扎实推进高分专项实施 助力“一带一路”建设

高分辨率对地观测系统重大专项(以下简称高分专项)是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》确定的16个重大科技专项之一。自2010年启动实施以来,在高分专项领导小组和国防科工局党组的正确领导下,在各承研承制单位的共同努力下,经过8年多的不懈努力,建立了一套天地一体化设计的高效管理理念,完成了全部7型卫星中6型卫星成功发射,基本建成了我国高分辨率对地观测系统,形成了一个条块统筹、布局合理的遥感应用组织和产业发展体系,推动高分数据广泛应用于20个行业、30个省(区、市)的1 800多家单位,并积极支撑服务军民融合发展、“一带一路”建设、精准扶贫等国家重大战略,圆满实现了既定的阶段任务目标。

高分多模卫星星地一体化专项工程研究与应用

高分多模(GFDM-1)卫星是我国民用空间基础设施规划中的首颗高分辨率光学对地成像敏捷遥感卫星,其最高分辨率达到0.42m,成像模式灵活且丰富。为实现卫星设计、研制与应用的紧密结合,确保卫星入轨后实现高成像质量、高成图效率、高应用效益,切实解决用户业务中的实际问题,开展了星地一体化专项工作,在卫星像质保证、任务定制、数据处理、在轨综合效能评估等方面部署了研究课题,在卫星工程研制和在轨测试阶段全程同步实施。通过技术研究、产品开发、测试与应用,并在卫星入轨后迅速支持卫星任务定制、载荷定标、数据处理与业务应用,实现了星地一体化同步协调发展,提高了空间基础设施应用效益。

基于极化调制的星间链路通信算法研究

现有的星间链路通信中,主要采用频分多址(Frequency Division Multiple Access,FDMA)和时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)提高频谱利用率和信息传输的时效性,FDMA和TDMA分别通过分配不同的频点和时隙区分不同的星间链路.随着卫星数量的增多,尤其是低轨卫星星座的不断建设,星间链路的频谱和时隙越发紧缺,这对采用FDMA和TDMA体制的星间链路带来了严峻挑战.针对此问题,提出了一种极化多址接入的星间链路体制,引入极化调制算法,利用信号的极化状态承载信息.仿真验证表明:极化多址星间链路体制在频谱效率和时效性能方面相比现有星间链路算法分别提升了18倍和2倍,在很大程度上解决了星间链路频谱和时隙资源紧缺的问题,为后续星间链路设计提供了参考.

北斗和SAR融合技术地质沉降监测在输电线路形变监测中的应用

针对输电线路常规巡查无法及时有效监测出微小地质形变等问题,文章利用北斗高精度定位与合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术,以我国南方地质灾害多发地区的长输电线路为沉降监测对象,建设地质形变数据北斗监测模型,分析细化合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)两通法及永久散射点合成孔径雷达干涉测量(PS-InSAR)技术优势及流程、SAR数据处理、永久散射点(PS)形变量估计、北斗数据与SAR数据融合校正,得到高精度地质沉降形变图,通过实验证实InSAR、PS-InSAR在探测微地质形变监测应用中的可行性。经示范应用进一步验证了北斗与SAR融合技术有助于提高地质灾害监测能力,为大范围地质勘查及地质形变/沉降监测提供重要技术手段,进而提高区域电力电网等系统安全稳定运行及防治灾变能力。

高分专项助力中药普查事业发展研究

以中药资源为基础的中药业生产迫切需要及时了解中药状况,掌握其变化规律,中药资源普查是中医药行业发展的重大战略任务。高分辨率对地观测系统重大专项(简称"高分专项")提供的高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率的空间数据,具有范围大、全天时、全天候的特点,已经在农业、林业等相关行业的资源普查中取得了很好的应用成效。文章针对国家第四次中医药资源普查的目标要求,梳理了高分中医药行业应用专题产品体系,提出将高分数据应用于中药资源调查、监测和规划等中医药行业的业务中,可以提高中医药资源普查的精度和效率。

