新疆卫星遥感应用发展研究

2016-01-02天地一体化信息技术国家重点实验室贺广均蒋金雄夏正欢航天恒星科技有限公司郝研战勇杰马海全新疆卫星应用工程中心李虎黄新利

卫星应用 2016年5期

● 文｜天地一体化信息技术国家重点实验室　贺广均　蒋金雄　夏正欢航天恒星科技有限公司　郝研　战勇杰　马海全新疆卫星应用工程中心　李虎　黄新利

新疆卫星遥感应用发展研究

● 文｜天地一体化信息技术国家重点实验室贺广均蒋金雄夏正欢
航天恒星科技有限公司郝研战勇杰马海全
新疆卫星应用工程中心李虎黄新利

作为新疆维吾尔自治区卫星应用产业的重要组成部分，新疆卫星遥感应用经历了20世纪70年代的起步，80年代的摸索，90年代的蓬勃发展以及现阶段的逐步成形四个阶段［1,2］。1972年，新疆第一个气象卫星接收站建立，从此，新疆进入了卫星遥感应用时期。20世纪80年代初，随着国外遥感卫星数据的引进，新疆遥感卫星应用从单一的气象监测发展到国土资源普查、生态环境监测、土地利用规划等众多领域。1999年10月，中国和巴西联合研制的中巴地球资源（CBERS-1）卫星发射成功，随后CBERS-1卫星数据广泛应用于农业、林业、水利、矿产、能源、测绘、环保等部门，迅速填补了新疆卫星遥感领域的多项空白，并将自治区卫星遥感应用推上了一个新的高度［3］。21世纪初，随着国产风云系列气象卫星、资源系列卫星、海洋系列卫星、环境减灾卫星和立体测绘卫星的陆续发射，尤其是2010年启动的高分辨率对地观测系统国家重大工程，新疆遥感卫星应用进入了产业化发展时期［4,5］。

按照新疆经济和信息化委员会与新疆国防科学技术工业办公室组织编制的《新疆自治区卫星应用产业中长期发展规划纲要（2012—2020年）》战略部署，到2020年前，建立基本满足社会发展和公共安全需求的自治区和地州两级卫星应用基础体系，建成满足政府公共管理和社会公众需求卫星应用服务体系，建成以卫星应用产业园区为龙头的卫星应用企业集群和产业链，推动新疆信息化和经济建设跨越式发展。

一、新疆卫星遥感应用的需求

新疆拥有166.49万平方千米的土地面积，与中亚、南亚、西亚等8个国家接壤，区域由森林、草原、湖泊、沙漠、戈壁滩、雪山、耕地以及居民用地等多种地理环境构成［6］。一方面，优越的地理位置、优良的空间大气环境及单一的地物类型等特点，非常适合卫星遥感数据的接收以及数据定标、真实性检验等研究。另一方面，卫星遥感数据的应用，可对疆内各类耕地、林地、草地、雪地、沙地、戈壁等面积和土壤情况进行调查和变化监测；对粮、棉、油和农林经济作物等年度种植面积、作物长势、产量评估进行定期调查和变化监测；对积雪、冰川、河流、湖泊等进行水体容积、水环境和耗水动态进行定期调查和变化监测；对地质、矿产资源调查提供定量遥感解译分析和开采状态监测；对生态环境变化提供监测服务；对各类可能发生自然灾害的目标区域提供预警预报服务［7］。

近年来，新疆政府相关部门在资源调查和环境监测方面展开了大量的卫星遥感应用建设，并取得了较好成果，新疆维吾尔自治区经济和信息化委员会成立了“新疆卫星应用工程中心”，国土、矿产、农业、林业、畜牧、水利、气象等行业管理部门陆续成立了“遥感中心”，专业从事卫星遥感应用工作。但在实际应用中，也存在卫星遥感数据短缺问题，特别是高分辨率数据。由于之前我国卫星数量少、分辨率低，主要利用国外卫星的遥感数据，采购成本高且实时性差，加之行业部门间缺乏数据共享机制，数据重复采购情况也比较多，制约了新疆卫星遥感应用的发展。近两年来，伴随我国资源一号02C星、资源三号卫星、天绘卫星和高分系列卫星发射升空，将空间分辨率提高到1m，一定程度上解决了数据获取难、数据昂贵等问题，但远未满足相关部门对卫星遥感数据时空分辨率的需求。另外，受当前疆内卫星遥感技术水平限制，卫星遥感应用水平远未达到相关行业部门对业务化程度的要求［8，9］。

