光榮與夢想
——我國陸地觀測衛星運行服務20周年

文 ∣ 徐文 王海燕 馮春 中國資源衛星應用中心

1999年以來，我國陸地觀測衛星地面系統從無到有，經歷了從引進、消化吸收，到掌握核心技術、自主設計研發等階段。目前，已經實現了多顆衛星綜合運管、地面系統自動可靠業務化運行，形成了專線、電子政務網、互聯網三網合一的數據分發體系，建成了覆蓋各種載荷的全國定標場網，確保了高質量數據產品的穩定供應。完成了由靜態觀測到動態觀測、定性服務到定量服務、行業服務到區域服務、小眾服務到大眾服務的巨大轉變。在眾多領域，創造了巨大的社會經濟效益。

一、發展歷程

1999年10月14日，我國第一顆傳輸型陸地觀測衛星——中巴地球資源衛星01星（CBERS-01）成功發射升空，地面系統成功地采集、處理、生產出了遙感數據產品，開啟了我國傳輸型陸地觀測衛星運行服務的序幕。這是我國對地觀測事業的一個嶄新的起點。2007年，通過核心技術攻關，自主研制了CBERS-02B星地面系統，初步形成了分布式計算、集中存儲的地面處理系統體系架構。

2008年，依據國務院的總體要求，在國家發展改革委、原國防科工委等多個部門的關心支持下，集中統一的國家陸地觀測衛星地面系統投入運行，承擔CBERS系列03星、04星和環境減災小衛星A、B、C星5顆衛星數據的標準化處理、產品存檔、分發和服務，這是我國全部自行研發設計，具有完全自主知識產權的多星多載荷綜合系統，首次實現了多星綜合處理、統一分發，具備每秒30萬億次的計算能力和500TB的存儲能力，實現衛星數據接收后2小時內完成處理和分發，運營服務保障能力實現質的飛躍。

2010年，高分辨率對地觀測系統重大專項獲批啟動實施。2013年4月26日，高分一號衛星發射成功，衛星數據得以成功接收處理，由此陸續實現了多個我國陸地觀測衛星的“第一”：第一顆亞米級空間分辨率衛星、第一顆C波段合成孔徑雷達衛星、第一顆靜止軌道遙感衛星、第一顆大氣和陸地綜合觀測全譜段高光譜衛星、第一顆亞米級立體測繪衛星等。我國陸地觀測衛星地面系統集成了無限帶寬（Infiniband）等先進網絡技術，采用了萬兆網絡連接，具備每秒110萬億次的計算能力和5PB的存儲能力，進一步提升了運行服務能力，極大地推動了遙感事業由定性向定量轉化，由試驗應用型向業務化應用轉化。

2016年、2018年，四顆高景一號衛星分別發射并完成組網運行，為全球用戶提供遙感數據服務和應用系統解決方案。這標志著我國首個0.5米級高分辨率商業遙感衛星星座正式建成，打破了我國0.5米級商業遙感數據被國外壟斷的現狀。

目前，空間基礎設施陸地觀測衛星地面系統正在順利實施，以云計算、云存儲為架構，已經形成了每秒1000萬億次的計算能力和80PB的存儲能力，衛星數據處理時間大大提高。

二、建設成就

1999年至今，我國已累計發射27顆陸地觀測衛星，目前在軌運行24顆。我國陸地觀測衛星已經形成由單一光學傳感器向光學、雷達、高光譜等多傳感器，由單系列向多系列衛星，由低分辨率向高中低分辨率（最高分辨率0.5m）結合的全方位、全天時、立體化的對地觀測體系轉變。覆蓋可見光、近紅外、熱紅外、微波等多種觀測譜段，光譜分辨率最高5nm、300多個波段。在綜合觀測能力方面，可以實現全國范圍每兩天一次的低分辨率宏觀監測，全省范圍每季度一次的2m中分辨率普查，以及省內重點區域定期的0.5m高分辨率詳查。

1.應用服務

20年來，我國陸地觀測衛星運行服務從單純的應用推廣逐步形成基于業務的應用服務體系，為國家經濟社會發展提供了及時、客觀的基礎信息支撐和保障，大大降低了調查成本，節約了人力物力，產生了良好的社會效益和經濟效益。

在自然資源方面，國產衛星遙感數據廣泛應用于全國國土調查、地質礦產資源調查與評價、礦產資源開發現狀調查與監管、礦山地質環境調查及評價、地質災害調查監測、地理國情監測。

在住房和城鄉建設方面，通過全國規劃建設管理信息平臺，實現所有城市的衛星遙感監測違法建設全覆蓋。現已啟動297個地級以上城市的違法建設監測工作，逐月移交監測結果。

在水利方面，陸地觀測衛星影像圖在國家防汛抗旱指揮系統、國家水資源監控能力建設等重大工程中應用，有力支撐了防汛抗旱、水資源管理、水土保持等業務。

在農業農村方面，開展了全國冬小麥種植面積遙感監測、全國農業區劃數據庫遙感制圖、北方草原沙化遙感監測等，監測效率大幅提高，為農情與農業災害的監測與評估、農業資源調查與評價等提供基礎數據。

在應急管理方面，我國陸地觀測衛星在地震、森林火災、臺風、洪水等災害以及重大應急事件中，響應時效性已提升至小時級，成為國家應急管理必不可少的手段。

在林業和草原方面，國產衛星數據全面應用于我國林地變更調查和森林資源清查、全國濕地調查和荒漠化監測，主要數據實現了年度更新，較之常規手段節省經費30%，工作年限縮短一半以上。

