蘇格拉底曾經(jīng)說過：“人類必須站在足夠遠(yuǎn)的地方，比如從遙遠(yuǎn)的星空看自己所處的這個世界，才能真正地了解地球究竟是什么樣子的。”然而他肯定沒有想到，在兩千多年之后，用他這句話來評論Landsat衛(wèi)星發(fā)射40周年，竟是如此的相得益彰。

　　蘇格拉底曾經(jīng)說過：“人類必須站在足夠遠(yuǎn)的地方，比如從遙遠(yuǎn)的星空看自己所處的這個世界，才能真正地了解，地球究竟是什么樣子的。”然而他肯定沒有想到，在兩千多年之后，用他這句話來評論Landsat衛(wèi)星發(fā)射40周年，竟是如此的相得益彰。

　　自1972年起，美國國家航空航天局(NASA)已發(fā)射了7顆Landsat衛(wèi)星。上世紀(jì)70年代，NASA在氣象衛(wèi)星的基礎(chǔ)上研制發(fā)射了第一代試驗型地球資源衛(wèi)星，其中包括Landsat-1、Landsat-2和Landsat-3，這三顆衛(wèi)星上裝有返束光導(dǎo)攝像機(jī)和多光譜掃描儀(MSS)， 分別有3個和4個譜段，分辨率為80米。80年代，NASA分別發(fā)射了第二代試驗型地球資源衛(wèi)星，包括Landsat-4和Landsat-5，衛(wèi)星在技術(shù)上有了較大改進(jìn) ， 平臺采用新設(shè)計的多任務(wù)模塊，增加了新型的專題繪圖儀(TM)，可通過中繼衛(wèi)星傳送數(shù)據(jù)。TM 的波譜范圍比 MSS 大，每個波段范圍較窄，因而波譜分辨率比 MSS 影像高，其地面分辨率為30米(TM6除外，地面分辨率只有120米 )。Landsat-5衛(wèi)星是1984年發(fā)射的，一直運(yùn)行到2011年。90年代，NASA又分別發(fā)射了第三代資源衛(wèi)星Landsat-6和Landsat-7。Landsat-6 衛(wèi)星是1993年發(fā)射的，因未能進(jìn)入軌道而失敗。Landsat-7衛(wèi)星于1999年發(fā)射，該衛(wèi)星裝備了一臺增強(qiáng)型專題繪圖儀( ETM+)，該設(shè)備增加了一個15米分辨率的全色波段，熱紅外信道的空間分辨率也提高了一倍，達(dá)到60米 。2003年5月31日，Landsat-7 ETM+機(jī)載掃描行校正器(SLC)曾出現(xiàn)故障，導(dǎo)致此后獲取的圖像出現(xiàn)了數(shù)據(jù)條帶丟失。

　　下圖是Landsat衛(wèi)星家族的使用情況，從圖中可以看到Landsat-5剛剛停止使用，Landsat-7衛(wèi)星仍然在使用狀態(tài)。

　　Landsat項目由美國國家航空航天局和美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)共同管理。美國地質(zhì)調(diào)查局局長瑪西亞?麥克納特表示，通過Landsat衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)，我們可以很容易獲取地球表面的信息，如此大范圍的客觀資料在現(xiàn)在來說或許司空見慣，但是在上個世紀(jì)，這對于我們傳統(tǒng)的工作來說是革命性的創(chuàng)造。

　　幾十年來，許多人都還在衡量著Landsat衛(wèi)星的價值。它就像是一臺無償?shù)牡厍蛴∷C(jī)，不斷為各個行業(yè)提供最新的資料。美國地質(zhì)調(diào)查局Landsat科學(xué)團(tuán)隊領(lǐng)軍人物，波士頓大學(xué)教授柯蒂斯?伍德科克說：“從全球角度來看，我們擁有關(guān)于地球狀況的最客觀的、最全面的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對我們的工作起到了無可替代的幫助作用。”

