與普通衛(wèi)星相比，分辨率高是高分衛(wèi)星最大特點。圖為發(fā)射架上的“高分二號”。(資料圖片)

　　8月19日11時15分，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征四號乙”運載火箭發(fā)射高分二號衛(wèi)星，成功入軌并穩(wěn)定運行，引起社會各界人士的高度關注。

　　而最近，公安部、環(huán)保部、農業(yè)部、中國氣象局、中國地震局、國家統(tǒng)計局、國家海洋局等相關部門，利用“高分一號”衛(wèi)星數據和高分專項先期攻關成果，相繼取得重要發(fā)現，使公眾對“高分”的熱度再度增加。

　　那么，高分衛(wèi)星與普通衛(wèi)星相比，有哪些特點?高分衛(wèi)星在我國的發(fā)展情況如何，應用價值有多大?與發(fā)達國家相比，我國高分衛(wèi)星技術還有哪些進步空間?

　　定位：登“高”望“遠”

　　作為我國重大科技專項之一，高分衛(wèi)星不僅是“天眼工程”，也是服務經濟社會建設與發(fā)展的“應用工程”、“創(chuàng)新工程”。

　　“高分衛(wèi)星是高分辨率對地觀測衛(wèi)星的一種簡稱。目前，我國已經發(fā)射了兩個高分衛(wèi)星——‘高分一號’和‘二號’，其中‘高分一號’是2013年4月26日發(fā)射的，而‘高分二號’是今年8月19日發(fā)射的。”北京航空航天大學宇航學院飛行器技術系教師游暉認為，通常情況下，衛(wèi)星因其功能不同而有遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、科學衛(wèi)星和導航衛(wèi)星四種。而高分衛(wèi)星屬于遙感衛(wèi)星，其特點是分辨率高，“高分一號”的分辨率最高為兩米，“高分二號”的分辨率則能夠低于一米。這里所說的分辨率指的是人們通常認為的幾何分辨率。游暉舉例，就像人們常常使用的手機屏幕分辨率可以反映圖像的形狀和清晰度一樣，高分衛(wèi)星的分辨率還包括反映色澤和色差的輻射強度分辨率、多頻段分辨率，以及可以充分反映時間變化情況的時間分辨率。

　　在中國空間技術研究院研究員、《國際太空》雜志副主編龐之浩看來，去年成功發(fā)射的“高分一號”衛(wèi)星有以下幾個主要特點，首先是空間分辨率高，“高分”是國內分辨率最高的民用衛(wèi)星;其次，中分辨率遙感視場非常大，目前國際上高于20米分辨率高分衛(wèi)星幅寬一般不超過200千米，而“高分一號”多光譜分辨率16米，幅寬800千米，是目前世界上同等分辨率下幅寬最大的高分衛(wèi)星。此外，它的中繼測控能力以及偏航定標能力較強，“‘高分一號’衛(wèi)星采用偏航90°的定標模式，在降低地面輻射場要求的同時，還可以實現全視場、多相機同時定標，其定標效率有了大幅度提高。”龐之浩解釋。“高分二號”是目前我國空間分辨率最高的光學遙感衛(wèi)星，光譜分辨率為4米，圖像的幅寬是45千米，設計壽命5至8年。“高分二號”具備450兆雙通道傳輸速度，傳輸全國960萬平方公里的圖像數據還不到20分鐘。此外，它的相機焦距是目前我國衛(wèi)星中最長的，外加其體積小、重量輕，獨具優(yōu)勢。

　　“‘高分二號’具有米級空間分辨率、高輻射精度以及高定位精度等諸多優(yōu)點，標志著我國遙感衛(wèi)星已經進入了亞米級‘高分時代’。”龐之浩評價。

　　應用：舉“重”若“輕”

　　“‘做好應用大文章’始終是高分專項工程的出發(fā)點和落腳點。”國家航天局相關人士表示，就在8月初，云南省魯甸縣發(fā)生地震后，該局緊急調動高分一號衛(wèi)星等多顆國產遙感衛(wèi)星，為國家搜救中心及時了解災情、疏通中斷道路等提供了重要信息參考。

　　“由于高分衛(wèi)星實際上是遙感衛(wèi)星中的一種‘特殊’衛(wèi)星，因此，同其他遙感衛(wèi)星一樣可以反映城市地形、地貌，農作物分布，生態(tài)區(qū)情況，以及為洪水、地震等自然災害救災提供幫助。”游暉表示，高分衛(wèi)星還可以在不同時間觀測同一地形，因此能夠反映城市變遷、農作物區(qū)域變遷和農作物的長勢，以及森林區(qū)的變化、自然災害的影響程度、搶救以及災后重建等情況。此外，高分衛(wèi)星由于其非常高的分辨率，還可以為考古等更小范圍的技術提供支持。

　　“高分一號”衛(wèi)星是我國高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項系統(tǒng)的“首發(fā)星”，可為防災減災、現代農業(yè)以及公共安全等重大領域提供服務和決策支撐，有利于促進我國太空空間基礎設施建設，助力衛(wèi)星應用企業(yè)集群和產業(yè)鏈，對推動戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展具有深遠重大意義。

　　《兵器》雜志編輯部主任肖寧告訴記者，“高分一號”在去年的澳大利亞山火、今年的巴西亞馬遜流域水災等監(jiān)測方面發(fā)揮的作用可以用舉重若輕來形容，為受災國提供了大量寶貴、精確的影像資料，獲得國際社會的一致好評。

　　洞庭湖湖泊藍藻水華面積是多少?京津冀開展的高速公路周邊居民健康風險評估進展如何?杭州灣總懸浮物濃度是多少?如何制作貴州省西部地區(qū)地理國情監(jiān)測圖……其實，高分衛(wèi)星早已走進了人們的日常生活。

