新疆的草業(yè)工作者為了看清一塊草地的長勢，再不必花上10天的時間，翻山越嶺到天山的另一頭。這一工作將由高分家族的遙感衛(wèi)星代勞。
在寧夏，同樣通過這些衛(wèi)星，決策者足不出戶便可以從宏觀上看到貧瘠的土地，以及對抗貧困的出路究竟在何方。
有著太空“神探”之稱的高分家族，仿若一只只“天空之眼”，高掛在太空，地上的人類看不見，也摸不著，但這并不影響它們“遙望”我們，并用這種遠(yuǎn)距離的技能改變著地上的生活。
前不久，高分家族繼高分一號、高分二號以及高分四號之后，再添一枚新成員——高分三號。這意味著，我國已經(jīng)形成了一個相對全面的對地觀測系統(tǒng)。
“天空之眼”睜開，從另一個高度來重新審視中國960萬平方公里的大地和廣闊的海域，一切都正在改變。
懸在天上的眼睛
在人造衛(wèi)星領(lǐng)域，“通導(dǎo)遙”即通信、導(dǎo)航、遙感是衛(wèi)星應(yīng)用最主要的3個方向。通信衛(wèi)星不必作過多解釋，人類之所以能夠給地球的另一端打電話、發(fā)電報、視頻對話等都靠它；至于導(dǎo)航衛(wèi)星，人們所熟知的北斗系列就屬此類，為地面、海洋、空中和空間用戶進(jìn)行準(zhǔn)確地導(dǎo)航定位。
遙感衛(wèi)星，是幫助人們從天上觀測地面和海面的“眼睛”。國家航天局原局長、中國工程院院士欒恩杰對此有過一個通俗的解釋，他用《中庸》里的“致廣大而盡精微”來描述：致廣大，指遙感衛(wèi)星登太空之“高”望“遠(yuǎn)”，看得廣大；盡精微，指憑借高空間、時間、光譜、溫度分辨率，遙感衛(wèi)星能抓住物體細(xì)小的特征，捕捉細(xì)微的變化。
高分家族就是遙感衛(wèi)星界的杰出代表。這個家族是我國16個重大科技專項(xiàng)之一，被稱為“天眼”工程。目前，高分家族已經(jīng)發(fā)射入軌多顆遙感衛(wèi)星，包括高分一號衛(wèi)星、高分二號衛(wèi)星、高分四號衛(wèi)星以及高分三號衛(wèi)星，這4只懸在天上的眼睛，個個身懷絕技。
高分一號衛(wèi)星，是高分專項(xiàng)工程的首發(fā)星，視野廣闊，一眼下去覆蓋800公里寬，4天即可完整觀測地球一遍。航天科研人員稱其是“大幅寬成像”。
高分二號衛(wèi)星可以用目光銳利來形容，它比高分一號衛(wèi)星看得更清晰細(xì)致，空間分辨率可達(dá)1米，如果說空間分辨率兩米的高分一號能看到地面的小轎車，那么，空間分辨率達(dá)到亞米級的高分二號能看到地面的自行車。高分二號將中國遙感衛(wèi)星空間分辨率帶進(jìn)“亞米時代”。
高分四號衛(wèi)星比較特立獨(dú)行，站在距地3.6萬公里的高軌道上相對靜止地駐留凝望，可以對某一目標(biāo)區(qū)域持續(xù)觀測，而不必像高分一號衛(wèi)星和高分二號衛(wèi)星那樣在600～700公里的低軌道上“奔跑”，要數(shù)小時甚至數(shù)天才能重訪同一觀測區(qū)域。
剛剛發(fā)射的高分三號衛(wèi)星和前幾顆衛(wèi)星都不同，它是一顆微波雷達(dá)成像的遙感衛(wèi)星，最大的特點(diǎn)就是具備可以全天時、全天候的成像能力，不管白天或黑夜，也不管晴空或雷雨多云，都可以隨時對地成像，尤其適合于防災(zāi)減災(zāi)的應(yīng)用。
根據(jù)國防科工局重大專項(xiàng)工程中心主任、高分專項(xiàng)工程總師童旭東的說法，之后，還將有高分五號、高分六號和高分七號衛(wèi)星會相繼發(fā)射，其中高分五號主要用于氣象觀測，高分六號與高分一號類似，但技術(shù)上會有進(jìn)一步提升，高分七號則是測繪衛(wèi)星。童旭東說，力爭到2020年形成我國全天候、全天時、全球覆蓋的陸地、大氣、海洋對地觀測能力。
睜開天空之眼，防止衛(wèi)星“空轉(zhuǎn)”
遙感衛(wèi)星的成功發(fā)射，對整個對地觀測來說，只是一個開始。畢竟，天上獲取的數(shù)據(jù)，只有拿回地面應(yīng)用才有意義。
