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大數(shù)據(jù)伴遙感衛(wèi)星上天“落地”
2015-09-22
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大數(shù)據(jù)伴遙感衛(wèi)星上天“落地”


近日，中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心公布了9月3日閱兵當(dāng)日，由高分二號(hào)衛(wèi)星、資源三號(hào)衛(wèi)星及實(shí)踐九號(hào)衛(wèi)星捕捉到的閱兵現(xiàn)場(chǎng)精彩瞬間。圖片可清晰辨別天安門前的車輛與方隊(duì)。

資源三號(hào)衛(wèi)星是中國(guó)第一顆民用高精度立體測(cè)繪衛(wèi)星，2012年1月在太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，迄今為止其精度在國(guó)際同類衛(wèi)星中仍然位居前列。如果用資源三號(hào)衛(wèi)星拍攝2.1米分辨率的閱兵方隊(duì)圖像，則各個(gè)方陣之間的距離及車輛的多少，都會(huì)清晰可見。遙感衛(wèi)星的作用可不止于拍攝重大活動(dòng)：地面大范圍監(jiān)測(cè)，信息挖掘，預(yù)防洪水、森林火災(zāi)的發(fā)生等，才是遙感衛(wèi)星的重要應(yīng)用。

高大上的衛(wèi)星

中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心（以下簡(jiǎn)稱中心）1991年成立，承擔(dān)我國(guó)對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理、存檔、分發(fā)和服務(wù)設(shè)施建設(shè)與運(yùn)行管理，是國(guó)家三大衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心之一。

經(jīng)過多年發(fā)展，中心在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了幾個(gè)轉(zhuǎn)變：衛(wèi)星系統(tǒng)從過去只有單一類型的衛(wèi)星變成現(xiàn)在朝著陸地觀測(cè)和高分系列衛(wèi)星發(fā)展；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)從過去一顆衛(wèi)星匹配一個(gè)地面處理系統(tǒng)變成現(xiàn)在朝著多星綜合并行處理系統(tǒng)發(fā)展；業(yè)務(wù)范圍從過去只專注于中國(guó)國(guó)內(nèi)需求，轉(zhuǎn)向國(guó)內(nèi)、國(guó)際均衡發(fā)展。過去，國(guó)內(nèi)無法制造地面處理系統(tǒng)，只能靠引進(jìn)。在多年學(xué)習(xí)借鑒、消化吸收的基礎(chǔ)上，中國(guó)現(xiàn)在已建設(shè)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)。

支撐數(shù)據(jù)中心發(fā)展的是多層次用戶服務(wù)體系的形成，覆蓋所有用戶群體，形成海量的對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)集，另外還有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)系統(tǒng)和核心研發(fā)能力。迄今為止，中心共掌握13顆衛(wèi)星的對(duì)地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

其中，之前發(fā)射的3顆衛(wèi)星過了一期設(shè)計(jì)壽命，已經(jīng)退役，但在它們工作的十年中，拍攝了大量的存檔數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)記錄了中國(guó)國(guó)內(nèi)部分地區(qū)的建設(shè)情況，包括城市的面貌變遷。影像數(shù)據(jù)是對(duì)歷史真實(shí)、客觀的記錄，這些數(shù)據(jù)隨著時(shí)間推移會(huì)越來越珍貴。

現(xiàn)在中心還在工作的衛(wèi)星有10顆，包括3顆環(huán)境減災(zāi)型系列衛(wèi)星，兩顆于2008年發(fā)射，一顆于2011年發(fā)射。這3顆衛(wèi)星用兩天時(shí)間就能把全中國(guó)“看”一遍，對(duì)大范圍的氣象災(zāi)害和洪水災(zāi)害預(yù)警時(shí)效性非常高。

實(shí)踐九號(hào)A/B衛(wèi)星是中國(guó)民用新技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星系列的首發(fā)星。分辨率為2.5米。實(shí)踐九號(hào)衛(wèi)星上已經(jīng)進(jìn)行了20多項(xiàng)航天技術(shù)實(shí)驗(yàn)，都非常成功。實(shí)驗(yàn)完成后，衛(wèi)星還可正常運(yùn)行。

高分一號(hào)衛(wèi)星是國(guó)家高分系列的第一顆衛(wèi)星，全色影像分辨率為2米，多光譜影像分辨率為8米，同時(shí)還搭載了一個(gè)16米高分辨率多光譜寬幅相機(jī)。（編者按：高分辨率多光譜寬幅相機(jī)技術(shù)是一項(xiàng)軍民兩用技術(shù)，可以提供詳細(xì)的地形數(shù)據(jù)和地理情報(bào)。）它可覆蓋拍攝從銀川到北京的整個(gè)區(qū)域，即覆蓋全中國(guó)1/2左右的區(qū)域。高分二號(hào)衛(wèi)星于2014年8月升空，是中國(guó)第一個(gè)亞米級(jí)分辨率的高分光學(xué)衛(wèi)星。

