龔健雅：中國高分辨率對地觀測系統的成長與突破

龔健雅：中國高分辨率對地觀測系統的成長與突破

隨著中國高分辨率對地觀測系統重大專項（簡稱“高分專項”）的啟動實施，我國遙感事業實現了跨越式的發展。國產高分辨率遙感數據的自給率大幅提高，一大批高分辨率對地觀測的重大關鍵技術實現突破，國家遙感應用能力初步形成。

中國科學院院士、教授、博士生導師、現任武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室主任的龔健雅院士認為，高分專項讓中國的高分辨率對地觀測技術實現了一個“從有到好”的巨大跨越。“不僅僅是分辨率上的提升，影像質量和獲取能力、處理能力、綜合應用都發生了質的變化，整個行業的基礎技術都得到了突破性的發展。”

“為什么如今的民用商業遙感衛星如此紅火? 其中有許多企業都是高分專項的參與者，借助高分專項的科研成果和技術，才產生了如此多的高分辨率商業遙感衛星。”龔院士作為高分專項的參與者，見證了中國高分辨率對地觀測系統的成長與突破，同時也對高分專項未來的應用和發展有著獨特的思考和見解。

記者：高分專項是如何誕生和發展的?

龔院士：在2000年初，國家要開展中長期科技發展規劃的論證，要啟動一批重大科技專項，用來對一些重大科研問題或工程技術與應用提供經費支持。當時遙感領域一些院士，包括李德仁、陳述彭、童慶禧、李小文、龔惠興、姜景山、王任享、劉經南八位院士聯名向中央領導人寫建議，提出要發展我國的高分辨率對地觀測系統，所以后來才有了如今的高分專項。

整個科技專項的論證過程大概花了5—6年的時間，從最初申報的100多項直到篩選出最終的16項，高分專項每一次都在里面。

確定了作為重大專項之后，就開始論證怎么做這個事情，到底要花多少錢、發多少顆衛星、做哪些事等等，又花了幾年論證這個工作。最后高分專項作為一個軍民融合項目，軍用民用同時推進。除了遙感衛星之外，還規劃了平流層飛艇、高低空飛機、無人機等多個平臺，另外還有十幾種載荷，組成了由天基、臨近空間、航空、地面和應用五大系統構成的高分辨率對地觀測系統。

記者：國家為什么投資幾百億元去做高分專項?

龔院士：現在看來，國家做這個高分專項是非常明智的。在高分專項實施以前，我們跟國外的差距是非常大的。我記得當年汶川地震的時候，國家非常需要最新的遙感數據，當時國產遙感衛星能起到的作用非常有限，沒辦法只能通過外交途徑拿到了美國軍方的衛星影像。

那次特別震撼的事情是什么呢?美國遙感衛星拍攝的影像中有一個汶川的水壩，它是以傾斜角度拍攝的，分辨率達到了0.1m，以至于連水壩上一些細小的裂縫都能看得非常清楚。據說當時的領導人看過之后非常震撼，也看到了我們和美國在遙感技術上的巨大差距。

當然，這個事情從民用來講還不是那么迫切，但是對軍用來說，人家能看到你，而你什么都看不清，后果就要嚴重得多，所以我們必須盡快趕超。而利用舉國體制快速發展是一個非常合適的選擇，否則各自獨立去攻關或許也能做，但花了很多錢，很難保證效果。

記者：您如何評價高分專項對中國遙感行業發展的意義和地位?

龔院士：高分專項對于中國遙感的發展意義重大，它把之前相對獨立和分散的科研力量集中在了一起，極大地促進了整個行業基礎技術水平的提高。衛星分辨率逐步提高到亞米級，還有定軌定姿以及地面數據處理技術的大幅提升，可以說高分專項讓中國的高分辨率對地觀測技術實現了“從有到好”的巨大跨越。

記者：您如何看待高分專項投入和它產生的市場價值?

龔院士：首先要說明的是，高分專項首先是科研項目，不應單純算經濟賬，它對于關鍵技術的突破和整體科研能力提升的意義要遠大于其市場價值。

像現在的民用商業遙感衛星這么紅火，很多都是以高分專項作為基礎的，用的是現成的技術。例如現在做的比較好的吉林一號、高景一號，兩家單位都是高分專項工程的主要研制單位，在做高分專項的時候就已經攻克了許多基礎技術，之后再拿來用就可以了。實際上我們不能算高分專項花了多少錢，能賣多少錢，我們的科研不能這么算。

記者：高分專項結束之后會如何發展，還會有下一個高分專項嗎?

龔院士：我估計近期再列一個專項可能性不大，據我所知在下一個階段的重大科技專項中也沒有跟高分相關的了。現在我們討論高分的話，希望未來能把它轉成國家空間基礎設施去建設，就是說目前高分相關的主體技術我們已經突破了，接下來就是作為一個工程項目而非科研項目繼續向后推進和應用。到那時候，可能就要算經濟賬了。

記者：您認為高分對地觀測目前發展的難點有哪些?

龔院士：通過高分專項已經把很多難的問題解決了，但還有幾個方面問題亟待解決，因為畢竟還有一些衛星沒有發。一是高光譜衛星，因為高光譜如果達到幾百個波段，它的準確性和輻射模型，以及它的應用能否達到預期還要期待的。二是我們的SAR衛星目前還有待進一步提升，在光學方面特別是可見光遙感衛星已經發展起來了，相比之下SAR衛星還沒有那么完善。

記者：您覺得高分專項在實施過程當中還有哪些值得改進的地方?

