扎實推進高分專項實施助力“一帶一路”建設

童旭東

（國家國防科技工業局重大專項工程中心，北京 100101）

收稿日期：2018-06-21

高分辨率對地觀測系統重大專項（以下簡稱高分專項）是《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006～2020年）》確定的16個重大科技專項之一。自2010年啟動實施以來，在高分專項領導小組和國防科工局黨組的正確領導下，在各承研承制單位的共同努力下，經過8年多的不懈努力，建立了一套天地一體化設計的高效管理理念，完成了全部7型衛星中6型衛星成功發射，基本建成了我國高分辨率對地觀測系統，形成了一個條塊統籌、布局合理的遙感應用組織和產業發展體系，推動高分數據廣泛應用于20個行業、30個省（區、市）的1 800多家單位，并積極支撐服務軍民融合發展、“一帶一路”建設、精準扶貧等國家重大戰略，圓滿實現了既定的階段任務目標。

1 高分專項基本情況

高分專項作為國家重大科技專項，主要目標從國家重大需求出發，突破高分辨率對地觀測重大技術瓶頸，填補領域空白，構建以天基、臨近空間、航空、地面和應用系統為骨干的高分辨率對地觀測體系，與其他對地觀測手段相結合，形成時空協調、全天候、全天時的對地觀測能力，高分辨率觀測數據的自給率達到60%，形成空間信息產業鏈，使我國對地觀測系統達到世界先進水平。

高分專項工程由天基系統、臨近空間系統、航空系統、地面系統和應用系統等組成。高分專項建設任務示意圖如圖 1所示。其中，天基觀測系統由光學、微波觀測等若干顆衛星組成，空間分辨率優于1m，光譜分辨率達納米級；臨近空間觀測系統由平流層飛艇和觀測載荷組成，具備區域實時觀測能力；航空觀測系統由有人機和無人機觀測系統組成，空間分辨率優于 0.1m；地面系統統籌建設數據接收、處理和運行管理系統，建立數據共享網格平臺，實現資源共享和協同工作；應用系統統籌建設相關行業和區域應用示范系統，建立共性技術研發與應用服務平臺，實施產業示范，打通空間信息產業鏈。

高分專項還肩負推動中國遙感衛星與地面系統運行管理、對地觀測數據應用與產業開發等政策法規和標準規范研究、制定，以及促進相關國際合作與交流等任務。

圖1 高分專項建設任務示意Fig.1 Sketch map of CHEOS

2 高分專項實施有關進展

按照“邊建設、邊運行、邊應用”的原則，經過8年多的實施，高分專項頂層設計深入優化，技術攻關成效顯著，條件建設保障有力，各系統實施協同推進，重點項目進展順利并取得重要階段性成果，衛星數據獲取、分發和應用成效顯著。

2.1 天基觀測系統

高分專項全部 7型衛星中 6型衛星成功發射，實現了“六戰六捷”。高分專項各衛星的有關情況如表1所示。其中，“高分一號”衛星實現了中高分辨率與大幅寬相結合的觀測能力，“高分二號”衛星標志著我國民用遙感衛星跨入亞米級分辨率時代，“高分三號”衛星是我國首顆1m分辨率C頻段多極化合成孔徑雷達成像衛星，“高分四號”衛星是世界首顆地球靜止軌道高分辨率成像遙感衛星，“高分五號”衛星同時具備陸地環境高光譜觀測能力，“高分六號”衛星可與“高分一號”衛星組網運行。“高分一號”至“高分四號”衛星典型影像如圖2所示。

表1 高分專項各衛星的有關情況表Tab.1 The related information list of the satellites in high resolution special project

圖2 “高分一號”至“高分四號”衛星典型影像圖Fig.2 Typical images of GF-1 to GF-4 satellite cameras

2.2 地面系統

地面系統建設以“任務規劃統一、數據標準統一、運行平臺統一、服務模式統一、信息網絡統一”為原則，主要包括高分衛星的數據接收、數據處理、任務管理3個分系統及其配套設施，為用戶部門和應用系統提供高分衛星數據和1-2級標準產品。

