國土資源業務衛星應用及需求

● 文 | 中國國土資源航空物探遙感中心 甘甫平 牟興林（通訊作者）

國土資源業務衛星應用及需求

● 文 | 中國國土資源航空物探遙感中心 甘甫平 牟興林（通訊作者）

一、國土資源業務應用進展

1.國土資源業務應用相關衛星

中巴地球資源衛星是我國第一代傳輸型地球資源衛星，包含中巴地球資源衛星01星、02星、02B星（均已退役）、02C星和04星五顆衛星組成，分別搭載三種傳感器，滿足用戶對不同分辨率及光譜波段遙感數據的要求。

資源一號02C衛星是一顆填補中國國內高分辨率遙感數據空白的衛星。衛星裝有全色多光譜相機和全色高分辨率相機，主要任務是獲取全色和多光譜圖像數據，衛星觀測數據可用于1∶2.5萬和1∶5萬比例尺土地資源、礦產資源、地質環境調查，以及國土資源、地質災害應急監測等主體業務，可廣泛應用于國土資源調查與監測、防災減災、農林水利、生態環境、國家重大工程、農業估產、水利監測、林業調查、海岸帶及災害監測、地震災情監測等應用領域。該衛星用戶為中國國土資源部。

高分一號衛星是國家高分辨率對地觀測系統重大專項天基系統中的首發星，能夠為國土資源部等部門提供高精度、寬范圍的空間觀測服務，在地理測繪、海洋和氣候氣象觀測、水利和林業資源監測、城市和交通精細化管理，疫情評估與公共衛生應急、地球系統科學研究等領域發揮重要作用。

高分二號衛星是我國自主研制的首顆空間分辨率優于1m的民用光學遙感衛星。主要用戶為國土資源部、住房和城鄉建設部、交通運輸部以及國家林業局等部門，同時還將為其他用戶部門和有關區域提供示范應用服務。

高景一號 01/02 衛星單景最大可拍攝60km×70km影像。系統建設的第一階段是發射4顆分辨率為0.5m的光學小衛星，日采集能力達到300萬平方千米，實現國內十大城市3天覆蓋一次的能力。

未來，國土資源部將加強多顆小衛星的建造，構建小衛星星座，同時協助做好高分五號衛星、高分多模衛星等科研星的研制，形成中-高空光學衛星、高光譜衛星、雷達衛星構成的多類型、多頻譜的地質應用衛星數據保障體系。通過雷達/高光譜衛星國土資源調查與監測業務化應用、新型傳感器與先進遙感技術國土資源應用、星空地一體化遙感數據應用與產品生產及相關遙感應用模型、技術方法的攻關研究，構建自主創新的國土資源業務衛星應用技術，形成創新專題產品體系，建立應用創新平臺，推進國土資源遙感業務的拓展，提升遙感應用創新發展能力。

2.發展業務應用系統

國土資源業務應用系統的建設結合小衛星與傳統大衛星質量特點，針對光學、高光譜、微波等不同載荷，建設陸海衛星業務管控系統，實現任務部署與衛星資源的高效銜接和綜合管控，形成在軌業務衛星、其他國產衛星狀態實時可視更新以及業務探測任務組織實施、科學調度與持續跟蹤的能力。包括陸海衛星任務運控系統和陸海衛星業務任務統籌系統。

健全陸海主體業務應用系統，統籌陸海衛星應用技術體系，建設業務流程清晰、標準規范配套的土地、地質礦產、海洋、測繪衛星遙感業務應用系統，滿足國家對全國及全球陸域和海洋資源遙感調查監測任務的要求。包括土地資源主體業務應用系統、地質礦產主體業務應用系統、海洋主體業務應用系統、測繪主體業務應用系統及其他行業主體業務應用系統等。

二、國土資源衛星業務需求

1.業務需求

陸地、海洋衛星遙感是觀測要素極其豐富、用戶群最廣、應用需求增長最快、市場發展最大的高技術產業之一。國土資源領域是我國較早引用衛星遙感技術，并率先在土地資源、礦產資源、海洋資源、地質環境和基礎測繪的調查、監測、評價業務中大規模應用的行業，也是國內陸地、海洋衛星遙感技術應用的最大用戶。

