我國空間對(duì)地觀測技術(shù)的發(fā)展與展望

江碧濤

61646部隊(duì), 北京 100192

空間對(duì)地觀測是以衛(wèi)星、空間站等航天器為平臺(tái)，利用光學(xué)、微波、電子等非接觸手段，對(duì)地球及地球上的人類活動(dòng)進(jìn)行觀測的過程。目前，全球已有50余個(gè)國家和地區(qū)發(fā)展了對(duì)地觀測衛(wèi)星。隨著人類活動(dòng)空間從陸地向海洋、空中、外層空間的不斷拓展，空間對(duì)地觀測技術(shù)的重要性愈發(fā)突出。經(jīng)過50余年發(fā)展，我國空間對(duì)地觀測已建立了一個(gè)手段種類齊全、數(shù)量規(guī)?？捎^、技術(shù)性能先進(jìn)的空間對(duì)地觀測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了探測手段從單一到綜合、探測范圍從區(qū)域到全球、探測精度從粗放到精細(xì)、處理分析從定性到定量等的巨大跨越，已廣泛應(yīng)用于國土規(guī)劃、農(nóng)業(yè)估產(chǎn)、海洋維權(quán)、氣象環(huán)境、地理測繪、減災(zāi)救災(zāi)和國防安全等領(lǐng)域，綜合能力躋身世界先進(jìn)行列[1-3]。

當(dāng)前，適逢國際格局重大調(diào)整，大數(shù)據(jù)、人工智能等戰(zhàn)略性技術(shù)正在引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革新，“百年未有之大變局”下，空間對(duì)地觀測技術(shù)發(fā)展也呈現(xiàn)深度變革特點(diǎn)?；厥?0余年發(fā)展歷程、直面新階段機(jī)遇挑戰(zhàn)、展望新時(shí)代發(fā)展方向，對(duì)于把握規(guī)律特點(diǎn)，推動(dòng)空間對(duì)地觀測領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展具有非常重要的意義。

1 發(fā)展歷程

自20世紀(jì)60年代開始，隨著運(yùn)載火箭、遙感平臺(tái)、有效載荷等技術(shù)的不斷發(fā)展，我國空間對(duì)地觀測技術(shù)先后歷經(jīng)了返回式、傳輸型、系統(tǒng)化和體系化的發(fā)展過程。從技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用推廣的角度歸納起來可分為探索起步、快速發(fā)展和創(chuàng)新發(fā)展3個(gè)階段。

1.1 探索起步階段(1965年—20世紀(jì)90年代中期)

(1) 從無到有，成功完成首型衛(wèi)星發(fā)射入軌。1975年11月26日，在陸續(xù)突破衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)、制造、防熱、大型試驗(yàn)、衛(wèi)星發(fā)射、跟蹤測控和衛(wèi)星回收等各種難題后，我國自行研制的第1顆返回式對(duì)地觀測衛(wèi)星成功發(fā)射，衛(wèi)星采用棱鏡掃描全景相機(jī)，獲得了第1批對(duì)地?cái)z影圖片，用于國土資源普查，實(shí)現(xiàn)了我國空間對(duì)地觀測技術(shù)歷史性突破。在此基礎(chǔ)上，我國在1985年和1986年又發(fā)射了兩顆國土資源普查衛(wèi)星，利用膠片感應(yīng)成像獲取黑白全色膠片和假彩色紅外翻轉(zhuǎn)膠片約4000 m，掌握了京津唐、黃河三角洲、“三北”防護(hù)林、黑龍江中上游、塔里木盆地北緣、山西大同煤田等影像資源，初步解決了國家資源調(diào)查急需衛(wèi)星遙感信息源的問題[4]。

(2) 合作共研，順利實(shí)現(xiàn)返回式至傳輸型衛(wèi)星跨越。20世紀(jì)80年代末，為加快長壽命傳輸型對(duì)地觀測衛(wèi)星技術(shù)的突破發(fā)展，我國與巴西共同研制“中巴地球資源衛(wèi)星”，并于1999年10月成功發(fā)射01星[5]。在兩年多的在軌運(yùn)行中，利用星上5譜段CCD相機(jī)、4譜段紅外多光譜掃描儀、2譜段寬視場成像儀，共獲取23萬多景衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，廣泛運(yùn)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、礦產(chǎn)、能源、環(huán)保、城市、減災(zāi)和測繪等領(lǐng)域，填補(bǔ)了我國衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的諸多空白[6]。

