城市危機大考

今年夏天，人們史無前例地感受到了自然的威力——從山野到城市，從火災(zāi)到洪水，如何快速地捕捉到災(zāi)難成了保障民眾生命安全的重要一步。這意味著，在城市中生存的我們，需要更加靈活的監(jiān)測手段和報警系統(tǒng)，曾經(jīng)的塔臺成了新的監(jiān)測站點;在更廣闊的天空中，遙感衛(wèi)星正在成為新的危機防御觸角。對于城市管理者來說，優(yōu)化提升城市的“大腦”、城市的網(wǎng)絡(luò)“神經(jīng)”，保障城市的公共安全是智慧城市的第一要務(wù)，無論是市場還是政府，都已經(jīng)感受到這些科技變化對于重塑城市、產(chǎn)業(yè)抗壓能力的意義。

空域監(jiān)測：7×24小時在線的SAR遙感衛(wèi)星

“國產(chǎn)SAR（遙感衛(wèi)星）還是太少了?！?/p>

在去年7月的河南特大暴雨災(zāi)情期間，由于國產(chǎn)SAR衛(wèi)星數(shù)量較少，無法在第一時間提供受災(zāi)區(qū)域的影像，千域空天的創(chuàng)始人藍天翼曾在朋友圈內(nèi)如此感嘆道。

他提到的SAR遙感衛(wèi)星，全名叫合成孔徑雷達（英文Synthetic Aperture Radar，簡稱SAR），SAR衛(wèi)星是指將合成孔徑雷達放到遙感衛(wèi)星上，對地球進行成像觀測。在本屆智博會上，中科衛(wèi)星（山東）科技集團將這一技術(shù)“搬進”了場館。

SAR衛(wèi)星模型

“SAR衛(wèi)星是一種較新穎的觀測手段，在國際國內(nèi)起步較晚，所以普通民眾聽起來比較陌生。”中科衛(wèi)星行業(yè)銷售總監(jiān)董藝介紹，主流的遙感衛(wèi)星按照傳感器的不同，可以分為光學(xué)傳感器和微波傳感器（比如SAR）。一般的光學(xué)遙感衛(wèi)星和人眼、相機類似，依靠太陽光照射在地球表面物體的反射，被動地獲取影像;局限性也和人眼一模一樣，云霧天氣看不到物體，黑夜中沒法使用。

而SAR遙感衛(wèi)星的重要性在于，其工作原理就像“X光”，可以穿越云霧、不分晝夜地獲取圖像數(shù)據(jù)。

SAR衛(wèi)星是一種主動的遙感成像方式，需要主動多次發(fā)送電磁波到地面，利用回波來成像，來間接測量被測物體的信息。微波的波長較長，具有一定的穿透特性，因此SAR衛(wèi)星是唯一能穿云透雨，甚至穿透地表，在黑夜以及不良天氣條件下對地球表面進行觀測的遙感衛(wèi)星，彌補了光學(xué)和紅外遙感的缺陷。

重慶涪陵區(qū)與巴南區(qū)的高溫異常警報

1990到2000年間，SAR衛(wèi)星技術(shù)逐漸成熟完善，火箭運載能力也大幅提高。美國、歐洲、加拿大、俄羅斯、日本等國家和地區(qū)都開始了SAR衛(wèi)星的研制和應(yīng)用。2000年以后，中國、韓國、印度等國家也先后發(fā)射了SAR衛(wèi)星。然而由于研制成本較高，應(yīng)用范圍有限，高分辨率SAR一直局限于國防和情報領(lǐng)域，僅少數(shù)國家有能力研制。

董藝表示，SAR衛(wèi)星盡管在國內(nèi)起步較晚，不過隨著微電子技術(shù)和信息處理技術(shù)的快速發(fā)展，近年來逐步解決了成本高、判讀困難的問題，在國防、自然資源、環(huán)保、應(yīng)急、水利、農(nóng)業(yè)等各領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。

以中科衛(wèi)星AIRFire高溫點服務(wù)平臺為例，該平臺正是利用SAR遙感衛(wèi)星監(jiān)測全國異常熱量，是一款專門接入城市應(yīng)急系統(tǒng)的數(shù)據(jù)快速獲取軟件，林火、山火等自然火點以及由秸稈焚燒、廠礦鍋爐等人為因素導(dǎo)致的地表溫度異常點數(shù)據(jù)都會及時反饋給相關(guān)政府部門。

在重慶，500公里外的SAR衛(wèi)星已經(jīng)在實戰(zhàn)場上發(fā)揮作用。1961年以來最嚴重極端連晴高溫天氣下，近期川渝山火頻發(fā)，截至8月23日，重慶涪陵區(qū)、南川區(qū)、北碚區(qū)等8區(qū)已發(fā)生10起山火。

8月17日重慶涪陵區(qū)荔枝街道、江北街道所轄山林相繼發(fā)生火災(zāi)，AIRFire高溫點服務(wù)平臺迅速提供了火點識別與時空分布服務(wù)，時間分辨率可達小時級，最高空間分辨率為20米，“只要政府部門選擇這個平臺，我們就能把現(xiàn)場火情數(shù)據(jù)以警報的方式傳遞給相關(guān)部門。”董藝表示。

空間分辨率、光譜分辨率和時間分辨率是遙感衛(wèi)星的重要參數(shù)?？臻g分辨率越高，衛(wèi)星圖像越清晰;時間分辨率越高，衛(wèi)星能夠提供的圖像的更新速率也就越快;光譜分辨率越高，衛(wèi)星能夠提供的圖像服務(wù)的種類也就越多。

