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独家|全面发挥国产陆地卫星遥感应用效能 服务支撑经济社会高质量发展——访自然资源部国土卫星遥感应用中心主任王权

文章来源:《卫星应用》        时间:2022-09-29

我国陆地遥感卫星事业经过二十多年的历程,实现了从无到有、从弱到强的跨越发展。目前国产陆地卫星遥感已融入自然资源管理主体业务和重大工程的工作流程,为客观、真实、准确、实时掌握自然资源基本情况和变化情况提供了重要技术保障,相关成果直接服务于国民经济建设和生态文明建设。为全面反映自然资源陆地卫星遥感监测监管技术体系建设发展情况和应用成就,《卫星应用》编辑部采访了自然资源部国土卫星遥感应用中心主任王权。

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《卫星应用》:我国陆地遥感卫星发展已进入快速发展的新时期。年初,L波段差分干涉SAR卫星A、B星成功发射,实现双星组网。我国面向自然资源调查监测的遥感卫星观测能力进一步提升,陆地卫星观测体系不断完善,请您谈一谈当前我国陆地遥感卫星体系的建设和发展情况。

王权:从20世纪90年代至今,我国陆地遥感卫星事业实现了从无到有、从小到大、从弱到强的跨越发展。特别是通过高分辨率对地观测系统重大专项(高分专项)、《陆海观测卫星业务发展规划(2011—2020年)》(陆海卫星规划)和《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015—2025年)》(空基规划)的全面实施,我国卫星遥感技术突飞猛进,进入了一个快速发展的新阶段。在国产陆地遥感卫星观测体系方面,发射了“资源”“高分”等系列卫星,在轨卫星数量逐年增加,在分辨率、精度等方面也得到跨越式提升,基本实现了系列化和型谱化的目标,数据资源日益丰富,应用范围和深度不断扩大,在服务国家重大战略、支撑行业部门主体业务需求、推进经济社会高质量发展等方面发挥了重要支撑作用。

自2011年资源一号02C星发射以来,自然资源部以高分专项、陆海卫星规划、空基规划实施为契机,有序推动天基对地观测系统能力建设和业务卫星工程实施,不断丰富卫星遥感数据源。2022年初,L波段差分干涉SAR卫星A、B星相继成功发射,我国首次实现差分干涉SAR双星组网,至此由自然资源部作为项目法人或牵头主用户的陆地遥感卫星达到15颗,涵盖可见光、高光谱、雷达、激光等多种载荷类型,基本建成多传感器、多分辨率、多尺度业务化稳定运行的陆地卫星观测“骨干网”,各项观测指标大幅提升,为自然资源调查监测、国土空间用途管控、耕地保护、生态保护修复、新型基础测绘、防灾减灾等应用领域提供了丰富的数据支撑,已成为数字中国和数字经济建设的核心数据源之一。如今,我国已逐步摆脱对国外同类卫星数据的依赖,过去需重高价买国外陆地遥感卫星数据的状况得到了彻底改变。

在需求牵引和技术驱动下,自然资源陆地遥感卫星未来发展总体上将以高空间分辨率、高时间分辨率、全要素、全天时、全尺度即“两高三全”为主要发展趋势,表现出精细观测、即时监测、多维探测等发展趋势,由单纯追求静态要素精确感知向追求动态目标综合即时感知等方向转变,具备从静态调查到动态监测、从高程测量到形变监测、从数量到质量和生态的综合观测能力,高水平支撑自然资源高质量发展。

《卫星应用》:我国陆地遥感卫星资源不断丰富,卫星应用能力持续增强。请您介绍一下陆地遥感卫星的应用情况。

王权:自然资源卫星遥感主动服务支撑国家重大战略,落实自然资源重大工程专项监测,聚焦自然资源调查、监测与监管职责,打造地域特色卫星遥感影像服务亮点,拓展行业深化应用,不断释放国产卫星遥感技术红利,业务应用成效显著。

一是主动服务国家重大战略实施。在生态文明建设、京津冀协同发展、新型城镇化建设、雄安新区建设等方面,国产卫星遥感数据产品与应用技术发挥了重要支撑作用。

二是深度融入自然资源主责主业。以国产陆地卫星为主要支撑手段,开展了地理国情监测、国土变更调查、卫片执法督察、实景三维中国建设、全球地理信息资源建设等国家级任务,按照季度、半年或全年业务化保障机制,全面支撑耕地“非农化”“非粮化”监测、临时用地监管、城区范围确定、增减挂钩清理检查项目遥感核查等26项业务,并逐步拓展在生态修复、自然资源资产评价考核、国土空间规划、地质灾害应急等领域的业务应用。