(3) 技術(shù)突破，多手段助推氣象觀測衛(wèi)星發(fā)展。在此期間，可見光、紅外和水汽掃描輻射計(jì)技術(shù)的突破，推進(jìn)了我國氣象觀測衛(wèi)星的發(fā)展[7]，3顆風(fēng)云一號(hào)、2顆風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星陸續(xù)發(fā)射，我國第1代氣象觀測衛(wèi)星系統(tǒng)初具雛形，實(shí)現(xiàn)了氣象衛(wèi)星觀測從無到有、從試驗(yàn)到試用的階段性跨越，具備了對(duì)云層、陸地和海洋的多光譜探測能力，拍攝的云圖資料填補(bǔ)了我國西部、西亞和印度洋上的大范圍觀測空白，在我國天氣預(yù)報(bào)和氣象研究等方面發(fā)揮了重要的作用[8-10]。

1.2 快速發(fā)展階段(20世紀(jì)90年代中期—2015年)

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著通信、計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)等技術(shù)和CCD光電探測器的不斷發(fā)展，空間對(duì)地觀測技術(shù)進(jìn)入井噴式快速發(fā)展階段。這一階段的主要特點(diǎn)是研制模式由技術(shù)合作向獨(dú)立自主轉(zhuǎn)變、核心技術(shù)由引進(jìn)吸收向自主可控轉(zhuǎn)變、服務(wù)模式由試驗(yàn)試用向業(yè)務(wù)運(yùn)行轉(zhuǎn)變。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001—2015年間，我國成功將228個(gè)航天器送入軌道，其中對(duì)地觀測衛(wèi)星占比超過45%，逐步建立了以遙感、風(fēng)云、高分、資源等為代表的在軌長期穩(wěn)定運(yùn)行的空間對(duì)地觀測體系[11]。同時(shí)，為加快地面應(yīng)用發(fā)展，在西安、牡丹江、昆明、三亞等地建成了地基測控和數(shù)據(jù)接收站網(wǎng)[12]，先后成立中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心、國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心等，極大帶動(dòng)了空間對(duì)地觀測在氣象、海洋、資源等各行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展。

(1) 綜合性能大幅提升，氣象觀測邁入世界先進(jìn)行列。在推動(dòng)第1代系統(tǒng)業(yè)務(wù)化運(yùn)行的同時(shí)，我國著手開展了第2代氣象觀測衛(wèi)星系統(tǒng)的論證建設(shè)。2008—2013年，陸續(xù)發(fā)射3顆風(fēng)云三號(hào)衛(wèi)星，通過對(duì)掃描輻射計(jì)、紅外分光計(jì)、中分辨率成像儀、臭氧垂直探測儀、臭氧總量探測儀、太陽輻照度檢測儀、微波溫度探測輻射計(jì)、微波濕度計(jì)、微波成像儀、地球輻射探測儀和空間環(huán)境檢測器等多載荷集成，實(shí)現(xiàn)了我國氣象衛(wèi)星從單一遙感成像衛(wèi)星到地球環(huán)境綜合探測、從光學(xué)遙感到微波遙感、從千米級(jí)分辨率到百米級(jí)分辨率、時(shí)間周期為每天、從國內(nèi)接收到極地接收等衛(wèi)星技術(shù)的“四大突破”，進(jìn)一步縮小了在極軌氣象衛(wèi)星領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國家的差距，使我國氣象衛(wèi)星技術(shù)邁入世界先進(jìn)行列[13]。

(2) 關(guān)鍵技術(shù)取得突破，天基海洋觀測體系初步形成。隨著海洋水色掃描儀的技術(shù)突破，2002年，首顆海洋水色衛(wèi)星海洋-1A發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了我國海洋衛(wèi)星零的突破，完成了海洋水色功能及試驗(yàn)驗(yàn)證，使海洋水色信息提取與定量化應(yīng)用水平得到了提高，促進(jìn)了海洋遙感技術(shù)的發(fā)展。2011年，首顆海洋動(dòng)力衛(wèi)星海洋-2A發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了主被動(dòng)微波遙感器的集成運(yùn)用，使我國基本具備了對(duì)全球海域多要素、多尺度的連續(xù)觀測能力，促進(jìn)了海洋系列衛(wèi)星系統(tǒng)初步建成[14]。同時(shí)，為更好地服務(wù)國防安全與國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，我國海上艦船觀測能力得到大幅提升。