在國土資源衛星業務應用方面，具有不同比例尺國土資源調查、監測、評價與應急調查等主體業務觀測需求，及國土資源業務要素信息提取、業務及綜合產品批量化生產、服務和共享等需求。實現同等比例尺國土資源遙感應用主體業務光學衛星同類數據替代，保障土地利用變更調查監測與核查、基本農田及城市開發邊界全天候遙感監測、礦山開發現狀遙感監測等重大工程實施，支撐土地執法監察、土地督察、基礎地質調查、礦產資源調查評價、地質災害調查與監測、突發性地質災害應急監測、生態地質環境調查、礦山環境恢復治理監管、境外礦產資源調查等遙感主體應用業務，并及時提供數據產品的公益性及社會化共享服務。

實現災害風險與損失評估及應急監測、水污染防治與生態保護遙感監測、城鄉規劃實施監督檢查、森林等各類資源調查、地理國情監測數據更新、全國荒漠化和沙化監測、海域海島及極地監測和海洋突發事件應急響應、全球地理空間信息更新等遙感應用業務，推動土地質量與土地生態監測、核安全監管、保障房建設過程和棚戶區改造過程動態監測、公路修建和升級改造審批、農作物種植結構調整監測、近海水產養殖規劃監測、林業生態工程效益監測和評估、農林水土綜合評估等遙感應用業務拓展。

2.業務特點

支撐國家戰略實施需求迫切。服務“一帶一路”、“京津冀協同發展”、“長江經濟帶發展”、“生態文明建設”等國家重大戰略實施，衛星遙感具有無可比擬的優勢，更應該主動作為，充分發揮豐富的本底數據和技術經驗優勢，解決支撐國家戰略實施對地質礦產衛星遙感應用提出的多樣化、精細化、高精度、高時效性的創新服務需求。

統籌地質礦產資源領域任務需求勢在必行。隨著國家經濟社會發展，國家戰略實施支撐的需求迫切，地質礦產資源監管面臨新形勢，衛星地質礦產應用需求持續增加，國產衛星種類、數量逐年增長，衛星應用模式從試驗應用型向業務服務型轉變，業務應用從單星、單任務應用向多星、多任務協同應用轉變。當前分散的、以項目為單位的作業模式已無法適應當前業務化應用發展。發揮國產衛星的效益，最大限度地滿足需求，必須統籌、優化地質礦產領域數據需求，剔除重復需求，確定需求優先級；統籌基礎數據產品生產，形成規模化、工程化生產能力，提高產品生產效率，減少資源浪費；發展應用技術，提高應用質量和有效性；開拓應用領域，服務國土資源工作；統籌衛星遙感應用成果服務，形成統一的成果服務窗口，提高成果的集成性。

加快地質礦產衛星應用能力建設刻不容緩。要滿足地質礦產衛星應用迫切需求，依賴于豐富的衛星數據；依賴于高效、穩定、持續運行的國土資源衛星業務運行系統；依賴于地質礦產衛星應用關鍵技術創新；依賴于地質礦產衛星應用人才隊伍培養。目前，國土資源衛星業務運行系統尚不能完全滿足應用需要，應用系統能力建設分散，應用大多還停留在人工解譯階段，自動化/半自動化程度不高，海量數據大規模并行處理能力還需提高，數據共享不充分，關鍵技術軟件模塊固化程度較低，國產衛星應用產品體系建設有待進一步加強。加快地質礦產調查應用能力建設，將提升衛星的業務應用能力和水平，滿足日益增長的地質礦產遙感信息需求，促進地質礦產資源決策的科學化。