　　但不可否認(rèn)的是，Landsat衛(wèi)星計劃并不夠穩(wěn)定。Landsat衛(wèi)星缺乏固定的代理機(jī)構(gòu)，這將會帶來部分?jǐn)?shù)據(jù)缺失等問題。最近，美國國會研究服務(wù)的報告回顧了Landsat的歷史，并對其未來進(jìn)行了展望。盡管Landsat衛(wèi)星的應(yīng)用范圍非常廣泛，但過去對其商業(yè)化應(yīng)用的努力始終沒能成功，大部分?jǐn)?shù)據(jù)用戶還是來自于政府機(jī)構(gòu)。出于這個原因，美國聯(lián)邦政府一直都在為失敗的Landsat衛(wèi)星軌道提供替代品。但許多因素都在制約著國會順利完成該項目，填補(bǔ)Landsat衛(wèi)星數(shù)據(jù)空缺的目標(biāo)很難滿足。

　　“中年危機(jī)”

　　在今年2月份舉行的美國地理學(xué)家協(xié)會年會上，美國內(nèi)政部代表安妮?卡斯特在她的講話中就提出：在Landsat的第40個年頭上，是否會迎來它的“中年危機(jī)”?

　　安妮在講話中表示，在2008年10月之前，美國地質(zhì)調(diào)查局在互聯(lián)網(wǎng)上免費共享了超過300萬張Landsat的影像，公眾可以免費獲取這些資料。開放中等分辨率的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)對于很多行業(yè)具有積極的意義，這些數(shù)據(jù)可以幫助他們進(jìn)行很多計算和分析。“如果把Landsat數(shù)據(jù)庫比喻成一座大型的圖書館，這仿佛就是給公眾提供了免費的閱覽證，每個人都可以去自由地獲取這些信息。”她還指出，“其創(chuàng)造的社會價值并沒有在Landsat的商業(yè)價值中得到體現(xiàn)。在衛(wèi)星影像獲得越來越廣泛應(yīng)用的前提下，商業(yè)應(yīng)用也越來越多，這也要求Landsat項目進(jìn)一步商業(yè)化。”

　　前途未卜

　　“Landsat項目運(yùn)營40周年，絕對是一件值得慶祝的事情。”前NASA航天顧問威廉?湯姆森說，“Landsat系列衛(wèi)星在過去40年里獲取了海量的衛(wèi)星影像材料，這在整個航天史上都是無與倫比的。”

　　湯姆森還說，這些數(shù)據(jù)在今天已經(jīng)成為了常規(guī)的工具，可用來支撐農(nóng)業(yè)、林業(yè)、土地利用等各個行業(yè)的應(yīng)用。“1972年7月23日，當(dāng)NASA的第一顆地球資源衛(wèi)星Landsat-1發(fā)射成功的時候，連系統(tǒng)的設(shè)計者都難以想象，他們所作的這項卓絕的工程能夠在人類歷史上發(fā)揮如此重要的作用，并能夠在未來的40多年里持續(xù)做著這種貢獻(xiàn)。”

　　“但事情發(fā)生了一些變化，運(yùn)氣并沒有一直在NASA這邊。”湯姆森談到了對Landsat系列衛(wèi)星的展望，“在上世紀(jì)80年代，Landsat系列衛(wèi)星的私有化失敗，以及1993年Landsat-6衛(wèi)星的發(fā)射失敗，都嚴(yán)重影響了Landsat項目的正常發(fā)展。而Landsat-5衛(wèi)星在過去二十多年中一直在正常運(yùn)行，這給了我們很大的信心。2011年秋天Landsat-5衛(wèi)星結(jié)束了它的使命，這已經(jīng)足以讓人贊嘆了。”

　　“現(xiàn)在，Landsat項目又受到了一些影響。Landsat-7衛(wèi)星的壽命已經(jīng)受到了質(zhì)疑，沒有會期待它能夠像Landsat-5衛(wèi)星一樣運(yùn)行超過25年。最新一代的LDCM衛(wèi)星，或許叫做Landsat-8衛(wèi)星會讓我們更習(xí)慣，它已經(jīng)被決定在2013年的1月進(jìn)行發(fā)射。更重要的是，在這顆衛(wèi)星發(fā)射之后，Landsat項目尚未有更遠(yuǎn)期的規(guī)劃。”

