高分应用：跨越多个领域 造福四面八方

文/ 杨诗瑞

▲ 全国水利一张图

高分专项不仅是“天眼工程”“创新工程”，更是服务经济建设、社会发展和国家安全的“应用工程”。随着高分专项持续推进，高分卫星应用已经广泛融入经济、科技、文化和国防建设的各个领域，与传统产业以及云计算、物联网、大数据等新一代信息产业加速融合，在支撑国家战略规划及重大工程监测、减灾救灾、资源调查与监测、环境污染监测、城市精细化管理、国际合作等领域发挥着重要作用。

目前，高分专项卫星数据已广泛应用于各个行业数千家单位，在国土、环保、农业、林业、测绘等领域应用中取得了重要成果。高分专项已设立了24 个省级高分数据与应用中心，取得了一大批应用成果，为促进区域经济发展、提升地方政府现代化治理能力等提供了服务支撑。

支撑国家战略规划和重大工程监测

在“一带一路”、京津冀协同发展、长江经济带等国家战略规划和实施过程中，高分系列卫星提供了重要支撑，应用于重要战略资源和环境的综合监测与评估。国家有关部门在“一带一路”沿线重点城市及港口、主要粮食作物种植面积及矿产资源等监测评估，京津冀空间规划监测，长江三角洲区域土地利用变化和城市化状况的监测与评估中，均使用高分卫星数据。

2019 年，我国发布新版“全国水利一张图”，建立信息数据库，满足经济社会发展和水利资源管理需求。这其中，以高分为代表的国产卫星遥感数据源在米级分辨率数据中占据极大比例，充实了水利基础空间数据资源，为长江岸线规划和取水口规划、水土保持、国家防汛抗旱指挥系统、国家水资源监控能力建设、水政执法等重大规划和重大项目提供数据支持。

在交通基础设施监测方面，研究人员从高分影像中提取路域环境要素，包括水体、居民地、裸地、草地、林地等，可以极大减少农村公路监测普查和综合交通规划野外踏勘工作量，提高工作效率。

在农业政策执行情况监测方面，政府部门采用高分卫星和其他卫星数据，对东北大豆和新疆棉花目标价格改革、东北种植结构调整情况进行了分析评价；与农村土地确权数据相结合，进一步扩大了粮豆轮作遥感核查试点区域，完善了作物种植面积核查程序，准确掌握作物实际种植面积，降低面积核查成本，提高补贴精准度。

监测自然灾害，及时减灾救难

根据我国2012 年发布的《自然灾害分类与代码》标准，自然灾害分为5大类39 种。目前，高分卫星数据和产品已经广泛应用于洪涝、台风等气象水文灾害监测，溢油、赤潮等海洋灾害监测，水土流失、荒漠化等生态环境灾害监测，病虫害、森林火灾等生物灾害监测，滑坡、泥石流、城市地面沉降等地质灾害监测，以及传染病疫情、公共卫生应急等卫生灾害监测中。我国基于高分等遥感卫星建立起的重大自然灾害遥感监测评估运行系统，可以提供快速图像处理和评估，对突发性灾害做出快速应急反应，在国家防灾减灾救灾工作中发挥出重要作用。

气象监测方面，结合高分卫星数据，气象预报可以把台风定位精度从公里级提高到百米量级，为判断强降水落区提供重要依据。2016 年“妮妲”强台风路径监测中，高分四号卫星数据用于演算台风中心云系细节和演变特征，使24 小时路径预报误差小于58 千米，支撑决策少转移几十万人，极大地减少防灾减灾成本。

生态环境灾害监测方面，高分卫星数据支撑国家石漠化监测以及荒漠化重点区监测工作，节约大量调查成本，提高调查效率。新疆生态环境非常脆弱，高分卫星对新疆艾比湖区域开展了荒漠化监测评价工作，监测风蚀荒漠化地类541440亩、水蚀荒漠化地类16167亩、盐渍荒漠化地类1940370 亩、复合荒漠化地类328875 亩，为科学决策、推动新疆生态的可持续发展发挥重要作用。

