2015年12月29日0时04分,西昌卫星发射中心,在巍峨群山的映衬下,雄伟的长征三号乙运载火箭腾空而起,成功将“高分四号”卫星送入预定轨道。至此,“高分卫星”家族又多了一位重要成员。
  “高分四号”是“高分辨率对地观测系统国家重大科技专项”的一颗重要卫星,也是我国首颗地球同步轨道高分辨率观测卫星。
  由于具有高轨高分辨率和高时间分辨率等特点,具有可见光和红外成像能力,能够对地凝视,“高分四号”可谓“武艺高强”,开辟了我国高轨高分辨率对地观测技术的新领域,也将显著提升我国天基对地遥感观测能力,并和“高分一号”、“高分二号”卫星一起,为国土资源管理工作装上更清晰、更灵活的“千里眼”。
  实践中,作为“高分一号”和“高分二号”卫星的牵头主用户,国土资源部从中获益匪浅。如今,“高分卫星”遥感数据已逐步取代同等分辨率国外卫星遥感数据,在国土资源领域发挥了重要作用。
  替代了近80%同等分辨率的国外卫星数据
  2013年4月26日,“高分一号”卫星成功发射,搭载了两台2米分辨率多光谱相机和4台16米分辨率多光谱相机;2014年8月19日,“高分二号”卫星成功发射,搭载了两台高分辨率1米全色、4米多光谱相机。
  与“高分四号”一起,三颗卫星均属于“高分辨率对地观测系统国家重大科技专项”的重要组成部分。“高分专项”自2010年正式启动以来,为国家经济建设、国家安全、科技发展和社会进步作出了突出贡献。
  据专家介绍,截至2015年11月底,“高分专项”累计分发数据403万景,数据量超过我国以往遥感卫星历史数据的总和,使近年来国内市场上国外卫星数据价格大幅降低,分辨率低于2米的国外卫星数据已基本退出国内市场。
  “每个年度,国土资源部约有490个区域1900万平方公里的‘高分卫星’观测需求。”中国国土资源航空物探遥感中心专家方洪宾告诉记者,“以往,这些数据几乎全部依靠国外卫星,而‘高分一号’和‘高分二号’卫星发射后,由于遥感数据的空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率和数据覆盖能力均得到了极大提升,替代了将近80%同等分辨率的国外卫星数据,在国土资源领域得到了广泛应用,发挥了重要作用。”
  作为“高分一号”和“高分二号”两颗卫星的主用户,国土资源部通过不懈努力,使“高分卫星”遥感数据在国土资源领域得到更为广泛而有效的应用。
  今年12月,新成立的中国地质调查局卫星应用研究中心会同中国土地勘测规划院等单位,建立了高分应用系统,具备任务管控、数据采集、数据处理、地质解译、野外查验、共享服务、数据支撑、运行管理等功能,形成了“高分卫星”数据从需求统筹、数据接收、数据处理、专题影像产品生产到应用服务的全链路生产线系统,具备了每天1000景正射影像产品自动化生产能力。
  “这确保了我们能够对每天接收的‘高分卫星’数据进行质量检查、处理、标准影像产品生产和归档入库,极大满足了国土资源领域对卫星遥感数据产品的迫切性和时效性需求。同时,实现了对数据的有效统筹,解决了数据分散采购、处理造成的资源浪费和影像产品不规范的问题,提升了‘高分卫星’的应用水平。”方洪宾说。
  在国土资源管理、地质矿产调查等领域应用广泛
  作为“高分一号”和“高分二号”卫星的牵头主用户,国土资源部目前共获取“高分一号”卫星有效数据69.5万景,数据量119.8TB;获取“高分二号”卫星有效数据23.9万景,数据量114.9TB。
  “这些遥感数据,无论是在土地资源遥感监测、地质矿产调查评价,还是在突发地质灾害应急调查以及‘一带一路’遥感地质调查中,均发挥了重要作用。”方洪宾告诉记者。
  以土地资源全天候遥感监测为例。全国低分辨率遥感监测是土地资源全天候遥感监测的任务之一,以新增建设用地为重点监测对象,采用现势性强的中低分辨率遥感影像,以及早发现违规用地目标,为强化高效监测监管提供数据基础。
  今年前三季度,国土资源部利用2537景“高分一号”卫星16米中分辨率影像进行扫面监测,实际覆盖面积超过2000万平方公里;再利用高分辨率影像对扫面监测到的区域进行试点城市强化监测,涉及北京、沈阳、保定、银川、南京、襄阳、贵阳、广州、厦门9个试点城市,大大提高了工作效率。
  土地利用变更调查监测与核查工作也广泛应用了“高分卫星”遥感数据。方洪宾介绍,2015年度土地变更调查监测与核查工程,共使用“高分一号”卫星数据上万景,覆盖全国264.8万平方公里国土面积,准确掌握了我国土地利用年度变更情况。
新葡萄京娱乐场手机版,  在矿产资源开发现状调查与监测中,“高分卫星”数据同样发挥了重要作用。
  2015年,国土资源部利用“高分一号”数据,开展了全国陆域192个全国重点矿区52.7万平方公里的矿产资源开发状况遥感调查和动态监测,为全国矿产卫片执法监督检查工作提供了基础数据。
  利用“高分二号”数据,国土资源部开展了25个全国矿山地质环境问题区监测工作,基本查明了问题区矿产资源开发占地现状、矿山地质灾害分布现状及危害、矿山环境恢复治理现状及效果信息,为开展全国矿山地质环境管理及矿山复绿工作提供了基础数据和技术支撑,对全国矿山开发占地、矿山地质灾害形成和分布特征等分析工作具有重要价值。
  而突发地质灾害发生后,“高分卫星”则可在第一时间启动编程拍摄,及时获取灾后数据。利用“高分卫星”数据,国土资源部先后开展了西藏昌都地震、陕西山阳滑坡、新疆公格尔九别峰冰川移动监测等突发地质灾害遥感应急调查,为国家和地方政府开展应急救援、灾情调查、隐患点排查以及安置选址工作提供了重要的技术支撑。
  此外,在边境地区国土资源管理与开发、“一带一路”遥感地质调查、县级城镇建设规模扩展监测、土地督察和地方国土资源部门执法等工作中,“高分卫星”也功不可没。
  确保高分数据在行业应用效益最大化
  由于国土资源主体业务工作涉及土地资源、地质矿产、地质环境等多个领域,其调查、监测对象覆盖了几乎所有陆地地理要素和自然资源、环境变量,因此,要实现短周期、大覆盖,以及各种精度尺度多要素信息的获取,任务重要却十分艰巨。
  “高分卫星”为实现这个目标提供了支撑。“应该说,在国土资源部资源调查与监管这个大的职能下,高分辨率对地观测系统所提供的多载荷、多分辨率、多特点的遥感数据,是各类具体业务有效开展的重要数据基础。”方洪宾告诉记者。
  “高分四号”与“高分一号”、“高分二号”轨道不同,各项性能指标也不尽相同,但都具备机动、可控、分辨率高等特点。在充分利用这些特点的基础上,可以逐步建立起基于自主卫星的全国土地调查监测、地质矿产资源与地质灾害环境遥感调查与监测、地质灾害及重大地质事件应急响应等一系列的业务体系,并最终有效地支撑和提升国土资源现有业务管理和服务水平。
  方洪宾告诉记者,在“高分专项”后续支持下,国土资源部将继续推进“高分卫星”数据的行业业务化应用和推广服务能力建设,在进一步提高国土资源高分应用示范系统的业务能力与水平的同时,结合国土资源部的业务特点,继续推进相关配套的保障政策制定工作,确保国产卫星,尤其是业务卫星与现有业务中技术规程、应用与管理模式有效整合。
  “我们还会在此基础上加大力量,进行国产卫星应用的大力推广,以确保‘高分卫星’数据在国土资源行业应用效益最大化。”方洪宾说。

