高分應用：跨越多個領域 造福四面八方

文/ 楊詩瑞

▲ 全國水利一張圖

高分專項不僅是“天眼工程”“創新工程”，更是服務經濟建設、社會發展和國家安全的“應用工程”。隨著高分專項持續推進，高分衛星應用已經廣泛融入經濟、科技、文化和國防建設的各個領域，與傳統產業以及云計算、物聯網、大數據等新一代信息產業加速融合，在支撐國家戰略規劃及重大工程監測、減災救災、資源調查與監測、環境污染監測、城市精細化管理、國際合作等領域發揮著重要作用。

目前，高分專項衛星數據已廣泛應用于各個行業數千家單位，在國土、環保、農業、林業、測繪等領域應用中取得了重要成果。高分專項已設立了24 個省級高分數據與應用中心，取得了一大批應用成果，為促進區域經濟發展、提升地方政府現代化治理能力等提供了服務支撐。

支撐國家戰略規劃和重大工程監測

在“一帶一路”、京津冀協同發展、長江經濟帶等國家戰略規劃和實施過程中，高分系列衛星提供了重要支撐，應用于重要戰略資源和環境的綜合監測與評估。國家有關部門在“一帶一路”沿線重點城市及港口、主要糧食作物種植面積及礦產資源等監測評估，京津冀空間規劃監測，長江三角洲區域土地利用變化和城市化狀況的監測與評估中，均使用高分衛星數據。

2019 年，我國發布新版“全國水利一張圖”，建立信息數據庫，滿足經濟社會發展和水利資源管理需求。這其中，以高分為代表的國產衛星遙感數據源在米級分辨率數據中占據極大比例，充實了水利基礎空間數據資源，為長江岸線規劃和取水口規劃、水土保持、國家防汛抗旱指揮系統、國家水資源監控能力建設、水政執法等重大規劃和重大項目提供數據支持。

在交通基礎設施監測方面，研究人員從高分影像中提取路域環境要素，包括水體、居民地、裸地、草地、林地等，可以極大減少農村公路監測普查和綜合交通規劃野外踏勘工作量，提高工作效率。

在農業政策執行情況監測方面，政府部門采用高分衛星和其他衛星數據，對東北大豆和新疆棉花目標價格改革、東北種植結構調整情況進行了分析評價；與農村土地確權數據相結合，進一步擴大了糧豆輪作遙感核查試點區域，完善了作物種植面積核查程序，準確掌握作物實際種植面積，降低面積核查成本，提高補貼精準度。

監測自然災害，及時減災救難

根據我國2012 年發布的《自然災害分類與代碼》標準，自然災害分為5大類39 種。目前，高分衛星數據和產品已經廣泛應用于洪澇、臺風等氣象水文災害監測，溢油、赤潮等海洋災害監測，水土流失、荒漠化等生態環境災害監測，病蟲害、森林火災等生物災害監測，滑坡、泥石流、城市地面沉降等地質災害監測，以及傳染病疫情、公共衛生應急等衛生災害監測中。我國基于高分等遙感衛星建立起的重大自然災害遙感監測評估運行系統，可以提供快速圖像處理和評估，對突發性災害做出快速應急反應，在國家防災減災救災工作中發揮出重要作用。

氣象監測方面，結合高分衛星數據，氣象預報可以把臺風定位精度從公里級提高到百米量級，為判斷強降水落區提供重要依據。2016 年“妮妲”強臺風路徑監測中，高分四號衛星數據用于演算臺風中心云系細節和演變特征，使24 小時路徑預報誤差小于58 千米，支撐決策少轉移幾十萬人，極大地減少防災減災成本。

生態環境災害監測方面，高分衛星數據支撐國家石漠化監測以及荒漠化重點區監測工作，節約大量調查成本，提高調查效率。新疆生態環境非常脆弱，高分衛星對新疆艾比湖區域開展了荒漠化監測評價工作，監測風蝕荒漠化地類541440畝、水蝕荒漠化地類16167畝、鹽漬荒漠化地類1940370 畝、復合荒漠化地類328875 畝，為科學決策、推動新疆生態的可持續發展發揮重要作用。

