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科学家自述:大数据伴遥感卫星上天“落地”

字号+ 作者:GIS帝国 来源:GIS帝国 2015-11-14 20:17 我要评论( )

资源三号卫星是中国第一颗民用高精度立体测绘卫星,2012年1月在太原卫星发射中心发射升空,迄今为止其精度在国际同类卫星中仍然位居前列。如果用资源三号卫星拍

 

科学家自述:大数据伴遥感卫星上天“落地”

 

资源三号卫星天安门阅兵日融合影像,时间:2015年9月3日11时15分05秒,检阅进行中 (图片来源:中国资源卫星应用中心)

近日,中国资源卫星应用中心公布了9月3日阅兵当日,由高分二号卫星、资源三号卫星及实践九号卫星捕捉到的阅兵现场精彩瞬间。图片可清晰辨别天安门前的车辆与方队。

资源三号卫星是中国第一颗民用高精度立体测绘卫星,2012年1月在太原卫星发射中心发射升空,迄今为止其精度在国际同类卫星中仍然位居前列。如果用资源三号卫星拍摄2.1米分辨率的阅兵方队图像,则各个方阵之间的距离及车辆的多少,都会清晰可见。遥感卫星的作用可不止于拍摄重大活动:地面大范围监测,信息挖掘,预防洪水、森林火灾的发生等,才是遥感卫星的重要应用。

高大上的卫星

中国资源卫星应用中心(以下简称中心)1991年成立,承担我国对地观测卫星数据处理、存档、分发和服务设施建设与运行管理,是国家三大卫星数据中心之一。

经过多年发展,中心在技术上实现了几个转变:卫星系统从过去只有单一类型的卫星变成现在朝着陆地观测和高分系列卫星发展;数据处理系统从过去一颗卫星匹配一个地面处理系统变成现在朝着多星综合并行处理系统发展;业务范围从过去只专注于中国国内需求,转向国内、国际均衡发展。过去,国内无法制造地面处理系统,只能靠引进。在多年学习借鉴、消化吸收的基础上,中国现在已建设具有完全自主知识产权的卫星地面应用系统。

支撑数据中心发展的是多层次用户服务体系的形成,覆盖所有用户群体,形成海量的对地观测数据集,另外还有自主知识产权的技术系统和核心研发能力。迄今为止,中心共掌握13颗卫星的对地监测数据。

其中,之前发射的3颗卫星过了一期设计寿命,已经退役,但在它们工作的十年中,拍摄了大量的存档数据。这些数据记录了中国国内部分地区的建设情况,包括城市的面貌变迁。影像数据是对历史真实、客观的记录,这些数据随着时间推移会越来越珍贵。

现在中心还在工作的卫星有10颗,包括3颗环境减灾型系列卫星,两颗于2008年发射,一颗于2011年发射。这3颗卫星用两天时间就能把全中国“看”一遍,对大范围的气象灾害和洪水灾害预警时效性非常高。

实践九号A/B卫星是中国民用新技术试验卫星系列的首发星。分辨率为2.5米。实践九号卫星上已经进行了20多项航天技术实验,都非常成功。实验完成后,卫星还可正常运行。

高分一号卫星是国家高分系列的第一颗卫星,全色影像分辨率为2米,多光谱影像分辨率为8米,同时还搭载了一个16米高分辨率多光谱宽幅相机。(编者按:高分辨率多光谱宽幅相机技术是一项军民两用技术,可以提供详细的地形数据和地理情报。)它可覆盖拍摄从银川到北京的整个区域,即覆盖全中国1/2左右的区域。高分二号卫星于2014年8月升空,是中国第一个亚米级分辨率的高分光学卫星。

中巴地球资源卫星04星(CBERS04)在2014年12月上天,是中国和巴西合作的第六颗系列卫星,其收集的地球资源数据已经得到广泛应用。

接下来,中心将陆续发射高分三号、四号、五号卫星。高分四号是中国首颗与地球同步轨道的凝视卫星。它每10分钟拍照一次,获得的图像可做成动画,将在监测洪涝灾害、森林火灾等方面发挥重要作用。高分五号将是中国的第一个民用高光谱卫星。高分六号则将替换高分一号,技术会更全面和稳定。高分七号预计在2018年发射,该卫星将是我国首颗亚米级别的光学立体测绘卫星。

卫星数据的大用途

这么多颗卫星同时运作,地面的数据处理量将十分巨大,而中心卫星数据处理的多种技术需要提升。现在,中心已经突破了一些关键技术,包括地面系统的逆向定资、定轨,高精度定位,海量存储和数据检索。目前,卫星的在线数据存储达到了10拍,每天也会产生超过10太的数据需要存储。

所有的数据都是珍贵的历史资料,不能删除,因此,随着数据量的增加,硬件采购成本也逐渐增加,1太容量的硬件需要几千元到一万元,每天购买硬件的费用将近十万元。而中心的数据计算能力相当于一个小型的省级云计算中心的处理能力。现在中心最核心的技术,是高效地让卫星最大化地获取有用数据;其次是数据分发,面向国际和国内提供数据。

中心的用户分布全国,有将近3000个法人单位,1万多个注册用户。如何将卫星获取的高质量数据在短时间内推送出去?首先,可通过专线、点对点光纤等,在卫星接收完数据的两小时内推送给部委级用户。另外,利用电子商务,给互联网单位推送一些数据。

现在,中心存档数据的量已经很多。今年7月,中心分发的数据量已超过1000万件,相当于美国在过去几十年的数据推送之和。

数据拿到之后有什么用途?在汶川地震时,通过遥感卫星收集的数据,人们可以清晰地看到滑坡、堰塞湖的情况;巴基斯坦发生地震,可紧急调配卫星拍摄发生地震时的场景,通过检索之前的背景数据,了解地震发生前的地貌,两者对比后观察受灾情况。

在马航失联时,中国调用了一些卫星进行监测,虽然最后没有通过中国卫星找到马航的踪迹,但是体现了中国独立运用卫星数据进行调查的能力。卫星也为水利部、国家林业局、防火办等提供数据,调查森林火灾、湿地情况等。

国际上一旦发生重大灾害,有卫星遥感技术的国家都会贡献自己的力量。中国是空间与重大灾害国际宪章创始国之一,每8个星期会作为轮值负责人来值一次班,值班的办公室坐落在中心。从2008年到现在,中国遥感卫星已多次开展全球灾害监测服务,包括日本海啸、地震等。另外,中国还与南非、泰国、东盟多国有合作,希望让中国的卫星接收站在海外落地,帮助其他国家进行灾害监测或开展人道主义救援工作。

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