與普通衛(wèi)星相比，分辨率高是高分衛(wèi)星最大特點(diǎn)。圖為發(fā)射架上的“高分二號(hào)”。(資料圖片)

　　8月19日11時(shí)15分，我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征四號(hào)乙”運(yùn)載火箭發(fā)射高分二號(hào)衛(wèi)星，成功入軌并穩(wěn)定運(yùn)行，引起社會(huì)各界人士的高度關(guān)注。

　　而最近，公安部、環(huán)保部、農(nóng)業(yè)部、中國(guó)氣象局、中國(guó)地震局、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、國(guó)家海洋局等相關(guān)部門(mén)，利用“高分一號(hào)”衛(wèi)星數(shù)據(jù)和高分專(zhuān)項(xiàng)先期攻關(guān)成果，相繼取得重要發(fā)現(xiàn)，使公眾對(duì)“高分”的熱度再度增加。

　　那么，高分衛(wèi)星與普通衛(wèi)星相比，有哪些特點(diǎn)?高分衛(wèi)星在我國(guó)的發(fā)展情況如何，應(yīng)用價(jià)值有多大?與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)高分衛(wèi)星技術(shù)還有哪些進(jìn)步空間?

　　作為我國(guó)重大科技專(zhuān)項(xiàng)之一，高分衛(wèi)星不僅是“天眼工程”，也是服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)與發(fā)展的“應(yīng)用工程”、“創(chuàng)新工程”。

　　“高分衛(wèi)星是高分辨率對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的一種簡(jiǎn)稱(chēng)。目前，我國(guó)已經(jīng)發(fā)射了兩個(gè)高分衛(wèi)星——‘高分一號(hào)’和‘二號(hào)’，其中‘高分一號(hào)’是2013年4月26日發(fā)射的，而‘高分二號(hào)’是今年8月19日發(fā)射的。”北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院飛行器技術(shù)系教師游暉認(rèn)為，通常情況下，衛(wèi)星因其功能不同而有遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、科學(xué)衛(wèi)星和導(dǎo)航衛(wèi)星四種。而高分衛(wèi)星屬于遙感衛(wèi)星，其特點(diǎn)是分辨率高，“高分一號(hào)”的分辨率最高為兩米，“高分二號(hào)”的分辨率則能夠低于一米。這里所說(shuō)的分辨率指的是人們通常認(rèn)為的幾何分辨率。游暉舉例，就像人們常常使用的手機(jī)屏幕分辨率可以反映圖像的形狀和清晰度一樣，高分衛(wèi)星的分辨率還包括反映色澤和色差的輻射強(qiáng)度分辨率、多頻段分辨率，以及可以充分反映時(shí)間變化情況的時(shí)間分辨率。

　　在中國(guó)空間技術(shù)研究院研究員、《國(guó)際太空》雜志副主編龐之浩看來(lái)，去年成功發(fā)射的“高分一號(hào)”衛(wèi)星有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)，首先是空間分辨率高，“高分”是國(guó)內(nèi)分辨率最高的民用衛(wèi)星;其次，中分辨率遙感視場(chǎng)非常大，目前國(guó)際上高于20米分辨率高分衛(wèi)星幅寬一般不超過(guò)200千米，而“高分一號(hào)”多光譜分辨率16米，幅寬800千米，是目前世界上同等分辨率下幅寬最大的高分衛(wèi)星。此外，它的中繼測(cè)控能力以及偏航定標(biāo)能力較強(qiáng)，“‘高分一號(hào)’衛(wèi)星采用偏航90°的定標(biāo)模式，在降低地面輻射場(chǎng)要求的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)全視場(chǎng)、多相機(jī)同時(shí)定標(biāo)，其定標(biāo)效率有了大幅度提高。”龐之浩解釋。“高分二號(hào)”是目前我國(guó)空間分辨率最高的光學(xué)遙感衛(wèi)星，光譜分辨率為4米，圖像的幅寬是45千米，設(shè)計(jì)壽命5至8年。“高分二號(hào)”具備450兆雙通道傳輸速度，傳輸全國(guó)960萬(wàn)平方公里的圖像數(shù)據(jù)還不到20分鐘。此外，它的相機(jī)焦距是目前我國(guó)衛(wèi)星中最長(zhǎng)的，外加其體積小、重量輕，獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。

　　“‘高分二號(hào)’具有米級(jí)空間分辨率、高輻射精度以及高定位精度等諸多優(yōu)點(diǎn)，標(biāo)志著我國(guó)遙感衛(wèi)星已經(jīng)進(jìn)入了亞米級(jí)‘高分時(shí)代’。”龐之浩評(píng)價(jià)。

　　“‘做好應(yīng)用大文章’始終是高分專(zhuān)項(xiàng)工程的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。”國(guó)家航天局相關(guān)人士表示，就在8月初，云南省魯?shù)榭h發(fā)生地震后，該局緊急調(diào)動(dòng)高分一號(hào)衛(wèi)星等多顆國(guó)產(chǎn)遙感衛(wèi)星，為國(guó)家搜救中心及時(shí)了解災(zāi)情、疏通中斷道路等提供了重要信息參考。