通過 8年多的持續建設，地面系統已總體建成密云、喀什、三亞、牡丹江、北京靜止站、北極等6站組成的數據接收系統，建設了敦煌、青海湖、內蒙古、嵩山等定標檢校場，已建成“高分一號”至“高分六號”的衛星數據處理系統和任務管控系統，已開通15條數據傳輸專線；計劃于2020年全面完成系統建設并開展業務化運行。2016年12月15日，北極接收站建成投入試運行，具備全天候、全天時、多種分辨率衛星的接收能力，極大提高了衛星拍攝數據的下傳效率。

2.3 應用系統

高分專項嚴格按照強化應用的建設原則，將抓好高分專項應用工作作為抓好專項工作的出發點和落腳點，以整合數據資源為突破，以服務數據應用為核心，全產業鏈統籌布局，在短板處聚焦發力，全力拓展高分應用的廣度和深度，推進對地觀測數據共享平臺建設，尤其是在事關全局、影響深遠的應用推廣方面重點發力，取得了系列創新性成果。

1）加強頂層謀劃，編制完成《高分專項應用推廣總體方案》，提出國家遙感應用“十要素”理論架構，在全面完成專項任務的前提下，重點拓展應用廣度和深度，進入行業主體業務和地方綜合治理體系；

2）加強政策保障，頒布數據政策和指導意見，先后印發了《高分專項衛星遙感數據暫行管理辦法》、《高分專項數據應用推廣指導意見》等，加速高分衛星應用推廣；

3）填補空白，發布標準規范和應急機制，先后發布了高分專項首批53項標準和第二批50項標準，以及《高分專項遙感衛星應急數據獲取工作機制和流程》；

4）強化資源整合，聯合國土、環保、農業、測繪等18家部委、有關地方和衛星應用龍頭企業，構建高分應用綜合信息服務共享平臺，打造“高分中國”數字影像球，實現“互聯網+天基信息”的有效銜接，先后發布了平臺1.0版本和2.0版本；

5）布局應用體系，進一步擴大參與部門范疇，將公安、審計、海關、高鐵、交通運輸等行業納入高分專項應用示范體系，設立了高分應用技術中心和30個省級高分系統數據應用中心；

6）編制高分衛星應用國家報告，引領新的發展模式，先后發布了《2017中國高分衛星應用國家報告》（綜合卷、行業卷、區域卷）和《2018中國高分衛星應用國家報告》（共性產品卷、標準規范卷）。

截至當前，高分衛星數據已應用于國土、海洋、環保、水利、林業、農業、發改委、減災、中科院、氣象、住建、交通等12個行業的主體業務，帶動公安、地震、統計、衛生等4個業務應用上臺階。高分衛星數據已在20個行業1 800多家單位得到了廣泛應用，已經累計使用數據1 326萬余景，形成行業專題產品446項，服務產品126項。各行業部門充分挖掘高分衛星的應用領域，成效顯著。同時，高分專項全面部署省域產業化應用，服務國家戰略和地方經濟發展。先后支持北京、新疆、廣西、西藏等 30個省（自治區、直轄市）設立了省級高分數據與應用中心。已累計向各地區分發高分衛星數據138萬景，形成區域專題產品239項，服務產品131項。試點了北京、新疆兩個區域應用示范，已初步實現政府購買衛星應用服務的商業模式。全面部署了兩批共52個省域產業化示范項目，重點圍繞“四大板塊”、“三個支撐帶”和“軍民融合深度發展”等國家發展戰略，以全面拉動省域至縣域高分應用，服務地方經濟建設和社會發展為目標，進入政府綜合治理管理體系。此外，采用后補償的方案，培育和帶動地方衛星應用企業，實現高分專項成果轉化，推動高分應用的產業化。

