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国土上空的“资源之眼”

2016-05-09 09:17:42来源:国土资源部 编辑:浏览:

12月22日,资源一号02C卫星在轨运行与应用整整3周年。而就在不久前的12月7日,我国又一颗资源卫星——中巴地球资源卫星04星成功升空,两天后就传回了首批影像图,并将在26天内完成对全国陆域范围的覆盖。

当前,世界上很多国家都十分重视资源卫星的研发和应用,我国的资源卫星家族也日益壮大——资源一号02C、资源二号、资源三号,中巴地球资源卫星(01星、02星、02B星、04星),以及高分一号和高分二号等,均正在或即将为我国国土资源、林业、水利、农情、环境保护等领域的监测、规划和管理发挥重要的作用。

02C星 “火眼金睛”看资源

截至目前,资源一号02C卫星在轨运行与应用已有3年,已成为国土资源主体业务的主力数据源。截至12月15日,该星累计成像4086圈,获取了全球陆地5830万平方千米的有效数据,占陆地总面积的39%。3年来,国土资源部围绕核心业务需求,积极探索业务卫星运行模式,大力推动02C卫星业务化、规模化应用,在全国土地利用变更调查监测与核查工程、土地整治重大工程、矿山遥感调查与监测、地质灾害调查与监测等日常主体业务中得到了广泛应用,取得了丰富的成果。同时,依托业务卫星自主性和灵活性优势,拓展了国土资源遥感调查范畴,提升了资源调查与灾害应急监测能力,提高了矿山开发现状遥感巡查力度,助推了土地资源“全天候”调查监测体系发展。

土地管理“明眼人”

3年来,02C卫星数据土地业务主要应用于全国土地变更调查与遥感监测、全国土地整治重大工程遥感监测、省级土地资源调查监测、国产高分卫星土地业务应用示范等项目。

2011~2013年全国土地利用变更调查与遥感监测工程中,02C卫星连续3年作为二、三、四类区数据主要数据源之一,累计提供近286万平方千米有效影像数据,逐步实现对国外同类卫星数据的替代。

采用02C卫星数据10米多光谱数据,开展了全国84个重点城市和19个城市群城镇建设规模扩展监测,累计使用面积达126万平方千米,为揭示我国主要城市建设规模的时空变化情况,科学评估土地利用总体规划执行情况提供了重要基础数据。

采用02C卫星数据2.36米全色、10米多光谱融合影像,连续两年开展了河南南水北调渠首土地整治、湖北南水北调汉江沿线土地整治、湖南环洞庭湖基本农田建设等重大工程和宁夏中北部土地开发整理重大工程遥感监测,累计使用面积达60万平方千米。

同时,在湖南、浙江、甘肃、河北、黑龙江、内蒙古、江西、四川等省(区、市),利用02C卫星数据,开展了耕地后备资源调查、低丘缓坡开发状况监测、基本农田保护状况遥感监测、重点区域土地卫片执法预警等土地资源调查监测工作,累计使用面积达194万平方千米,显著提升了耕地保护、土地规划、土地利用等各项土地管理业务水平。

地质矿产“透视眼”

02C卫星运行3年来,在成矿带矿产资源遥感调查、矿山遥感调查与监测、境外矿产资源调查等主体业务领域开展了规模化应用,累计应用数据489万平方千米。

利用02C卫星数据在全国重要成矿带开展矿产资源调查工作,进行了岩性、构造、成/控矿要素遥感地质解译,编制了系列图件,应用规模达343万平方千米,为区域地质调查、矿产地质调查和整装勘查区的矿产资源勘查与评价等工作提供成果数据和参考资料。

在全国主要矿集区、重点矿山开展了矿产资源规划执行情况、矿产资源开发现状、矿山开发地质环境调查与监测,累计应用规模达136万平方千米,为国土资源部及地方国土资源管理部门矿政管理与卫片执法工作及矿山开发环境整治提供了直接的数据支撑,促进了绿色矿山建设。

在印度尼西亚、塔吉克斯坦、巴布亚新几内亚等国的重点找矿地段开展了相关研究工作,形成了相关的关键技术、工作流程及技术体系,并选择各大洲地质矿产现象及特征的典型遥感影像制作了02C卫星典型遥感影像图集,建立了大量基于02C卫星的遥感地质矿产解译标志,累计使用02C卫星数据约10万平方千米。