　　龐之浩介紹，“高分一號”在國土資源管理、農業(yè)監(jiān)測、減災救災以及環(huán)境監(jiān)測預報等方面都大有可為。“高分一號”拍攝的圖片可以幫助解決國土資源無序開發(fā)、土地違法屢禁不止等監(jiān)管難題。高分衛(wèi)星監(jiān)測成為國土資源管理不可或缺的技術手段，亟需構建“天上看、地上查、網上管”的系統(tǒng)監(jiān)管體系;在農業(yè)監(jiān)測方面，一號衛(wèi)星的研制和應用，對我國農情遙感監(jiān)測水平和技術能力的提高、農情遙感監(jiān)測范圍的拓展等領域正發(fā)揮巨大作用。

　　在減災救災領域，目前我國仍然是一個自然災害頻發(fā)、減災管理總體技術水平并不發(fā)達的國家，尤其是中西部地區(qū)的災害管理水平及專業(yè)化能力嚴重不足，因此，國家減災救災任務對其具有十分迫切的需要。該衛(wèi)星能為減災救災提供快速、準確的決策信息，也可提高中西部地區(qū)減災救災的業(yè)務化、專業(yè)化水平。“在環(huán)境監(jiān)測及預報方面，當前我國環(huán)境形勢非常嚴峻，大力發(fā)展衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術手段勢在必行。‘高分一號’拍攝的高分辨率圖像對展開區(qū)域環(huán)境空氣、重大環(huán)境污染事故與環(huán)境災害、生物多樣性等遙感監(jiān)測業(yè)務應用具有重要作用，將進一步提升我國環(huán)境監(jiān)測能力。”龐之浩說。

　　“高分衛(wèi)星除了能夠更精細化地展現所觀測地域的平面情況，還可以兩個或多個高分衛(wèi)星組成一組，對同一區(qū)域、同一時間進行探測，實質上能夠給出地面物體的不同層面的圖像，即給出該物體的三維信息。”游暉坦言，換言之，未來的衛(wèi)星群可以確定城市里汽車的形狀，汽車的車牌號，甚至對開車司機的人臉都了如指掌。它對于定位、識別，甚至是旅游方面的風景、街道觀賞等領域均會起到較大作用。

　　目標：揚“長”避“短”

　　“高分二號”衛(wèi)星的空間分辨率優(yōu)于1米，這究竟意味著什么?試想，“千里眼”從60萬米太空望向蔚藍的地球觀察，能清晰看見1米大小物體的輪廓，很容易分辨出正在路面行走的人以及馬路上行駛的小汽車、自行車等等。

　　雖然縱向比較起來，“高分二號”在國內遙遙領先，亞米級的衛(wèi)星影像作為應用最廣泛的影響產品之一，為商業(yè)化運作提供可能。不過，橫向對比歐美等國民用遙感衛(wèi)星，“高分二號”在技術和性能上還有一定的差距。要追趕上甚至超過世界先進水平，以高分專項為代表的我國民用遙感衛(wèi)星還有較長的路要走。

　　我國是世界上為數不多的，并且有能力完全獨立自主研發(fā)高分衛(wèi)星的國家之一，但是在地面分辨率、數據處理能力以及衛(wèi)星數量等方面，與美國等發(fā)達國家相比，還有著一定的差距。肖寧向記者舉例，美國第一顆1米級分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星IKONOS-2在1999年就已經發(fā)射成功，而我國直到2014年才發(fā)射了同等分辨率的“高分二號”。“目前，美國已經開始銷售0.41米分辨率的衛(wèi)星圖像，而0.3米分辨率衛(wèi)星也在規(guī)劃之中。不過，我們堅信，隨著高分工程按計劃實施，我國會逐步縮小與發(fā)達國家的差距，趕上他們也是很有希望的。”肖寧表示。

　　在游暉看來，我國目前剛剛進入亞米遙感技術的領域，仍需要學習國外的先進技術和運行的經驗。游暉表示，除了進一步提高遙感探測的分辨率外，還需要向全世界提供一定的公共服務，以此建立自己的常態(tài)數據用戶和商業(yè)用戶，依靠用戶來改進衛(wèi)星圖像的處理和解析，對衛(wèi)星圖像產品按需求進行細化。“此外，目前我國的高分衛(wèi)星還沒有形成‘集群’效應，還不是一個‘星座’。日后應建立高分衛(wèi)星‘星座’，以便開展組網應用，提高其時間分辨率和快速反應能力。”龐之浩補充說。

　　在衛(wèi)星影像處理技術層面同樣需要走出一條創(chuàng)新發(fā)展之路。目前來看，影像處理技術正朝著多元化和企業(yè)級方向發(fā)展，除了我們耳熟能詳的桌面影像處理技術以外，影像管理技術以及影像處理技術同樣有很大的發(fā)展空間。“如今，國際衛(wèi)星遙感空間分辨率已向亞米級突破，其極限為厘米級，便于提高目標探測精度;與此同時，不僅要提高空間分辨率，覆蓋寬度也要不斷擴展，提高目標探測的效率，這些層面均需要我們深思。”龐之浩坦言。

　　實現三維成像是高分遙感衛(wèi)星技術的發(fā)展方向之一。“定位精度高、機動性好也是未來的發(fā)展目標，這既可以解決幅寬短板，又便于從不同的角度分析同一幅圖片。”龐之浩告訴記者，其最終目的是希望圖像下傳之后可以直接使用。此外，國外還在發(fā)展衛(wèi)星圖像直接下傳至地面移動終端等最新應用，這些領域同樣值得我國技術人員進行不斷摸索和進步。龐之浩建議。(記者 溫濟聰)