龔院士：高分專項目前實施過半，我認為起到的效果和成就是值得肯定的，唯一有些遺憾的就是在發揮高校和研究所的技術貢獻方面做的不太夠。像高分專項的資金很多都投入到地面數據處理和應用系統的建設上，但因為最終分散在各個應用部門，所以導致很多共性關鍵技術問題立項較少，高校參與的程度不高，一些高分應用的共性關鍵技術沒有得到很好的解決。

我覺得高校在這里做了旁觀者，如果高校參與度再高一些的話，不但可以利用高校優質的科研資源去解決關鍵技術問題，還能培養大量人才，這對于整個行業的未來發展是非常重要的。現在高分的應用絕大部分仍集中在部委的信息中心，如減災中心、環保監測中心等部門，這些國家級的中心應用得不錯，但是省市一級的遙感應用程度還很低，應該說不能單靠某個部門，而是要聯合大量的高校共同推廣和應用，只有全部相關人員都來參與，高分應用才能更快、更好地發展。

記者：國外同行如何評價中國的高分衛星和高分專項?

龔院士：目前來講，高分專項已經成為了中國高分辨率對地觀測的一個代表性工程，不過由于我們的數據保密政策，高分專項在國際上的影響還不是很大。相比于美國陸地衛星(LANDSAT)、歐洲的哥白尼計劃(GMES)等比較開放的對地觀測計劃，高分專項的數據在國外很難獲取，未來我們的政策可能要做一些調整。

記者：您覺得目前中國的遙感行業發展到了哪個階段，下一步將會如何發展?

龔院士：中國遙感整體上有三個大的時期，第一時期是研究階段：在十多年以前，遙感主要還是在高校研究所這些機構使用。第二時期是工程應用階段：從高分專項啟動，特別是我國衛星大量發射之后，遙感逐步進入到政府部門的工程應用，目前也還處在這個階段。國土、水利、農業、環保以及測繪，測繪應該是比較特殊的一點，因為攝影測量本身也是一種遙感，但是攝影測量從一百多年以前就是工程應用。隨著高分系統的推進，數據源和數據質量都有保障，加上各部門都逐漸重視的情況下，未來幾年高分在政府部門的應用會越來越好，或者基本上得到普及。但是要走到第三個時期，即大眾化應用階段，或許還需要十年甚至更久的時間。而大眾化應用也有兩個層次：一個是企業的應用，一個是普通老百姓的應用。

目前全球遙感還是以政府應用為主，隨著衛星數據更新頻率的提高，就有可能用于企業，比如對物流、貿易、發電、石油的監控和評估等等。但是要發展老百姓的普及應用，可能整個技術體系和商業模式都要有很大的變化。

記者：高分辨率對地觀測會是遙感未來的最主要發展方向嗎?

龔院士：高分辨率肯定是遙感最主要的發展方向，就像我們手機照相機分辨率越來越高，因為我們總希望能看得更清楚一些。但是，遙感的高分辨率概念跟這個還不完全相同，除了空間分辨率之外，還有光譜分辨率和時間分辨率。光譜譜段越多、光譜分辨率越高，譜段分得越細，地物的分類和定量反演的精度就越高。另外還有時間分辨率，重訪周期從幾個月提高到幾天甚至幾分鐘，比如高分四號就可以對同一個地區幾分鐘觀測一次，對敏感地區及動態目標如臺風、洪水的變化就可以很快反應和處理。

記者：您認為中國遙感的發展水平跟國際相比，處于什么位置?

龔院士：目前國外衛星從空間分辨率方面比我們要高1-2倍，美國民用高分辨率衛星的分辨率已達到0.25m，我們民用遙感影像分辨率最高能到0.5m。雖然近年來我們的發展很快，但是應該說我們仍處在追趕的狀態，不過已經很接近了。十年前，我們只能做到2-3m，而國外那時已是0.5m的水平了。

記者：目前我國的遙感技術在哪方面是處于國際領先的?

龔院士：應該說我們的處理技術在國際上是處于領先地位，為什么處理技術能那么好，很大程度上是因為硬件條件相對差一些，美歐等國家對許多高分需要的敏感器件實行禁運。在高分專項啟動之前，我們的衛星影像質量和定位精度相比于歐美還是有較大差距，所以就要靠一些算法去彌補，這也成為了我們的技術優勢。

記者：作為第四屆高分辨率對地觀測學術年會的主席，您認為本屆年會會有哪些特色和新變化?

龔院士：我們把今年學術年會的主題定為“精致為用”，在會議討論的主題設置上，更加側重于應用方面。七大主題中應用占到三分之二，鼓勵各個用戶部門和單位來交流應用案例和經驗，而在平臺和傳感器兩部分則略有減少。

記者：您如何評價高分辨率對地觀測學術年會在行業發展中的意義和作用?

龔院士：高分年會最大的作用，就是將行業中各個環節的參與者都匯集到一起交流討論。在此之前，雖然說都是遙感或高分辨率對地觀測系統內的從業者，但實際上從平臺、發射、傳感器、軟件應用等分了很多個環節，而各個領域之間的交流很少，互相并不了解。

另外，高分年會還是一個軍民融合的平臺，雙方可以互相了解彼此的需求以及合作點。現在用高分的單位和部門越來越多，從事高分研究的人也越來越多，今年從論文數量和參會人數都要比往年更多。

記者：您對高分辨率對地觀測學術年會未來有何期望?

龔院士：未來我還是希望高分年會能夠一直辦下去，也許高分專項結束了，但希望高分年會每年都會舉辦。之前也提到，高分辨率必然是未來遙感最主要的發展方向，衛星的分辨率會越來越高，也會有越來越多的新的技術，遙感領域需要一個能夠連接行業上下游共同進行學術交流、成果轉化的平臺。

特約記者_唐天石