这些工作为今后在利用02C卫星大面积开展相关工作奠定了坚实基础,也为国家资源“走出去”战略实施提供遥感地质解译成果支撑。

地质灾害“千里眼”

02C卫星完成地质灾害遥感调查与监测约860万平方千米,生态地质环境遥感调查与监测约65万平方千米,其他地质环境调查监测约200万平方千米。

在汶川地震灾区、三峡库区、黄河上游地区、金沙江乌东德水电站库区等全国15个省、市、自治区的全国地质灾害高易发区开展了地质灾害遥感调查,解译并编制了地质灾害的类型、规模及空间分布特征,分析了地质灾害形成和发育的环境地质背景,累计应用规模达860万平方千米,有效支撑预警、动态监测、灾情评估、辅助决策等,对滑坡、崩塌等地质灾害的快速、大范围调查工作具有重要意义,有效保障了全国地质灾害区域性调查工作的顺利实施,为减灾防灾、工程建设等提供了重要的空间信息支撑。

在我国界河与边境地区、重点资源环境区等多个区域开展了生态地质环境遥感调查与监测,调查了第四系地质、土地沙漠化、水土流失、河流湖泊湿地、冰川雪线等生态地质环境因子,分析了演化规律,累计应用规模达65万平方千米,为社会经济、国防建设、外交事务、人居与工程安全和环境治理提供基础数据。

此外,在地质遗迹调查、海岸带地质环境监测、地质环境信息化建设等方面,利用02C卫星数据先后在天津、河北、山东、浙江、福建、重庆等省市开展了地质环境遥感调查监测工作,累计使用02C卫星数据2万景以上,开展遥感调查监测工作区面积约200万平方千米。

应急调查“神算子”

02C业务卫星具有强大的应急响应机制,实现了对灾情信息快速获取,在地震、地质灾害、冰湖溃决、矿难、水灾、火灾、台风、输油管爆裂等国内灾害、社会事件应急监测服务中发挥重要作用。三年来,累计开展应急监测约24次,应用数据规模约50万平方千米,为抢险救灾、灾情分析与评估、灾后重建、灾害防治、舆论回应等提供了重要的决策依据。

在国际应急服务方面,通过空间与重大灾害国际宪章、亚太空间合作组织、外交部以及国家航天局等组织或部门,为马航搜救、澳大利亚森林火灾、秘鲁地震、巴格达水灾等事件提供应急服务10余次,应用数据规模超过260万平方千米。

小百科

●高分卫星的主要任务是为国土资源部门、农业部门、环境保护部门提供高精度、宽范围的空间观测服务,在地理测绘、海洋和气候气象观测、水利和林业资源监测、城市和交通精细化管理,疫情评估与公共卫生应急、地球系统科学研究等领域发挥作用。

●高分专项2010年立项。

●“高分一号”,中国高分辨率对地观测系统的首发星。

突破了高空间分辨率、多光谱与宽覆盖相结合的光学遥感等关键技术,设计寿命5~8年。

●“高分二号”今年8月19日成功发射,8月21日首次开机成像并下传数据,资源卫星应用中心负责研制建设的地面系统接收数据并进行自动化处理后,生产出标准化图像产品。

“高分” 时代中国制造

曾经,打开google地图、百度或是高德地图并点击“卫星”一项,就会看到高分辨率卫星图片,而曾经这些图片大多来自国外卫星公司。但如今,高分辨率卫星图片有了“中国版”,我国自主研制的民用光学遥感卫星高分一号、高分二号卫星图片陆续公布,高分二号卫星更是将空间分辨率提高到了一米以内,且已从距离地面60万米的高空中传来首批亚米级高分辨率卫星影像图。

为了进一步了解高分系列卫星的特点,亚米级观测数据对人们的生产生活将产生的重大影响,以及我国高分系列卫星的后续研制规划,记者专访了国土资源部中国土地勘测规划院副总工程师刘顺喜、中国国土资源航空物探遥感中心遥感部副主任甘甫平。