(3) 高分專項(xiàng)啟動(dòng)實(shí)施，引領(lǐng)陸地觀測技術(shù)跨越發(fā)展。2006年4月，遙感一號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了星載微波成像技術(shù)的重大突破，我國首次具備了全天時(shí)全天候遙感探測能力。2010年8月，天繪一號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射，國際上首次采用LMCCD測繪體制，有效解決了無地面控制點(diǎn)條件下的目標(biāo)定位問題[15-16]；隨著“高分專項(xiàng)”工程的啟動(dòng)實(shí)施，高分系列陸續(xù)入軌，我國陸地觀測體系和能力得到顯著提升。其中，高分二號(hào)使國產(chǎn)光學(xué)遙感衛(wèi)星空間分辨率首次精確到1 m[17]；高分三號(hào)實(shí)現(xiàn)我國首次星載C頻段多極化合成孔徑雷達(dá)成像分辨率達(dá)到1 m[18]；高分四號(hào)衛(wèi)星是我國首個(gè)高軌高分辨率對(duì)地觀測光學(xué)遙感衛(wèi)星，突破了高軌光學(xué)遙感衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)、衛(wèi)星姿態(tài)快速機(jī)動(dòng)與高穩(wěn)定控制、高軌遙感衛(wèi)星長壽命高可靠高穩(wěn)定一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)，可見光近紅外譜段分辨率為50 m，中波紅外譜段分辨率為400 m；隨著遙感、高分、資源等多系列衛(wèi)星同時(shí)大跨步建設(shè)，逐步形成了覆蓋從全色、多光譜到高光譜，從光學(xué)到雷達(dá)，從太陽同步軌道到地球同步軌道等多種類型，實(shí)現(xiàn)了陸地詳查普查、海洋目標(biāo)探測和電磁空間探測等功能[19]。同時(shí)，研制建成了多類、多型衛(wèi)星一體化管理控制和處理應(yīng)用系統(tǒng)，我國空間基礎(chǔ)設(shè)施框架基本建成，總體性能邁入世界先進(jìn)行列。

1.3 創(chuàng)新發(fā)展階段(2016年至今)

“十三五”期間，在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的推動(dòng)下，我國空間對(duì)地觀測體系進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段[20-23]?？臻g對(duì)地觀測系統(tǒng)在星群互聯(lián)、智能規(guī)劃、在軌處理等方面的能力開始起步，系統(tǒng)建設(shè)重心由數(shù)量規(guī)模型向質(zhì)量效能型轉(zhuǎn)變、由星上載荷技術(shù)突破向星地協(xié)同發(fā)展轉(zhuǎn)變，云處理架構(gòu)逐步替代傳統(tǒng)的并行計(jì)算、分布式計(jì)算，多星協(xié)同觀測、多載荷融合處理、大數(shù)據(jù)智能解譯等技術(shù)不斷發(fā)展，推動(dòng)了服務(wù)模式由“一對(duì)一、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的訂單式服務(wù)向“智能化、網(wǎng)云化”精準(zhǔn)服務(wù)升級(jí)，服務(wù)對(duì)象由專業(yè)領(lǐng)域向全社會(huì)甚至全球輻射拓展。

(1) 體系化建設(shè)加快，氣象系列衛(wèi)星取得多個(gè)世界第一。2016年12月發(fā)射的風(fēng)云四號(hào)A星，搭載了世界首個(gè)靜止軌道干涉式垂直探測儀，是唯一能夠在軌實(shí)現(xiàn)三維大氣動(dòng)態(tài)監(jiān)測的衛(wèi)星。2021年6月發(fā)射的風(fēng)云四號(hào)B星在全球率先實(shí)現(xiàn)了250 m空間分辨率，顯著提升了對(duì)中小尺度災(zāi)害性天氣的高分辨率觀測能力。風(fēng)云系列衛(wèi)星成為世界上在軌數(shù)量最多、種類最齊全的氣象衛(wèi)星星座[24]。