近地小行星碰撞概率计算方法

近地小行星监测预警和危险评估已成为国内外研究的热点,而小行星碰撞概率则是评估近地小行星威胁程度的关键因素。回顾了近地小行星碰撞概率研究和发展历程,介绍了计算近地小行星碰撞概率的理论框架和主要工具,详细阐述了目前主流的线性和非线性碰撞概率计算方法,同时梳理了在极短弧资料轨道、非引力效应等特殊条件下近地小行星碰撞概率计算效率和采样完备性等方面的最新研究进展。最后基于对上述研究现状的分析,展望了该研究方向的关键问题和未来的发展趋势。

星载二氧化碳探测研究进展

二氧化碳(CO_(2))是大气中最典型的温室气体,大气中CO_(2)浓度持续增加是全球气温升高的主要原因。温度升高导致自然环境恶劣,各类自然灾害频发,极端天气数量增加,对人类生活环境造成巨大的影响,因此推动绿色低碳发展势在必行。准确监测CO_(2)的排放,了解CO_(2)源和汇的分布,是遏制大气CO_(2)浓度升高、减缓全球变暖的前提条件。因此,准确获取全球范围内高精度时空分辨率的CO_(2)观测数据十分必要。卫星遥感可以有效观测CO_(2)的全球分布,获取大范围高精度数据。本文旨在对目前用于大气CO_(2)探测的卫星载荷发展状况进行综述,包括基于被动遥感CO_(2)的卫星现状和数据产品、基于主动遥感CO_(2)的卫星的研制情况和目前的主要工作进展。

路径积分差分吸收激光雷达反演模型设计与测试

激光雷达作为主动探测手段,能够较好地弥补被动卫星(如OCO-2/3、GOSAT-1/2和Tan Sat等)的不足,实现高精度、全天候和全天时的观测。中国在2022年4月16日成功发射世界首颗基于主动理论探测二氧化碳柱浓度(XCO_(2))的激光雷达卫星。本文基于前期在秦皇岛的缩比飞行试验数据,围绕优化积分权重函数和优化差分吸收光学厚度两大核心要素,提出了基于光谱能量模型的算法框架。该框架旨在提高基于主动理论的星载激光雷达探测XCO_(2)反演的精度。评估获得光谱能量模型在海上、陆地上的测距精度分别为0.74和6.20 m。论文的工作在10 s滑动平均值下,海洋、城市和山区的平均XCO_(2)值分别为411.07×10-6、425.71×10-6、417.87×10-6,标准差分别为1.93×10-6、0.85×10-6、0.96×10-6。综上所述,光谱能量模型对我国发展基于差分吸收激光雷达的二氧化碳浓度算法具有重要的参考意义。

基于频率特征分类的卫星地球探测业务监测方法研究

基于卫星地球探测业务(Earth Exploration-Satellite Service,EESS)发展应用和卫星频谱监测现状,针对业务频率划分特征开展研究,获得3个基本划分维度和6种附加划分类别。在分析EESS空间电台和地球站的工作模式及频率使用特征的基础上,得出频率使用场景多样影响频谱监测参数设置。提出基于频率特征分类用于EESS的频谱监测方法,针对频率划分和频率使用分析监测需求,构建基于该方法的监测平台技术参考模型。为面向通信导航遥感一体复杂星座的卫星监测系统设计提供参考依据。

高分卫星遥感助力云南省地质矿产绿色勘查技术创新与应用

一、引言云南省位于中国西南部,地处云贵高原,数亿年来地域表层经过了一系列的地壳运动,成矿条件优越[1]。地质资源种类繁多,矿产资源极为丰富,尤以有色金属及磷矿著称,被誉为“有色金属王国”,是得天独厚的矿产资源宝地。同时云南省地形地貌复杂,气候类型多样,拥有丰富的生物多样性和独特的生态环境,是中国重要的生态保护区域。

