APSCO成員國(guó)對(duì)衛(wèi)星遙感應(yīng)用的需求分析

● 文|航天恒星科技有限公司　方舟　李寶明　郭偉

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APSCO成員國(guó)對(duì)衛(wèi)星遙感應(yīng)用的需求分析

● 文|航天恒星科技有限公司方舟李寶明郭偉

亞太空間合作組織（APSCO）各成員國(guó)對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的需求主要集中在國(guó)土資源、城市建設(shè)及規(guī)劃、地礦及能源勘探、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、海洋及區(qū)域水體、防災(zāi)減災(zāi)、測(cè)繪等領(lǐng)域。在各國(guó)對(duì)衛(wèi)星遙感應(yīng)用的需求中，對(duì)空間分辨率的需求，既有1m詳查又有16m普查要求；對(duì)可見光光譜分辨率的要求，要具有全色、藍(lán)、綠、紅、近紅外等幾個(gè)波段；對(duì)高光譜也有需求，要求其光譜分辨率能優(yōu)于10nm，空間分辨率優(yōu)于30m。

一、概述

APSCO是我國(guó)發(fā)起成立的第一個(gè)政府間高技術(shù)領(lǐng)域國(guó)際組織，是繼歐空局之后全球第二個(gè)區(qū)域空間合作組織。2005年簽署組織公約，2007年在聯(lián)合國(guó)登記注冊(cè)，2008年12月16日開始運(yùn)行。APSCO總部設(shè)在北京，現(xiàn)有正式成員國(guó)8個(gè)，分別為孟加拉國(guó)、中國(guó)、伊朗、蒙古、巴基斯坦、秘魯、泰國(guó)、土耳其和印度尼西亞簽約后正在履行國(guó)內(nèi)審批確認(rèn)程序，APSCO已召開了8次理事會(huì)會(huì)議。

APSCO的宗旨是推動(dòng)成員國(guó)之間空間科學(xué)、技術(shù)及其應(yīng)用多邊合作，并通過技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用、人才培訓(xùn)等事務(wù)在成員國(guó)之間開展互助，提高成員國(guó)空間應(yīng)用能力，促進(jìn)人類和平利用外層太空。APSCO的合作領(lǐng)域包括：空間技術(shù)及其應(yīng)用項(xiàng)目，空間科學(xué)研究和空間科學(xué)技術(shù)教育、培訓(xùn)等。

APSCO是亞太地區(qū)唯一的政府間空間合作組織，是各國(guó)圍繞空間科學(xué)技術(shù)開展多邊合作的重要平臺(tái)。2014年9月24日，APSCO理事會(huì)第八次會(huì)議在巴基斯坦召開，中國(guó)提出的“聯(lián)合多任務(wù)小衛(wèi)星星座”項(xiàng)目，獲得理事會(huì)批準(zhǔn)。多任務(wù)小衛(wèi)星星座以中國(guó)及APSCO成員國(guó)現(xiàn)有的衛(wèi)星資源為支撐，并進(jìn)一步發(fā)展多載荷小衛(wèi)星，滿足APSCO成員國(guó)的多類衛(wèi)星應(yīng)用需求。APSCO的工作，以中國(guó)提出的“聯(lián)合多任務(wù)小衛(wèi)星星座”項(xiàng)目獲得理事會(huì)通過和數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)投入運(yùn)行并發(fā)揮較好作用等為標(biāo)志，取得諸多新的發(fā)展。習(xí)近平主席提出的“一帶一路”的重要倡議，目的是把快速發(fā)展的中國(guó)經(jīng)濟(jì)同沿線國(guó)家的利益結(jié)合起來。APSCO現(xiàn)有成員國(guó)和潛在成員國(guó)大部分位于“一帶一路”沿線。中國(guó)帶動(dòng)各國(guó)航天技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展，并與該組織各成員國(guó)共同搭建“天基絲綢之路”，促進(jìn)亞太地區(qū)的互聯(lián)互通。亞太空間合作組織成員國(guó)分布情況見圖1。

圖1　亞太空間合作組織成員國(guó)分布情況

二、全球衛(wèi)星遙感發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)

1．國(guó)際商業(yè)衛(wèi)星遙感發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前國(guó)際在軌商業(yè)遙感衛(wèi)星30多顆，其中高分辨率光學(xué)衛(wèi)星（分辨率≤1m）12顆（美國(guó)5顆，法國(guó)2顆，俄羅斯2顆，以色列、印度、韓國(guó)分別1顆），高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星7顆（意大利4顆，德國(guó)2顆，韓國(guó)1顆）；中分辨率（1m＜分辨率≤2.5m）光學(xué)衛(wèi)星7顆；低分辨率（分辨率＞2.5m）光學(xué)衛(wèi)星12顆，雷達(dá)衛(wèi)星1顆（見表1）。高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，SAR數(shù)據(jù)價(jià)格昂貴，而低分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)較為便宜，甚至免費(fèi)。同時(shí)高分辨率衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商擁有成熟的國(guó)際運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)、廣泛的國(guó)際營(yíng)銷渠道及穩(wěn)定的國(guó)際客戶，占據(jù)著較大的市場(chǎng)份額[1]。

