新疆衛星遙感應用發展研究

● 文 ｜ 天地一體化信息技術國家重點實驗室　賀廣均　蔣金雄　夏正歡航天恒星科技有限公司　郝研　戰勇杰　馬海全新疆衛星應用工程中心　李虎　黃新利

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新疆衛星遙感應用發展研究

● 文 ｜ 天地一體化信息技術國家重點實驗室賀廣均蔣金雄夏正歡
航天恒星科技有限公司郝研戰勇杰馬海全
新疆衛星應用工程中心李虎黃新利

作為新疆維吾爾自治區衛星應用產業的重要組成部分，新疆衛星遙感應用經歷了20世紀70年代的起步，80年代的摸索，90年代的蓬勃發展以及現階段的逐步成形四個階段［1,2］。1972年，新疆第一個氣象衛星接收站建立，從此，新疆進入了衛星遙感應用時期。20世紀80年代初，隨著國外遙感衛星數據的引進，新疆遙感衛星應用從單一的氣象監測發展到國土資源普查、生態環境監測、土地利用規劃等眾多領域。1999年10月，中國和巴西聯合研制的中巴地球資源（CBERS-1）衛星發射成功，隨后CBERS-1衛星數據廣泛應用于農業、林業、水利、礦產、能源、測繪、環保等部門，迅速填補了新疆衛星遙感領域的多項空白，并將自治區衛星遙感應用推上了一個新的高度［3］。21世紀初，隨著國產風云系列氣象衛星、資源系列衛星、海洋系列衛星、環境減災衛星和立體測繪衛星的陸續發射，尤其是2010年啟動的高分辨率對地觀測系統國家重大工程，新疆遙感衛星應用進入了產業化發展時期［4,5］。

按照新疆經濟和信息化委員會與新疆國防科學技術工業辦公室組織編制的《新疆自治區衛星應用產業中長期發展規劃綱要（2012—2020年）》戰略部署，到2020年前，建立基本滿足社會發展和公共安全需求的自治區和地州兩級衛星應用基礎體系，建成滿足政府公共管理和社會公眾需求衛星應用服務體系，建成以衛星應用產業園區為龍頭的衛星應用企業集群和產業鏈，推動新疆信息化和經濟建設跨越式發展。

一、新疆衛星遙感應用的需求

新疆擁有166.49萬平方千米的土地面積，與中亞、南亞、西亞等8個國家接壤，區域由森林、草原、湖泊、沙漠、戈壁灘、雪山、耕地以及居民用地等多種地理環境構成［6］。一方面，優越的地理位置、優良的空間大氣環境及單一的地物類型等特點，非常適合衛星遙感數據的接收以及數據定標、真實性檢驗等研究。另一方面，衛星遙感數據的應用，可對疆內各類耕地、林地、草地、雪地、沙地、戈壁等面積和土壤情況進行調查和變化監測；對糧、棉、油和農林經濟作物等年度種植面積、作物長勢、產量評估進行定期調查和變化監測；對積雪、冰川、河流、湖泊等進行水體容積、水環境和耗水動態進行定期調查和變化監測；對地質、礦產資源調查提供定量遙感解譯分析和開采狀態監測；對生態環境變化提供監測服務；對各類可能發生自然災害的目標區域提供預警預報服務［7］。

近年來，新疆政府相關部門在資源調查和環境監測方面展開了大量的衛星遙感應用建設，并取得了較好成果，新疆維吾爾自治區經濟和信息化委員會成立了“新疆衛星應用工程中心”，國土、礦產、農業、林業、畜牧、水利、氣象等行業管理部門陸續成立了“遙感中心”，專業從事衛星遙感應用工作。但在實際應用中，也存在衛星遙感數據短缺問題，特別是高分辨率數據。由于之前我國衛星數量少、分辨率低，主要利用國外衛星的遙感數據，采購成本高且實時性差，加之行業部門間缺乏數據共享機制，數據重復采購情況也比較多，制約了新疆衛星遙感應用的發展。近兩年來，伴隨我國資源一號02C星、資源三號衛星、天繪衛星和高分系列衛星發射升空，將空間分辨率提高到1m，一定程度上解決了數據獲取難、數據昂貴等問題，但遠未滿足相關部門對衛星遙感數據時空分辨率的需求。另外，受當前疆內衛星遙感技術水平限制，衛星遙感應用水平遠未達到相關行業部門對業務化程度的要求［8，9］。