三是逐步向全国自然资源系统延伸。自然资源部积极推进构建贯通部、省、市、县(乡)的卫星应用技术体系建设,逐步形成了部省联动与应用机制,实现了部省两级在线实时共享、主动支撑服务地方政府管理的良好局面。

四是积极支持国家综合管理部门和相关行业应用。配合国家发展改革委相关司局,利用国产卫星数据和行业技术优势,完成了钢铁、煤炭、船舶去产能季度遥感监测评估,以及全国风力发电、光伏发电等绿色能源发展遥感监测分析,为供给侧改革、产业结构调整重大决策评估提供技术支撑,实现了政府监管方式创新。同时,为农林水利、防灾减灾、生态环境、城市规划与建设、交通、国家重大工程等领域应用提供了高质量影像数据服务。

五是应急监测应用。开展了敦煌阳关林场毁林事件、昆明长腰山“水泥山”、广西凤山世界地质公园遭破坏性开采、“3·21东航客机事故”等新闻舆论关注事件和地质灾害、森林火灾、水灾等各类灾害应急遥感监测,支撑相关政府部门开展事件应急处置及舆情回应。

随着我国陆地遥感卫星观测水平、业务化运行保障能力的不断提升,以及数据产品应用的拓展深化,卫星遥感已逐渐成为支撑自然资源调查监测、基础测绘、执法督察等主体业务的科技主力军,是我国自然资源管理信息化、现代化的重要组成部分,在推进自然资源事业高质量发展,助力经济、社会、资源、生态和谐发展等方面发挥了重要保障作用。

《卫星应用》:针对自然资源卫星遥感监测需求,国土卫星遥感应用中心充分运用大数据、人工智能、云计算等高新技术,推动卫星遥感应用技术创新,为应用发展赋能,请您介绍一下我国陆地遥感卫星的典型创新应用。

王权:国土卫星遥感应用中心坚持以科技创新为动力,持续推动卫星遥感应用关键技术创新,自主攻关解决了多源卫星数据处理和产品生产、信息提取等应用技术难题,技术体系建设初见成效,为业务化应用赋能。运用遥感大数据、人工智能、云计算等高新技术,逐步建立了从卫星影像数据管理、影像数据定标检校、影像处理、影像质检到影像智能解译、影像在线分发和执法督察在线保障的全链条自主可控的技术体系,数据产品类型覆盖可见光、高光谱、激光、雷达等多种传感器。通过不断优化影像生产工艺、升级软硬件配置和更新完善系统功能,构建了光学影像数据从基础产品到高级影像产品自动化、规模化生产体系,自主研发形成了10余套软件平台并开展业务化应用,实现了核心系统的自主可控。具备了每日处理400景对以上的光学卫星影像正射纠正和融合处理能力,推动生产时效从“T+2”缩短至“T+1”。

以遥感影像智能解译为核心,集成多种深度学习模型算法,突破了道路、水体等地表覆盖及变化信息快速、自动、准确提取关键技术,实现了每日2米级光学影像400平方米以上地表覆盖变化图斑自动提取,准确率平均达到75%以上,具备了变化自动发现和人机交互内业核查的业务化生产作业能力。卫星遥感监测模式现已纳入了部执法督察“早发现、早制止、严查处”工作机制,实现了由“季度监测”模式向“T+10”模式转变,为自然资源部贯彻落实党中央、国务院重大决策部署提供了数据和技术支撑。

2022年6月发布的中国黑土地土壤关键参量高光谱反演技术成果,充分利用5米光学业务卫星、高分五号卫星等高光谱遥感数据和技术优势,实现了耕地裸土目标自动识别、星载高光谱数据敏感光谱指数构建、环境参量与目标光谱协同建模反演等关键技术在黑土地保护中的应用,是自然资源部高光谱卫星应用技术试验迈向业务应用的坚实一步,也是利用高光谱卫星开展耕地保护与利用的有益尝试与探索,更是卫星遥感技术服务自然资源质量与生态监测的成功实践。

在自然资源综合评估评价方面,实现了卫星遥感信息智能解译和监测技术在自然资源管理决策中的应用。组织完成全国107个城市城区边界范围划定,支撑国审城市体检评估;完成高速公路服务区和全国光伏用地综合监测分析,为国家工程项目用地政策的新一轮修订提供服务;常态化开展22个重点城市住宅用地批供用情况季度监测,助力国家土地节约集约用地政策分析,推动卫星遥感监测服务向助力自然资源管理决策分析转型升级;完成全国城市和城市群扩张等遥感监测与分析工作,推动卫星遥感技术应用向服务经济社会纵深发展。

《卫星应用》:国土卫星遥感应用中心拥有海量的陆地遥感卫星数据,国产陆地遥感卫星提供的数据资源使我国摆脱了对国外卫星数据的依赖,请您介绍一下我国陆地遥感卫星数据推送、推广和分发服务情况。

