專項(xiàng)國際合作的重點(diǎn)。我國與俄方就雙方相關(guān)衛(wèi)星數(shù)據(jù)交換、相互接收與衛(wèi)星聯(lián)合運(yùn)行等進(jìn)行了大量溝通交流和談判，形成并簽署了“關(guān)于交換雙方遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的合作諒解備忘錄”等文件，并與俄方在數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)、地面系統(tǒng)對接等方面開展了大量合作。

中國與巴西在中巴資源衛(wèi)星項(xiàng)目中建立起合作典范，在高分專項(xiàng)中，我國與巴西簽署了“關(guān)于遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)及其應(yīng)用合作的諒解備忘錄”、中巴航天合作十年計(jì)劃工作組歷次主要會議紀(jì)要等文件，不斷研究和推進(jìn)中巴衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)合作（接收、處理、分發(fā)、交換、商業(yè)服務(wù)等）、應(yīng)用合作等相關(guān)事宜。

除此之外，高分衛(wèi)星參與了“金磚國家遙感衛(wèi)星星座合作”項(xiàng)目，參與聯(lián)合國災(zāi)害管理與應(yīng)急反應(yīng)天基信息平臺合作機(jī)制（UN-SPIDER）、空間與重大災(zāi)害國際憲章（Charter 機(jī)制）等國際災(zāi)害應(yīng)急多邊合作機(jī)制，參與亞太空間合作組織“一帶一路”空間信息走廊建設(shè)，參與國際宇航聯(lián)合會（IAF）、地球觀測組織（GEO）、世界氣象組織（WMO）、亞洲遙感協(xié)會（AARS）等相關(guān)合作。高分專項(xiàng)充分體現(xiàn)了我國衛(wèi)星先進(jìn)技術(shù)和應(yīng)用成果，彰顯了大國責(zé)任和擴(kuò)展國家利益，提高我國在國際對地觀測領(lǐng)域的影響力和話語權(quán)?！?/p>