表1　國(guó)際在軌商業(yè)遙感衛(wèi)星

2．遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

發(fā)達(dá)國(guó)家在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域綜合利用空間信息方面已發(fā)展得比較成熟，美國(guó)、法國(guó)、歐空局等國(guó)家或機(jī)構(gòu)已經(jīng)形成完善的多星多載荷地面數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)，并已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于政治、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、減災(zāi)防災(zāi)、科研等領(lǐng)域，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。空間技術(shù)具有覆蓋面大、數(shù)據(jù)連續(xù)、動(dòng)態(tài)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，在各領(lǐng)域工作中，空間信息的綜合利用尤為重要。

商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式高效，便捷、強(qiáng)大的空間信息服務(wù)網(wǎng)也已具備空間信息集成與快速服務(wù)能力。隨著云計(jì)算和空間信息技術(shù)的發(fā)展，使用云計(jì)算提供的強(qiáng)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算能力，為空間信息提取和應(yīng)用提供支持。在空間信息云服務(wù)方面，GoogleEarth/ Map、YahooMap等大型信息服務(wù)提供商所提供的遙感數(shù)據(jù)庫(kù)在線訪問服務(wù)模式，使公眾用戶可以方便地通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽全球遙感影像，有力地推動(dòng)了空間信息的社會(huì)應(yīng)用[2]。

三、需求分析

根據(jù)APSCO各成員國(guó)應(yīng)用需求，其對(duì)衛(wèi)星遙感應(yīng)用需求主要集中在災(zāi)害監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)、陸地覆蓋、礦產(chǎn)資源勘測(cè)、林業(yè)、生態(tài)、海洋資源和城市管理等領(lǐng)域。各成員國(guó)具有地域分布廣闊、地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜、資源豐富和自然災(zāi)害頻發(fā)等特點(diǎn)，需要包括光學(xué)、SAR、高光譜等各類遙感數(shù)據(jù)。考慮各國(guó)空間技術(shù)研制能力有限、經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡和部分國(guó)土面積不大等特點(diǎn)，應(yīng)發(fā)揮載荷交叉多樣、軌道和組網(wǎng)合理覆蓋、靈活適應(yīng)強(qiáng)的特點(diǎn)。此外，合理利用各成員國(guó)的不同地理位置，建立天地一體化系統(tǒng)，在降低成本的同時(shí)提高系統(tǒng)性能并增強(qiáng)成員國(guó)之間的合作。

1．各國(guó)應(yīng)用需求

各成員國(guó)在理事會(huì)會(huì)議上確定的衛(wèi)星遙感應(yīng)用需求見表2。

表2　各成員國(guó)應(yīng)用需求分析

應(yīng)用領(lǐng)域需求光譜分辨率/ nm孟加拉國(guó)國(guó)家需求需求細(xì)化印尼載荷土耳其秘魯伊朗蒙古泰國(guó)時(shí)間分辨率巴基斯坦空間分辨率/ m面積統(tǒng)計(jì)√　√　√　MS　＜30　每季長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)√　√　√　√5～10 （HSI）產(chǎn)量預(yù)測(cè)√　√　√　√　1～30 1～30 PAN+MS, HSI 每10天農(nóng)業(yè)精細(xì)農(nóng)業(yè)　1～5病蟲害監(jiān)測(cè)　√　√　PAN+MS, HSI　1～10每天/ 每10天（HSI）5～10 （HSI）信息建模　√　HSI　30 每10天　5～10土地利用精細(xì)監(jiān)測(cè)　√　√　√PAN+MS，HSI 1～5/30 （HSI）每月/每季（HSI）5～10 （HSI）陸地覆蓋土地利用宏觀監(jiān)測(cè)　√　√　√　MS　 10～30每季耕地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)PAN+MS　 1～10　每月工業(yè)用礦產(chǎn)勘查√礦產(chǎn)資源精細(xì)監(jiān)測(cè)　√√　√1～2.5　每月礦產(chǎn)資源勘測(cè)油氣資源調(diào)查√√PAN+MS√√礦產(chǎn)資源宏觀監(jiān)測(cè)　√√　√　5～10每季礦產(chǎn)資源勘探HSI　30　每半年　5～10碳?xì)浠衔锾綔y(cè)√√精細(xì)監(jiān)測(cè)　√　√　√　PAN+MS　 1～5　每月宏觀監(jiān)測(cè)　√　√　MS　 10～30每季紅樹林監(jiān)測(cè)　PAN+MS 1～5　每月林業(yè)病蟲害監(jiān)測(cè)　√　√　PAN+MS　 1～10　每天結(jié)構(gòu)參數(shù)　√HSI　30　每半年　5～10林火預(yù)測(cè)　√