王权:国土卫星遥感应用中心坚持以开放共享为目标,建立了与部属机构、省级中心以及省辖各级应用部门多级互动、分工协作、优势互补的综合服务体系,为自然资源系统、其他行业、国际用户提供自然资源陆地卫星遥感数据统一高效服务。依托互联网、云计算、分布式数据库等技术,以即时在线高效深入利用卫星遥感数据资源为模式,建立了自然资源卫星遥感云服务平台(以下简称云平台),按“T+1”天、“7×24”小时在线向全社会、全系统和部机关以及部派出机构分类提供陆地卫星遥感信息、数据和服务,可从宏观、中观、微观三个层次为政府部门、行业单位和社会公众等用户,分类提供多平台、多时相、多尺度、多层次、多维度的一站式遥感数据、信息、服务。

截至2021年底,云平台已迭代升级至V4.0版本,卫星动态、卫星影像获取与推送、卫星轨道过境查询分析和监测服务等5大功能板块持续优化,卫星影像数据源更趋丰富,服务保障能力进一步提高。升级监测图斑上传推送和信息反馈工作流程,实现监测图斑数据日常自动上云及实时推送;新增执法督察、非农非粮、种植结构等成果,进一步提高卫星遥感监测能力;优化用户管理与推送统计功能,实现用户信息及角色权限的多维度管理,综合提升应用服务管控能力。2021年,云平台累计为全球265个节点推送了133余万景,超1.7PB的卫星遥感影像数据及季度监测成果数据,全力支撑了自然资源主责主业、行业应用、应急响应和国际服务。2022年,云平台继续深化自然资源监测应用能力建设,促进陆地卫星遥感监测体系的进一步完善。截至目前,节点总数达268个。其中部属机构29个,省级中心节点32个,省级节点30个,市级节点140个,行业节点13个,国际节点24个,综合服务水平位居全国九大主流卫星遥感数据下载平台首位。

此外,按照“横向到边、纵向到底”的要求,国土卫星遥感应用中心以“应共享、尽共享、在线共享”的原则,与部信息中心、中国国土勘测规划院、中国自然资源航空物探遥感中心、国家卫星海洋应用中心、中国林业科学研究院等建立了遥感信息服务专线网络,实现了部级遥感信息服务网络的互联互通。

《卫星应用》:为建实建强自然资源卫星应用技术体系,服务自然资源调查监测管理和地方经济社会发展,省级卫星应用技术中心建设正在全国31个省(区、市)和新疆生产建设兵团推进,请您介绍一下目前省级卫星应用技术中心的建设进展情况和地方应用的效果。

王权:三年来,按照“启动一批、巩固一批、建成一批”的总体思路,部科技发展司和省级自然资源主管部门持续完善部省协同工作机制,以“一省一中心”“资源共享、务实管用”为目标,全面建成了覆盖全国31个省(区、市)和新疆生产建设兵团的省级卫星应用技术中心(省级中心),部省两级卫星应用网络全面贯通,部省协同应用服务体系建设总体成效显著,为我国自然资源管理、地方经济建设和区域高质量发展不断提供新动能。

国土卫星遥感应用中心持续为省级中心提供全方位卫星数据、产品、技术、软件等服务。按照“日清月结”的常态化保障机制,已通过云平台向32个省级中心推送93万景卫星影像数据,其中2021年推送41万景卫星影像数据,较2020年增长12%。变化图斑由季度推送升级为准实时推送,持续增强卫星遥感在省级自然资源监测监管工作中的应用力度,已累计推送150万个监测图斑,面积3097万亩,其中2021年推送82万个监测图斑,较2020年增长24%。向各省级中心分发了2019年、2020年第四季度数字正射“一版图”产品。已向32个省级中心配发软件63套,并提供成套技术解决方案。

省级中心已成为释放国产卫星应用效能的倍增器。在服务地方经济社会发展方面,各省(区、市)以省级中心为抓手,初步实现省内卫星遥感数据资源和技术力量的集聚,在地方数据统筹利用、拓展创新应用等方面发挥引领作用。一是省市县乡贯通逐步深入。吉林、江苏、浙江、安徽、广东、甘肃等近10余省已率先实现省市级数据全面贯通,同步加强市县级部署,为一线用户用足、用好数据通畅链路。二是影像统筹成效凸显。湖南、贵州、重庆、宁夏等省级中心在统筹保障全省航空航天遥感数据中担当主角,实现了数据节约集约利用与管理。三是主动作为深化应用。例如,陕西中心联合省住房和城乡建设厅,深度开展城乡建设、乡村振兴等合作;安徽中心服务重大工程实施,开展引江济淮工程进度监测;辽宁、江西、青海、新疆等省级中心有力支撑地方地质灾害调查和矿产资源调查等。