地质灾害监测方面，在青海地震、西藏日土冰崩、湖南洪灾、广西苍梧县地震、浙江丽水滑坡等重大灾害中，高分卫星用于开展应急调查监测工作，通过在灾前、灾后拍摄数据，快速开展遥感解译工作，对灾情的居民地分布及地形地势情况进行分析，为灾情调查、隐患点排查以及灾后恢复重建等提供了重要的技术支撑。

保障资源调查与监测

开展资源调查，准确评估各种资源的数量和质量是实现资源科学管理和有序开发利用的工作基础。传统调查监测手段周期长、效率低，难以满足当前经济社会发展需求。以高分为代表的卫星遥感技术则为资源调查提供了实时监测手段和大量的数据支持。

▲ “高分六号”检测长江洪水红色预警

▲ 利用高分卫星进行土地监管

目前，高分卫星已经广泛应用于土地资源、矿产资源、农业资源、森林资源、湿地资源、水资源和基础地理信息源的调查与监测，支撑国土、农业、林业、水利、统计和测绘等行业部门的主体业务。

土地资源调查方面，高分卫星各类数据应用于全国土地利用变更调查监测与核查工程、土地资源全天候遥感监测等，帮助有关部门全面掌握各省市土地利用变化情况，及时发现土地资源无序开发、突破城市开发边界和占用基本农田等问题，解决土地资源监管难题。

农业监测方面，高分卫星数据广泛应用于作物面积监测、长势监测、估产、灾害监测、农业环境监测与评价、土壤监测等领域。农业部门利用高分影像数据，提取地表覆盖类型，分辨玉米、水稻、大豆等作物种植区，以及村庄、水体、裸地和大棚等地物类别，不用下地，不用实物检测，根据卫星遥感图反映出的不同色彩，就可以判断出田里的作物是什么样的品质，几种主要成分大致是多少。

森林和湿地资源调查方面，高分卫星数据揭示了全国年度林地面积变化情况，支持全国森林资源宏观监测、全国采伐限额和全国林地征占用检查、各地的森林资源综合检查等业务，精度优于85%；用于洞庭湖湿地区域、青海隆宝滩湿地保护区、江苏太湖湿地等重点湿地保护区的水体动态监测、植被变化监测和湿地类型分布绘图等工作，在全国重点湿地保护中发挥了重要作用。

监测环境污染

我国环境污染情况严重，今后一个时期，环境治理与保护、监督执法与履行国际环境公约任务十分繁重，同时我国幅员辽阔，仅靠局部定点环境监测，远不能满足社会需求。通过卫星遥感技术，可以实现对大空间范围的环境变化的及时、准确监测。目前。高分系列卫星已经应用于大气、水和生态环境的监测与评价，进一步提高了国家环境监测和保护的能力。

大气环境监测方面，高分卫星一方面用于重大活动大气环境保障，卫星对京津冀地区及其它区域的气溶胶和灰霾开展了监测，保障“两会”期间空气质量；2016 年G20 峰会期间，对杭州市及其周边省市重点工业企业停产及限产情况开展遥感监测，为会议期间的空气质量保障提供技术支撑。

另一方面，高分卫星用于日常大气环境质量保障。针对我国华北华东地区雾霾问题，“高分一号”获取了近500 景观测数据，为有效开展雾霾污染形成、发展、消散等的基础研究提供了有力的信息保障。高分四号卫星对京津冀、长三角、珠三角等重点地区开展高频次拍摄，为利用冬季时间窗口查找大气污染源提供有力支撑。

水环境监测方面，国家有关部门利用高分卫星数据，监测太湖、巢湖和滇池的蓝藻水华情况，根据几个月到几年的监测数据，比较不同区域蓝藻首次暴发时间、频率频度等因素，反推出蓝藻的形成条件、变化趋势，分析蓝藻治理工程的成效。高分卫星还用于监测京津冀地区的河流干涸断流和变化情况，监测全国范围内80 个湖库的岸线变化、植被覆盖率等生态环境状况，为水环境监测、治理等工作提供技术支持。

生态环境监测方面，高分卫星应用于全国国家级自然保护区人类活动遥感定期监测、保护区遥感应急监测、企业排污情况监测和自然保护区生态破坏监测等方面，为环境管理决策提供重要支撑。