二、新疆卫星遥感应用现状

新疆卫星遥感应用产业起步较早，但与内地发达省区相比，发展缓慢且存在较大差距。据新疆卫星应用产业发展领导小组全疆调查统计结果显示，目前，自治区在建或试运行的卫星遥感应用业务化系统共8套，涉及农、林、牧、环境、交通、气象等领域［10］。其中，在国土资源监测领域，已实现每个县市土地利用数据的卫星遥感检查和同步宏观监测；在地矿探测领域，已使用卫星遥感图像进行地质解译，卫星影像成为地质勘探的重要支撑；在水利工程领域，主要利用卫星遥感技术开展水文监测和防汛预警监测等应用；在地理测绘领域，应用卫星遥感数据分别制作各种比例尺地图、搭建了数字城市地理空间框架并建设了自治区基础地理信息平台，开展了地理国情普查试点工作；在林业应用领域，利用卫星数据完成了全疆森林一类、二类数据调查，同时，高分辨率遥感数据被用于荒漠化监测、湿地监测、公益林界定、森林资源调查、监测管理等领域；在气象监测领域，依托卫星遥感技术每年向政府提供积雪监测、火情和洪水灾害监测、生态质量气象评价等决策服务信息；在农业应用领域，主要对新疆棉花、玉米、小麦等大宗农作物主产区进行监测及遥感数据分析，从而获取监测作物的种植面积、长势等信息，为有关政府部门决策提供基础数据，已初步实现利用卫星遥感数据进行农情监测、估产预报等工作；在环境保护领域，主要用于卫星数据执法、环境监测、评价等业务工作，开展了西部生态环境现状遥感调查，建立了新疆环境遥感应用系统。总体而言，卫星遥感应用已扩展到自治区的主要行业，应用领域还在进一步延伸，但目前总体应用水平不高，业务化应用程度普遍较低。

三、新疆卫星遥感应用发展的优势

新疆卫星遥感应用发展较内地具有明显的优势，主要体现在三个方面：①地域优势。新疆地处我国西部，是我国卫星数据理想的地面接收点，我国在轨运行的遥感卫星在新疆均设有地面接收站。2010年启动的国家高分辨率对地观测系统重大专项，在新疆建立高分卫星地面接收站，并将新疆列为全国率先启动的两个区域示范省区之一。新疆地域辽阔、大气环境优良，地类差异鲜明，且具有高度均一性，是卫星遥感应用技术研究和产业发展最具条件和发挥能力的地区。②政策优势。党中央、国务院高度重视新疆的发展与稳定，19省市对口援疆提供了新疆快速发展的历史机遇；上海合作组织体系建立，也创造了西部沿边开放的良好环境，为新疆卫星遥感应用产业发展提供了良好的政策条件和发展空间。可充分把握有利时机，扩大国家和内地省区市援疆业务范围［11］。③产业环境优势。新疆地大物博，卫星应用产业发展市场空间巨大［12］。卫星遥感已在资源普查与变化监测、生态环境调查与监测、农林作物长势监测与估产分析等方面深入应用，成为有效的不可替代的保障手段，应用需求空间会越来越大，随着卫星应用设备和产品制造及应用服务业不断扩展，将孕育新的产业市场，同时，新疆具有向中亚国家卫星应用服务的国际市场［13］。

