光荣与梦想——我国陆地观测卫星运行服务20周年

文 ∣ 徐文 王海燕 冯春 中国资源卫星应用中心

1999年以来，我国陆地观测卫星地面系统从无到有，经历了从引进、消化吸收，到掌握核心技术、自主设计研发等阶段。目前，已经实现了多颗卫星综合运管、地面系统自动可靠业务化运行，形成了专线、电子政务网、互联网三网合一的数据分发体系，建成了覆盖各种载荷的全国定标场网，确保了高质量数据产品的稳定供应。完成了由静态观测到动态观测、定性服务到定量服务、行业服务到区域服务、小众服务到大众服务的巨大转变。在众多领域，创造了巨大的社会经济效益。

一、发展历程

1999年10月14日，我国第一颗传输型陆地观测卫星——中巴地球资源卫星01星（CBERS-01）成功发射升空，地面系统成功地采集、处理、生产出了遥感数据产品，开启了我国传输型陆地观测卫星运行服务的序幕。这是我国对地观测事业的一个崭新的起点。2007年，通过核心技术攻关，自主研制了CBERS-02B星地面系统，初步形成了分布式计算、集中存储的地面处理系统体系架构。

2008年，依据国务院的总体要求，在国家发展改革委、原国防科工委等多个部门的关心支持下，集中统一的国家陆地观测卫星地面系统投入运行，承担CBERS系列03星、04星和环境减灾小卫星A、B、C星5颗卫星数据的标准化处理、产品存档、分发和服务，这是我国全部自行研发设计，具有完全自主知识产权的多星多载荷综合系统，首次实现了多星综合处理、统一分发，具备每秒30万亿次的计算能力和500TB的存储能力，实现卫星数据接收后2小时内完成处理和分发，运营服务保障能力实现质的飞跃。

2010年，高分辨率对地观测系统重大专项获批启动实施。2013年4月26日，高分一号卫星发射成功，卫星数据得以成功接收处理，由此陆续实现了多个我国陆地观测卫星的“第一”：第一颗亚米级空间分辨率卫星、第一颗C波段合成孔径雷达卫星、第一颗静止轨道遥感卫星、第一颗大气和陆地综合观测全谱段高光谱卫星、第一颗亚米级立体测绘卫星等。我国陆地观测卫星地面系统集成了无限带宽（Infiniband）等先进网络技术，采用了万兆网络连接，具备每秒110万亿次的计算能力和5PB的存储能力，进一步提升了运行服务能力，极大地推动了遥感事业由定性向定量转化，由试验应用型向业务化应用转化。

2016年、2018年，四颗高景一号卫星分别发射并完成组网运行，为全球用户提供遥感数据服务和应用系统解决方案。这标志着我国首个0.5米级高分辨率商业遥感卫星星座正式建成，打破了我国0.5米级商业遥感数据被国外垄断的现状。

目前，空间基础设施陆地观测卫星地面系统正在顺利实施，以云计算、云存储为架构，已经形成了每秒1000万亿次的计算能力和80PB的存储能力，卫星数据处理时间大大提高。

二、建设成就

1999年至今，我国已累计发射27颗陆地观测卫星，目前在轨运行24颗。我国陆地观测卫星已经形成由单一光学传感器向光学、雷达、高光谱等多传感器，由单系列向多系列卫星，由低分辨率向高中低分辨率（最高分辨率0.5m）结合的全方位、全天时、立体化的对地观测体系转变。覆盖可见光、近红外、热红外、微波等多种观测谱段，光谱分辨率最高5nm、300多个波段。在综合观测能力方面，可以实现全国范围每两天一次的低分辨率宏观监测，全省范围每季度一次的2m中分辨率普查，以及省内重点区域定期的0.5m高分辨率详查。

1.应用服务

20年来，我国陆地观测卫星运行服务从单纯的应用推广逐步形成基于业务的应用服务体系，为国家经济社会发展提供了及时、客观的基础信息支撑和保障，大大降低了调查成本，节约了人力物力，产生了良好的社会效益和经济效益。

在自然资源方面，国产卫星遥感数据广泛应用于全国国土调查、地质矿产资源调查与评价、矿产资源开发现状调查与监管、矿山地质环境调查及评价、地质灾害调查监测、地理国情监测。

在住房和城乡建设方面，通过全国规划建设管理信息平台，实现所有城市的卫星遥感监测违法建设全覆盖。现已启动297个地级以上城市的违法建设监测工作，逐月移交监测结果。

在水利方面，陆地观测卫星影像图在国家防汛抗旱指挥系统、国家水资源监控能力建设等重大工程中应用，有力支撑了防汛抗旱、水资源管理、水土保持等业务。

在农业农村方面，开展了全国冬小麦种植面积遥感监测、全国农业区划数据库遥感制图、北方草原沙化遥感监测等，监测效率大幅提高，为农情与农业灾害的监测与评估、农业资源调查与评价等提供基础数据。

在应急管理方面，我国陆地观测卫星在地震、森林火灾、台风、洪水等灾害以及重大应急事件中，响应时效性已提升至小时级，成为国家应急管理必不可少的手段。

在林业和草原方面，国产卫星数据全面应用于我国林地变更调查和森林资源清查、全国湿地调查和荒漠化监测，主要数据实现了年度更新，较之常规手段节省经费30%，工作年限缩短一半以上。