2.技術能力

20年來，技術發展從零起步到全面掌握并擁有核心技術，技術基礎建設和創新能力快速提高，實現了從引進消化到自主創新的轉變。

在數據處理方面，針對紅外高光譜相機、多極化SAR、立體測繪相機、大氣成分探測和電磁監測載荷，研究數據預處理階段自動化的信息融合匹配，提高了數據產品質量，實現了快速和自動化的新型載荷數據處理。

在分發服務方面，研究了基于海量多源遙感衛星數據的高效檢索技術，實現了“遙感+GIS”交互的分發模式，突破了“全分辨率影像數據實時發布”的難題，提出了“大數據+微服務”架構的分發服務理念。

在定標檢校方面，深入研究地球物理參量現場測量技術方法及誤差修正方法；開展大氣補償和模式算法研究；攻克了分時分視場輻射定標技術、大氣特征譜線定標技術和消除衛星平臺震顫的高精度在軌幾何檢校技術。發展國產陸地觀測衛星成像的同步大氣探測與參量反演技術，實現衛星遙感圖像的高效大氣校正。

在遙感圖像地物識別方面，開展遙感圖像地物識別方法研究，建立典型地物光譜數據庫，發展特征吸收光譜鑒別技術和光譜匹配識別的理論技術及信息提取方法，建立全卷積殘差神經網絡模型，初步實現了人工智能地物識別。

截至目前，相關研究成果已獲得國家級科技進步獎4項、省部級科技進步獎8項。獲得授權71件：發明專利69件，實用新型專利2件。制訂國家標準11項，行業標準25項；我國陸地觀測衛星數據處理標準體系基本建成。

3.國際合作

20年來，從國內應用到服務全球，成為全球防災減災的重要數據源，服務“一帶一路”倡議，構建人類命運共同體，為樹立中國航天形象做出了突出貢獻。

自2007年我國加入空間與重大災害國際憲章（Charter）組織，CBERS衛星、實踐九號A星、高分一號衛星等先后加入了災害監測衛星星座，為世界范圍內的重大災害監測提供了及時的遙感信息和技術支持，有力地支持了Charter的高效運轉，為世界災害監測做出了貢獻，連續得到Charter組織的高度肯定。

2008年，CBERS-02B衛星南非接收站投入運行，使非洲南部13個國家（總面積約2047萬平方千米）有機會使用CBERS衛星的數據，推動當地經濟和社會發展，擴大了我國和南非在遙感領域的國際合作，為中非科技合作做出了重大貢獻。2015年，CBERS-04衛星數據也在南非成功落地。

2011年，環境減災小衛星A星遙感地面站正式交付泰方，這是我國首個成套從接收到處理、存儲、分發的地面系統出口，實現了零的突破。該地面站被命名為“朱拉蓬公主遙感衛星地面站”，擴大了我國遙感衛星數據在亞太地區的影響。

2017年，“CBERS衛星數據（東盟）共享服務平臺”建設完成。該平臺依托我國CBERS衛星數據資源，使東盟各國可以使用我國的遙感衛星數據，實現CBERS衛星數據在東盟地區的共享。這一服務平臺，擴大了我國遙感衛星數據的接收范圍，提高了我國衛星數據的全球供給能力，促進了我國空間科技與東盟國家的相互融合和一體化發展，支持了我國在東盟地區的外交戰略，提升了我國的負責任大國形象。

我國陸地觀測衛星數據在地球觀測組織（GEO）、國際衛星對地觀測委員會（CEOS）的全球觀測、資源調查、環境監測等各項活動中發揮了重要作用，擴大了中國航天的國際影響，為中國政府開展國際對地觀測合作提供了有力支撐。

三、未來展望

當今世界，科學技術迅猛發展，經濟全球化加劇，國際地理空間信息技術的開發和應用，面臨新的機遇和挑戰。陸地觀測衛星遙感應用作為當今發達國家激烈競爭的戰略高技術，是我國地理空間信息基礎設施建設的重要組成部分，是國家獲取地理空間信息的先決技術條件。同時，在習近平新時代中國特色社會主義思想指導下，為實現中國夢，必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅持節約資源和保護環境的基本國策，陸地觀測衛星技術是其中一項重要的技術手段。

根據《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃（2015-2025年）》，按照觀測任務的技術特征和行業需求特征，我國逐步形成高、中、低空間分辨率合理配置，多種觀測技術優化組合的綜合高效全球觀測和數據獲取能力，建設高分辨率光學、中分辨率光學和合成孔徑雷達三個觀測星座，發展地球物理場探測衛星，不斷提高陸地觀測衛星定量化應用水平。高景一號衛星星座將發展成為由16顆0.5m分辨率光學衛星、4顆高端光學衛星、4顆微波衛星以及若干顆視頻、高光譜等微小衛星組成的“16+4+4+X”高分辨率商業遙感衛星系統。

預計到2025年，我國將有42顆左右的陸地觀測衛星同時在軌，地面系統將具備5100萬億次的計算能力和300PB的存儲能力，日均處理40TB數據。全球重點區域的觀測能力將從每天1～2次提升至3～4次，將實現我國國土、“一帶一路”沿線等地區覆蓋。同時，具備雷達、激光、偏振等新型載荷接收處理能力，通過應用大數據、云計算、人工智能等現代信息技術，實現由靜態觀測到動態觀測、定性服務到定量服務的轉變，為眾多行業提供連續穩定的空間業務數據支撐。

2019年是新中國成立70周年，中國航天科技集團有限公司成立20周年，也是我國陸地觀測衛星運行服務20周年。“發展航天事業，建設航天強國，是我們不懈追求的航天夢。”我國陸地觀測衛星應用事業，正朝著世界一流的目標闊步前進，必將為我國經濟建設和社會發展、為實現中華民族偉大復興的中國夢做出新的更大貢獻！