地質災害監測方面，在青海地震、西藏日土冰崩、湖南洪災、廣西蒼梧縣地震、浙江麗水滑坡等重大災害中，高分衛星用于開展應急調查監測工作，通過在災前、災后拍攝數據，快速開展遙感解譯工作，對災情的居民地分布及地形地勢情況進行分析，為災情調查、隱患點排查以及災后恢復重建等提供了重要的技術支撐。

保障資源調查與監測

開展資源調查，準確評估各種資源的數量和質量是實現資源科學管理和有序開發利用的工作基礎。傳統調查監測手段周期長、效率低，難以滿足當前經濟社會發展需求。以高分為代表的衛星遙感技術則為資源調查提供了實時監測手段和大量的數據支持。

▲ “高分六號”檢測長江洪水紅色預警

▲ 利用高分衛星進行土地監管

目前，高分衛星已經廣泛應用于土地資源、礦產資源、農業資源、森林資源、濕地資源、水資源和基礎地理信息源的調查與監測，支撐國土、農業、林業、水利、統計和測繪等行業部門的主體業務。

土地資源調查方面，高分衛星各類數據應用于全國土地利用變更調查監測與核查工程、土地資源全天候遙感監測等，幫助有關部門全面掌握各省市土地利用變化情況，及時發現土地資源無序開發、突破城市開發邊界和占用基本農田等問題，解決土地資源監管難題。

農業監測方面，高分衛星數據廣泛應用于作物面積監測、長勢監測、估產、災害監測、農業環境監測與評價、土壤監測等領域。農業部門利用高分影像數據，提取地表覆蓋類型，分辨玉米、水稻、大豆等作物種植區，以及村莊、水體、裸地和大棚等地物類別，不用下地，不用實物檢測，根據衛星遙感圖反映出的不同色彩，就可以判斷出田里的作物是什么樣的品質，幾種主要成分大致是多少。

森林和濕地資源調查方面，高分衛星數據揭示了全國年度林地面積變化情況，支持全國森林資源宏觀監測、全國采伐限額和全國林地征占用檢查、各地的森林資源綜合檢查等業務，精度優于85%；用于洞庭湖濕地區域、青海隆寶灘濕地保護區、江蘇太湖濕地等重點濕地保護區的水體動態監測、植被變化監測和濕地類型分布繪圖等工作，在全國重點濕地保護中發揮了重要作用。

監測環境污染

我國環境污染情況嚴重，今后一個時期，環境治理與保護、監督執法與履行國際環境公約任務十分繁重，同時我國幅員遼闊，僅靠局部定點環境監測，遠不能滿足社會需求。通過衛星遙感技術，可以實現對大空間范圍的環境變化的及時、準確監測。目前。高分系列衛星已經應用于大氣、水和生態環境的監測與評價，進一步提高了國家環境監測和保護的能力。

大氣環境監測方面，高分衛星一方面用于重大活動大氣環境保障，衛星對京津冀地區及其它區域的氣溶膠和灰霾開展了監測，保障“兩會”期間空氣質量；2016 年G20 峰會期間，對杭州市及其周邊省市重點工業企業停產及限產情況開展遙感監測，為會議期間的空氣質量保障提供技術支撐。

另一方面，高分衛星用于日常大氣環境質量保障。針對我國華北華東地區霧霾問題，“高分一號”獲取了近500 景觀測數據，為有效開展霧霾污染形成、發展、消散等的基礎研究提供了有力的信息保障。高分四號衛星對京津冀、長三角、珠三角等重點地區開展高頻次拍攝，為利用冬季時間窗口查找大氣污染源提供有力支撐。

水環境監測方面，國家有關部門利用高分衛星數據，監測太湖、巢湖和滇池的藍藻水華情況，根據幾個月到幾年的監測數據，比較不同區域藍藻首次暴發時間、頻率頻度等因素，反推出藍藻的形成條件、變化趨勢，分析藍藻治理工程的成效。高分衛星還用于監測京津冀地區的河流干涸斷流和變化情況，監測全國范圍內80 個湖庫的岸線變化、植被覆蓋率等生態環境狀況，為水環境監測、治理等工作提供技術支持。

生態環境監測方面，高分衛星應用于全國國家級自然保護區人類活動遙感定期監測、保護區遙感應急監測、企業排污情況監測和自然保護區生態破壞監測等方面，為環境管理決策提供重要支撐。