中國電子科技集團(tuán)公司54所基于觀測任務(wù)優(yōu)化決策打造的高分專項(xiàng)地面任務(wù)管理系統(tǒng)，作為控制衛(wèi)星的“中樞神經(jīng)”，是連接衛(wèi)星與應(yīng)用的橋梁。該所副所長王偌鵬表示，觀測任務(wù)優(yōu)化決策的目的是最大限度地發(fā)揮衛(wèi)星在軌運(yùn)行效益，防止衛(wèi)星運(yùn)行效率低下甚至“空轉(zhuǎn)”不產(chǎn)生效益，根據(jù)衛(wèi)星的研制成本和在軌壽命，沒有任何數(shù)據(jù)產(chǎn)出和應(yīng)用的“空轉(zhuǎn)”，一天的損失可達(dá)百萬元。
王偌鵬說，基于高分衛(wèi)星數(shù)量多、種類多、管理方式復(fù)雜的特點(diǎn)，地面任務(wù)管理系統(tǒng)采取了“平臺加插件”的一體化設(shè)計方案，可避免“一星一系統(tǒng)”的出現(xiàn)，并有效發(fā)揮基礎(chǔ)設(shè)施共用共享和任務(wù)統(tǒng)籌決策的優(yōu)勢，提高衛(wèi)星應(yīng)用的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。他表示，這一系統(tǒng)的建設(shè)，為遙感衛(wèi)星的地面應(yīng)用作了一個示范。
剛剛過去的7月暴雨洪災(zāi)讓人記憶猶新，其時，水利專家夜以繼日地關(guān)注著汛情的變化，而高分衛(wèi)星正成為水利專家們監(jiān)測汛情的一大利器。
7月8日，水利部水利信息中心向系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)布了一份“遙感監(jiān)測簡報”，題目是《太湖警戒水位以上洪量估算》，其中提到：據(jù)5月11日和6月30日高分一號衛(wèi)星影像分析，太湖水體面積為2354平方公里和2378平方公里，對應(yīng)水位分別為3.5米和4.34米，根據(jù)7月8日太湖平均水位，推算警戒水位（3.8米）以上洪量為25.13億立方米。
如果沒有“天空之眼”提供的數(shù)據(jù)，而僅僅依靠地面的人力來觀測，水利部水利信息中心副主任蔡陽很難想象整個汛期的預(yù)警能力，“等測出來了，黃花菜都涼了”。他告訴記者，高分衛(wèi)星的“廣角自拍模式”可以讓大范圍的長江水域狀況一覽無余，這正是高分衛(wèi)星在防汛應(yīng)用中的最大優(yōu)勢。
事實(shí)上，高分專項(xiàng)在立項(xiàng)時，就致力于天地協(xié)調(diào)同步發(fā)展，而衛(wèi)星發(fā)射、天空之眼的睜開，對遙感應(yīng)用來說只是第一步。根據(jù)童旭東的說法，目前高分專項(xiàng)已在北京、內(nèi)蒙古、新疆、西藏等26個省、區(qū)、市建立了省級高分?jǐn)?shù)據(jù)與應(yīng)用中心，高分衛(wèi)星已經(jīng)開始在全國的各行各業(yè)大顯身手。
以寧夏的扶貧應(yīng)用為例，寧夏遙感測繪勘察院院長吳加敏告訴記者，在寧夏固原地區(qū)，搬遷移民成了脫貧的重要手段，在進(jìn)行搬遷選址時，通過使用高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)，可以很清楚地看到哪里有后備耕地，哪里水源條件好，哪里是合適的落遷地點(diǎn)。
更為重要的是，高分衛(wèi)星的“自拍”，還在一定程度上幫助農(nóng)民提升種植收入。吳加敏說，通過高分?jǐn)?shù)據(jù)，可以清晰地看到農(nóng)地的邊界、土地的坡度、種植的作物種類等，相關(guān)部門將這些數(shù)據(jù)提供給農(nóng)業(yè)部門的有關(guān)專家，再由他們制定農(nóng)地種植規(guī)劃，向農(nóng)民提出種植建議，實(shí)現(xiàn)農(nóng)地生產(chǎn)最優(yōu)化。
遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)自給率達(dá)80%，擺脫對外依賴