高分系列的独到之处

从高分一号、二号卫星的方案论证、研制到测试应用,国土资源部门都是跟进参与单位,关于高分系列卫星的特色,国土资源部的两位专家从应用角度做出了分析。

甘甫平认为,我国高分系列卫星的运行具有完全的自主性,大幅度提高了国土资源调查监测工作效率,实现应急响应、持续监测、规模应用等。就目前来看高分系列卫星的指标较以往国产卫星而言,技术大幅提升,数据质量有较大改善,部分已达到或领先国际水平。高分系列卫星凝聚了广泛的应用需求,在服务于业务化国土资源监测的同时,也服务于农、林、水、城、环、灾等调查监测业务。

刘顺喜介绍,《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》将高分辨率对地观测系统(即高分专项)列为国家16个重大科技专项之一。高分专项将统筹建设天基、临近空间、航空、数据中心和应用五大系统,构建天、空、地3个层次观测平台。作为国家重大科研专项,在追求关键技术突破和技术创新的同时,强调在行业和区域中的示范应用。在天基系统中卫星指标接近或达到甚至超越国外同类卫星的水平。同时,用户直接参与卫星指标论证和研制总要求编制工作的机制,在一定程度上保证了卫星数据的实用性。在行业和区域示范应用方面,行业应用部门有18个,区域应用部门6个,各自根据自身的业务特点开展高分卫星数据的应用示范工作,最大限度发挥高分卫星的应用潜力。

“高分”时代看国土

目前,国土资源部航遥中心负责实施的高分卫星的遥感应用示范项目,由国土资源部组织,航遥中心牵头,中国土地勘测规划院参加。航遥中心和中国土地勘测规划院两家单位分别承担了矿产资源高分应用示范系统和土地资源高分应用示范系统的建设。

甘甫平介绍,充分利用高分卫星数据和业务应用系统进行国土资源动态调查与监管是实现国土资源部“天上看、地上查、网上管”的现代化调查与监管体系的重要举措,对提高土地资源调查、监测、监管水平,提高重大地质灾害应急调查与监测能力,实现资源环境“全天候”监测、以及保障资源开发巡查监管的常态化等具有重大意义。

刘顺喜介绍,目前,国土资源部已建立了国土资源高分应用示范原型系统,打通了地面系统与应用示范系统的卫星数据光纤直通链路,实现了高分卫星数据的直接推送服务。

高分一号卫星高分辨率数据可用于1:2.5万比例尺土地调查工作,以及全国土地利用变更调查监测与核查工程中二、三、四类区的土地利用变化监测工作;中分辨率数据可用于全国土地利用总体变化情况与变化趋势、城镇建设规模扩展,以及新增高尔夫球场、新增机场用地等宏观监测工作。而高分二号卫星数据可用于1:1万比例尺土地调查工作,以及全国土地利用变更调查监测与核查工程中一类区的土地利用变化监测工作。

记者了解到,高分二号首批亚米级高分辨率卫星影像图将北京市区、上海市区、云南鲁甸灾区、新疆天池等3类15幅影像图清晰地呈现在国人面前,这是我国第一次通过自己的亚米级卫星拍摄的如此清晰画面。亚米级遥感数据在国际遥感领域被称为“黄金数据”,极具应用和商业价值,但长期以来,我国高分辨率遥感卫星数据主要依靠进口。国产高分卫星的升空将实现高分辨率遥感卫星数据国产化,将逐渐替代国外相关产品。

如何实现“一目了然”

从资源一号卫星,到环境减灾小卫星,再到资源三号卫星,直至今天的“高分系列”卫星,我国对地观测卫星的空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率都取得了较大的跃升。

高分一号最高全色分辨率2m、多光谱分辨率8m,而高分二号的精度提高了一倍,空间分辨率优于1米,观测幅宽超过45公里,在现有遥感亚米级分辨率卫星中幅宽最大。此外,高分二号具备快速机动侧摆能力,所有这些都有效地提升了综合观测能力。

高分二号光学遥感器首次采用天地一体化的系统设计方法,突破了传统遥感相机口径与分辨率之间关系的极限,引入“大遥感”设计理念,相机的设计结合地面处理特点、地面处理的研究也结合了相机的成像性能,实现了系统的优化,充分挖掘了相机的信息获取潜力。

据了解,高分二号卫星投入使用后,将在20余个政府部门和行业开展示范应用,同时为地方区域综合应用和公众服务提供空间信息支撑,将广泛应用于土地利用动态监测、矿产资源调查、灾情监测、生态环境监测等众多领域,大大提高卫星应用的能力和水平。