地質礦產資源衛星應用正處于快速發展機遇期。近年來，衛星遙感地質應用發展迅速，成為地質調查、評價、規劃與管理的不可或缺的手段。同時，地質礦產資源衛星應用正處于快速發展機遇期，《陸海觀測衛星業務發展規劃（2011年～2020年）》（簡稱《陸海規劃》）的批復實施，鞏固了地質礦產應用在國家衛星事業中的戰略地位；資源一號02C衛星工程的實施，為地質礦產資源衛星應用探索了業務化運行機制；航天“十三五”發展規劃編制、高分專項建設、民用航天工程預研、衛星應用及產業化專項實施、北斗地基增強系統研制建設、雙邊和多邊衛星應用合作交流等的積極參與，為地質礦產資源衛星應用樹立了良好的用戶形象；國土資源衛星業務運行系統建設為地質礦產資源衛星應用的規模化、業務化發展夯實了基礎。把握發展機遇，加快地質礦產資源遙感應用能力建設，提升遙感應用水平與服務水平，是適應發展需要、促進轉型升級，實現衛星遙感地質應用跨越式發展的重大舉措。

三、發展建議

1.加強大小衛星協同發展

國土資源領域應用需求廣泛，隨著境外資源調查和數據全球覆蓋的應用發展趨勢，小衛星具有的成本低、周期短、載荷輕型化的優勢，以及在短時間內快速形成數據的能力，可以為國土資源領域應用提供有力的技術支撐。在觀測頻率方面，國土資源業務應用呈現出多樣化的特點。如自然資源調查等部分業務需要一年一次甚至需要一月一次的觀測數據，而突發性地質災害應急監測等應急業務甚至需要實時數據。小衛星多星組網、縮短重訪周期可以很好地滿足國土資源業務應用的需求。同時，盡管現代小衛星具有傳統大衛星無可比擬的優點，但是國土資源業務應用對數據質量和數據類型的需求豐富，也離不開傳統大衛星的技術支撐。加強大小衛星協同發展，二者互為補充，并行發展，既可以降低成本，提高效率，又可以充分滿足不同業務應用的實際需求。

2.大力發展不同載荷

衛星不同載荷所提供的不同數據可以滿足業務應用的不同需求。多光譜影像、高光譜影像、微波影像在國土資源領域不同業務應用中都具有非常重要的作用。綜合發展不同載荷，豐富數據源，可以滿足更多業務應用的需求。按照《陸海規劃》的部署，組織開展衛星研建，打造衛星數據保障體系，實現高空間光學衛星、高光譜衛星、成像雷達衛星的業務化數據應用，形成中-高空光學衛星、高光譜衛星、雷達衛星構成的多類型、多頻譜的地質應用衛星數據保障體系，使工程和衛星應用成為效益最大化發揮的核心。

3.星地一體化業務平臺

隨著智能化的發展，建設星地一體化業務平臺，提高星上智能處理等將滿足衛星數據日常處理、實時獲取等多層次業務需求。基于先進的混合云平臺系統架構，建設集采集、處理、服務全鏈路業務流程，軟硬件及網絡設施相配套的應用平臺，平臺涵蓋光學、微波、高光譜等高空間、光譜及時間分辨率的多源數據標準化處理及專題產品生產，具備大規模計算集群和EB級存儲能力，系統穩定性不低于99.9%，可有效服務國家重大戰略和布局重大需求。

同時，逐步完善以高速數據傳輸網、運控管理網、專題產品生產網以及共享服務網架構的衛星業務運行系統，為衛星業務化、工程化、規模化應用搭建可持續擴充的良好運行和服務平臺基礎設施，并構建由多星多任務業務管控系統、多源衛星數據接收系統、業務基礎數據處理系統、業務應用與專題產品生產系統、業務產品驗證系統、數據共享與服務系統、國土資源遙感云服務平臺以及相應軟硬件有機組成的業務應用平臺。

[1] 羅海靜,資鋒,陳玲,張微,盧善龍. 高分一號衛星在國土資源領域的應用及前景[J]. 衛星應用,2015,(03):41-43.

[2] 甘甫平,尤淑撐,邱振戈,于海洋. 國土資源衛星遙感數據應用評估系統構建[J]. 國土資源遙感,2009,(01):7-12.

[3] 云影. 國土資源陸海監測首顆衛星——資源一號02C衛星[J]. 衛星應用,2012,(01):73.