2.技术能力

20年来，技术发展从零起步到全面掌握并拥有核心技术，技术基础建设和创新能力快速提高，实现了从引进消化到自主创新的转变。

在数据处理方面，针对红外高光谱相机、多极化SAR、立体测绘相机、大气成分探测和电磁监测载荷，研究数据预处理阶段自动化的信息融合匹配，提高了数据产品质量，实现了快速和自动化的新型载荷数据处理。

在分发服务方面，研究了基于海量多源遥感卫星数据的高效检索技术，实现了“遥感+GIS”交互的分发模式，突破了“全分辨率影像数据实时发布”的难题，提出了“大数据+微服务”架构的分发服务理念。

在定标检校方面，深入研究地球物理参量现场测量技术方法及误差修正方法；开展大气补偿和模式算法研究；攻克了分时分视场辐射定标技术、大气特征谱线定标技术和消除卫星平台震颤的高精度在轨几何检校技术。发展国产陆地观测卫星成像的同步大气探测与参量反演技术，实现卫星遥感图像的高效大气校正。

在遥感图像地物识别方面，开展遥感图像地物识别方法研究，建立典型地物光谱数据库，发展特征吸收光谱鉴别技术和光谱匹配识别的理论技术及信息提取方法，建立全卷积残差神经网络模型，初步实现了人工智能地物识别。

截至目前，相关研究成果已获得国家级科技进步奖4项、省部级科技进步奖8项。获得授权71件：发明专利69件，实用新型专利2件。制订国家标准11项，行业标准25项；我国陆地观测卫星数据处理标准体系基本建成。

3.国际合作

20年来，从国内应用到服务全球，成为全球防灾减灾的重要数据源，服务“一带一路”倡议，构建人类命运共同体，为树立中国航天形象做出了突出贡献。

自2007年我国加入空间与重大灾害国际宪章（Charter）组织，CBERS卫星、实践九号A星、高分一号卫星等先后加入了灾害监测卫星星座，为世界范围内的重大灾害监测提供了及时的遥感信息和技术支持，有力地支持了Charter的高效运转，为世界灾害监测做出了贡献，连续得到Charter组织的高度肯定。

2008年，CBERS-02B卫星南非接收站投入运行，使非洲南部13个国家（总面积约2047万平方千米）有机会使用CBERS卫星的数据，推动当地经济和社会发展，扩大了我国和南非在遥感领域的国际合作，为中非科技合作做出了重大贡献。2015年，CBERS-04卫星数据也在南非成功落地。

2011年，环境减灾小卫星A星遥感地面站正式交付泰方，这是我国首个成套从接收到处理、存储、分发的地面系统出口，实现了零的突破。该地面站被命名为“朱拉蓬公主遥感卫星地面站”，扩大了我国遥感卫星数据在亚太地区的影响。

2017年，“CBERS卫星数据（东盟）共享服务平台”建设完成。该平台依托我国CBERS卫星数据资源，使东盟各国可以使用我国的遥感卫星数据，实现CBERS卫星数据在东盟地区的共享。这一服务平台，扩大了我国遥感卫星数据的接收范围，提高了我国卫星数据的全球供给能力，促进了我国空间科技与东盟国家的相互融合和一体化发展，支持了我国在东盟地区的外交战略，提升了我国的负责任大国形象。

我国陆地观测卫星数据在地球观测组织（GEO）、国际卫星对地观测委员会（CEOS）的全球观测、资源调查、环境监测等各项活动中发挥了重要作用，扩大了中国航天的国际影响，为中国政府开展国际对地观测合作提供了有力支撑。

三、未来展望

当今世界，科学技术迅猛发展，经济全球化加剧，国际地理空间信息技术的开发和应用，面临新的机遇和挑战。陆地观测卫星遥感应用作为当今发达国家激烈竞争的战略高技术，是我国地理空间信息基础设施建设的重要组成部分，是国家获取地理空间信息的先决技术条件。同时，在习近平新时代中国特色社会主义思想指导下，为实现中国梦，必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策，陆地观测卫星技术是其中一项重要的技术手段。

根据《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）》，按照观测任务的技术特征和行业需求特征，我国逐步形成高、中、低空间分辨率合理配置，多种观测技术优化组合的综合高效全球观测和数据获取能力，建设高分辨率光学、中分辨率光学和合成孔径雷达三个观测星座，发展地球物理场探测卫星，不断提高陆地观测卫星定量化应用水平。高景一号卫星星座将发展成为由16颗0.5m分辨率光学卫星、4颗高端光学卫星、4颗微波卫星以及若干颗视频、高光谱等微小卫星组成的“16+4+4+X”高分辨率商业遥感卫星系统。

预计到2025年，我国将有42颗左右的陆地观测卫星同时在轨，地面系统将具备5100万亿次的计算能力和300PB的存储能力，日均处理40TB数据。全球重点区域的观测能力将从每天1～2次提升至3～4次，将实现我国国土、“一带一路”沿线等地区覆盖。同时，具备雷达、激光、偏振等新型载荷接收处理能力，通过应用大数据、云计算、人工智能等现代信息技术，实现由静态观测到动态观测、定性服务到定量服务的转变，为众多行业提供连续稳定的空间业务数据支撑。

2019年是新中国成立70周年，中国航天科技集团有限公司成立20周年，也是我国陆地观测卫星运行服务20周年。“发展航天事业，建设航天强国，是我们不懈追求的航天梦。”我国陆地观测卫星应用事业，正朝着世界一流的目标阔步前进，必将为我国经济建设和社会发展、为实现中华民族伟大复兴的中国梦做出新的更大贡献！