　　“由于高分衛(wèi)星實(shí)際上是遙感衛(wèi)星中的一種‘特殊’衛(wèi)星，因此，同其他遙感衛(wèi)星一樣可以反映城市地形、地貌，農(nóng)作物分布，生態(tài)區(qū)情況，以及為洪水、地震等自然災(zāi)害救災(zāi)提供幫助。”游暉表示，高分衛(wèi)星還可以在不同時(shí)間觀測(cè)同一地形，因此能夠反映城市變遷、農(nóng)作物區(qū)域變遷和農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)，以及森林區(qū)的變化、自然災(zāi)害的影響程度、搶救以及災(zāi)后重建等情況。此外，高分衛(wèi)星由于其非常高的分辨率，還可以為考古等更小范圍的技術(shù)提供支持。

　　“高分一號(hào)”衛(wèi)星是我國(guó)高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)重大專(zhuān)項(xiàng)系統(tǒng)的“首發(fā)星”，可為防災(zāi)減災(zāi)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)以及公共安全等重大領(lǐng)域提供服務(wù)和決策支撐，有利于促進(jìn)我國(guó)太空空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，助力衛(wèi)星應(yīng)用企業(yè)集群和產(chǎn)業(yè)鏈，對(duì)推動(dòng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有深遠(yuǎn)重大意義。

　　《兵器》雜志編輯部主任肖寧告訴記者，“高分一號(hào)”在去年的澳大利亞山火、今年的巴西亞馬遜流域水災(zāi)等監(jiān)測(cè)方面發(fā)揮的作用可以用舉重若輕來(lái)形容，為受災(zāi)國(guó)提供了大量寶貴、精確的影像資料，獲得國(guó)際社會(huì)的一致好評(píng)。

　　洞庭湖湖泊藍(lán)藻水華面積是多少?京津冀開(kāi)展的高速公路周邊居民健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)展如何?杭州灣總懸浮物濃度是多少?如何制作貴州省西部地區(qū)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)圖……其實(shí)，高分衛(wèi)星早已走進(jìn)了人們的日常生活。

　　龐之浩介紹，“高分一號(hào)”在國(guó)土資源管理、農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)、減災(zāi)救災(zāi)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)等方面都大有可為。“高分一號(hào)”拍攝的圖片可以幫助解決國(guó)土資源無(wú)序開(kāi)發(fā)、土地違法屢禁不止等監(jiān)管難題。高分衛(wèi)星監(jiān)測(cè)成為國(guó)土資源管理不可或缺的技術(shù)手段，亟需構(gòu)建“天上看、地上查、網(wǎng)上管”的系統(tǒng)監(jiān)管體系;在農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)方面，一號(hào)衛(wèi)星的研制和應(yīng)用，對(duì)我國(guó)農(nóng)情遙感監(jiān)測(cè)水平和技術(shù)能力的提高、農(nóng)情遙感監(jiān)測(cè)范圍的拓展等領(lǐng)域正發(fā)揮巨大作用。

　　在減災(zāi)救災(zāi)領(lǐng)域，目前我國(guó)仍然是一個(gè)自然災(zāi)害頻發(fā)、減災(zāi)管理總體技術(shù)水平并不發(fā)達(dá)的國(guó)家，尤其是中西部地區(qū)的災(zāi)害管理水平及專(zhuān)業(yè)化能力嚴(yán)重不足，因此，國(guó)家減災(zāi)救災(zāi)任務(wù)對(duì)其具有十分迫切的需要。該衛(wèi)星能為減災(zāi)救災(zāi)提供快速、準(zhǔn)確的決策信息，也可提高中西部地區(qū)減災(zāi)救災(zāi)的業(yè)務(wù)化、專(zhuān)業(yè)化水平。“在環(huán)境監(jiān)測(cè)及預(yù)報(bào)方面，當(dāng)前我國(guó)環(huán)境形勢(shì)非常嚴(yán)峻，大力發(fā)展衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)手段勢(shì)在必行。‘高分一號(hào)’拍攝的高分辨率圖像對(duì)展開(kāi)區(qū)域環(huán)境空氣、重大環(huán)境污染事故與環(huán)境災(zāi)害、生物多樣性等遙感監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)應(yīng)用具有重要作用，將進(jìn)一步提升我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)能力。”龐之浩說(shuō)。

　　“高分衛(wèi)星除了能夠更精細(xì)化地展現(xiàn)所觀測(cè)地域的平面情況，還可以?xún)蓚€(gè)或多個(gè)高分衛(wèi)星組成一組，對(duì)同一區(qū)域、同一時(shí)間進(jìn)行探測(cè)，實(shí)質(zhì)上能夠給出地面物體的不同層面的圖像，即給出該物體的三維信息。”游暉坦言，換言之，未來(lái)的衛(wèi)星群可以確定城市里汽車(chē)的形狀，汽車(chē)的車(chē)牌號(hào)，甚至對(duì)開(kāi)車(chē)司機(jī)的人臉都了如指掌。它對(duì)于定位、識(shí)別，甚至是旅游方面的風(fēng)景、街道觀賞等領(lǐng)域均會(huì)起到較大作用。