在距离地球数百公里以外的浩瀚宇宙中有这样一群特殊的守护者,他们个个都是“千里眼”,一道守望着中国的太空疆土。他们就是被誉为“中国天眼”的高分辨率对地观测卫星。12月29日,“天眼”团队迎来“视力最佳”的新队员——“高分四号”。

 

据新华社消息,12月29日0时04分,中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射高分四号卫星。高分四号卫星的成功发射是高分辨率对地观测系统重大专项工程建设的又一重大成果,将显着提升我国对地遥感观测能力。至此,2015年19次航天发射全部成功,将45颗中外航天器成功送入太空,中国航天发射“十二五”任务圆满收官。

 

按照计划,“高分四号”卫星于29日发射后,将在4日后进入地球同步轨道,进行五六个月的在轨测试后投入应用。

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中国成功发射“高分四号”卫星

高分四号系中国首颗地球同步轨道高分辨率光学成像卫星

“‘天眼’看地球,‘慧眼’识九州。”国防科工局局长、国家航天局局长许达哲将国家十六个重大科技专项之一的高分辨率对地观测系统专项称为创新工程、“天眼”工程和应用工程。通过系列高分辨率卫星的发射,到2020年形成我国全天候、全天时、全球覆盖的陆地、大气、海洋对地观测能力。