二、新疆衛星遙感應用現狀

新疆衛星遙感應用產業起步較早，但與內地發達省區相比，發展緩慢且存在較大差距。據新疆衛星應用產業發展領導小組全疆調查統計結果顯示，目前，自治區在建或試運行的衛星遙感應用業務化系統共8套，涉及農、林、牧、環境、交通、氣象等領域［10］。其中，在國土資源監測領域，已實現每個縣市土地利用數據的衛星遙感檢查和同步宏觀監測；在地礦探測領域，已使用衛星遙感圖像進行地質解譯，衛星影像成為地質勘探的重要支撐；在水利工程領域，主要利用衛星遙感技術開展水文監測和防汛預警監測等應用；在地理測繪領域，應用衛星遙感數據分別制作各種比例尺地圖、搭建了數字城市地理空間框架并建設了自治區基礎地理信息平臺，開展了地理國情普查試點工作；在林業應用領域，利用衛星數據完成了全疆森林一類、二類數據調查，同時，高分辨率遙感數據被用于荒漠化監測、濕地監測、公益林界定、森林資源調查、監測管理等領域；在氣象監測領域，依托衛星遙感技術每年向政府提供積雪監測、火情和洪水災害監測、生態質量氣象評價等決策服務信息；在農業應用領域，主要對新疆棉花、玉米、小麥等大宗農作物主產區進行監測及遙感數據分析，從而獲取監測作物的種植面積、長勢等信息，為有關政府部門決策提供基礎數據，已初步實現利用衛星遙感數據進行農情監測、估產預報等工作；在環境保護領域，主要用于衛星數據執法、環境監測、評價等業務工作，開展了西部生態環境現狀遙感調查，建立了新疆環境遙感應用系統?？傮w而言，衛星遙感應用已擴展到自治區的主要行業，應用領域還在進一步延伸，但目前總體應用水平不高，業務化應用程度普遍較低。

三、新疆衛星遙感應用發展的優勢

新疆衛星遙感應用發展較內地具有明顯的優勢，主要體現在三個方面：①地域優勢。新疆地處我國西部，是我國衛星數據理想的地面接收點，我國在軌運行的遙感衛星在新疆均設有地面接收站。2010年啟動的國家高分辨率對地觀測系統重大專項，在新疆建立高分衛星地面接收站，并將新疆列為全國率先啟動的兩個區域示范省區之一。新疆地域遼闊、大氣環境優良，地類差異鮮明，且具有高度均一性，是衛星遙感應用技術研究和產業發展最具條件和發揮能力的地區。②政策優勢。黨中央、國務院高度重視新疆的發展與穩定，19省市對口援疆提供了新疆快速發展的歷史機遇；上海合作組織體系建立，也創造了西部沿邊開放的良好環境，為新疆衛星遙感應用產業發展提供了良好的政策條件和發展空間。可充分把握有利時機，擴大國家和內地省區市援疆業務范圍［11］。③產業環境優勢。新疆地大物博，衛星應用產業發展市場空間巨大［12］。衛星遙感已在資源普查與變化監測、生態環境調查與監測、農林作物長勢監測與估產分析等方面深入應用，成為有效的不可替代的保障手段，應用需求空間會越來越大，隨著衛星應用設備和產品制造及應用服務業不斷擴展，將孕育新的產業市場，同時，新疆具有向中亞國家衛星應用服務的國際市場［13］。

當前，新疆正處于發展的黃金時期。從中央到地方，各級領導、各部門對新疆衛星應用產業發展給予高度重視。對在幅員遼闊、衛星應用技術發揮作用潛力巨大的新疆發展衛星應用產業提出了殷切希望，成立了自治區衛星應用產業發展領導小組，高位推動、統籌協調，為新疆衛星應用產業發展提供了組織保障。從國家發改委、原中國人民解放軍總裝備部、國家國防科工局等組織管理實施的衛星應用產業發展專項、高分重大專項等，將新疆列為全國衛星應用重點示范區域并給予項目支持，開展資源環境、安全應急、社會生產等具體應用，大力支持新疆衛星應用產業的發展。據不完全統計，近10年來，新疆各類國產衛星遙感應用的總體經濟社會效益在10億元以上，為衛星遙感應用產業發展奠定了良好的基礎［14］。

四、新疆衛星遙感應用發展存在的問題

結合新疆衛星遙感實際應用需求和發展現狀，目前，自治區衛星遙感發展主要存在以下幾方面問題：①衛星遙感數據獲取難。目前，國內衛星遙感數據的管理模式并不清晰，而無論對于商業化模式發展還是共享模式發展，政府目前還沒有表明確切的態度和具體的管理方法。政府投入財力和物力產生的衛星遙感數據資料為衛星的主用戶所有，而其他用戶使用起來就很困難，地方用戶使用起來渠道也不暢通。同時，自治區相關行業衛星數據信息資源采購與開發應用仍處于條塊管理狀態，重復投入、浪費嚴重，數據資源不能有效共享，嚴重制約了自治區衛星遙感應用的發展。②專業技術水平較低。新疆衛星遙感的專業技術水平和業務化應用能力均低于內地發達省區，新疆區內的高等院校、科研機構對應學科較少，信息技術人才不足，特別是高端技術和管理人才嚴重缺乏。目前，自治區從事衛星應用技術研發的專業人才僅有1000人左右，且每年疆內高校培養和引進的專業人才不足300人。③衛星遙感產業化程度低。衛星遙感應用和產業化相輔相成，衛星遙感的產業化促進了衛星遙感應用的不斷發展，同時，衛星應用的不斷擴大又推動了衛星產業的持續性發展。目前，新疆衛星應用產業尚處于產業化發展的初級階段，疆內衛星遙感應用市場主要依托內地企業，而本地相關科技企業較少，商業化模式不清晰，缺乏市場關聯和市場運作機制［15，16］。