無獨(dú)有偶，新疆的草業(yè)應(yīng)用也被業(yè)內(nèi)頻頻點(diǎn)贊。阿斯婭·曼力克是一名哈薩克族草原生態(tài)學(xué)家，在新疆畜牧科學(xué)院從事草原生態(tài)研究已經(jīng)20多年。她告訴記者，曾經(jīng)為了勘察某一區(qū)域草場長勢，她和同事要騎著馬翻山越嶺對草場逐一勘察，這一個來回至少要10天以上。
直到2013年，高分衛(wèi)星提供的數(shù)據(jù)，讓阿斯婭和她的同事們告別了“在天山中騎10天馬”的日子。
事實(shí)上，在阿斯婭之前20多年的工作里，天上并非沒有“眼睛”，但都是國外的——有限的科研經(jīng)費(fèi)難以支持高昂的衛(wèi)星數(shù)據(jù)費(fèi)用。如今，使用自己衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，不但節(jié)約了時間，也節(jié)省了科研經(jīng)費(fèi)，阿斯婭說，“不掏錢，免費(fèi)，科研人員用起來才大膽、方便”。
根據(jù)新疆衛(wèi)星應(yīng)用中心的統(tǒng)計，截至今年5月，新疆衛(wèi)星應(yīng)用中心已為全疆46家單位免費(fèi)分發(fā)衛(wèi)星數(shù)據(jù)兩萬余景，覆蓋全疆所有地州市。該中心總工程師李虎告訴記者，按現(xiàn)有市場保守價格每平方千米兩元計算，這些衛(wèi)星數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)價值達(dá)5000余萬元。
從全國來看，也是如此。童旭東說，過去，在高分辨率遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)方面，我國主要從國外購買，購買一景數(shù)據(jù)的價格高的要3萬多元，平均下來也要1萬元左右，而且數(shù)據(jù)還不自主、不可控。如今，由于高分?jǐn)?shù)據(jù)的應(yīng)用，近年國內(nèi)市場上國外衛(wèi)星數(shù)據(jù)價格大幅度降低，分辨率低于兩米的國外衛(wèi)星數(shù)據(jù)已基本退出國內(nèi)市場。
今年3月，“高分應(yīng)用綜合信息服務(wù)共享平臺”正式上線發(fā)布。該平臺已聯(lián)通16個行業(yè)和7個地區(qū)，共享專題產(chǎn)品446項(xiàng)、服務(wù)產(chǎn)品88項(xiàng)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范121項(xiàng)，提供相關(guān)業(yè)務(wù)鏈接100余個，共享數(shù)據(jù)量達(dá)840TB。
其中，高分一號衛(wèi)星累計分發(fā)數(shù)據(jù)420余萬景，高分二號衛(wèi)星分發(fā)數(shù)據(jù)140余萬景。截至今年6月底，高分一號衛(wèi)星2米/8米數(shù)據(jù)全國有效覆蓋948萬平方公里，全球有效覆蓋8255萬平方公里，已全面進(jìn)入了主要應(yīng)用領(lǐng)域，2米全色/8米多光譜數(shù)據(jù)自給率達(dá)80%；高分二號衛(wèi)星1米/4米數(shù)據(jù)全國有效覆蓋904萬平方公里，全球有效覆蓋7758萬平方公里。
——國土、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、海洋、環(huán)保、氣象、水利、減災(zāi)、住建、交通、公安、衛(wèi)生、統(tǒng)計、扶貧、旅游、審計、安全生產(chǎn)、保險、高鐵、海關(guān)，等等，在童旭東的描述中，幾乎一切和國計民生相關(guān)的領(lǐng)域，都漸漸有了“天空之眼”的身影。
國防科工局、國家航天局副局長吳艷華說，高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)已進(jìn)入重點(diǎn)行業(yè)主要業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)自給率達(dá)80%，已實(shí)現(xiàn)替代進(jìn)口，基本擺脫了對國外的依賴。
