随着中国经济建设和社会的快速发展,对于对地观测数据,尤其是高空间分辨率的数据需求日增。在“中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划”(2006~2010)期间,涉及对地观测数据的重大工程总投资就达到2000亿元。但是高分辨率遥感数据的获取仍然依靠航空遥感系统和国际高分辨率卫星系统,还没有建立起比较完整的高分辨率对地观测系统,需要在现有的对地观测系统基础上,建立中国全天候、全天时的高分辨率对地观测系统。
在2006年公布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中提出实施16个重大科技专项与重大科技基础设施,其中一项就是高分辨率对地观测系统。其实施内容和目标是:重点发展基于卫星、飞机和平流层飞艇的高分辨率先进观测系统;形成时空协调、全天候、全天时的对地观测系统;建立对地观测数据中心等地面支撑和运行系统,提高中国空间数据自给率,形成空间信息产业链。
高分辨率对地观测系统包括基于卫星、平流层飞艇和飞机的高分辨率先进观测系统对地观测数据中心和各类应用系统。对地观测卫星包括不同轨道、不同成像方式和不同影像分辨率的卫星;平流层飞艇为国际上正在开发研究的高度介于飞机和卫星之间的新型空间飞行平台;飞机包括有人驾驶和无人驾驶飞机。对地观测数据中心由现实的和虚拟的、通过网络连接的实现数据集中接收、处理、管理、共享和应用的数据系统组成。对地观测数据包括卫星数据、飞艇数据和航空数据。
应用系统包括国家各种重大工程遥感应用系统、各类基于遥感数据的专业业务运行系统以及服务大众的生活系统。国家级大型对地观测应用系统有气象预报系统、沙尘暴监测运行系统、农情评估与监测系统、林火监测预警系统、国土资源动态变化监测系统、森林资源监测系统和城市环境监测系统等。
为保证高分辨率对地观测系统的按步骤、有计划地顺利实施,国家设立了相应领导机构。在国家的统一部署下,将研制发射新型极轨和静止轨道高分辨率对地观测卫星;实施“国家卫星遥感地面(站网)系统”,一期工程包括北京密云站、新疆喀什站和海南三亚站,二期工程包括两个国外站,巴西站和南北极站等;通过系统工程建立和完善国家级的对地观测数据中心,制定数据获取、处理、分发和应用的标准规范,建设和完善遥感卫星辐射校正场等定量化应用的支撑设施,形成对领域业务应用系统和国家宏观决策的支撑能力,实现社会共享;建设航空遥感系统,提高中国高分辨率数据获取和应用能力。
数据获取系统中的卫星包括静止轨道遥感卫星和近极轨道遥感卫星。高分辨率近极轨道遥感卫星将在已有的资源卫星系列和环境减灾系列卫星的基础上发展和扩充,包括光学成像卫星和雷达成像卫星。各种卫星的运行轨道、成像类型各不相同,可以构成空间数据获取网络,满足各种应用的需求。中国资源一号02B星(CBERS-02B)是第一颗具有高分辨率遥感数据获取功能的民用卫星,2007年9月19日发射,在778千米高的太阳同步轨道上运行。载有电荷耦合器件(CCD)相机、广角相机和一种高分辨率相机,可获取2.4米分辨率的全色波段影像。中国第—颗光学传输型立体测绘卫星为资源三号卫星。2008年3月经国务院批准立项并开展研制建设,2012年1月9日发射成功,7月30日投入运行。资源三号卫星载有三线阵测绘相机和多光谱相机等有效载荷。三线阵测绘相机前视、后视全色影像地面像元分辨率优于4米,正视全色影像地面像元分辨率优于2.5米,多光谱影像地面像元分辨率优于6米。卫星运行轨道高度500千米,太阳同步圆轨道。卫星在一个回归周期内可对地球南北纬80°以内地区实现无缝影像覆盖,重访周期为5天,卫星工作寿命5年,质量约2630千克。资源三号卫星兼具测绘和资源调查功能,可以用于1∶5万比例尺测图和制作数字影像,以及1∶2.5万等更大比例尺基础地理信息产品的生产和更新,还可为开展国土调查与监测,为农业、灾害监测、资源环境调查等提供服务。