(2) 多要素協(xié)同觀測，海洋系列衛(wèi)星創(chuàng)新發(fā)展應(yīng)用。在《海洋衛(wèi)星業(yè)務(wù)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》框架下，海洋-1C、海洋-1D、海洋-2B、海洋-2C、海洋-2D 5顆海洋觀測衛(wèi)星入軌應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了海洋水色、動(dòng)力環(huán)境業(yè)務(wù)星組網(wǎng)運(yùn)行和協(xié)同觀測[25]。與此同時(shí)，國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心不斷嘗試數(shù)據(jù)產(chǎn)品的個(gè)性化服務(wù)技術(shù)突破，2020年高精度海面風(fēng)場產(chǎn)品在海洋衛(wèi)星遙感實(shí)況微信小程序發(fā)布，通過手機(jī)可以看到5天內(nèi)全球任何海域的海面風(fēng)場預(yù)報(bào)，打通了遙感數(shù)據(jù)服務(wù)公眾的“最后一千米”。

(3) 多手段融合應(yīng)用，陸地觀測衛(wèi)星形成一體化發(fā)展格局。“高分專項(xiàng)”工程持續(xù)推進(jìn)并取得圓滿成功，高分五號(hào)實(shí)現(xiàn)世界首次對(duì)大氣和陸地的全譜段高光譜綜合觀測，填補(bǔ)了我國區(qū)域大氣污染氣體探測的空白[26]。2019年，雙星編隊(duì)雷達(dá)測繪衛(wèi)星天繪二號(hào)正式發(fā)射升空，實(shí)現(xiàn)了我國微波干涉測繪零的突破[27]。遙感、高分、資源等多系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)融合共享，推動(dòng)對(duì)地觀測應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展[28-30]。同時(shí)，在國家政策牽引下，商業(yè)航天快速發(fā)展，我國空間對(duì)地觀測系統(tǒng)建設(shè)主體由政府投資向多元投入過渡。數(shù)十家商業(yè)衛(wèi)星制造和應(yīng)用服務(wù)公司相繼成立，吉林、高景、珠海等百余顆商業(yè)遙感衛(wèi)星陸續(xù)入軌，極大補(bǔ)充了我陸地觀測體系和能力。同時(shí)，不斷加強(qiáng)測控、接收、定標(biāo)和真實(shí)性檢驗(yàn)場網(wǎng)等地面配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)[31-32],定量化與自動(dòng)化處理分析、多源信息綜合處理與定量分析等技術(shù)取得重要進(jìn)展，推動(dòng)我國空間對(duì)地觀測體系高效高質(zhì)發(fā)展。

50余年來，我國空間對(duì)地觀測體系取得長足發(fā)展，成績斐然。一是空間基礎(chǔ)設(shè)施體系日趨完善，截至目前，我國在軌對(duì)地觀測衛(wèi)星已超過220顆，其中海洋系列衛(wèi)星6顆、氣象系列衛(wèi)星8顆、遙感系列等陸地觀測衛(wèi)星200余顆，逐步建成了一個(gè)高低軌立體觀測、高中低分辨率結(jié)合、光學(xué)/微波/紅外多手段配合的一體化全球綜合觀測體系。二是技術(shù)性能水平國際先進(jìn)，氣象衛(wèi)星能夠?qū)崿F(xiàn)全球氣象觀測6 h、我國國土及周邊區(qū)域分鐘級(jí)數(shù)據(jù)更新；海洋衛(wèi)星能夠?qū)崿F(xiàn)海洋水色、海洋動(dòng)力全要素?cái)?shù)據(jù)自主獲取；陸地衛(wèi)星最高分辨率優(yōu)于0.5 m，具備全國國土中低分辨率每天覆蓋和重點(diǎn)區(qū)域50 m分辨率連續(xù)觀測能力，綜合能力躋身世界先進(jìn)行列。三是產(chǎn)業(yè)應(yīng)用規(guī)模不斷壯大[33]，應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋國家安全、國土普查、環(huán)境保護(hù)、應(yīng)急減災(zāi)、氣象海洋等20多個(gè)行業(yè)[34]，金融、物流、交通等“遙感+”新業(yè)態(tài)應(yīng)用潛力巨大，當(dāng)前主要領(lǐng)域國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)自給率提升至90%以上。四是國際影響力日漸提升，風(fēng)云衛(wèi)星已向120多個(gè)國家提供氣象數(shù)據(jù)產(chǎn)品服務(wù)，與多個(gè)國際組織開展海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)交換并簽署數(shù)據(jù)共享合作諒解備忘錄，高分系列衛(wèi)星也已成為與“一帶一路”沿線國家開展合作的重要載體，碳衛(wèi)星等為應(yīng)對(duì)全球氣候變化作出了中國貢獻(xiàn)。