甘甫平介绍,按目前的工作计划安排,高分二号将于2015年2月正式投入应用,高分二号卫星提升了对国土资源调查监测要素的精细识别能力。

后劲十足

关于下一步高分系列卫星的应用,甘甫平表示,从目前国土资源调查监测业务中卫星数据的使用现状来讲,受多种因素影响,国土资源遥感调查监测任务多采取以项目为单位的分散作业模式,尚未形成从数据接收、数据处理和信息提取、综合应用及共享服务的业务化应用系统,在国产卫星数据应用产品标准等方面还有待于进一步加强。高分系列卫星发射,将在一定程度上保障国土资源遥感业务应用的数据源,推进国土资源遥感数据应用及业务统筹。目前已开始建立一套能够支撑行业业务化运行的高分应用示范系统,示范系统建成后预计将为建强建实国土资源遥感应用系统奠定统筹基础、技术基础、标准基础、以及共享服务基础等。

刘顺喜说,下一步重点是进一步与高分专项相关部门沟通,不断完善国产卫星产品应用和服务体系;加快高分国土资源应用示范系统建设步伐,加强高分卫星应用技术培训工作,开展典型性、引领性、带动性和创新性示范应用。

经典案例

高分一号:

●土地综合整治情况监测:

湖南省规划院使用高分一号卫星高分辨率数据,对汨罗市屈原管理区琴棋乡、营田镇等土地综合整治项目区的土地平整区域、新修农田水利工程、新修道路工程等情况进行了监测,直接掌握了土地综合整治项目实施的有关状况。

●城镇建设规模扩展监测:

浙江省规划院使用高分一号卫星高分辨率数据,对浙江省奉化市中心城区2009年~2014年建设规模扩展情况进行了监测。

●基本农田保护监测:

甘肃省规划院使用高分一号卫星高分辨率数据,对甘肃省定西漳县岷县6.6级地震后灾毁耕地情况进行了监测,评估了定西、陇南、天水、白银、临夏、甘南等6市(州)因滑坡、地裂和地面沉降等地震次生灾害灾毁耕地状况。

高分二号:

●高分二号虽未正式进入应用阶段,但已在鲁甸地震抢险救灾方面发挥了巨大作用。其0.8米分辨率的亚米级数据为灾情评估和灾后重建进行高精度的动态监测,更精确地提取滑坡、堰塞湖、泥石流等信息,更直观、准确地监测到房屋、道路等人工建筑物的状况,为减灾救灾提供更加精准的决策依据。

资源一号02C卫星

●02C卫星在服务国土资源领域的同时,也在环保、海洋、林业等部委得到广泛应用,其数据曾应用于饮用水源地保护区风险源遥感监测、红树林监测、国家海域动态监管等工作领域。

编后

卫星,为人们更好地了解、保护生态环境,探寻、开发、应用自然资源打开了一个更高、更广的新视野。

利用资源卫星,人们很轻松便可掌握许多河道的变化过程、河口泥沙淤积速度、湖泊消长演化、水土流失程度、森林覆盖变化、土地利用状况、城镇扩展面积等与人类生存密切相关的环境数据。如今,这些基础资料很多已经转化成了中国生态国土建设的思考和行动。

利用卫星遥感数据,地质找矿也进入了新时代。越来越多因用传统勘探方法难以找到的“沉睡的资源”,已通过遥感等手段,一目了然地呈现出来。

同时,卫星遥感图像还用于铁路选线、水库选址等工程选址工作,并能够进行城镇发展总体规划,评价区域人口与资源、环境的平衡状态,为可持续发展决策提供基础数据,更是在洪涝灾害、旱灾、地质灾害、森林和草地火灾以及作物病虫害的监测和灾情评估工作中,发挥着极为重要的作用。

科学技术的特点和作用就是把“不可能”变为“可能”。这一点,在资源卫星的应用上似乎更为显著。也正因为如此,国土资源部副部长、02C卫星工程总指挥汪民在12月22日召开的资源一号02C卫星在轨运行与应用座谈会上强调:“要充分认识国产卫星应用对国土资源事业的重要意义,进一步加强国土资源国产卫星应用。”我们相信,未来,国产卫星的大规模深度应用,将是国土资源事业发展的必然。

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