衛(wèi)星測繪產(chǎn)業(yè)邁入智能化發(fā)展時代

        科技日報 2020-10-23 10:33:54

        10月12日0時57分,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運(yùn)載火箭,成功將高分十三號衛(wèi)星發(fā)射升空,我國在軌遙感衛(wèi)星大家族又新添了一員。

        遙感衛(wèi)星的類型很多,測繪衛(wèi)星就是其中非常重要的組成部分。測繪衛(wèi)星,顧名思義,特指那些具備立體測圖或高程測量能力的遙感衛(wèi)星。它通過立體觀測獲取地表目標(biāo)高精度的三維幾何和物理屬性,因此在軍事和民用領(lǐng)域有著最為基礎(chǔ)和廣泛的應(yīng)用。進(jìn)入21世紀(jì)以來,隨著高分辨率遙感衛(wèi)星載荷技術(shù)和地理空間信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,測繪衛(wèi)星獲得了廣闊的發(fā)展空間。

        早在2002年,法國發(fā)射的SPOT5立體測圖衛(wèi)星在有地面控制點(diǎn)的情況下,可以測制1:5萬地形圖,而當(dāng)時我國還有一定的差距。資源三號衛(wèi)星是我國航天和測繪工作者共同打造的高分辨率立體測圖衛(wèi)星,通過8年攻關(guān),突破了自主衛(wèi)星測圖關(guān)鍵技術(shù),攻克了國產(chǎn)衛(wèi)星幾何檢校和數(shù)據(jù)處理等技術(shù)難題。隨著資源三號衛(wèi)星于2012年1月升空,我國實(shí)現(xiàn)了1:5萬測圖從無到有的歷史性突破,解決了長期制約我國高精度地理空間信息獲取的瓶頸問題,使我國成為國際上少數(shù)幾個掌握成套衛(wèi)星測繪技術(shù)的國家之一。

        2019年11月,我國的高分七號衛(wèi)星發(fā)射成功引發(fā)廣泛關(guān)注。高分七號是我國對地觀測系統(tǒng)重大專項(xiàng)的重要組成部分,是我國首顆民用亞米級高分辨率光學(xué)立體測繪衛(wèi)星,其主要任務(wù)是開展1:1萬立體測圖。如果說資源三號實(shí)現(xiàn)了從難以測圖到立體測圖的跨越,那么高分七號則實(shí)現(xiàn)了立體測圖從1:5萬到1:1萬的技術(shù)跨越。

        我國的衛(wèi)星測繪產(chǎn)業(yè)正在從衛(wèi)星測繪發(fā)展到衛(wèi)星遙感。除了光學(xué)測繪之外,我們還在發(fā)展高光譜遙感、激光測高、干涉雷達(dá)測量及重力測量在內(nèi)的五大類測繪遙感衛(wèi)星。這五種類型的測繪遙感衛(wèi)星本身就包含諸多難題和創(chuàng)新。在衛(wèi)星影像的基礎(chǔ)上,我們也正在利用人工智能、深度學(xué)習(xí)等技術(shù),開展信息提取、變化發(fā)現(xiàn)、決策支持等方面的工作,衛(wèi)星測繪正迎來一個前所未有的發(fā)展機(jī)遇。

        目前,自然資源部國土衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心的數(shù)據(jù)量已經(jīng)積累到7.3PB,近五年內(nèi)數(shù)據(jù)量會達(dá)到40PB,將擁有海量的遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)。同時,遙感數(shù)據(jù)正在和地理信息、國土資源、生態(tài)環(huán)境、交通等相關(guān)信息結(jié)合在一起,形成衛(wèi)星測繪遙感領(lǐng)域的大數(shù)據(jù),這對測繪行業(yè)乃至整個自然資源領(lǐng)域都是一個前所未有的機(jī)遇。

        隨著衛(wèi)星數(shù)量的增加,影像的覆蓋能力比以前有了質(zhì)的提升。過去,2米分辨率的衛(wèi)星平均3年才能覆蓋全國一遍,目前2米分辨率的衛(wèi)星平均每個季度即可覆蓋一次,在我國的北方地區(qū),甚至一個月即可覆蓋一次。2018年,衛(wèi)星中心數(shù)據(jù)日處理量已達(dá)50TB,到2019年達(dá)到了80TB。可以說衛(wèi)星遙感大數(shù)據(jù)本身就是一個“金礦”,希望大家都來采金,協(xié)同創(chuàng)新,把衛(wèi)星遙感影像大數(shù)據(jù)的應(yīng)用發(fā)展到新的階段。

        基于衛(wèi)星影像的智能化監(jiān)測能力已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步。目前衛(wèi)星中心已經(jīng)完成了全國面積大于一平方公里面積水系的自動化提取,交通道路的要素提取也實(shí)現(xiàn)了比較高程度的自動化,土地利用變化發(fā)現(xiàn)的自動化程度也在不斷提高,2米分辨率的建設(shè)用地變化每個季度完成一遍。同時,我們開展了許多樣本數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí),包括光伏用地、風(fēng)力發(fā)電等等要素的提取已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全自動化。隨著機(jī)器深度學(xué)習(xí)能力的不斷提升,和新型遙感數(shù)據(jù)擁抱在一起,會產(chǎn)生更多智能化的測繪理念和智慧化的成果,服務(wù)自然資源管理,為國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化、生態(tài)文明建設(shè),以及高質(zhì)量提供遙感信息和技術(shù)支撐。

        衛(wèi)星測繪是面向全球的,而不僅僅是中國。自然資源部國土衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心目前在全球建設(shè)了18個國家應(yīng)用服務(wù)節(jié)點(diǎn),向38個國家的公益性機(jī)構(gòu)免費(fèi)推送衛(wèi)星影像數(shù)據(jù),希望我國的衛(wèi)星測繪事業(yè)能夠更好地推進(jìn)衛(wèi)星遙感技術(shù)和數(shù)據(jù)資源的全球共享與服務(wù),從而建設(shè)全球地理信息知識與創(chuàng)新中心。

        (唐新明 作者系自然資源部國土衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心總工程師,資源三號衛(wèi)星工程應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計師)

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