為了進一步改善國內(nèi)高分辨率微波遙感數(shù)據(jù)供應(yīng)嚴重不足的局面，中科衛(wèi)星計劃在2025年完成AIRSAT遙感衛(wèi)星星座一期目標(biāo)，AIRSAT遙感衛(wèi)星星座將由21顆衛(wèi)星組成，2023年前總計有4顆SAR衛(wèi)星的發(fā)射計劃。

AIRSAT遙感衛(wèi)星星座

更強大的衛(wèi)星星座到底有什么作用？相關(guān)人士解答，星座的建成不僅意味著可以獲得穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源，也可以擴展其在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。

海通證券研報中曾提及，如果遙感衛(wèi)星的低軌星座規(guī)模達到1600顆的量級，對于重點目標(biāo)來說，時刻在頂，隨時可拍攝的情況就會出現(xiàn);如果在340公里軌道高度上部署7500顆衛(wèi)星，則會出現(xiàn)這樣的情況：只要星座的擁有方想要實施拍攝，那么就可以全球無死角24小時不間斷直播了。

衛(wèi)星在太空運轉(zhuǎn)，不需要人員到現(xiàn)場施工，因此對于大范圍和邊遠地區(qū)的監(jiān)測非常有優(yōu)勢，一旦星座建成，甚至可以提供亞米級別的高分辨率數(shù)據(jù)，對于路面沉降、海拔變化等現(xiàn)實場景將非常敏感。

地面監(jiān)測：不眠哨兵

空域有無間斷的“千里眼”，地面也有24小時在崗的“哨兵”。

作為由中國移動、中國聯(lián)通和中國電信共同出資設(shè)立的大型通信基礎(chǔ)設(shè)施綜合服務(wù)企業(yè)，中國鐵塔正是這背后的主要推力。

如前所述，在加快推進5G新基建的過程中，中國鐵塔已經(jīng)擁有全球最大規(guī)模的站址，形成了獨一無二的資源稟賦。

此外，據(jù)中國鐵塔重慶分公司現(xiàn)場負責(zé)人黃嬌介紹，重慶市目前已實現(xiàn)所有區(qū)縣重點區(qū)域5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，全市每萬人擁有5G基站數(shù)超過16個，位列西部第一、全國第六。

這樣優(yōu)厚的資源優(yōu)勢，給了中國鐵塔助力其他行業(yè)數(shù)字化發(fā)展的契機。

圍繞視覺感知、數(shù)據(jù)采集、信息處理等數(shù)字化需求，中國鐵塔利用自身資源稟賦和專業(yè)化運營優(yōu)勢，打造了全國統(tǒng)一開放的“鐵塔視聯(lián)”平臺。

“數(shù)字塔可以提供中高點位視頻感知、數(shù)據(jù)采集處理等服務(wù)，平臺將原來單一的解決方案升級為標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品?！爆F(xiàn)場工作人員告訴記者，行業(yè)客戶或政府部門可以在全國范圍內(nèi)的任何地方，像裝寬帶一樣安裝“鐵塔視聯(lián)”產(chǎn)品，直接申請、直接安裝，并且對煙火、排污、道路侵占、人員闖入、非法采砂、非法捕撈、船只入侵等，可以像“點菜”一樣申請辦理，“區(qū)域性或全國性客戶，不論規(guī)模大小，都可以依托中國鐵塔視聯(lián)產(chǎn)品快速構(gòu)建起自己的跨地域視頻感知和數(shù)據(jù)采集體系”。

比如，在森林防火方面，中國鐵塔可利用中高點位資源優(yōu)勢，加上平臺、算法，打造森林防火預(yù)警指揮平臺，可實現(xiàn)區(qū)域多維一體化監(jiān)控預(yù)警、指揮調(diào)度、閉環(huán)管理。

據(jù)了解，鐵塔上的監(jiān)測設(shè)備能自動變焦實時抓拍違法野外用火行為，自動儲存30天視頻畫面，收集違規(guī)野外用火證據(jù)，對火災(zāi)肇事者形成強有力的警示震懾。

在水域監(jiān)測方面，中國鐵塔在長江流域“一江兩湖七河”沿岸500米范圍內(nèi)，約有鐵塔站址15.5萬個;1公里范圍內(nèi)，有鐵塔站址約18.3萬個;3公里范圍內(nèi)，有鐵塔站址約22.6萬個。利用這些站址資源，加裝高清攝像設(shè)備，依托視頻監(jiān)控平臺，基本可實現(xiàn)長江流域主要禁捕區(qū)域的監(jiān)控全覆蓋，實現(xiàn)“長江‘十年禁捕管得住、頂?shù)米　⒎€(wěn)得住”。

目前，中國鐵塔重慶市分公司與漁政執(zhí)法部門聯(lián)合打造的“智慧漁政AI預(yù)警處置系統(tǒng)”，已在重慶市建設(shè)800余個監(jiān)測點位，覆蓋長江、嘉陵江、烏江等重點水域，對非法捕撈行為、漁獲物藏匿、證據(jù)丟棄、逃逸追蹤和執(zhí)法過程進行全程錄像、固定證據(jù)，助力精準(zhǔn)打擊非法捕撈行為，為更好地保護長江魚類資源提供有效的技術(shù)保障。

在城市治理方面，中國鐵塔重慶市分公司智慧桿塔“多桿合一”綜合信息化項目，集氣象、環(huán)境監(jiān)測、治安監(jiān)控、信息發(fā)布、一鍵報警、通信基站等多功能于一體。目前在重慶區(qū)域，多功能桿已經(jīng)在解放碑至朝天門步行大道、中山四路等多條路建成使用，多種功能集成一體，使城市治理更經(jīng)濟、更環(huán)保、更美觀。