当前，新疆正处于发展的黄金时期。从中央到地方，各级领导、各部门对新疆卫星应用产业发展给予高度重视。对在幅员辽阔、卫星应用技术发挥作用潜力巨大的新疆发展卫星应用产业提出了殷切希望，成立了自治区卫星应用产业发展领导小组，高位推动、统筹协调，为新疆卫星应用产业发展提供了组织保障。从国家发改委、原中国人民解放军总装备部、国家国防科工局等组织管理实施的卫星应用产业发展专项、高分重大专项等，将新疆列为全国卫星应用重点示范区域并给予项目支持，开展资源环境、安全应急、社会生产等具体应用，大力支持新疆卫星应用产业的发展。据不完全统计，近10年来，新疆各类国产卫星遥感应用的总体经济社会效益在10亿元以上，为卫星遥感应用产业发展奠定了良好的基础［14］。

四、新疆卫星遥感应用发展存在的问题

结合新疆卫星遥感实际应用需求和发展现状，目前，自治区卫星遥感发展主要存在以下几方面问题：①卫星遥感数据获取难。目前，国内卫星遥感数据的管理模式并不清晰，而无论对于商业化模式发展还是共享模式发展，政府目前还没有表明确切的态度和具体的管理方法。政府投入财力和物力产生的卫星遥感数据资料为卫星的主用户所有，而其他用户使用起来就很困难，地方用户使用起来渠道也不畅通。同时，自治区相关行业卫星数据信息资源采购与开发应用仍处于条块管理状态，重复投入、浪费严重，数据资源不能有效共享，严重制约了自治区卫星遥感应用的发展。②专业技术水平较低。新疆卫星遥感的专业技术水平和业务化应用能力均低于内地发达省区，新疆区内的高等院校、科研机构对应学科较少，信息技术人才不足，特别是高端技术和管理人才严重缺乏。目前，自治区从事卫星应用技术研发的专业人才仅有1000人左右，且每年疆内高校培养和引进的专业人才不足300人。③卫星遥感产业化程度低。卫星遥感应用和产业化相辅相成，卫星遥感的产业化促进了卫星遥感应用的不断发展，同时，卫星应用的不断扩大又推动了卫星产业的持续性发展。目前，新疆卫星应用产业尚处于产业化发展的初级阶段，疆内卫星遥感应用市场主要依托内地企业，而本地相关科技企业较少，商业化模式不清晰，缺乏市场关联和市场运作机制［15，16］。

五、新疆卫星遥感应用后续发展方向建议

在国家相关部门支持下，近几年新疆卫星遥感应用取得了较大进展。目前，新疆遥感相关行业和相关部门对遥感卫星数据的需求越来越迫切，农、林、牧、环境、交通、气象等领域的卫星遥感应用业务化系统正在建设和完善，卫星遥感应用领域也在进一步扩展。需积极与国家各类遥感卫星归口管理部门联系和合作，构建遥感卫星地面固定及移动接收处理站，构建全国卫星遥感定标场和真实性检验场，构建无人机对地遥感系统，搭建遥感数据处理和产品生产平台及数据快速处理系统，搭建卫星遥感数据共享与发布系统，提高从卫星遥感数据获取、处理到应用的天地一体化业务服务能力［17］。现阶段亟需从以下方面开展新疆卫星遥感应用。

1.遥感卫星地面接收处理站建设

协助国家国防科技工业局高分观测专项办公室、中国科学院在喀什地区建设地面固定接收站，同时建设“全国卫星高分遥感数据新疆分中心”，作为全国高分遥感卫星接收站网的组成部分，接收新一代高分遥感卫星和资源三号卫星等高码速率卫星数据，备份接收资源系列、环境系列等低码速率卫星数据。积极申请国家立项，争取在新疆适宜的区域、地点建设一套属于新疆自行管理的遥感卫星地面固定接收站，用以解决卫星遥感数据源瓶颈问题，保障自治区各级政府和行业管理部门应用需求，同时向企事业单位、公众用户及中西亚地区用户提供卫星遥感数据产品服务，获取较好的经济收益和社会效益。

