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科學家自述大數據伴遙感衛星上天“落地”

時間：2016年02月15日信息來源：遙感衛星大數據點擊：9735次字體：大中小

近日，中國資源衛星應用中心公布了9月3日閱兵當日，由高分二號衛星、資源三號衛星及實踐九號衛星捕捉到的閱兵現場精彩瞬間。圖片可清晰辨別天安門前的車輛與方隊。
資源三號衛星是中國第一顆民用高精度立體測繪衛星，2012年1月在太原衛星發射中心發射升空，迄今為止其精度在國際同類衛星中仍然位居前列。如果用資源三號衛星拍攝2.1米分辨率的閱兵方隊圖像，則各個方陣之間的距離及車輛的多少，都會清晰可見。遙感衛星的作用可不止于拍攝重大活動：地面大范圍監測，信息挖掘，預防洪水、森林火災的發生等，才是遙感衛星的重要應用。

高大上的衛星

    中國資源衛星應用中心（以下簡稱中心）1991年成立，承擔我國對地觀測衛星數據處理、存檔、分發和服務設施建設與運行管理，是國家三大衛星數據中心之一。
    經過多年發展，中心在技術上實現了幾個轉變：衛星系統從過去只有單一類型的衛星變成現在朝著陸地觀測和高分系列衛星發展；數據處理系統從過去一顆衛星匹配一個地面處理系統變成現在朝著多星綜合并行處理系統發展；業務范圍從過去只專注于中國國內需求，轉向國內、國際均衡發展。過去，國內無法制造地面處理系統，只能靠引進。在多年學習借鑒、消化吸收的基礎上，中國現在已建設具有完全自主知識產權的衛星地面應用系統。
    支撐數據中心發展的是多層次用戶服務體系的形成，覆蓋所有用戶群體，形成海量的對地觀測數據集，另外還有自主知識產權的技術系統和核心研發能力。迄今為止，中心共掌握13顆衛星的對地監測數據。
其中，之前發射的3顆衛星過了一期設計壽命，已經退役，但在它們工作的十年中，拍攝了大量的存檔數據。這些數據記錄了中國國內部分地區的建設情況，包括城市的面貌變遷。影像數據是對歷史真實、客觀的記錄，這些數據隨著時間推移會越來越珍貴。
    現在中心還在工作的衛星有10顆，包括3顆環境減災型系列衛星，兩顆于2008年發射，一顆于2011年發射。這3顆衛星用兩天時間就能把全中國“看”一遍，對大范圍的氣象災害和洪水災害預警時效性非常高。
實踐九號a/b衛星是中國民用新技術試驗衛星系列的首發星。分辨率為2.5米。實踐九號衛星上已經進行了20多項航天技術實驗，都非常成功。實驗完成后，衛星還可正常運行。
    高分一號衛星是國家高分系列的第一顆衛星，全色影像分辨率為2米，多光譜影像分辨率為8米，同時還搭載了一個16米高分辨率多光譜寬幅相機。（編者按：高分辨率多光譜寬幅相機技術是一項軍民兩用技術，可以提供詳細的地形數據和地理情報。）它可覆蓋拍攝從銀川到北京的整個區域，即覆蓋全中國1/2左右的區域。高分二號衛星于2014年8月升空，是中國第一個亞米級分辨率的高分光學衛星。
    中巴地球資源衛星04星（cbers04）在2014年12月上天，是中國和巴西合作的第六顆系列衛星，其收集的地球資源數據已經得到廣泛應用。
    接下來，中心將陸續發射高分三號、四號、五號衛星。高分四號是中國首顆與地球同步軌道的凝視衛星。它每10分鐘拍照一次，獲得的圖像可做成動畫，將在監測洪澇災害、森林火災等方面發揮重要作用。高分五號將是中國的第一個民用高光譜衛星。高分六號則將替換高分一號，技術會更全面和穩定。高分七號預計在2018年發射，該衛星將是我國首顆亞米級別的光學立體測繪衛星。

衛星數據的大用途

    這么多顆衛星同時運作，地面的數據處理量將十分巨大，而中心衛星數據處理的多種技術需要提升。現在，中心已經突破了一些關鍵技術，包括地面系統的逆向定資、定軌，高精度定位，海量存儲和數據檢索。目前，衛星的在線數據存儲達到了10拍，每天也會產生超過10太的數據需要存儲。
所有的數據都是珍貴的歷史資料，不能刪除，因此，隨著數據量的增加，硬件采購成本也逐漸增加，1太容量的硬件需要幾千元到一萬元，每天購買硬件的費用將近十萬元。而中心的數據計算能力相當于一個小型的省級云計算中心的處理能力。現在中心最核心的技術，是高效地讓衛星最大化地獲取有用數據；其次是數據分發，面向國際和國內提供數據。
    中心的用戶分布全國，有將近3000個法人單位，1萬多個注冊用戶。如何將衛星獲取的高質量數據在短時間內推送出去？首先，可通過專線、點對點光纖等，在衛星接收完數據的兩小時內推送給部委級用戶。另外，利用電子商務，給互聯網單位推送一些數據。
    現在，中心存檔數據的量已經很多。今年7月，中心分發的數據量已超過1000萬件，相當于美國在過去幾十年的數據推送之和。
    數據拿到之后有什么用途？在汶川地震時，通過遙感衛星收集的數據，人們可以清晰地看到滑坡、堰塞湖的情況；巴基斯坦發生地震，可緊急調配衛星拍攝發生地震時的場景，通過檢索之前的背景數據，了解地震發生前的地貌，兩者對比后觀察受災情況。
    在馬航失聯時，中國調用了一些衛星進行監測，雖然最后沒有通過中國衛星找到馬航的蹤跡，但是體現了中國獨立運用衛星數據進行調查的能力。衛星也為水利部、國家林業局、防火辦等提供數據，調查森林火災、濕地情況等。
    國際上一旦發生重大災害，有衛星遙感技術的國家都會貢獻自己的力量。中國是空間與重大災害國際憲章創始國之一，每8個星期會作為輪值負責人來值一次班，值班的辦公室坐落在中心。從2008年到現在，中國遙感衛星已多次開展全球災害監測服務，包括日本海嘯、地震等。另外，中國還與南非、泰國、東盟多國有合作，希望讓中國的衛星接收站在海外落地，幫助其他國家進行災害監測或開展人道主義救援工作。

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