扎实推进高分专项实施助力“一带一路”建设

童旭东

（国家国防科技工业局重大专项工程中心，北京 100101）

收稿日期：2018-06-21

高分辨率对地观测系统重大专项（以下简称高分专项）是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》确定的16个重大科技专项之一。自2010年启动实施以来，在高分专项领导小组和国防科工局党组的正确领导下，在各承研承制单位的共同努力下，经过8年多的不懈努力，建立了一套天地一体化设计的高效管理理念，完成了全部7型卫星中6型卫星成功发射，基本建成了我国高分辨率对地观测系统，形成了一个条块统筹、布局合理的遥感应用组织和产业发展体系，推动高分数据广泛应用于20个行业、30个省（区、市）的1 800多家单位，并积极支撑服务军民融合发展、“一带一路”建设、精准扶贫等国家重大战略，圆满实现了既定的阶段任务目标。

1 高分专项基本情况

高分专项作为国家重大科技专项，主要目标从国家重大需求出发，突破高分辨率对地观测重大技术瓶颈，填补领域空白，构建以天基、临近空间、航空、地面和应用系统为骨干的高分辨率对地观测体系，与其他对地观测手段相结合，形成时空协调、全天候、全天时的对地观测能力，高分辨率观测数据的自给率达到60%，形成空间信息产业链，使我国对地观测系统达到世界先进水平。

高分专项工程由天基系统、临近空间系统、航空系统、地面系统和应用系统等组成。高分专项建设任务示意图如图 1所示。其中，天基观测系统由光学、微波观测等若干颗卫星组成，空间分辨率优于1m，光谱分辨率达纳米级；临近空间观测系统由平流层飞艇和观测载荷组成，具备区域实时观测能力；航空观测系统由有人机和无人机观测系统组成，空间分辨率优于 0.1m；地面系统统筹建设数据接收、处理和运行管理系统，建立数据共享网格平台，实现资源共享和协同工作；应用系统统筹建设相关行业和区域应用示范系统，建立共性技术研发与应用服务平台，实施产业示范，打通空间信息产业链。

高分专项还肩负推动中国遥感卫星与地面系统运行管理、对地观测数据应用与产业开发等政策法规和标准规范研究、制定，以及促进相关国际合作与交流等任务。

图1 高分专项建设任务示意Fig.1 Sketch map of CHEOS

2 高分专项实施有关进展

按照“边建设、边运行、边应用”的原则，经过8年多的实施，高分专项顶层设计深入优化，技术攻关成效显著，条件建设保障有力，各系统实施协同推进，重点项目进展顺利并取得重要阶段性成果，卫星数据获取、分发和应用成效显著。

2.1 天基观测系统

高分专项全部 7型卫星中 6型卫星成功发射，实现了“六战六捷”。高分专项各卫星的有关情况如表1所示。其中，“高分一号”卫星实现了中高分辨率与大幅宽相结合的观测能力，“高分二号”卫星标志着我国民用遥感卫星跨入亚米级分辨率时代，“高分三号”卫星是我国首颗1m分辨率C频段多极化合成孔径雷达成像卫星，“高分四号”卫星是世界首颗地球静止轨道高分辨率成像遥感卫星，“高分五号”卫星同时具备陆地环境高光谱观测能力，“高分六号”卫星可与“高分一号”卫星组网运行。“高分一号”至“高分四号”卫星典型影像如图2所示。

表1 高分专项各卫星的有关情况表Tab.1 The related information list of the satellites in high resolution special project

图2 “高分一号”至“高分四号”卫星典型影像图Fig.2 Typical images of GF-1 to GF-4 satellite cameras

2.2 地面系统

地面系统建设以“任务规划统一、数据标准统一、运行平台统一、服务模式统一、信息网络统一”为原则，主要包括高分卫星的数据接收、数据处理、任务管理3个分系统及其配套设施，为用户部门和应用系统提供高分卫星数据和1-2级标准产品。

通过 8年多的持续建设，地面系统已总体建成密云、喀什、三亚、牡丹江、北京静止站、北极等6站组成的数据接收系统，建设了敦煌、青海湖、内蒙古、嵩山等定标检校场，已建成“高分一号”至“高分六号”的卫星数据处理系统和任务管控系统，已开通15条数据传输专线；计划于2020年全面完成系统建设并开展业务化运行。2016年12月15日，北极接收站建成投入试运行，具备全天候、全天时、多种分辨率卫星的接收能力，极大提高了卫星拍摄数据的下传效率。

2.3 应用系统

高分专项严格按照强化应用的建设原则，将抓好高分专项应用工作作为抓好专项工作的出发点和落脚点，以整合数据资源为突破，以服务数据应用为核心，全产业链统筹布局，在短板处聚焦发力，全力拓展高分应用的广度和深度，推进对地观测数据共享平台建设，尤其是在事关全局、影响深远的应用推广方面重点发力，取得了系列创新性成果。