　　湯姆森指出，在2010年在國家太空署的安排下，整個Landsat項目的管理權(quán)已從NASA轉(zhuǎn)到了美國地質(zhì)調(diào)查局，這對一個持續(xù)了多年的項目來說并不是什么好的變動。國會也對這次變動產(chǎn)生了質(zhì)疑，并拒絕進(jìn)行更多的資助。相應(yīng)地，白宮的科技政策辦公室(OSTP)、國會預(yù)算辦公室(OMB)、美國地質(zhì)調(diào)查局、NASA成立了一個研究團(tuán)隊，來制定下一步的可行性方案，不出意料的話，Landsat項目獲得的國家支持將會有所減少。最新一顆Landsat衛(wèi)星的成本大約在10億美元。

　　“最新的消息是，Landsat-9衛(wèi)星將會在2018年進(jìn)行發(fā)射，但是在未來的幾年中，發(fā)生什么變化也未可知。如果LDCM能夠成功發(fā)射并投入運(yùn)營，Landsat-9衛(wèi)星是否能夠如期發(fā)射，還需要相關(guān)人員進(jìn)行努力。”

　　內(nèi)憂外患

　　回顧Landsat歷史的時候，Imaging Notes雜志高級顧問瑞恩?威廉姆森對Landsat的未來并不看好：“坦白說，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)部對于是否需要繼續(xù)發(fā)射Landsat系列衛(wèi)星也存在很多爭議。因為航空攝影技術(shù)取得了非常長足的進(jìn)步，甚至有了更高分辨率的商業(yè)遙感衛(wèi)星。但毫無疑問Landsat系列衛(wèi)星仍然在全球很多地方發(fā)揮著重要的作用，這也是爭辯的主題之一。”

　　經(jīng)濟(jì)學(xué)家在這方面也進(jìn)行過辯論，他們的觀點是，如果認(rèn)為Landsat衛(wèi)星有它的價值，那么就應(yīng)該讓它到商業(yè)市場中去體現(xiàn)。“雖然整個項目中，生產(chǎn)的數(shù)據(jù)都得到了非常充分的利用，銷售情況也不錯，但主張繼續(xù)運(yùn)營該項目的人員也不能展示出非?？斓幕貓舐省?rdquo;威廉姆森說，“對于以前來說，80米分辨率的衛(wèi)星影像已經(jīng)足夠相關(guān)人員進(jìn)行地表情況分析等應(yīng)用了，但肯定更高分辨率的衛(wèi)星影像會有著更強(qiáng)的吸引力，這也是Landsat系列衛(wèi)星受到的沖擊之一。”

　　技術(shù)革新

　　對于目前的情況，威廉姆森說Landsat系列衛(wèi)星依舊在公共領(lǐng)域保持著足夠的價值，只是在發(fā)展的過程當(dāng)中，需要引進(jìn)更高新的技術(shù)，從而促進(jìn)整個系統(tǒng)的良性循環(huán)。

　　同樣，Landsat系列衛(wèi)星為世界做出的重大貢獻(xiàn)之一，就是向世界證明了衛(wèi)星影像之于眾多行業(yè)的應(yīng)用價值。在威廉姆森看來，現(xiàn)在遙感衛(wèi)星的快速發(fā)展和應(yīng)用，與Landsat項目的運(yùn)行是有很大關(guān)系的。

　　此外，將目前中等分辨率的遙感影像與雷達(dá)、高分辨率遙感影像等進(jìn)行融合，是Landsat的轉(zhuǎn)型方向。威廉姆森還說，“在現(xiàn)在的環(huán)境下，Landsat衛(wèi)星還有其存在的意義。尤其是通過對比分析讓用戶看到某些區(qū)域的變化情況等，這是需要長時間段存檔數(shù)據(jù)的。”

　　在威廉姆森眼中，Landsat項目的前景依舊是不清晰的。他認(rèn)為，在當(dāng)今競爭如此激烈的情況下，缺少技術(shù)革新且需要承擔(dān)昂貴的運(yùn)營費用是Landsat的主要問題，“建立一套能夠負(fù)擔(dān)得起的系統(tǒng)，并隨著時間的推移進(jìn)行升級，是最佳的方式。”