2 形勢挑戰(zhàn)

經(jīng)過50余年的發(fā)展，空間對(duì)地觀測技術(shù)在國土資源普查、氣象水文監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方面發(fā)揮了重要的作用，推進(jìn)了我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平和綜合國力的提升。國家戰(zhàn)略利益拓展和國際地位提升、信息領(lǐng)域的博弈競爭及新興技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，都給空間對(duì)地觀測帶來了新的挑戰(zhàn)。

2.1 直面全球性問題，支持可持續(xù)發(fā)展

氣候生態(tài)環(huán)境變化、碳排放、冰川融化、水資源短缺等全球性問題，事關(guān)人類可持續(xù)發(fā)展。隨著國家利益向全球延伸，“一帶一路”、人類命運(yùn)共同體等重大倡議成為我國積極承擔(dān)大國責(zé)任的體現(xiàn)，需在地球系統(tǒng)科學(xué)研究和糧食、能源、冰川、水等資源的全球監(jiān)測方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，在應(yīng)對(duì)碳中和、全球氣候變化、重大災(zāi)害生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理等方面發(fā)出中國聲音、提出中國方案、貢獻(xiàn)中國力量。然而目前我國在對(duì)地觀測的整體性、連續(xù)性、有效性、實(shí)時(shí)性上還需進(jìn)一步完善，亟待提升對(duì)地觀測系統(tǒng)能力水平，全面滿足各方需求。

2.2 應(yīng)對(duì)國際競爭，維護(hù)數(shù)據(jù)主權(quán)

當(dāng)前已進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，國家層面的競爭力將體現(xiàn)為一國擁有大數(shù)據(jù)的規(guī)模、活性及對(duì)數(shù)據(jù)的解釋、運(yùn)用能力，數(shù)據(jù)主權(quán)將是繼邊防、海防、空防之后的另一個(gè)大國博弈空間，誰獲取了數(shù)據(jù)，誰就獲取了相關(guān)領(lǐng)域的主動(dòng)權(quán)?？臻g對(duì)地觀測將是助力科技、文化、海洋、交通、軍事等強(qiáng)國戰(zhàn)略實(shí)施的核心數(shù)據(jù)來源與關(guān)鍵技術(shù)手段，具備全球、全天候、全天時(shí)、全譜段的感知與信息探測服務(wù)能力是必然要求。但目前我國對(duì)地觀測技術(shù)仍存在不小差距，須面向?qū)崟r(shí)化、集成化、智能化需求，提升天地系統(tǒng)緊耦合發(fā)展水平，形成兼具高空間分辨率、高光譜分辨率、高時(shí)間分辨率的空間對(duì)地觀測探測能力。

2.3 推動(dòng)技術(shù)賦能，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新超越

當(dāng)前，國際對(duì)地觀測的發(fā)展進(jìn)入了“精致為用”能力的新階段，新型探測手段不斷涌現(xiàn)，人工智能(AI)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等前沿技術(shù)與遙感技術(shù)深度融合，“軟件+服務(wù)”正在顛覆傳統(tǒng)應(yīng)用模式，針對(duì)全球治理、國家治理、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等需求，國內(nèi)空間對(duì)地觀測系統(tǒng)仍面臨衛(wèi)星平臺(tái)自主協(xié)同、數(shù)據(jù)智能處理、產(chǎn)品應(yīng)用智能服務(wù)等技術(shù)挑戰(zhàn)，特別是大規(guī)模衛(wèi)星星座管理、海量觀測數(shù)據(jù)處理、多用戶數(shù)據(jù)融合應(yīng)用等重大問題，亟須新興技術(shù)攻克解決。著眼未來發(fā)展與應(yīng)用需求，空間對(duì)地觀測系統(tǒng)應(yīng)跳出傳統(tǒng)發(fā)展模式，貫徹體系效能新理念、新政策，通過新技術(shù)突破形成產(chǎn)業(yè)鏈全新發(fā)展格局，充分提升對(duì)地觀測體系的整體效能，在應(yīng)對(duì)全球變化、提升國家治理能力、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、引領(lǐng)科技進(jìn)步等諸多方面再上新臺(tái)階。