五、新疆衛星遙感應用后續發展方向建議

在國家相關部門支持下，近幾年新疆衛星遙感應用取得了較大進展。目前，新疆遙感相關行業和相關部門對遙感衛星數據的需求越來越迫切，農、林、牧、環境、交通、氣象等領域的衛星遙感應用業務化系統正在建設和完善，衛星遙感應用領域也在進一步擴展。需積極與國家各類遙感衛星歸口管理部門聯系和合作，構建遙感衛星地面固定及移動接收處理站，構建全國衛星遙感定標場和真實性檢驗場，構建無人機對地遙感系統，搭建遙感數據處理和產品生產平臺及數據快速處理系統，搭建衛星遙感數據共享與發布系統，提高從衛星遙感數據獲取、處理到應用的天地一體化業務服務能力［17］。現階段亟需從以下方面開展新疆衛星遙感應用。

1.遙感衛星地面接收處理站建設

協助國家國防科技工業局高分觀測專項辦公室、中國科學院在喀什地區建設地面固定接收站，同時建設“全國衛星高分遙感數據新疆分中心”，作為全國高分遙感衛星接收站網的組成部分，接收新一代高分遙感衛星和資源三號衛星等高碼速率衛星數據，備份接收資源系列、環境系列等低碼速率衛星數據。積極申請國家立項，爭取在新疆適宜的區域、地點建設一套屬于新疆自行管理的遙感衛星地面固定接收站，用以解決衛星遙感數據源瓶頸問題，保障自治區各級政府和行業管理部門應用需求，同時向企事業單位、公眾用戶及中西亞地區用戶提供衛星遙感數據產品服務，獲取較好的經濟收益和社會效益。

2.衛星遙感定標場和真實性檢驗場建設

新疆地域寬廣，晴天數量多，日照時間長，降水量少，空氣干燥，具有獨特的地形地貌，是建設衛星遙感定標場和真實性檢驗場的理想場所。建設新疆國家級衛星遙感定標場和真實性檢驗場，不僅可為國家軍事和民用遙感衛星管理提供幾何定位和輻射定標精確校準的野外實驗，為國內各級各類衛星應用部門、國外遙感衛星公司提供遙感衛星的檢校和開展高精度遙感測繪和定量遙感應用服務，而且可以為自治區衛星遙感應用提供重要的基礎技術支撐，提高新疆衛星應用的影響力，并圍繞其展開各類服務，為自治區帶來非常可觀的經濟效益，成為新疆經濟發展新的增長點。

3.衛星遙感數據服務系統建設

重點建設國產遙感衛星影像的數據處理、信息提取、產品生產和數據服務等系統，建設多源遙感海量數據影像自動化快速處理系統。引進國內外先進的遙感數據集群式處理系統，實現衛星和航空遙感基礎影像海量數據的自動化快速處理和影像產品生產。建設多源遙感數據管理、發布系統。引進或合作開發多源遙感數據任務調度與管理平臺、數據管理與發布平臺。通過政府內網與行業信息管理系統相連接，將行業管理數據與遙感數據進行匹配復合，生成各種專題產品，向政府和行業管理部門提供所需的專題遙感數據和產品，同時為政府反恐維穩、防災減災和突發事件應急保障提供遙感預警預報及動態監測等快速服務。通過外網向社會公眾和中亞地區用戶提供數據產品服務。

4.加強資源調查和綜合利用建設

加強利用衛星應用技術展開國土資源、地礦資源、水利資源、農業資源、林業資源和草地資源等覆蓋面積、區域分布、資源分類調查和監測。結合地面調查，全面準確地摸清新疆資源情況，并對重點目標地區實施有效的變化監測與管理，建設和完善新疆資源信息管理系統，促進管理方式的根本轉變，增強全程監管能力，提高資源利用效率，提升管理決策的科學化水平，推動服務型政府建設。