中巴地球資源衛(wèi)星04星（CBERS04）在2014年12月上天，是中國(guó)和巴西合作的第六顆系列衛(wèi)星，其收集的地球資源數(shù)據(jù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

接下來，中心將陸續(xù)發(fā)射高分三號(hào)、四號(hào)、五號(hào)衛(wèi)星。高分四號(hào)是中國(guó)首顆與地球同步軌道的凝視衛(wèi)星。它每10分鐘拍照一次，獲得的圖像可做成動(dòng)畫，將在監(jiān)測(cè)洪澇災(zāi)害、森林火災(zāi)等方面發(fā)揮重要作用。高分五號(hào)將是中國(guó)的第一個(gè)民用高光譜衛(wèi)星。高分六號(hào)則將替換高分一號(hào)，技術(shù)會(huì)更全面和穩(wěn)定。高分七號(hào)預(yù)計(jì)在2018年發(fā)射，該衛(wèi)星將是我國(guó)首顆亞米級(jí)別的光學(xué)立體測(cè)繪衛(wèi)星。

衛(wèi)星數(shù)據(jù)的大用途

這么多顆衛(wèi)星同時(shí)運(yùn)作，地面的數(shù)據(jù)處理量將十分巨大，而中心衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理的多種技術(shù)需要提升。現(xiàn)在，中心已經(jīng)突破了一些關(guān)鍵技術(shù)，包括地面系統(tǒng)的逆向定資、定軌，高精度定位，海量存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)檢索。目前，衛(wèi)星的在線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)達(dá)到了10拍，每天也會(huì)產(chǎn)生超過10太的數(shù)據(jù)需要存儲(chǔ)。

所有的數(shù)據(jù)都是珍貴的歷史資料，不能刪除，因此，隨著數(shù)據(jù)量的增加，硬件采購(gòu)成本也逐漸增加，1太容量的硬件需要幾千元到一萬元，每天購(gòu)買硬件的費(fèi)用將近十萬元。而中心的數(shù)據(jù)計(jì)算能力相當(dāng)于一個(gè)小型的省級(jí)云計(jì)算中心的處理能力?，F(xiàn)在中心最核心的技術(shù)，是高效地讓衛(wèi)星最大化地獲取有用數(shù)據(jù)；其次是數(shù)據(jù)分發(fā)，面向國(guó)際和國(guó)內(nèi)提供數(shù)據(jù)。

中心的用戶分布全國(guó)，有將近3000個(gè)法人單位，1萬多個(gè)注冊(cè)用戶。如何將衛(wèi)星獲取的高質(zhì)量數(shù)據(jù)在短時(shí)間內(nèi)推送出去？首先，可通過專線、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖等，在衛(wèi)星接收完數(shù)據(jù)的兩小時(shí)內(nèi)推送給部委級(jí)用戶。另外，利用電子商務(wù)，給互聯(lián)網(wǎng)單位推送一些數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在，中心存檔數(shù)據(jù)的量已經(jīng)很多。今年7月，中心分發(fā)的數(shù)據(jù)量已超過1000萬件，相當(dāng)于美國(guó)在過去幾十年的數(shù)據(jù)推送之和。

數(shù)據(jù)拿到之后有什么用途？在汶川地震時(shí)，通過遙感衛(wèi)星收集的數(shù)據(jù)，人們可以清晰地看到滑坡、堰塞湖的情況；巴基斯坦發(fā)生地震，可緊急調(diào)配衛(wèi)星拍攝發(fā)生地震時(shí)的場(chǎng)景，通過檢索之前的背景數(shù)據(jù)，了解地震發(fā)生前的地貌，兩者對(duì)比后觀察受災(zāi)情況。

在馬航失聯(lián)時(shí)，中國(guó)調(diào)用了一些衛(wèi)星進(jìn)行監(jiān)測(cè)，雖然最后沒有通過中國(guó)衛(wèi)星找到馬航的蹤跡，但是體現(xiàn)了中國(guó)獨(dú)立運(yùn)用衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查的能力。衛(wèi)星也為水利部、國(guó)家林業(yè)局、防火辦等提供數(shù)據(jù)，調(diào)查森林火災(zāi)、濕地情況等。

國(guó)際上一旦發(fā)生重大災(zāi)害，有衛(wèi)星遙感技術(shù)的國(guó)家都會(huì)貢獻(xiàn)自己的力量。中國(guó)是空間與重大災(zāi)害國(guó)際憲章創(chuàng)始國(guó)之一，每8個(gè)星期會(huì)作為輪值負(fù)責(zé)人來值一次班，值班的辦公室坐落在中心。從2008年到現(xiàn)在，中國(guó)遙感衛(wèi)星已多次開展全球?yàn)?zāi)害監(jiān)測(cè)服務(wù)，包括日本海嘯、地震等。另外，中國(guó)還與南非、泰國(guó)、東盟多國(guó)有合作，希望讓中國(guó)的衛(wèi)星接收站在海外落地，幫助其他國(guó)家進(jìn)行災(zāi)害監(jiān)測(cè)或開展人道主義救援工作。

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