2.卫星遥感定标场和真实性检验场建设

新疆地域宽广，晴天数量多，日照时间长，降水量少，空气干燥，具有独特的地形地貌，是建设卫星遥感定标场和真实性检验场的理想场所。建设新疆国家级卫星遥感定标场和真实性检验场，不仅可为国家军事和民用遥感卫星管理提供几何定位和辐射定标精确校准的野外实验，为国内各级各类卫星应用部门、国外遥感卫星公司提供遥感卫星的检校和开展高精度遥感测绘和定量遥感应用服务，而且可以为自治区卫星遥感应用提供重要的基础技术支撑，提高新疆卫星应用的影响力，并围绕其展开各类服务，为自治区带来非常可观的经济效益，成为新疆经济发展新的增长点。

3.卫星遥感数据服务系统建设

重点建设国产遥感卫星影像的数据处理、信息提取、产品生产和数据服务等系统，建设多源遥感海量数据影像自动化快速处理系统。引进国内外先进的遥感数据集群式处理系统，实现卫星和航空遥感基础影像海量数据的自动化快速处理和影像产品生产。建设多源遥感数据管理、发布系统。引进或合作开发多源遥感数据任务调度与管理平台、数据管理与发布平台。通过政府内网与行业信息管理系统相连接，将行业管理数据与遥感数据进行匹配复合，生成各种专题产品，向政府和行业管理部门提供所需的专题遥感数据和产品，同时为政府反恐维稳、防灾减灾和突发事件应急保障提供遥感预警预报及动态监测等快速服务。通过外网向社会公众和中亚地区用户提供数据产品服务。

4.加强资源调查和综合利用建设

加强利用卫星应用技术展开国土资源、地矿资源、水利资源、农业资源、林业资源和草地资源等覆盖面积、区域分布、资源分类调查和监测。结合地面调查，全面准确地摸清新疆资源情况，并对重点目标地区实施有效的变化监测与管理，建设和完善新疆资源信息管理系统，促进管理方式的根本转变，增强全程监管能力，提高资源利用效率，提升管理决策的科学化水平，推动服务型政府建设。

5.加强生态监测和环境保护建设

加强利用卫星应用技术展开对土地、农田、林地、草地、湿地和植被、积雪、水体及大气等生态环境调查与监测，结合新疆水文、森林、草场、土壤等地面监测站网，全面摸清新疆生态环境的现状，探索生态信息的长期变化规律，建立生态环境信息管理系统，对未来生态环境变化进行预测与预警。为政府生态环境治理提供科学、准确和全面的信息依据。

6.加强农林畜牧业现代化管理建设

运用卫星遥感监测和地面样方监测相结合的方法，对粮棉及林果和草场等面积、土壤墒情、病虫害、种植物长势情况等进行调查和监测。通过卫星遥感获取作物生长时期光谱特征数据，识别作物类型，监测作物长势，预测作物产量，结合地面样方调查，为室内遥感数据解译提供各类地物的解译标志，并对解译的准确度进行评估，从而精确获取作物种植面积及类型的变化信息。同时对农林畜牧业生产管理、资源合理利用、生态环境保护等工作提供技术支持，为政府快速、准确、及时收集现势信息，提供科学决策服务，快速推进新疆农林畜牧业现代化建设发展。

7.加强灾情预警和灾害应急救援服务建设

基于卫星遥感，结合地面站网监测验证等手段，及时快速获取新疆土地荒漠化、森林草原火灾与病虫害、洪涝沙尘等气象灾害、冰雪灾害等信息数据及结果分析评价，逐步建立天空地一体、常规与应急相结合的自然灾害监测系统，为政府防灾减灾提供多时段、多空间的预警和预报服务。

8.加强卫星遥感数据云服务平台建设

云存储技术可以将遥感数据以及相应的信息产品打包成类似公共设施的可计量服务，疆内用户通过网络或移动终端随时随地按需使用。对于可公开的遥感影像数据与信息产品，可以用这种可计量服务的方式，以较低的成本创造长期稳定的商业价值。在全疆范围内，一方面可以有效解决偏远农牧地区信息获取渠道狭窄的问题，促进就业并增加产值；另一方面，在开拓中亚市场后，可以在不输出核心技术的情况下提供中亚地区卫星应用服务并创造出口外汇。