1）加强顶层谋划，编制完成《高分专项应用推广总体方案》，提出国家遥感应用“十要素”理论架构，在全面完成专项任务的前提下，重点拓展应用广度和深度，进入行业主体业务和地方综合治理体系；

2）加强政策保障，颁布数据政策和指导意见，先后印发了《高分专项卫星遥感数据暂行管理办法》、《高分专项数据应用推广指导意见》等，加速高分卫星应用推广；

3）填补空白，发布标准规范和应急机制，先后发布了高分专项首批53项标准和第二批50项标准，以及《高分专项遥感卫星应急数据获取工作机制和流程》；

4）强化资源整合，联合国土、环保、农业、测绘等18家部委、有关地方和卫星应用龙头企业，构建高分应用综合信息服务共享平台，打造“高分中国”数字影像球，实现“互联网+天基信息”的有效衔接，先后发布了平台1.0版本和2.0版本；

5）布局应用体系，进一步扩大参与部门范畴，将公安、审计、海关、高铁、交通运输等行业纳入高分专项应用示范体系，设立了高分应用技术中心和30个省级高分系统数据应用中心；

6）编制高分卫星应用国家报告，引领新的发展模式，先后发布了《2017中国高分卫星应用国家报告》（综合卷、行业卷、区域卷）和《2018中国高分卫星应用国家报告》（共性产品卷、标准规范卷）。

截至当前，高分卫星数据已应用于国土、海洋、环保、水利、林业、农业、发改委、减灾、中科院、气象、住建、交通等12个行业的主体业务，带动公安、地震、统计、卫生等4个业务应用上台阶。高分卫星数据已在20个行业1 800多家单位得到了广泛应用，已经累计使用数据1 326万余景，形成行业专题产品446项，服务产品126项。各行业部门充分挖掘高分卫星的应用领域，成效显著。同时，高分专项全面部署省域产业化应用，服务国家战略和地方经济发展。先后支持北京、新疆、广西、西藏等 30个省（自治区、直辖市）设立了省级高分数据与应用中心。已累计向各地区分发高分卫星数据138万景，形成区域专题产品239项，服务产品131项。试点了北京、新疆两个区域应用示范，已初步实现政府购买卫星应用服务的商业模式。全面部署了两批共52个省域产业化示范项目，重点围绕“四大板块”、“三个支撑带”和“军民融合深度发展”等国家发展战略，以全面拉动省域至县域高分应用，服务地方经济建设和社会发展为目标，进入政府综合治理管理体系。此外，采用后补偿的方案，培育和带动地方卫星应用企业，实现高分专项成果转化，推动高分应用的产业化。

3 高分专项取得的主要成效

在高分专项实施前，我国天地一体化高分辨率对地观测体系尚未建立，严重缺乏自主高分辨率对地观测数据。国内优于2m的自主高分辨率数据占比低于20%，且只在国土、测绘、环保、减灾等少部分行业开展应用，海量遥感数据的业务应用能力不足；各行业的业务卫星系统未能统筹发展，遥感卫星数据及应用产品的共享共用缺乏政策、机制、技术等保障；各区域高分辨率数据的应用基本空白。然而，随着高分专项的全面实施，我国对地观测技术水平、数据保障能力、应用的广度和深度、产业发展规模等均实现了跨越式发展，有力促进了我国空间信息产业链的快速形成。

（1）极大提高了对地观测水平

高分专项推动我国低轨卫星空间分辨率由实施前最高2.1m提高到0.8m，地球同步遥感卫星分辨率由千米级提高到50m，低轨遥感卫星设计寿命由3年大幅提高到8年。由高低不同轨道、具有从可见光到微波不同谱段观测手段的多颗高分卫星，初步构成了我国自主高分辨率对地观测系统并形成体系能力。

（2）建立了按“数据型谱”的天基数据源

已发射了“高分一号”高分宽幅、“高分二号”亚米全色、“高分三号”1m雷达、“高分四号”同步凝视、“高分五号”高光谱观测等多颗卫星，数据源不断丰富，迄今为止，涵盖不同空间分辨率、不同覆盖宽度、不同谱段、不同重访周期的高分数据体系基本形成，与其他民用卫星遥感数据相配合，为高分遥感的应用奠定了坚实基础。

（3）已实现基本替代进口、高分卫星数据自给率达80%

近几年，由于“高分一号”、“高分二号”、“高分三号”、“高分四号”卫星数据的持续稳定供应和相关数据处理服务日臻完善，国外卫星数据市场日渐萎缩，数据价格也持续下降，分辨率低于2m的国外卫星数据已基本退出国内市场。截至当前，累计分发高分卫星数据约1 500万景。16m数据已全部替代进口，2m/8m数据自给率80%以上，1m/4m数据部分替代进口，高分卫星数据已全面进入主要应用领域。

