2013年4月底,由中國航天科技集團公司所屬航天東方紅衛星有限公司抓總研制的民用高分辨率遙感衛星——高分一號衛星,作為我國高分辨率對地觀測系統的首發星,在酒泉成功發射。一年多以來,高分一號衛星在國土資源、環境和農業等領域取得了廣泛的應用效果,正由以技術推廣為主的衛星向業務應用型衛星發展。
在軌應用大顯身手
自高分一號衛星發射后,國土資源部、環保部、農業部等用戶部門應用衛星數據積極開展了科研試用,在礦產資源開發現狀調查、水環境和大氣環境監測、農業資源調查等方面取得重要階段性成果。在國家統計局2013年河北等五省秋糧和新疆棉花種植面積統計工作中,高分一號衛星數據替代國外數據的使用率達70%,突破了該領域長期依賴國外衛星數據的瓶頸。我國民用高分辨率遙感數據國產化程度顯著提高。
常年從事地面監測工作的王兵對高分一號衛星的水環境監測能力感觸極深。“太湖水華暴發面積動輒幾十上百平方公里,利用衛星遙感手段大范圍快速監測就成了最佳選擇。”王兵介紹,在藍藻集中監測的幾個月里,衛星監測數據每天都會傳送到環保部。工作人員可根據幾個月到幾年的監測數據,比較不同區域藍藻首次暴發時間、頻率頻度等因素,反推出藍藻的形成條件、變化趨勢。
高分一號衛星在應急救災和災后重建方面,也經受住了考驗。去年的四川雅安地震、甘肅岷縣地震和東北特大洪澇災害中,高分一號衛星數據和專題解譯產品被及時地提供給有關部門和地方政府。特別是在東北抗洪救災中,高分一號衛星利用16米寬覆蓋相機高效完成了洪水淹沒區域的評估工作,與實際情況吻合率達90%以上,為黑龍江省災后重建工作提供了有力的信息和技術支持。
衛星數據產品如何“打通最后一公里”,更好地為用戶服務?高分一號衛星也做了有益嘗試。“利用該衛星監測和評估災情,每個點都帶有坐標,每天都能拿到更新的數據。”
一直在抗洪一線參與實際救援工作的黑龍江省水文局副局長楊廣元如是評價。
不僅在國內遙感應用領域大顯身手,高分一號衛星還促進了中國與國際的合作。針對巴基斯坦地震,中國國家航天局應亞太空間組織的請求,及時向巴基斯坦提供了地震災區高分一號衛星的影像數據。此外,中國國家航天局與俄羅斯航天局簽署了對地觀測數據共享協議,通過國際合作,我國遙感應用也將獲得更豐富的數據資源。
應用技術優勢彰顯
高分一號衛星能夠取得上述應用效果,與其技術特點密不可分。首先,高分一號衛星具有同時實現高、中分辨率與大、小幅寬相結合的成像能力,能適應多種空間分辨率、多種光譜、多源遙感數據綜合需求。其次,高分一號衛星可實現無地面控制點50米圖像定位精度,能滿足用戶的精細化應用需求。此外,高分一號衛星還具備較強的數據處理與傳輸能力、高精度姿態控制能力以及高應用效能。在近期馬航事件中,盡管高分一號衛星所獲取的圖像信息未被證實與失聯客機直接相關,但其連續獲取疑似目標圖像信息的結果,充分展現了其在突發事件應急響應任務中不可替代的優勢。
據高分一號衛星總設計師白照廣介紹,該衛星在馬航搜尋過程中較好的成像質量,很大程度上得益于科研團隊事先針對該遙感衛星進行的專項設計。后續他們還將引入其他民用遙感衛星設計專項技術,以提高圖像精度。然而,白照廣也并不諱言,高分一號衛星的各方面能力還有提升空間。未來,科研人員們還將在衛星姿態敏捷能力、星上數據處理和衛星自主測試方面繼續提升高分系列衛星的應用能力。
此外,目前高分一號衛星的兩種相機載荷雖然在技術上是成功的,但面向應用時,二者協同工作卻存在一定影響。“如果2米/8米相機機動側擺,就會影響16米相機大幅寬的4天覆蓋觀測能力。高分一號技術后續將應用到兩個序列衛星中去。”白照廣說。
白照廣口中的“兩個序列”,一個是要將載有2米/8米高分辨率相機的高分衛星作為獨立序列發展,提高衛星的敏捷能力;另一個就是讓載有16米寬覆蓋相機的高分衛星“接力”已超壽命的環境一號A/B星。
衛星立項或可期待
雖然高分一號衛星的投入使用標志著我國高分辨率遙感衛星數據國產化向前邁出了決定性意義的一步,然而我國遙感衛星應用整體情況還存在著諸多不盡如人意之處。“自主衛星數據種類較單一、數據源較缺乏,信息源的應用剛剛起步等,都是制約遙感衛星應用的瓶頸。”高分一號衛星應用系統總設計師顧行發說。
除了自主數據源獲取存在困難,目前我國遙感應用研究還非常零碎和局部,整體規劃較差。例如,美國的LANDSAT衛星從一號衛星發射到八號衛星,法國SPOT衛星也連續發射了6顆。而在我國,民用遙感衛星的立項往往缺乏宏觀的統籌和部署,不同部門和不同應用領域中的數據也缺少連續性和一致性。保持對地觀測衛星計劃的可持續性,可謂迫在眉睫。
海洋一號B星、環境一號A/B星與高分一號衛星同屬民用遙感衛星,由同一個“娘家”航天東方紅衛星有限公司抓總研制,在我國國民經濟建設中同樣發揮著極為重要的作用。近期,為延長壽命,超期服役4年的海洋一號B星和超期服役2年半的環境一號A/B星完成了軌道傾角調整控制任務。環保部、國家減災委、國家海洋局等用戶已將海洋、環境衛星作為其主要業務數據源。后續更多此類民用遙感衛星的立項和研制將為我國行業應用、應急救災和災后重建、國際合作應用等方面提供不竭的續航動力。
“技術和應用需要互相協調促進。衛星只有通過不斷的應用,才能促進技術的進步;而遙感衛星技術的提高,既需要提高相機成像能力,還需要提高成像質量,才能極大地發揮其應用效能。”白照廣認為。(崔恩慧)