9.加强政府公共管理应用示范项目建设

加强高分辨率对地观测系统新疆区域应用示范建设，面向国家高分辨率对地观测系统应用重大战略，基于新疆维吾尔自治区维稳应急、生态环境保护等重大需求，突破新疆维稳应急与生态环境监测应用中高分关键技术瓶颈；开发遥感应用专题产品；构建高分新疆维稳与生态环境监测综合应用示范系统。建设水资源调查监测示范系统、农林作物监测示范系统、新疆土地荒漠化监测预警系统、新疆森林草原火灾应急预警系统、新疆冰雪灾害应急预警系统、新疆气象与地质灾害应急预警系统以及新疆反恐维稳应急示范系统。

10.加强卫星应用产业园区建设

立足新疆卫星应用产业人才少、起点低、底子薄、资金不足的现实基础，鼓励基础好、发展快的地区建设卫星产业园区，争取多方多元合作，面向新疆和中亚市场，以政策为导引，以企业为主体，以园区为承载，坚持外部引进与内生孵化相结合，注重企业成长与产业联盟相结合，努力促进卫星应用高新技术产业集聚式发展，为新疆经济跨越式发展、实现“稳疆兴疆、富民固边”的战略目标奠定基础。

11.加强卫星遥感领域产学研合作

积极开展与国内外相关科研院所和企业的交流与合作，鼓励和吸引国内科研单位将卫星应用技术最新成果来新疆转化与推广应用。加强卫星应用技术产学研合作。加大力度支持共性、关键性技术开发和研究。加强人才队伍建设。建立卫星应用专业人才培养机制，鼓励高校与应用单位联合培养人才。加强重点国内外高等院校、科研院所和行业龙头企业的交流与合作，培养和引进行业应用研究型和基础产业研究型人才。

六、结束语

作为我国“一带一路”战略的核心区域，新疆具有优越的地理优势和政策环境，是我国卫星应用产业最具有发展潜力的地区之一。本文通过对新疆卫星遥感应用的发展历程、应用需求、应用现状、发展优势以及存在问题的阐述，对新疆卫星遥感应用后续发展方向进行了构思。现阶段卫星遥感已广泛应用于自治区国土、矿产、农业、林业、畜牧、水利、气象、减灾、环保等众多行业管理部门，并取得了较好成果，但总体上技术力量薄弱，业务化应用程度偏低。深入实施自治区卫星遥感综合应用产业发展规划，启动自治区国产卫星遥感综合应用服务平台建设，以需求为牵引，以市场为导向，积极推动卫星遥感技术在自治区各行业和各地州的广泛深入应用，对促进西部地区发展和我国“一带一路”战略具有重要意义。

参考文献

［1］孟庆伟，杨燕.关于新疆卫星应用产业化建设的思考［J］.科技咨询.2012（13）：2-3.

［2］胡明城.卫星遥感技术的发展和最新成就［J］. 测绘科学. 2000（1）：25-28.

［3］李虎，陈冬花，慈龙骏.新疆艾比湖地区土地荒漠化时空格局的变化［J］. 中国水土保持科学. 2008（4）：28-32.

［4］陈述彭.卫星遥感面临应用的新挑战［J］.环境遥感.1990（1）.

［5］景贵飞.当前遥感技术发展及产业化分析［J］.地理信息世界.2007（3）：6-16.

［6］胡汝骥.中国天山自然地理［M］. 北京：中国环境科学出版社. 2004.

［7］童庆禧.空间遥感信息产业发展［J］. 卫星应用. 2012（1）：44-48.

［8］闵桂荣，廖春发.航天高技术产业发展趋势［J］. 中国航天. 2001 （12）：9-13.

［9］杨邦会，池天河.对我国卫星遥感应用产业发展的思考［J］. 高科技与产业化. 2010（12）：26-29.

［10］尹球，匡定波.促进遥感发展的几点思考［J］. 红外与毫米波学报. 2007，26（3）：225-231.

［11］葛榜军.我国将继续促进卫星应用产业化［J］. 遥感信息. 2003（4）.