高分专项由国防科工局牵头组织实施。高分四号卫星由中国航天科技集团空间技术研究院研制。长征三号乙运载火箭由中国航天科技集团运载火箭技术研究院研制。这是长征系列运载火箭第222次发射。

“高分四号是我国首颗地球同步轨道高分辨率光学成像卫星,也是目前世界上空间分辨率最高、幅宽最大的地球同步轨道遥感卫星,堪称最牛“天眼”。它的发射和应用将显着提升我国天基对地遥感观测能力。”许达哲说。
同时,该卫星还是目前我国时间分辨率最高、设计使用寿命最长的遥感卫星。

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高分四号卫星工作想象图

高分四号能长期“凝视”目标区域获取动态数据

“高分家族”一直把服务国民经济发展作为分内事。比如针对华北华东地区的雾霾现象,“高分一号”获取了大量的观测数据,为有效开展雾霾污染形成、发展、消散、治理等地基础研究提供了信息。“高分一号”与“高分二号”联手,基本实现了高分辨率遥感数据的自给自足。高分一号卫星还列为空间与重大灾害国际宪章值班卫星,为尼泊尔地震等国际救灾活动提供了数据支撑。

“高分四号”这颗新星的本领不容小觑。作为世界首颗地球同步轨道高分辨面阵遥感卫星,高分四号可利用长期驻留固定区域上空、快速指向调整能力、灵活的任务编排、成像积分时间可调等优势,实现对中国及周边地区的高精度观测。

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高分四号的观测范围和成像模式

通俗来说,高分四号与前辈们采用的“巡逻守护”方式不同,它采用的是“贴身紧跟”式战术,可以牢牢锁定在中国领土上空,实现随叫随到、信手拈来、快速处理各种突发情况的遥感任务。

高分四号定点于3.6万公里高的地球同步轨道上,位于赤道上空,观测范围覆盖我国及周边地区、约三分之一的地球表面。利用与地球同步、相对于地球静止的优势,高分四号能够对目标区域长期“凝视”,获取动态变化过程数据,执行诸如森林火情监视等近实时应急任务。

高分四号重5吨设计寿命8年

“高分四号‘体重’5吨,设计寿命8年。它的‘大眼睛’——大口径面阵凝视相机兼具可见光和红外线全天候成像能力。可见光谱段分辨率50米,中波红外谱段分辨率400米,相当于从3.6万公里外看见大油轮,代表目前我国地球同步轨道遥感卫星最高分辨率水平。”中国航天科技集团高分四号卫星总设计师李果说。

“高分四号”首次采用可见光近红外与中波红外共口径技术。这种相机的研制开辟了我国高轨高分辨率对地观测技术的新领域,大幅提高了我国遥感卫星的整体设计水平,对于掌握新一代遥感平台的长寿命、高可靠、高精度定位及快速机动等核心技术,提高我国高性能遥感光学有效载荷技术水平具有重要意义。

国防科工局重大专项工程中心主任、高分专项工程总设计师童旭东表示,高分四号将为综合防灾减灾、地质灾害调查、林业灾害监测和气象预警预报等提供高时间分辨率遥感数据,并为海洋、农业、国土、水利等行业提供遥感数据服务。主用户是民政部、国家地震局、国家林业局和国家气象局。

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中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射“高分四号”卫星。这是中国首颗地球同步轨道高分辨率遥感卫星。记者留下火箭在发射前开塔时的影像。

“高分数据”替代80%的国外卫星数据

“高分一号、二号卫星发射后,替代了近80%的同等分辨率的国外卫星数据,在国土领域得到了广泛应用。”中国国土资源航空物探遥感中心的专家方洪宾29日说。

2013年4月26日,“高分一号”成功发射。2014年8月19日,“高分二号”成功发射。作为这两颗卫星的牵头主用户,中国国土资源部累计获取“高分一号”有效数据69.5万景,获取“高分二号”有效数据23.9万景。

国土资源部每年约有1900万平方公里的高分卫星观测需求,以往几乎全部依靠国外卫星数据,“两三年前,法国SPOT卫星的一景数据就要约3万元人民币,在国外卫星数据价格高昂的情况下,相对固定的项目经费只能开展有限面积的调查”,方洪宾说。