北斗应用产业高质量发展与思考

北斗系统作为我国重大战略性时空基础设施,提供全天候精准完备时空信息服务,目前已经形成较为完整的产业链、有利于规模应用的良好局面,然而如何“用足用好”、高速高效推动良性生态产业建设,实现北斗高质量发展,是北斗产业发展的重大挑战。文章介绍了北斗在电力电网、矿产能源、大众应用等领域的应用,结合北斗产业发展现状与挑战,对后续高质量发展提出思考。

“北斗+高分”赋能内蒙古数字经济发展

“加速数字经济发展,打造高质量发展新引擎”是内蒙古自治区“十四五”规划的重大任务之一。解析内蒙古数字经济发展现状与挑战,以北斗高分技术应用为抓手,展示北斗高分在推动数字化转型、打通行业脉络、提升政产学研用综合能力及产业应用创新方面的思维脉络。聚焦典型应用工程、优势产业、应用体系建设进行深入探讨,阐明“北斗+高分”应用对塑造内蒙古产业发展格局、推动数字经济发展的重要意义。

基于遥感生态指数的神府矿区生态环境评价

采用遥感技术对矿区生态环境进行监测与评价,对矿区生态环境的保护和可持续发展具有重要意义。本文首先提出了一种遥感生态指数(RSEI)改进方案,除了采用原模型的绿度指标、湿度指标、热度指标及干度指标4个生态指标外,引入植被净初级生产力(NPP)指标,并对矿区生态环境进行各单生态指标评价分析,然后采用改进后的遥感生态指数,对神府矿区2000—2016年的生态环境变化进行综合评价。评价结果表明,2000—2016年,神府矿区的遥感生态指数呈整体升高趋势,RSEI增幅约为0.1/10 a,大部分区域植被生产力逐渐增强,生态环境得到恢复,生态环境质量逐渐提升。

高光谱观测卫星及应用前景

介绍了我国高分辨率对地观测系统重大专项中第一颗实现高光谱分辨率观测的高光谱观测卫星(GF-5)卫星及其应用前景。该卫星设计运行于高度705km的太阳同步轨道,装载可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪、大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪共6台有效载荷。卫星的光谱分辨率高且谱段全,具备高光谱与多光谱对地成像、大气掩星与天底观测、大气多角度偏振探测、海洋耀斑观测等多种观测模式,获取从紫外至长波红外(0.24~13.3μm)高光谱分辨率遥感数据;数据辐射分辨率高,载荷的光谱分辨率最高0.03cm-1,具备在轨定标功能,绝对辐射定标精度优于5%,光谱定标精度最高0.008cm-1;长波红外空间分辨率高;高码速率数传;高可靠长寿命设计。卫星入轨后将在环境综合监测、国土资源调查和气候变化研究等方面发挥重要作用。其典型应用有陆表环境综合观测、陆表局地高温及城市热岛效应监测、矿物填图、大气成分全球遥感监测和大气污染气体监测等。

新一代体系效能型对地观测体系发展战略研究

通过高分辨率对地观测系统、国家民用空间基础设施规划的实施,我国基本建立了陆地、海洋、大气三大系列遥感卫星系统,但也存在重卫星工程、轻数据应用、数据服务不到位等突出问题;对照未来对地观测高质量、高效益、高效率的发展要求,本文采用效能分析的理念和方法开展体系效能型对地观测体系发展战略研究。在研判对地观测卫星系统的国际发展态势、总结我国领域发展现状的基础上,阐述体系效能型对地观测体系的建设需求,剖析我国领域发展面临的挑战,据此提出了以“体系效能”为特征的新一代对地观测体系发展目标、体系构成、重点任务。研究认为,为实现我国遥感卫星应用服务体系与服务能力的现代化,由业务服务型向体系效能型的跨越转变,应基于顶层设计指引,以“高分天目计划”重大项目为抓手,构建天地一体化的感知骨干网、管控数传工具网,实施重大应用示范工程,建强国家型谱化数据源、各类定量应用库、云产业生态平台,以此由卫星工程向卫星应用工程转型升级,构建内涵完整的国家民用空间基础设施。