　　公共服務(wù)

　　NASA負(fù)責(zé)新一代Landsat衛(wèi)星的科學(xué)家詹姆斯?艾榮在接受采訪時用“進(jìn)化”這個詞來形容目前的進(jìn)展情況。“從歷史角度來看，盡管Landsat系列衛(wèi)星在管理和運(yùn)營方面存在一些問題，但其發(fā)射和使用無疑是具有革命性意義。整個項目還需要尋找到一套更安全、穩(wěn)定的管理模式，不管是政府還是私營機(jī)構(gòu)來運(yùn)營都是如此。”

　　詹姆斯認(rèn)為，Landsat的存檔衛(wèi)星數(shù)據(jù)本身就是一種非常好的公共服務(wù)模式。“從規(guī)模上講，40年來Landsat衛(wèi)星的存檔數(shù)據(jù)是一筆非常寶貴的財富，全球如此大范圍的、歷史跨越度如此大的數(shù)據(jù)，對于任何一項研究都是具有重要意義的。對于航天工程的投資，人們不應(yīng)該只是看到當(dāng)前巨額的花費和相對較少的收益，而應(yīng)該把眼光放得更長遠(yuǎn)一些。”

　　“對于公眾用戶來說，我們還有很長的路要走，因為讓用戶更容易地獲取數(shù)據(jù)和讓數(shù)據(jù)變得更加人性化方面，以前所做的工作相對較少。”詹姆斯對于未來還是充滿信心，“我們已經(jīng)歷經(jīng)滄桑，并擁有寶貴的經(jīng)驗，現(xiàn)在所要做的就是克服目前的一些困難，并建立一種更加優(yōu)化的模式，從而更好地為用戶服務(wù)。”

　　挑戰(zhàn)體制

　　提到2008年后美國地質(zhì)調(diào)查局在某些領(lǐng)域無償提供Landsat數(shù)據(jù)時，詹姆斯認(rèn)為這是一種“體制上的挑戰(zhàn)”，對于地形數(shù)據(jù)來說尤其如此，“這是跨越體制的一步，讓用戶更方便地運(yùn)用遙感影像，也是Landsat項目最初的宗旨之一。”

　　Landsat-5衛(wèi)星已經(jīng)在去年停止獲取衛(wèi)星影像，而1999年發(fā)射的Landsat-7與前者一樣，同樣遇到了技術(shù)方面的問題。詹姆斯覺得對于這兩顆衛(wèi)星來說，能夠運(yùn)行這么多年已經(jīng)是非常幸運(yùn)的事了，因為其運(yùn)行年限已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了設(shè)計使用壽命。

　　最新一顆LDCM衛(wèi)星正在由美國軌道科技公司進(jìn)行設(shè)計和建造，設(shè)計壽命為5年，燃料壽命為10年，裝備有一個熱紅外儀器，一臺陸地成像儀。這顆衛(wèi)星也可以被稱作Landsat-8衛(wèi)星。NASA認(rèn)為，在這顆衛(wèi)星發(fā)射和正常運(yùn)行前，Landsat-7衛(wèi)星可以保持正常工作狀態(tài)。

　　詹姆斯認(rèn)為這對NASA來說是個好消息，“我們獲取地表影像的歷史將會繼續(xù)延長，而且Landsat-8衛(wèi)星的性能將有進(jìn)一步的提升，對于我們的工作來說會有很大的幫助。”40年后，Landsat系列衛(wèi)星已經(jīng)創(chuàng)造了收集地表衛(wèi)星影像的最長記錄，這是值得我們的每一個人銘記的日子。Landsat的衛(wèi)星影像將會繼續(xù)為人類發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

　　“盡管如此，還是先把慶祝放到一邊吧，”湯姆森總結(jié)道，“Landsat的40年永遠(yuǎn)會被我們記住，而我們更應(yīng)該呼吁有關(guān)政府部門保持對衛(wèi)星項目的投資，我們不能一直寄望于Landsat衛(wèi)星能夠超額完成運(yùn)營任務(wù)，而是需要通過更加可持續(xù)的體制，來對衛(wèi)星項目進(jìn)行保障。”