中国卫星遥感技术发展及展望

中国卫星遥感技术发展及展望

如今，越来越多的公司在发展卫星产业，卫星的质量和水平参差不齐，亟需一个公用平台整合所有卫星数据，并共享公共信息;最重要的是，利用这个平台，既能围绕主要的地理信息系统进行建设，又能研制出高质量又好用的信息。

一、发展成就

1.空间分辨率持续提升

空间分辨率是衡量卫星性能的重要指标。从空间分辨率上看，近10年我国卫星技术有了突飞猛进的发展，分辨率由原来的20米达到了现在的0.5米，在国际上处于先进水平。

2.形成了民用三大系列遥感卫星

我国已形成陆地资源、海洋、大气民用三大系列卫星。陆地资源系列包括以中分辨率、宽覆盖为主的遥感系列卫星、测绘为主的卫星以及合成孔径雷达SAR成像卫星。总体来讲，该系列的光学技术发展较快，SAR合成孔径受技术限制发展较慢，但也取得了显著成就。在海洋系列中，海洋水色、海洋动力、海洋监测这三个系列取得了良好的发展，是目前世界上较为完善的海洋监测体系。大气系列以风云为主，特别是风云三号和风云四号，在应用于业务的同时，还开展了以激光探测手段为主的大气成分的探测。

3.具有较宽谱段覆盖

在光学领域，我国卫星已拥有了全谱段的遥感能力，且分辨率较高。红外特别是长波红外方面，由于探测器水平的限制，发展相对滞后。微波遥感方面，主要用于海洋环境和气象，与国外相比技术差别不大。在成像的几个主要频段——X、C、S、L都有所建树，但技术水平与国外相比，目前高分三号为主的C频段处于国际领先地位，其他频段与国际水平相近。

4.取得良好的应用效果

截至年底，我国陆地资源卫星中心的遥感影像数据，仅陆地资源卫星就与美国两个主流民用数据中心的数据量相当，但年分发数据量与之相比尚存差距。后续我们要维持长期稳定的数据源，以便更好地挖掘和使用信息资源。

二、技术进步

我国遥感卫星的进步主要源于平台技术和载荷技术的发展以及系统集成的创新。

1.平台技术的发展

平台能力提升。过去，1～2吨、载荷在公斤左右的卫星平台是主流，现在，则扩展到更大的遥感平台，10吨左右的卫星平台载荷可以达到2～3吨。通常，一台相机的重量在～公斤，普通平台一般可装一两台相机，通过扩展平台，能够增加相机的数量和增大镜头的口径。平台能力有效提升，满足了高轨与低轨、光学与微波等多种遥感配置需求。

电源系统技术水平提高。能源是卫星所需的重要资源，特别是对于微波遥感来讲，合成孔径雷达往往使用大功率发射的高灵敏度接收的系统，它本身已经从千瓦级发展到万瓦级。太阳电池、蓄电池以及电源控制技术水平的提高，成为卫星性能发展的前提。

测定轨技术跨越发展。以往，靠USB地面站测轨通常在百米到公里的量级，现在，通过双频GPS导航星的精密定位，卫星成像定位精度已由原来的百米甚至公里级的量级，提升到米级乃至厘米级，使数据质量大大的提升。

控制系统技术快速发展。目前我国卫星的控制精度已从原来的1%达到万分之一，这与卫星整体综合技术水平的发展息息相关。平台技术的发展，使卫星的性能和效率大幅度上升。

2.载荷技术的发展

我国卫星的光学载荷中，相机镜头已由最初的0.5米达到2米甚至3米，图像分辨率大大增加;在探测器规模上，也已从单线振向多线振、多谱段的方向发展。但由于关键技术“卡脖子”问题，我国卫星的探测器水平仍处于起步阶段。

天线是微波遥感最重要的部件，目前，我国卫星的天线长度已由几米达到几十米，为微波遥感的发展提供了良好的基础。同时，微波所需要的功率器件也取得了技术上的突破，逐步实现自主可控。

3.系统集成的创新

采用多体制、多源信息联合获取，综合反演，遥感从定性到定量，解决了横向的多维度信息问题;通过“星地用一体化”建模型，围绕效能开展系统设计和优化，从技术突破到面向应用，解决了纵向的从上到下的质量问题。横向扩展与纵向深入结合，打通了系统集成发展的路子。

比如，在资源一号02B卫星发射之前，民用卫星的相机镜头多采用多光谱、低分辨率，军用卫星的镜头多采用高分辨率、黑白成像，都是单镜头。从02B卫星开始，卫星相机使用多镜头，所拍摄的图像既是高分辨率又有光谱信息。在微波遥感、海洋遥感中，国外的监测卫星往往只测高，而我国的卫星则同时把测风和测温的载荷放在一起，做到一星多能、多星组网，成像模式多、成像时间也大大加强。

三、发展展望

1.年前完成空间基础设施大部分业务和全部科研星

到年，力争建立相对完善的观测体系，在SAR方面有所突破，各领域卫星的数据源问题得到基本解决，这也是卫星应用产业化的基础。

2.在卫星遥感新理论、方法和技术发展方面，将在“高、精、尖”上下功夫

其中，“高”，是指以地球同步轨道、微波和光学为主，解决我国长期连续观测的问题;“精”是以海洋的定量化应用为主导，将定量化应用中高精度测量系统做好;“尖”则是发展以低轨0.1米光学轨道成像为代表的接近技术极限的遥感系统，更加清晰地观测世界。

3.从模仿到超越

我国高轨25米SAR卫星发射后，有望成为世界上首颗高轨SAR卫星。海洋盐度卫星将要立项，主要用于海洋多要素探测。

4.战略性基础数据信息取得新突破

在信息获取方面，与国外相比，我国还有许多欠缺之处。如，数字高程信息在微波方面基本上还是依靠国外，以美国航天飞机和TerraSAR这种双星编队卫星为主，我国还没有发射相应卫星;精确的电离层模型及数据欠缺;重力场数据、空间环境数据尽管有许多卫星可以发送，但在应用过程中尚有许多缺失，等等。未来，我国将立项并发射相关卫星，以解决关键的DEM数据受制于人的局面，预计产值在亿到1亿。

四、发展建议

在卫星遥感方面，我国目前还存在很多问题：

卫星遥感模式固定，一次成像会产生大量不需要的信息;

轨道和时间设计不合理，光学遥感受太阳的影响，现有卫星基本设置在上午10点多或下午2点多、3点多的轨道，其他轨道的卫星没有数据，很难满足使用需求;

成像是孤立行为，用户是即时需求，计划是照单抓药;

遥感的目标不明确，海选、广种薄收，再加工工作量大;

数据量大、存储量大;

杂乱无序，再分析、再利用非常困难;

数据共享不够，普通人很难拿到有效数据。

当前新技术不断涌现，尤其是宽带互联网、人工智能、区块链和大数据，应尽早将新技术应用到卫星产业化和遥感技术中，建立“区块链+人工智能+星地一体化”的智慧遥感系统。系统建成后，任何在轨卫星，都将受到以5G为核心的网络管控，可以实现卫星数据的网上信息共享。用户还可通过区块链等技术控制卫星成像，促进卫星产业的良性竞争。

如今，越来越多的公司在发展卫星产业，卫星的质量和水平参差不齐，亟需一个公用平台整合所有卫星数据，并共享公共信息;最重要的是，利用这个平台，既能围绕主要的地理信息系统进行建设，又能研制出高质量又好用的信息。

此外，建议将卫星列入新基建，并将卫星的研制模型从单星转化为多星，以网络化的模式进行建设。