（4）极大促进了各行业、各区域的遥感应用水平

专项实施前，仅有国土、林业、测绘等8个行业、北京等少数几个区域开展遥感卫星应用，而专项实施后至今，已有22个行业、30个省市自治区开展遥感卫星应用并取得了丰硕成果。同时，高分数据已经逐渐进入各行业的主体业务，成为政府治理结构和治理体系的重要支撑。另外，高分应用领域不断扩展，催生了一系列新的遥感应用方向，如扶贫、审计、旅游、海关、安全生产等。

（5）形成了协同融合的高分模式

高分专项在天地一体化、行业融合、信息共享等方面实现了机制体制创新，“高分模式”为后续重大专项的实施提供了良好的借鉴。专项改变了卫星研制和应用推广分离管理的局面，统筹“天地一体化”建设，以应用为出发点，统筹数据源、地面系统和应用系统各环节，按照一体化的格局分析设计实施，实现多用户应用效果最大化，大大提高卫星综合应用效能。

（6）高分遥感国际合作初见成效

高分专项已成为中国国家航天局进行双边、多边国际交流与合作的新名片，有力促进了中俄、中巴（西）、中埃（及）等合作协议、大纲、谅解备忘录的签订和实施；为推进“一带一路”空间信息走廊实施、构建金砖五国遥感卫星星座和建设亚太空间合作组织多任务小卫星星座，奠定了坚实的基础。同时，组织发布了《“高分五号”卫星数据应用的国际合作计划》，受到了国际遥感界的广泛关注和积极支持。

（7）创新投资渠道，依托高分专项设立卫星应用产业基金

为贯彻落实国家创新驱动发展战略和军民融合发展战略，积极探索我国卫星应用产业以市场化模式快速发展的道路，推动以传统的国家财政投资模式向市场化融资模式的转变，在国防科工局的指导下，依托高分专项，由中国航天科技集团公司联合地方政府、大型金融机构共同发起设立了国华卫星应用产业基金，重点投资卫星通信、导航、遥感以及卫星技术应用领域，基金规模达200亿元，首批募集资金达50亿元。通过基金的设立，将进一步促进我国卫星应用产业规模化发展，助力空间信息产业链的快速形成。

（8）积极探索军民融合发展的模式和方向

高分专项统筹军民需求，开展一体化方案论证与系统设计；在组织机构与制度建设、科研任务与保障条件、地面系统与基础设施等方面分工协作、统筹实施；建立了数据交换平台和快速响应机制，稳步推动信息和资源共享共用；积极探索融合应用模式，深挖民用高分卫星潜力，共同推动高分卫星数据在国家安全、防灾减灾、反恐维稳、应急响应等方面的应用，融合应用成效显著。

4 国家级综合应用

结合高分专项各行业和省级中心已经形成的高分数据产品和服务能力，经过综合提炼，凝练为保障国家安全、国家全球利益维护、国家战略规划支撑及重大工程监测、国家综合防灾减灾救灾、资源调查与监测、环境监测与评价、城市精细化管理、执法监督、国际合作与地球系统科学研究等9个国家级综合应用领域。国家级综合应用领域设计图如图3所示。

比如，水利部门以高分数据为基础，整合了3大类29种数据资源，形成水利“一张图”，为长江经济带岸线规划和取水口规划提供支撑，从而在2个月内完成过去需要2年才能完成的规划工作。水利一张图如图4所示。

四川灾害管理部门利用“高分二号”卫星2017年8月9日的影像数据，基于房屋道路监测以及伤亡人数等多元信息研判，地方及时启动一级响应，国家启动三级响应。图5所示，显示为九寨沟地震灾害监测房屋受损情况，地点为九寨沟县漳扎，红色区域为滑坡，黄色为疑似受损房屋。

图3 国家级综合应用领域设计Fig.3 Design of national integrated application fields

图4 水利一张图（安徽省长江流域地区）Fig.4 One map of water conservancy（Anhui province of the Yangtze River basin）

图5 九寨沟地震灾害监测房屋受损情况Fig.5 Damage monitoring of buildings in Jiuzhaigou earthquake

5 助力“一带一路”建设

为积极响应国家“一带一路”倡议，国防科工局、国家发展改革委联合印发了《关于加快推进“一带一路”空间信息走廊建设与应用的指导意见》，旨在充分利用中国已有和规划中的通信、遥感、导航卫星，与“一带一路”沿线国家补充共建部分通信、遥感卫星，建设互联互通的地面设施，促进“一带一路”沿线国家空间信息应用和产业发展。我中心作为技术论证总体牵头单位，大力推动空间信息走廊项目的深化论证和实施工作，并积极推动高分专项服务“一带一路”沿线国家开展基础设施建设、能源开发、防灾减灾、产业合作等领域应用。

高分专项作为“天眼”工程、创新工程、应用工程，坚持需求牵引、突出科技引领，强化应用推广、注重市场培育，统筹建设与应用，深入贯彻国家创新驱动发展战略和军民融合发展战略，为“一带一路”倡议、国家治理体系和治理能力现代化提供优质的空间信息服务，为建设航天强国、科技强国、数字中国做出新的贡献。

（本文根据作者在首届中国航天大会的主旨报告内容编辑整理，已经本人审阅。）