《卫星应用》:国土卫星遥感应用中心积极推进卫星遥感技术和数据资源的全球共享与服务,请您介绍一下我国陆地卫星遥感国际服务和国际合作方面的情况。

王权:自然资源卫星遥感全球化服务不断拓展。特别是面向“一带一路”沿线国家和地区,提供卫星遥感数据、技术、应用、培训等服务,国际化应用推广初见成效。目前,云平台已累计在21个国家和联合国粮农组织、非洲资源测绘发展区域中心、联合国空间科学技术教育西亚区域中心等国际组织共建24个国际节点,提供中国2米级自然资源陆地遥感卫星影像超过10万景,服务范围涉及77个国家和18个地区,为相关国家或区域开展资源监测、国土测绘、防灾减灾、生态环境保护、教育、科研等发挥了重要作用,为“一带一路”倡议实施提供了基础保障服务。

自然资源卫星遥感国际合作取得新突破。习近平主席在2021年11月29日召开的中非合作论坛第八届部长级会议开幕式上的主旨演讲中明确提出“建设中非卫星遥感应用合作中心”,李克强总理在2021年10月26日召开的第24次中国—东盟领导人会议讲话中明确提出“建立中国—东盟卫星遥感应用中心”。国土卫星遥感应用中心发挥陆地卫星遥感应用“国家队”的作用,承接落实中非和中国—东盟卫星遥感应用(合作)中心建设任务。目前,“在自然资源领域应用卫星遥感技术开展深度合作,中方将向更多非洲国家推介自然资源卫星遥感云服务”被纳入《中非合作论坛—达喀尔行动计划(2022—2024)》,“向部分东盟国家赠送覆盖全境的卫星影像产品”被列入中国—东盟建立对话关系30周年中方系列活动清单,中非卫星遥感应用合作中心和中国—东盟卫星遥感应用中心筹建工作已分别于2022年初启动。

未来,国土卫星遥感应用中心将秉持“共商、共建、共享”原则,不断完善云平台国际节点与网络,借力国际组织机制,大力推进中非卫星遥感应用合作中心、中国—东盟卫星遥感应用中心建设进程,在全球范围构建多个基于云环境网络虚拟提供中国遥感卫星影像数据、技术、产品服务的卫星遥感应用中心,逐步形成成熟、稳定、可靠、畅通的合作机制,促进全球范围卫星遥感数据共享、技术交流及公共产品服务。

《卫星应用》:卫星遥感是重要的科技力量,近年来陆地卫星遥感应用再上新台阶。请您谈一谈我国陆地遥感卫星未来的应用前景和中心未来发展展望。

王权:经过10多年的快速发展,我国陆地卫星对地观测体系、地面应用系统、监测体系和应用服务体系建设初具规模、成效显著,已成为服务国家治理体系和治理能力现代化的重要技术支撑。近年来,党中央、国务院提出的推进生态文明建设、实施乡村振兴、保障粮食安全等重大战略决策部署,对提升自然资源治理能力和治理体系现代化提出了更高要求,主要表现为:自然资源调查监测和执法监督更为精细化,宏观决策和评估评价更为定量化,灾害应急监测更为高效精准化等,这些都离不开卫星遥感等高新技术手段的支撑。

国土卫星遥感应用中心将面向“十四五”高质量发展要求,紧盯国家重大战略需求,加强成果凝练总结与交流,加大成果共享与应用合作力度,打造开放协同的多源卫星遥感技术创新和应用生态,与行业部门、高校科研院所、省级中心一道,共同推动应用成果落地。建强陆地卫星遥感应用系统,深化建设卫星观测体系、监测体系和应用服务体系,实现卫星遥感基础产品标准化、监测应用产品定量化、业务化生产日清月结,具备对山水林田湖草沙冰的卫星遥感调查、监测、评价、监管的业务化应用能力,有效提升新时期卫星遥感监测对自然资源部“两统一”职责的支撑作用。同时,面向“十四五”及2035年远景目标,积极推动建设组网高效、接替有序的自然资源陆地卫星观测骨干网,全面形成“两高三全”卫星遥感数据获取能力,监测“用途变化、位置变化、品质变化、温度变化、重力场变化”等“五类”变化,实现遥感卫星产品处理自动化、解译智能化、应用定量化,应用服务面向自然资源领域全覆盖,卫星遥感产品精度和质量全面达到国际先进水平,关键核心技术实现重大突破,为国民经济和社会发展及国际社会提供高质量的遥感技术保障,全面满足国家治理体系和治理能力现代化对自然资源遥感卫星技术体系及应用能力的需求。



(转载来源:《卫星应用》2022年第9期  作者:曲向芳)