地球静止轨道高分辨率成像卫星的发展现状与展望

文章首先简要介绍了"高分四号"卫星的主要性能指标和在轨运行情况,然后梳理了美国、欧洲等国家地球静止轨道高分辨率成像技术的发展现状。文章重点从卫星的轨道特性、多任务适应的工作模式、灵活的任务编排、实时动态监测、在轨长寿命几个方面总结提炼出"高分四号"卫星创新点;从谱段特性、成像体制、多功能一体化设计、高精度热控设计、高稳定性的结构一体化设计等多个方面分析了成像载荷的特点。最后,分析了地球静止轨道高分辨率成像卫星的发展趋势,展望了未来空间基础设施规划中计划实施项目的应用特点和应用领域。

中国高分辨率对地观测系统重大专项建设进展

中国从"十一五"末实施高分辨率对地观测系统重大专项,全面建设具备高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率和高精度观测能力的自主、先进的对地观测体系,加强和完善相关基础设施,构建稳定的运行系统,并积极满足中国资源环境、农业、防灾减灾等方面的重大战略需求,着力强化各行业和区域应用能力,促进高分辨率对地观测数据广泛应用,推动中国空间信息产业快速发展,为中国从航天大国迈向航天强国,有效适应经济发展新常态促进信息消费、扩大内需提供有力支撑。

高分多模卫星技术创新与发展建议

高分多模卫星作为我国民用空间基础设施中对地观测系统分辨率最高的卫星,肩负着实现我国优于0.5 m分辨率遥感图像数据自给的重任,同时还要发挥技术引领和推动的作用。其空间分辨率、敏捷成像能力达到国际先进水平,取得了重要的技术成就,有效推动了我国高分辨率对地观测系统建设和空间遥感的定量化应用水平。文章总结了高分多模卫星敏捷成像、高图像质量、大气同步校正等主要技术创新点,并从组网建设、性能提升、智能化等方面对后续发展提出了建议。

高分卫星应用模式创新研究及在交通领域的实践

研究情况概述高分专项(高分辨率对地观测系统重大专项的简称,是《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006-2020年)》确定的十六个重大科技专项之一)实施以来,在抓总负责我国高分卫星应用推广的任务背景下,以“切实支撑国家治理体系和治理能力现代化建设,保障各级政府日常管理所需的遥感服务能力,使高分应用进入重点行业主体业务和地方综合治理体系”为目标,笔者提出设计由应用产品体系和技术体系、产业体系组成的高分应用推广理论架构和组织架构,形成政府建规则、统资源、搭平台、做监管,应用机构(各行业应用部门、各省级高分中心)出产品,区域应用建模式,企业为主做服务,协会培训与评价的新体系。

基于高分一号影像的深圳市黑臭水体遥感识别

城市黑臭水体空间分布的精准识别对准确和全面治理黑臭水体具有重要意义。针对当前黑臭水体遥感识别主要的模型算法,包括单波段法、差值法、比值法、黑臭水体模型判别指数法(HCI),结合地面试验测量数据对其进行阈值修正,从修订后的算法中选取精度最高的差值算法对2017年深圳市黑臭水体空间分布进行识别并计算识别精度。结果表明:深圳市建成区内共识别黑臭河段26条,总长度128. 409 km。深圳市黑臭水体主要分布在宝安区和龙岗区,且宝安区数量大于龙岗区。其中,宝安区的黑臭水体长度为100. 789 km,占该区水体的25. 92%;龙岗区的长度为27. 620 km,占该区水体的22. 04%。黑臭水体遥感识别在城市黑臭水体识别中具有较高的应用价值,为城市黑臭水体整治提供技术与数据支撑。