是—种轻于空气的飞行器,主要由艇囊、能源系统、推进系统、载荷系统等组成。工作高度为20~30千米。依靠静升力驻空,由太阳能提供动力,井带有推进系统,具有携带数吨重的有效载荷,实现定点、主动控制和机动的能力。平流层飞艇特点为:驻空时间长,覆盖面积较大;可不间断工作,适合区域应用;机动灵活、易于部署;可重复使用。由于具有连续驻空能力,平流层飞艇可对重点区域和周边地区进行长期、机动的连续对地观测和监视,可以装载光学、红外、微波谱段传感器。获取的遥感数据具有高时间分辨率,影像空间分辨率高。
科学研究技术人员为建设国家高分辨率对地观测系统,追踪国际先进技术,已经开展平流层飞艇设计和研制工作。遥感飞机包括有人驾驶和无人驾驶遥感飞机。有人驾驶遥感飞机一般利用中小型客机、公务机、运输机或轻型战斗机改装,可根据需要安装侦察相机、精密测绘相机、多谱段相机等。配备有先进的通信和导航系统,可适用于各种环境,根据任务和飞机型号的不同,飞行高度3000~18000米。
中国民用航空总局、中国科学院对地观测与数字地球科学中心、国土资源部、自然资源部等拥有专业的航空遥感机构,配备有专用的遥感飞机,具有数十年从事航空遥感的经验。
是高分辨率及高精度遥感影像获取和处理的新技术系统。以无人驾驶飞行器为飞行平台,可以搭载相机、数码摄像机等数字遥感设备进行拍摄和记录,可以进行影像的同步传输,具有机动灵活、经济便捷的技术优势。以高分辨率轻型数字遥感设备为机载传感器,以数据快速处理系统为技术支撑,具有快速实时调查监测能力,可广泛用于土地利用动态监测、矿产资源勘探、地质环境与灾害勘查、海洋资源与环境监测和地形图更新。低空无人飞行器遥感系统已经在中国范围内逐步推广,加快了地理信息获取向全天候、全天时、实时化迈进的步伐。自然资源部将为每个省每个市的测绘机构都配备无人机,以保证数据获取的实时性,满足突发事件对高分辨率数据的需求,保证测绘成果的现势性。
各类对地观测卫星在发展过程中,相继建设了各自的数据接收、处理系统和数据分发网络,包括中国科学院遥感卫星地面站、国家卫星气象中心、中国资源卫星应用中心、国家海洋卫星应用中心、国家减灾卫星应用中心和国家测绘卫星应用中心。气象、海洋、资源卫星的接收、分发各成系统,尚未形成统一的数据管理和信息共享、数据分发系统。为了能够统一管理高分辨率数据实现数据共享、迅捷获取,国家已经在已有的数据接收、处理系统的基础上,开始建设国家级的高分辨率遥感数据接收、处理与分发系统。根据统一部署,正在中国资源卫星应用中心的基础上,建设国家陆地卫星数据中心和高分数据中心。
可以接收覆盖70%亚洲地区的卫星数据,是国家航天对地观测数据获取、传输、处理、存储与分发的重要骨干基础设施,同时也是国际陆地卫星地面站网的重要成员。
中国陆地观测卫星地面数据处理系统包括一个可以为后续发射卫星进行系统扩展的集成化、开放性、标准化的公共平台,还具有数据处理、存档管理、任务编排、有效载荷管理、数据分发、数据模拟、评价、应用示范、培训以及定标场等多个功能。根据规范化和标准化的需要,已经制定了一套陆地观测卫星地面处理系统标准规范。