　　“高分二號(hào)”衛(wèi)星的空間分辨率優(yōu)于1米，這究竟意味著什么?試想，“千里眼”從60萬(wàn)米太空望向蔚藍(lán)的地球觀察，能清晰看見(jiàn)1米大小物體的輪廓，很容易分辨出正在路面行走的人以及馬路上行駛的小汽車(chē)、自行車(chē)等等。

　　雖然縱向比較起來(lái)，“高分二號(hào)”在國(guó)內(nèi)遙遙領(lǐng)先，亞米級(jí)的衛(wèi)星影像作為應(yīng)用最廣泛的影響產(chǎn)品之一，為商業(yè)化運(yùn)作提供可能。不過(guò)，橫向?qū)Ρ葰W美等國(guó)民用遙感衛(wèi)星，“高分二號(hào)”在技術(shù)和性能上還有一定的差距。要追趕上甚至超過(guò)世界先進(jìn)水平，以高分專(zhuān)項(xiàng)為代表的我國(guó)民用遙感衛(wèi)星還有較長(zhǎng)的路要走。

　　我國(guó)是世界上為數(shù)不多的，并且有能力完全獨(dú)立自主研發(fā)高分衛(wèi)星的國(guó)家之一，但是在地面分辨率、數(shù)據(jù)處理能力以及衛(wèi)星數(shù)量等方面，與美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有著一定的差距。肖寧向記者舉例，美國(guó)第一顆1米級(jí)分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星IKONOS-2在1999年就已經(jīng)發(fā)射成功，而我國(guó)直到2014年才發(fā)射了同等分辨率的“高分二號(hào)”。“目前，美國(guó)已經(jīng)開(kāi)始銷(xiāo)售0.41米分辨率的衛(wèi)星圖像，而0.3米分辨率衛(wèi)星也在規(guī)劃之中。不過(guò)，我們堅(jiān)信，隨著高分工程按計(jì)劃實(shí)施，我國(guó)會(huì)逐步縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，趕上他們也是很有希望的。”肖寧表示。

　　在游暉看來(lái)，我國(guó)目前剛剛進(jìn)入亞米遙感技術(shù)的領(lǐng)域，仍需要學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)。游暉表示，除了進(jìn)一步提高遙感探測(cè)的分辨率外，還需要向全世界提供一定的公共服務(wù)，以此建立自己的常態(tài)數(shù)據(jù)用戶(hù)和商業(yè)用戶(hù)，依靠用戶(hù)來(lái)改進(jìn)衛(wèi)星圖像的處理和解析，對(duì)衛(wèi)星圖像產(chǎn)品按需求進(jìn)行細(xì)化。“此外，目前我國(guó)的高分衛(wèi)星還沒(méi)有形成‘集群’效應(yīng)，還不是一個(gè)‘星座’。日后應(yīng)建立高分衛(wèi)星‘星座’，以便開(kāi)展組網(wǎng)應(yīng)用，提高其時(shí)間分辨率和快速反應(yīng)能力。”龐之浩補(bǔ)充說(shuō)。

　　在衛(wèi)星影像處理技術(shù)層面同樣需要走出一條創(chuàng)新發(fā)展之路。目前來(lái)看，影像處理技術(shù)正朝著多元化和企業(yè)級(jí)方向發(fā)展，除了我們耳熟能詳?shù)淖烂嬗跋裉幚砑夹g(shù)以外，影像管理技術(shù)以及影像處理技術(shù)同樣有很大的發(fā)展空間。“如今，國(guó)際衛(wèi)星遙感空間分辨率已向亞米級(jí)突破，其極限為厘米級(jí)，便于提高目標(biāo)探測(cè)精度;與此同時(shí)，不僅要提高空間分辨率，覆蓋寬度也要不斷擴(kuò)展，提高目標(biāo)探測(cè)的效率，這些層面均需要我們深思。”龐之浩坦言。

　　實(shí)現(xiàn)三維成像是高分遙感衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展方向之一。“定位精度高、機(jī)動(dòng)性好也是未來(lái)的發(fā)展目標(biāo)，這既可以解決幅寬短板，又便于從不同的角度分析同一幅圖片。”龐之浩告訴記者，其最終目的是希望圖像下傳之后可以直接使用。此外，國(guó)外還在發(fā)展衛(wèi)星圖像直接下傳至地面移動(dòng)終端等最新應(yīng)用，這些領(lǐng)域同樣值得我國(guó)技術(shù)人員進(jìn)行不斷摸索和進(jìn)步。龐之浩建議。(記者 溫濟(jì)聰)