5.加強生態監測和環境保護建設

加強利用衛星應用技術展開對土地、農田、林地、草地、濕地和植被、積雪、水體及大氣等生態環境調查與監測，結合新疆水文、森林、草場、土壤等地面監測站網，全面摸清新疆生態環境的現狀，探索生態信息的長期變化規律，建立生態環境信息管理系統，對未來生態環境變化進行預測與預警。為政府生態環境治理提供科學、準確和全面的信息依據。

6.加強農林畜牧業現代化管理建設

運用衛星遙感監測和地面樣方監測相結合的方法，對糧棉及林果和草場等面積、土壤墑情、病蟲害、種植物長勢情況等進行調查和監測。通過衛星遙感獲取作物生長時期光譜特征數據，識別作物類型，監測作物長勢，預測作物產量，結合地面樣方調查，為室內遙感數據解譯提供各類地物的解譯標志，并對解譯的準確度進行評估，從而精確獲取作物種植面積及類型的變化信息。同時對農林畜牧業生產管理、資源合理利用、生態環境保護等工作提供技術支持，為政府快速、準確、及時收集現勢信息，提供科學決策服務，快速推進新疆農林畜牧業現代化建設發展。

7.加強災情預警和災害應急救援服務建設

基于衛星遙感，結合地面站網監測驗證等手段，及時快速獲取新疆土地荒漠化、森林草原火災與病蟲害、洪澇沙塵等氣象災害、冰雪災害等信息數據及結果分析評價，逐步建立天空地一體、常規與應急相結合的自然災害監測系統，為政府防災減災提供多時段、多空間的預警和預報服務。

8.加強衛星遙感數據云服務平臺建設

云存儲技術可以將遙感數據以及相應的信息產品打包成類似公共設施的可計量服務，疆內用戶通過網絡或移動終端隨時隨地按需使用。 對于可公開的遙感影像數據與信息產品，可以用這種可計量服務的方式，以較低的成本創造長期穩定的商業價值。在全疆范圍內，一方面可以有效解決偏遠農牧地區信息獲取渠道狹窄的問題，促進就業并增加產值；另一方面，在開拓中亞市場后，可以在不輸出核心技術的情況下提供中亞地區衛星應用服務并創造出口外匯。

9.加強政府公共管理應用示范項目建設

加強高分辨率對地觀測系統新疆區域應用示范建設，面向國家高分辨率對地觀測系統應用重大戰略，基于新疆維吾爾自治區維穩應急、生態環境保護等重大需求，突破新疆維穩應急與生態環境監測應用中高分關鍵技術瓶頸；開發遙感應用專題產品；構建高分新疆維穩與生態環境監測綜合應用示范系統。建設水資源調查監測示范系統、農林作物監測示范系統、新疆土地荒漠化監測預警系統、新疆森林草原火災應急預警系統、新疆冰雪災害應急預警系統、新疆氣象與地質災害應急預警系統以及新疆反恐維穩應急示范系統。

10.加強衛星應用產業園區建設

立足新疆衛星應用產業人才少、起點低、底子薄、資金不足的現實基礎，鼓勵基礎好、發展快的地區建設衛星產業園區，爭取多方多元合作，面向新疆和中亞市場，以政策為導引，以企業為主體，以園區為承載，堅持外部引進與內生孵化相結合，注重企業成長與產業聯盟相結合，努力促進衛星應用高新技術產業集聚式發展，為新疆經濟跨越式發展、實現“穩疆興疆、富民固邊”的戰略目標奠定基礎。

11.加強衛星遙感領域產學研合作

積極開展與國內外相關科研院所和企業的交流與合作，鼓勵和吸引國內科研單位將衛星應用技術最新成果來新疆轉化與推廣應用。加強衛星應用技術產學研合作。加大力度支持共性、關鍵性技術開發和研究。加強人才隊伍建設。建立衛星應用專業人才培養機制，鼓勵高校與應用單位聯合培養人才。加強重點國內外高等院校、科研院所和行業龍頭企業的交流與合作，培養和引進行業應用研究型和基礎產業研究型人才。

六、結束語

作為我國“一帶一路”戰略的核心區域，新疆具有優越的地理優勢和政策環境，是我國衛星應用產業最具有發展潛力的地區之一。本文通過對新疆衛星遙感應用的發展歷程、應用需求、應用現狀、發展優勢以及存在問題的闡述，對新疆衛星遙感應用后續發展方向進行了構思?，F階段衛星遙感已廣泛應用于自治區國土、礦產、農業、林業、畜牧、水利、氣象、減災、環保等眾多行業管理部門，并取得了較好成果，但總體上技術力量薄弱，業務化應用程度偏低。深入實施自治區衛星遙感綜合應用產業發展規劃，啟動自治區國產衛星遙感綜合應用服務平臺建設，以需求為牽引，以市場為導向，積極推動衛星遙感技術在自治區各行業和各地州的廣泛深入應用，對促進西部地區發展和我國“一帶一路”戰略具有重要意義。

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