注：MS－多波段；PAN－單波段；HSI－色調(diào)、飽和度、強(qiáng)度。

2．?dāng)?shù)據(jù)共享需求

APSCO各國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力、航天技術(shù)水平差別較大。各國(guó)均認(rèn)識(shí)到航天技術(shù)對(duì)社會(huì)各行業(yè)發(fā)展的巨大推動(dòng)作用，尤其在災(zāi)害監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)、陸地覆蓋、礦產(chǎn)資源勘測(cè)、林業(yè)、生態(tài)、海洋資源和城市管理等方面，各國(guó)不同行業(yè)對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)需求強(qiáng)烈。

經(jīng)過多年發(fā)展，中國(guó)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務(wù)能力日益增強(qiáng)。參與全球競(jìng)爭(zhēng)，推進(jìn)航天技術(shù)全球應(yīng)用，既是中國(guó)航天技術(shù)跨越式發(fā)展的必由之路，也是中國(guó)航天造福民眾、貢獻(xiàn)人類的責(zé)任。中國(guó)可提供GF-1、GF-2、GF-6、ZY-3、X-SAR等衛(wèi)星數(shù)據(jù)，為APSCO成員國(guó)提供遙感服務(wù)，應(yīng)對(duì)重大自然災(zāi)害和突發(fā)環(huán)境事件，提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)及產(chǎn)品服務(wù)。目前，這5顆遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)直接服務(wù)于國(guó)土整治、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害預(yù)報(bào)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展等社會(huì)生活領(lǐng)域[3]。通過數(shù)據(jù)共享，將降低亞太多任務(wù)小衛(wèi)星星座的整體成本，避免衛(wèi)星資源重復(fù)。中國(guó)遙感衛(wèi)星的數(shù)據(jù)共享服務(wù)，將推動(dòng)整個(gè)APSCO衛(wèi)星服務(wù)業(yè)和太空經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新發(fā)展。

3．載荷滿足度分析

APSCO各成員國(guó)應(yīng)用需求具有以下特點(diǎn)：空間遙感應(yīng)用需求多樣化，對(duì)時(shí)間分辨率要求高。應(yīng)用領(lǐng)域包括：災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估、農(nóng)業(yè)、陸地覆蓋、礦產(chǎn)資源勘測(cè)、林業(yè)、生態(tài)、DEM、海上應(yīng)用、地理信息和基于高光譜的其他應(yīng)用。

根據(jù)匯總的需求，進(jìn)行載荷初步配置。擬選用重量較輕、功耗較低、尺寸較小的成熟載荷，在滿足技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)性的同時(shí)，考慮與其他星的配合使用。為了更好的配合光學(xué)遙感，在多云、水汽較多的地區(qū)，SAR衛(wèi)星可全天候觀測(cè)。

四、結(jié)論

目前，APSCO各成員國(guó)對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的需求主要集中在國(guó)土資源、城市建設(shè)及規(guī)劃、地礦及能源勘探、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、海洋及區(qū)域水體、防災(zāi)減災(zāi)、測(cè)繪等領(lǐng)域；對(duì)空間分辨率的需求，既有1m詳查又有16m普查要求；對(duì)可見光光譜分辨率的要求，要具有全色、藍(lán)、綠、紅、近紅外等幾個(gè)波段；對(duì)高光譜也有需求，并且最好光譜分辨率能優(yōu)于10nm，空間分辨率優(yōu)于30m。

履行APSCO框架下的國(guó)際合作相應(yīng)責(zé)任和義務(wù)，深入開展亞太衛(wèi)星組網(wǎng)聯(lián)合機(jī)制研究，做好中國(guó)、秘魯、巴基斯坦、土耳其等已發(fā)射和規(guī)劃衛(wèi)星的協(xié)同觀測(cè)，充分利用各成員國(guó)的優(yōu)勢(shì)衛(wèi)星資源，開展數(shù)據(jù)交換共享，提升衛(wèi)星綜合應(yīng)用效能。

充分利用APSCO合作平臺(tái)，做好亞太區(qū)域地面接收站網(wǎng)、測(cè)控站網(wǎng)、圖像處理系統(tǒng)的整體布局分析論證，依托優(yōu)勢(shì)國(guó)家，開展海外聯(lián)合建站，APSCO各成員國(guó)可采取出借土地等方式，共同建設(shè)運(yùn)行地面站，推動(dòng)形成具有區(qū)域影響力的地面合作項(xiàng)目，補(bǔ)充完善亞太區(qū)域防災(zāi)減災(zāi)能力和水平，服務(wù)于亞太區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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