3 未來展望

隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G/6G、數(shù)字制造、人工智能等技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，空間對(duì)地觀測技術(shù)普及化與應(yīng)用大眾化的趨勢愈加明顯，空間對(duì)地觀測系統(tǒng)的建設(shè)思路、系統(tǒng)形態(tài)、應(yīng)用模式、運(yùn)維機(jī)制等也將發(fā)生重大變化。可以預(yù)見，空間對(duì)地觀測領(lǐng)域正在醞釀一場新的技術(shù)革新。

3.1 加快多位一體、跨域融合的巨型星座部署應(yīng)用

馬斯克“星鏈計(jì)劃”的不斷推進(jìn)，為空間對(duì)地觀測領(lǐng)域發(fā)展帶來新的解決思路，其可見的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和國防效益，促使各國爭相規(guī)劃發(fā)展低軌巨型星座，空間對(duì)地觀測體系格局面臨重塑。為使我國空間對(duì)地觀測領(lǐng)域在新版“星球大戰(zhàn)”中占據(jù)優(yōu)勢，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)頂層統(tǒng)籌，做好技術(shù)預(yù)置。一是加強(qiáng)多功能巨型星座的一體化設(shè)計(jì)、批量化生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化集成等技術(shù)儲(chǔ)備，以滿足一段時(shí)期內(nèi)國家戰(zhàn)略和市場發(fā)展對(duì)巨型星座的建設(shè)需求；二是加強(qiáng)陸地、海洋、環(huán)境等功能復(fù)合的高功能密度探測載荷技術(shù)攻關(guān)，提升對(duì)地觀測星座系統(tǒng)的綜合探測效益；三是發(fā)展激光通信等大通量星間、星地?cái)?shù)據(jù)傳輸技術(shù)，提高數(shù)據(jù)獲取的即時(shí)性；四是突破星座自主管理、協(xié)同控制、智能規(guī)劃等技術(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)資源配置效率；五是開發(fā)高精度軌道測量與防撞評(píng)估、星云星群快速測試、故障智能診斷工具箱技術(shù)，降低系統(tǒng)運(yùn)維成本。

3.2 發(fā)展快速高效、精細(xì)定量的大數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)

隨著空間對(duì)地觀測衛(wèi)星數(shù)量規(guī)模越來越大，載荷的時(shí)、空、譜分辨率也在不斷提高，每天獲取的觀測數(shù)據(jù)量將由當(dāng)前的TB量級(jí)快速跨越到PB級(jí)，數(shù)據(jù)種類多、體量大、價(jià)值高、動(dòng)態(tài)多變、冗余模糊等大數(shù)據(jù)特征日益凸顯，以大數(shù)據(jù)分析、深度學(xué)習(xí)等為代表的智能算法有望在對(duì)地觀測數(shù)據(jù)處理方面取得突破性進(jìn)展。一是開展基于虛擬化云存儲(chǔ)等的空間對(duì)地觀測大數(shù)據(jù)管理技術(shù)研究，構(gòu)建高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理架構(gòu)；二是發(fā)展基于人工智能的衛(wèi)星數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理與信息快速生成技術(shù)，提高空間對(duì)地觀測海量數(shù)據(jù)的高效處理和快速服務(wù)能力；三是發(fā)展以深度挖掘?yàn)榛A(chǔ)的大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，提高大數(shù)據(jù)下隱藏信息的深層次挖掘；四是發(fā)展多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的快速同一化技術(shù)和輕量化采集、存儲(chǔ)、傳輸和訪問技術(shù)，推動(dòng)空間對(duì)地觀測應(yīng)用走進(jìn)千家萬戶。