随着中国高分辨率对地观测系统重大专项逐步实施,国产数据有力支撑业务开展。比如利用703景“高分一号”16米分辨率数据制作了中国境内全覆盖的影像图本底,摸清中国山水林田湖等自然资源的“家底”。再如利用高分数据为土地矿产卫片执法提供依据。

此外,利用高分数据先后开展西藏昌都地震、陕西山阳滑坡、新疆公格尔九别峰冰川移动监测等突发地质灾害遥感应急调查。“近期发生的深圳滑坡灾害调查,高分一号、二号卫星也用得比较多。”方洪宾说。

“由于高分数据的应用,使得近年国内市场上国外卫星数据价格大幅度降低,分辨率低于2米的国外卫星数据已基本退出国内市场。”中国国家国防科技工业局重大专项工程中心主任童旭东说。

高分专项还促进中国在卫星遥感领域进行双边、多边国际交流与合作,特别是开展“一带一路”空间信息走廊。方洪宾说,高分一号二号境外累计覆盖3998万平方公里,利用这些卫星数据,再辅以其他遥感数据和信息,编制了“全球地质矿产与资源环境卫星遥感数据解译图集”。

方洪宾称,最新发射的高分四号卫星将在国土资源主体业务起到辅助作用。“明后年发射的‘高分三号’、‘高分五号’,国土资源部是其主用户。”他说,在高分专项后续支持下大力推广国产卫星,确保高分数据在国土资源行业应用效益最大化。

截至2015年11月底,高分专项共分发数据约403万景,广泛应用于18个行业、1100家单位,在国土、环保、农业、林业、测绘等领域应用中取得了重要成果,有力支撑了国家国土资源调查、海域监察、农作物估产、环境治理等需要。在区域应用方面,高分专项设立了21个省级高分数据与应用中心。各省级数据与应用中心积极向区域用户分发数据,多方调动各种社会资源扩大应用领域,取得了一大批应用成果,为促进区域经济发展、提升地方政府现代化治理能力等提供了服务支撑。

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2020年中国对地观测具备全天时、全天候、全球精细观测能力

中国航天科技集团公司第五研究院的专家告诉记者,“高分辨率对地观测系统是建立我国战略性空间基础设施的重大工程,对确保我国空间信息资源的自主权有重要意义。也是我国在航天国际合作中,提升参与程度、提高话语权,履行大国责任,提升国际竞争力的重要平台”。

“高分辨率对地观测系统重大专项,对于推动我国国家海洋开发、西部大开发、环境灾害监测与防灾减灾等国家战略的实施,加快国防现代化建设,带动和促进新能源、新材料、信息网络、先进制造、现代农业、健康科学、生态环保、海洋工程等产业的发展都将具有重大的战略意义,能承担、参与这一工程,是五院人的使命,更是荣光。”五院院长张洪太说。

记者获悉,中国高分辨率对地观测系统的建设步伐将不断加快。五院专家透露,2016年将发射“高分三号”并进一步加快推动高分六号、七号卫星的研制工作,力争到2020年使中国对地观测系统具备全天时、全天候、全球精细观测的能力,形成完备的空间信息产业链,达到世界先进水平。

“十二五”期间,中国航天圆满完成各项任务,取得了显着成绩。卫星研制与发射能力步入世界先进行列,长征系列运载火箭“十一五”期间发射48次,“十二五”86次;突破了先进航天动力、新型卫星有效载荷等一大批关键技术;国家重大科技专项成果显着,载人航天、探月工程、高分专项、北斗导航等取得重大突破;卫星应用及产业化发展成效显着,已成为经济社会发展不可或缺的手段,逐步与传统产业和新兴互联网产业相融合,成为新的经济增长点。

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中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射“高分四号”卫星。这是中国首颗地球同步轨道高分辨率遥感卫星。记者留下火箭在发射前开塔时的影像。

高分四号在世界同类卫星中“视力最佳”

“高分”家族每个成员各怀本事,各担使命。高分四号既是中国高分专项首颗高轨道高分辨率、设计使用寿命最长的光学遥感卫星,也是目前世界上空间分辨率最高、幅宽最大的地球同步轨道遥感卫星。

亚米时代,为何还发射50米分辨率高四?

记者:我国2014年发射的高分二号卫星空间分辨率已达亚米级,为什么还要发射50米分辨率的高分四号?

国防科工局系统工程司副司长赵坚:高分一号、二号都是距地600至700公里低轨卫星,绕地球运行。高分四号是我国向高轨道遥感领域进军的首发星,在距地约3.6万公里的地球同步轨道上。这个距离要比高分一号、二号远得多。

记者:空间分辨50米如何形象理解?