支持城市精細化管理

現代城市管理的內容非常豐富，涉及城市規劃、土地管理、基礎設施建設、交通、環境、人口等方方面面，管理水平直接影響人們的生活幸福感。要實現城市精細化管理，需要準確掌握城市地上、地面和地下空間各類基礎設施的建設和變化情況。

高分衛星可以清晰顯示和快速挖掘城市地理空間要素信息，對城市開展定期觀測，有助于把握城市變化情況。目前，高分衛星數據已經應用于城市規劃管理、風景名勝區管理、城市環境治理、基礎設施管理、園林綠化等城市管理業務中。

城市規劃精細化管理方面，政府部門利用高分衛星數據，獲取城市規劃動態監測信息，包括城市規劃建設變化情況、城市禁止建設區的變化情況等，利用不同時間段的衛星影像，提取和比較不同時期城鎮邊界，可以監測城鎮布局和擴張范圍，最終實現城鎮擴張面積、速度和擴張趨勢的計算分析，為城鎮規劃提供直觀可視化的支持。

城市環境監測方面，政府部門利用高分衛星數據，持續開展重點城市黑臭水體監測和農村垃圾堆放點調查工作，為環境治理提供線索。2016 年度，針對北京市建設“宜居城市”的要求，北京高分中心利用高分衛星數據對大型垃圾渣土堆放點、市容環境污染源、交通沿線環境整治以及區域綜合治理的狀況分布、變化開展監測，總體精度優于90%，為市容環境整治、區域綜合整治、影響評估等提供了重要的數據支撐。

此外，政府部門使用高分衛星數據每年對50 多個國家風景名勝區的資源保護情況進行動態監測核查，加強對風景名勝區資源保護和監管的力度，對城市綠地的分布和現狀、城市用地分類、熱島效應分布、城市綠地系統現狀進行監測和評價，為城市園林綠化等提供數據支持。

推動國際合作

高分專項不僅服務國內社會經濟建設，同時走出國門，開展國際合作，積極參與國際空間信息市場開拓與競爭，打造“中國高分”品牌。近年來，高分專項與埃及、俄羅斯、巴西等國家積極開展雙邊合作，不斷拓展影響力。

2015 年以來，我國高分中心與埃及空間委員會國家遙感與空間科學局溝通協調，就高分衛星數據價格、服務形式、質量保障、運維措施、地面系統配套建設等進行了大量談判，簽署了“中國-埃及高分一號和二號衛星數據及應用合作事項”“高分一號和二號衛星數據及應用的合作協議”等文件；形成了高分一號/二號衛星數據銷售合同和埃及阿斯旺地面站改造方案。這是我國積極探索高分衛星數據國際銷售、地面系統出口、高分衛星國際運營服務、高分應用技術成果國際輸出等商業新模式的開始。

與俄羅斯的合作一直是高分專項國際合作的重點。我國與俄方就雙方相關衛星數據交換、相互接收與衛星聯合運行等進行了大量溝通交流和談判，形成并簽署了“關于交換雙方遙感衛星數據的合作諒解備忘錄”等文件，并與俄方在數據交換、數據質量評價、地面系統對接等方面開展了大量合作。

中國與巴西在中巴資源衛星項目中建立起合作典范，在高分專項中，我國與巴西簽署了“關于遙感衛星數據及其應用合作的諒解備忘錄”、中巴航天合作十年計劃工作組歷次主要會議紀要等文件，不斷研究和推進中巴衛星遙感數據合作（接收、處理、分發、交換、商業服務等）、應用合作等相關事宜。

除此之外，高分衛星參與了“金磚國家遙感衛星星座合作”項目，參與聯合國災害管理與應急反應天基信息平臺合作機制（UN-SPIDER）、空間與重大災害國際憲章（Charter 機制）等國際災害應急多邊合作機制，參與亞太空間合作組織“一帶一路”空間信息走廊建設，參與國際宇航聯合會（IAF）、地球觀測組織（GEO）、世界氣象組織（WMO）、亞洲遙感協會（AARS）等相關合作。高分專項充分體現了我國衛星先進技術和應用成果，彰顯了大國責任和擴展國家利益，提高我國在國際對地觀測領域的影響力和話語權。★