3 高分專項取得的主要成效

在高分專項實施前，我國天地一體化高分辨率對地觀測體系尚未建立，嚴重缺乏自主高分辨率對地觀測數據。國內優于2m的自主高分辨率數據占比低于20%，且只在國土、測繪、環保、減災等少部分行業開展應用，海量遙感數據的業務應用能力不足；各行業的業務衛星系統未能統籌發展，遙感衛星數據及應用產品的共享共用缺乏政策、機制、技術等保障；各區域高分辨率數據的應用基本空白。然而，隨著高分專項的全面實施，我國對地觀測技術水平、數據保障能力、應用的廣度和深度、產業發展規模等均實現了跨越式發展，有力促進了我國空間信息產業鏈的快速形成。

（1）極大提高了對地觀測水平

高分專項推動我國低軌衛星空間分辨率由實施前最高2.1m提高到0.8m，地球同步遙感衛星分辨率由千米級提高到50m，低軌遙感衛星設計壽命由3年大幅提高到8年。由高低不同軌道、具有從可見光到微波不同譜段觀測手段的多顆高分衛星，初步構成了我國自主高分辨率對地觀測系統并形成體系能力。

（2）建立了按“數據型譜”的天基數據源

已發射了“高分一號”高分寬幅、“高分二號”亞米全色、“高分三號”1m雷達、“高分四號”同步凝視、“高分五號”高光譜觀測等多顆衛星，數據源不斷豐富，迄今為止，涵蓋不同空間分辨率、不同覆蓋寬度、不同譜段、不同重訪周期的高分數據體系基本形成，與其他民用衛星遙感數據相配合，為高分遙感的應用奠定了堅實基礎。

（3）已實現基本替代進口、高分衛星數據自給率達80%

近幾年，由于“高分一號”、“高分二號”、“高分三號”、“高分四號”衛星數據的持續穩定供應和相關數據處理服務日臻完善，國外衛星數據市場日漸萎縮，數據價格也持續下降，分辨率低于2m的國外衛星數據已基本退出國內市場。截至當前，累計分發高分衛星數據約1 500萬景。16m數據已全部替代進口，2m/8m數據自給率80%以上，1m/4m數據部分替代進口，高分衛星數據已全面進入主要應用領域。

（4）極大促進了各行業、各區域的遙感應用水平

專項實施前，僅有國土、林業、測繪等8個行業、北京等少數幾個區域開展遙感衛星應用，而專項實施后至今，已有22個行業、30個省市自治區開展遙感衛星應用并取得了豐碩成果。同時，高分數據已經逐漸進入各行業的主體業務，成為政府治理結構和治理體系的重要支撐。另外，高分應用領域不斷擴展，催生了一系列新的遙感應用方向，如扶貧、審計、旅游、海關、安全生產等。

（5）形成了協同融合的高分模式

高分專項在天地一體化、行業融合、信息共享等方面實現了機制體制創新，“高分模式”為后續重大專項的實施提供了良好的借鑒。專項改變了衛星研制和應用推廣分離管理的局面，統籌“天地一體化”建設，以應用為出發點，統籌數據源、地面系統和應用系統各環節，按照一體化的格局分析設計實施，實現多用戶應用效果最大化，大大提高衛星綜合應用效能。

（6）高分遙感國際合作初見成效

高分專項已成為中國國家航天局進行雙邊、多邊國際交流與合作的新名片，有力促進了中俄、中巴（西）、中埃（及）等合作協議、大綱、諒解備忘錄的簽訂和實施；為推進“一帶一路”空間信息走廊實施、構建金磚五國遙感衛星星座和建設亞太空間合作組織多任務小衛星星座，奠定了堅實的基礎。同時，組織發布了《“高分五號”衛星數據應用的國際合作計劃》，受到了國際遙感界的廣泛關注和積極支持。