中国航天科技集团高分四号卫星总设计师李果:空间分辨率2米的高分一号能看到地面的小轿车,空间分辨率达到亚米级的高分二号能看到地面的自行车。高分四号距地遥远,借助一台大口径面阵CMOS相机,它能获取50米分辨率可见光、400米分辨率中波红外遥感数据。打个比方,能看见大海里航行的油轮。

尽管与低轨卫星空间分辨率没法比,但高分四号已是目前世界上“视力最佳”的高轨遥感卫星。国际上高轨遥感卫星空间分辨率大多为数百米,甚至数公里。

记者:与其他高轨卫星相比,高分四号特点是什么?

赵坚:目前的高轨卫星主要是通信卫星,传送通讯信号。而高分四号是遥感卫星,通俗说,就是“天眼”看地球。

“高一高二巡地细看,高四驻留凝望”

记者:如何评价高分一号、二号、四号“三兄弟”?

国防科工局重大专项工程中心主任、高分专项工程总设计师童旭东:这“三兄弟”都是我国十六个重大科技专项之一的高分辨率对地观测系统专项的重要组成部分。高分一号是高分专项的首发星,第一次在小卫星上实现了中高分辨率和宽幅成像能力的结合。高分二号将中国遥感卫星空间分辨率带进亚米时代,对提高我国对地观测数据自给率具有重要意义。高分四号开辟了我国高轨道高分辨率对地观测技术的新领域,大幅提高了我国遥感卫星的整体设计水平。

记者:如何用一句话概括高分四号相较于一号、二号的特点?

中国航天科技集团科技委副主任、高分四号工程总师于登云:如果说高一、高二是在低轨绕地球运行——巡地、细看,高四则是在高轨,相对地球静止驻留凝望。它可以对某一目标区域持续观测,时间分辨率高。不像绕地卫星隔数小时、数天才能重访统一观测区域。

记者:高分卫星应用情况如何?

童旭东:高分专项实施以来,共分发数据约403万景,在国土、环保、农业、林业等领域广泛应用,有力支撑了国土资源调查、海域监察、农作物估产、环境治理对高分辨率观测需求。

中国国土资源航空物探遥感中心专家方洪宾:每年度,国土资源部约有1900万平方公里的高分数据需求。高分一号、二号数据逐步替代了近80%的国外同等分辨率卫星数据。

高分卫星能‘敏锐’发现哪里有人违规开采矿山,2015年,利用高分数据我们开展了192个重点矿区动态监测,效果显着。

国家林业局调查规划设计院黄国胜处长:高分四号的“凝视”实时观测能力,有望在林业火灾预警、发现、扑救中发挥重要作用,因为它能持续监测火情变化。

“它的幅宽大,一张照片能装下整个河南省”

记者:高分四号如何成像?

李果:高分四号载有我国口径最大的面阵CMOS相机。它和手机拍摄一样,得到一个方形的图像。只不过,它是在3.6万公里之外,相当于无穷远。它的幅宽大,一张照片能装下整个河南省。

高分四号可以在数分钟之内完成任务机动响应,并对用户指定目标区域高频重复凝视观测,获取目标区域变化过程信息。此外,能按用户需求,快速对某一区域进行拼接成像,或对某几个区域进行巡查成像。

记者:3.6万公里外的凝望,高四跨越了几道“坎”?

李果:高分四号为实现高轨道、高时间分辨率、高空间分辨率,高分四号突破了诸多技术难点。

首先,地球同步轨道工作面临复杂空间条件,太阳辐射强、温度变化剧烈,这就需要高四具备长期可靠的抗辐射和温控能力。其次,相隔遥远,星上偏差一角秒,地面偏差了数公里。为确保高精度指向,高四配备了先进的星敏感器。第三,为确保高稳定控制,对卫星进行了一体化结构设计,采取了很多防振动措施。第四,突破了材料、活动部件等的长寿命制约因素,使高四设计寿命达到8年。

记者:这样一颗复杂“天眼”,是什么样的团队研制出来的?

于登云:人们很难想象,来自中国航天科技集团空间技术研究院的高分四号卫星研制团队仅用了4年多的时间。更难想象,这支高水准研制团队平均年龄仅31岁。

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12月29日0时04分,中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射高分四号卫星。高分四号卫星的成功发射是高分辨率对地观测系统重大专项工程建设的又一重大成果,将显着提升我国对地遥感观测能力。

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