3.3 打造數(shù)字支撐、精準(zhǔn)服務(wù)的空間對(duì)地觀測“智能+”生態(tài)圈

未來，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將帶動(dòng)空間對(duì)地觀測領(lǐng)域向泛在化感知、一體化處理、智能化解譯、網(wǎng)云化服務(wù)的方向發(fā)展，需加快構(gòu)建以“智能、精準(zhǔn)、融合、共享”為特征，與航天強(qiáng)國戰(zhàn)略相匹配的新一代空間對(duì)地觀測應(yīng)用服務(wù)體系。一是構(gòu)建面向多用戶、多任務(wù)、多層級(jí)的空間對(duì)地觀測樣本庫，開展樣本快速標(biāo)注、擴(kuò)展與精化技術(shù)研究，為遙感智能解譯技術(shù)發(fā)展提供樣本基礎(chǔ)；二是發(fā)展適用于空間對(duì)地觀測大數(shù)據(jù)的并行化處理架構(gòu)和人機(jī)協(xié)同的低計(jì)算復(fù)雜度智能處理算法，解決復(fù)雜背景下海量數(shù)據(jù)高置信度快速處理難題；三是研究基于認(rèn)知科學(xué)的人機(jī)智能融合和智能學(xué)習(xí)理論與方法，實(shí)現(xiàn)遙感圖像目標(biāo)解譯智能化、自主化水平的跨越式提升；四是發(fā)展在軌處理、智能檢測、數(shù)據(jù)壓縮等智能化芯片技術(shù)，提高計(jì)算、存儲(chǔ)、傳輸?shù)刃?，推?dòng)空間對(duì)地觀測由地面應(yīng)用向在軌應(yīng)用轉(zhuǎn)變；五是發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)、智能調(diào)度、智能對(duì)地觀測腦等技術(shù)，提升天基遙感智能控制、服務(wù)水平，進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)智能化水平。

3.4 塑造規(guī)范有序、富有活力的空間對(duì)地觀測技術(shù)創(chuàng)新格局

創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，對(duì)正在蓬勃發(fā)展的空間對(duì)地觀測市場來講，構(gòu)建產(chǎn)、學(xué)、研、用深度融合的技術(shù)創(chuàng)新體系顯得尤為重要。商業(yè)航天作為空間對(duì)地觀測技術(shù)發(fā)展中最活躍也是最敢于和易于創(chuàng)新的一股力量，理應(yīng)在新一輪科技革命中勇?lián)厝巍Ｗ?014年我國正式出臺(tái)政策支持商業(yè)航天發(fā)展以來，在政府扶持、資本投入、應(yīng)用創(chuàng)新等因素的共同作用下，已涌現(xiàn)了一批像吉林長光、珠海歐比特、航天世景等的商業(yè)遙感衛(wèi)星公司，為我國空間對(duì)地觀測事業(yè)注入新鮮力量的同時(shí)，也對(duì)做好多元市場主體下的一體化航天能力發(fā)展提出了新的要求。一是持續(xù)加強(qiáng)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、接口的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)，確保各系統(tǒng)互聯(lián)、互通、互操作，共享、共用、共發(fā)展，形成一體化合力；二是在市場經(jīng)濟(jì)推動(dòng)下，進(jìn)一步完善準(zhǔn)入和退出機(jī)制，引導(dǎo)鼓勵(lì)社會(huì)資本有序參與科研生產(chǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、信息產(chǎn)品服務(wù)等活動(dòng)，充分發(fā)揮企業(yè)作為技術(shù)創(chuàng)新主體的作用，調(diào)動(dòng)市場活力；三是逐步完善商業(yè)航天采購數(shù)據(jù)、提供服務(wù)、人才引進(jìn)等相關(guān)政策法規(guī)制度，構(gòu)建健康、活潑、可持續(xù)的空間對(duì)地觀測領(lǐng)域發(fā)展大環(huán)境。

4 結(jié) 論

習(xí)近平總書記指出，“探索浩瀚宇宙，發(fā)展航天事業(yè)，建設(shè)航天強(qiáng)國，是我們不懈追求的航天夢”。當(dāng)前我們正處于信息化時(shí)代向智能化時(shí)代演變的時(shí)期，空間對(duì)地觀測技術(shù)發(fā)展正持續(xù)并將深刻改變?nèi)祟惖纳睿o抓新階段發(fā)展機(jī)遇，加大自主創(chuàng)新發(fā)展與跨域融合發(fā)展力度，努力構(gòu)建空間對(duì)地觀測領(lǐng)域軍民商一體協(xié)調(diào)發(fā)展格局，形成具有中國特色的先進(jìn)空間對(duì)地觀測系統(tǒng)和相匹配的應(yīng)用服務(wù)體系，不斷推進(jìn)國防建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)全局長遠(yuǎn)發(fā)展。