（7）創新投資渠道，依托高分專項設立衛星應用產業基金

為貫徹落實國家創新驅動發展戰略和軍民融合發展戰略，積極探索我國衛星應用產業以市場化模式快速發展的道路，推動以傳統的國家財政投資模式向市場化融資模式的轉變，在國防科工局的指導下，依托高分專項，由中國航天科技集團公司聯合地方政府、大型金融機構共同發起設立了國華衛星應用產業基金，重點投資衛星通信、導航、遙感以及衛星技術應用領域，基金規模達200億元，首批募集資金達50億元。通過基金的設立，將進一步促進我國衛星應用產業規模化發展，助力空間信息產業鏈的快速形成。

（8）積極探索軍民融合發展的模式和方向

高分專項統籌軍民需求，開展一體化方案論證與系統設計；在組織機構與制度建設、科研任務與保障條件、地面系統與基礎設施等方面分工協作、統籌實施；建立了數據交換平臺和快速響應機制，穩步推動信息和資源共享共用；積極探索融合應用模式，深挖民用高分衛星潛力，共同推動高分衛星數據在國家安全、防災減災、反恐維穩、應急響應等方面的應用，融合應用成效顯著。

4 國家級綜合應用

結合高分專項各行業和省級中心已經形成的高分數據產品和服務能力，經過綜合提煉，凝練為保障國家安全、國家全球利益維護、國家戰略規劃支撐及重大工程監測、國家綜合防災減災救災、資源調查與監測、環境監測與評價、城市精細化管理、執法監督、國際合作與地球系統科學研究等9個國家級綜合應用領域。國家級綜合應用領域設計圖如圖3所示。

比如，水利部門以高分數據為基礎，整合了3大類29種數據資源，形成水利“一張圖”，為長江經濟帶岸線規劃和取水口規劃提供支撐，從而在2個月內完成過去需要2年才能完成的規劃工作。水利一張圖如圖4所示。

四川災害管理部門利用“高分二號”衛星2017年8月9日的影像數據，基于房屋道路監測以及傷亡人數等多元信息研判，地方及時啟動一級響應，國家啟動三級響應。圖5所示，顯示為九寨溝地震災害監測房屋受損情況，地點為九寨溝縣漳扎，紅色區域為滑坡，黃色為疑似受損房屋。

圖3 國家級綜合應用領域設計Fig.3 Design of national integrated application fields

圖4 水利一張圖（安徽省長江流域地區）Fig.4 One map of water conservancy（Anhui province of the Yangtze River basin）

圖5 九寨溝地震災害監測房屋受損情況Fig.5 Damage monitoring of buildings in Jiuzhaigou earthquake

5 助力“一帶一路”建設

為積極響應國家“一帶一路”倡議，國防科工局、國家發展改革委聯合印發了《關于加快推進“一帶一路”空間信息走廊建設與應用的指導意見》，旨在充分利用中國已有和規劃中的通信、遙感、導航衛星，與“一帶一路”沿線國家補充共建部分通信、遙感衛星，建設互聯互通的地面設施，促進“一帶一路”沿線國家空間信息應用和產業發展。我中心作為技術論證總體牽頭單位，大力推動空間信息走廊項目的深化論證和實施工作，并積極推動高分專項服務“一帶一路”沿線國家開展基礎設施建設、能源開發、防災減災、產業合作等領域應用。

高分專項作為“天眼”工程、創新工程、應用工程，堅持需求牽引、突出科技引領，強化應用推廣、注重市場培育，統籌建設與應用，深入貫徹國家創新驅動發展戰略和軍民融合發展戰略，為“一帶一路”倡議、國家治理體系和治理能力現代化提供優質的空間信息服務，為建設航天強國、科技強國、數字中國做出新的貢獻。

（本文根據作者在首屆中國航天大會的主旨報告內容編輯整理，已經本人審閱。）