支持城市精细化管理

现代城市管理的内容非常丰富，涉及城市规划、土地管理、基础设施建设、交通、环境、人口等方方面面，管理水平直接影响人们的生活幸福感。要实现城市精细化管理，需要准确掌握城市地上、地面和地下空间各类基础设施的建设和变化情况。

高分卫星可以清晰显示和快速挖掘城市地理空间要素信息，对城市开展定期观测，有助于把握城市变化情况。目前，高分卫星数据已经应用于城市规划管理、风景名胜区管理、城市环境治理、基础设施管理、园林绿化等城市管理业务中。

城市规划精细化管理方面，政府部门利用高分卫星数据，获取城市规划动态监测信息，包括城市规划建设变化情况、城市禁止建设区的变化情况等，利用不同时间段的卫星影像，提取和比较不同时期城镇边界，可以监测城镇布局和扩张范围，最终实现城镇扩张面积、速度和扩张趋势的计算分析，为城镇规划提供直观可视化的支持。

城市环境监测方面，政府部门利用高分卫星数据，持续开展重点城市黑臭水体监测和农村垃圾堆放点调查工作，为环境治理提供线索。2016 年度，针对北京市建设“宜居城市”的要求，北京高分中心利用高分卫星数据对大型垃圾渣土堆放点、市容环境污染源、交通沿线环境整治以及区域综合治理的状况分布、变化开展监测，总体精度优于90%，为市容环境整治、区域综合整治、影响评估等提供了重要的数据支撑。

此外，政府部门使用高分卫星数据每年对50 多个国家风景名胜区的资源保护情况进行动态监测核查，加强对风景名胜区资源保护和监管的力度，对城市绿地的分布和现状、城市用地分类、热岛效应分布、城市绿地系统现状进行监测和评价，为城市园林绿化等提供数据支持。

推动国际合作

高分专项不仅服务国内社会经济建设，同时走出国门，开展国际合作，积极参与国际空间信息市场开拓与竞争，打造“中国高分”品牌。近年来，高分专项与埃及、俄罗斯、巴西等国家积极开展双边合作，不断拓展影响力。

2015 年以来，我国高分中心与埃及空间委员会国家遥感与空间科学局沟通协调，就高分卫星数据价格、服务形式、质量保障、运维措施、地面系统配套建设等进行了大量谈判，签署了“中国-埃及高分一号和二号卫星数据及应用合作事项”“高分一号和二号卫星数据及应用的合作协议”等文件；形成了高分一号/二号卫星数据销售合同和埃及阿斯旺地面站改造方案。这是我国积极探索高分卫星数据国际销售、地面系统出口、高分卫星国际运营服务、高分应用技术成果国际输出等商业新模式的开始。

与俄罗斯的合作一直是高分专项国际合作的重点。我国与俄方就双方相关卫星数据交换、相互接收与卫星联合运行等进行了大量沟通交流和谈判，形成并签署了“关于交换双方遥感卫星数据的合作谅解备忘录”等文件，并与俄方在数据交换、数据质量评价、地面系统对接等方面开展了大量合作。

中国与巴西在中巴资源卫星项目中建立起合作典范，在高分专项中，我国与巴西签署了“关于遥感卫星数据及其应用合作的谅解备忘录”、中巴航天合作十年计划工作组历次主要会议纪要等文件，不断研究和推进中巴卫星遥感数据合作（接收、处理、分发、交换、商业服务等）、应用合作等相关事宜。

除此之外，高分卫星参与了“金砖国家遥感卫星星座合作”项目，参与联合国灾害管理与应急反应天基信息平台合作机制（UN-SPIDER）、空间与重大灾害国际宪章（Charter 机制）等国际灾害应急多边合作机制，参与亚太空间合作组织“一带一路”空间信息走廊建设，参与国际宇航联合会（IAF）、地球观测组织（GEO）、世界气象组织（WMO）、亚洲遥感协会（AARS）等相关合作。高分专项充分体现了我国卫星先进技术和应用成果，彰显了大国责任和扩展国家利益，提高我国在国际对地观测领域的影响力和话语权。★