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科學家自述大數(shù)據(jù)伴遙感衛(wèi)星上天“落地”

時間：2016年02月15日信息來源：遙感衛(wèi)星大數(shù)據(jù) 點擊：9029次字體：大中小

近日，中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心公布了9月3日閱兵當日，由高分二號衛(wèi)星、資源三號衛(wèi)星及實踐九號衛(wèi)星捕捉到的閱兵現(xiàn)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(wèi)星是中國第一顆民用高精度立體測繪衛(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際同類衛(wèi)星中仍然位居前列。如果用資源三號衛(wèi)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(wèi)星的作用可不止于拍攝重大活動：地面大范圍監(jiān)測，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

    中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心（以下簡稱中心）1991年成立，承擔我國對地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理、存檔、分發(fā)和服務(wù)設(shè)施建設(shè)與運行管理，是國家三大衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心之一。
    經(jīng)過多年發(fā)展，中心在技術(shù)上實現(xiàn)了幾個轉(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國內(nèi)需求，轉(zhuǎn)向國內(nèi)、國際均衡發(fā)展。過去，國內(nèi)無法制造地面處理系統(tǒng)，只能靠引進。在多年學習借鑒、消化吸收的基礎(chǔ)上，中國現(xiàn)在已建設(shè)具有完全自主知識產(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，形成海量的對地觀測數(shù)據(jù)集，另外還有自主知識產(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)星的對地監(jiān)測數(shù)據(jù)。
其中，之前發(fā)射的3顆衛(wèi)星過了一期設(shè)計壽命，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)記錄了中國國內(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)是對歷史真實、客觀的記錄，這些數(shù)據(jù)隨著時間推移會越來越珍貴。
    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)星用兩天時間就能把全中國“看”一遍，對大范圍的氣象災(zāi)害和洪水災(zāi)害預(yù)警時效性非常高。
實踐九號a/b衛(wèi)星是中國民用新技術(shù)試驗衛(wèi)星系列的首發(fā)星。分辨率為2.5米。實踐九號衛(wèi)星上已經(jīng)進行了20多項航天技術(shù)實驗，都非常成功。實驗完成后，衛(wèi)星還可正常運行。
    高分一號衛(wèi)星是國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(shù)是一項軍民兩用技術(shù)，可以提供詳細的地形數(shù)據(jù)和地理情報。）它可覆蓋拍攝從銀川到北京的整個區(qū)域，即覆蓋全中國1/2左右的區(qū)域。高分二號衛(wèi)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(wèi)星。
    中巴地球資源衛(wèi)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(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、四號、五號衛(wèi)星。高分四號是中國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畫，將在監(jiān)測洪澇災(zāi)害、森林火災(zāi)等方面發(fā)揮重要作用。高分五號將是中國的第一個民用高光譜衛(wèi)星。高分六號則將替換高分一號，技術(shù)會更全面和穩(wěn)定。高分七號預(yù)計在2018年發(fā)射，該衛(wèi)星將是我國首顆亞米級別的光學立體測繪衛(wèi)星。

衛(wèi)星數(shù)據(jù)的大用途

    這么多顆衛(wèi)星同時運作，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，海量存儲和數(shù)據(jù)檢索。目前，衛(wèi)星的在線數(shù)據(jù)存儲達到了10拍，每天也會產(chǎn)生超過10太的數(shù)據(jù)需要存儲。
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(shù)據(jù)計算能力相當于一個小型的省級云計算中心的處理能力?，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)，面向國際和國內(nèi)提供數(shù)據(jù)。
    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(wèi)星獲取的高質(zhì)量數(shù)據(jù)在短時間內(nèi)推送出去？首先，可通過專線、點對點光纖等，在衛(wèi)星接收完數(shù)據(jù)的兩小時內(nèi)推送給部委級用戶。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，相當于美國在過去幾十年的數(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，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)生地震時的場景，通過檢索之前的背景數(shù)據(jù)，了解地震發(fā)生前的地貌，兩者對比后觀察受災(zāi)情況。
    在馬航失聯(lián)時，中國調(diào)用了一些衛(wèi)星進行監(jiān)測，雖然最后沒有通過中國衛(wèi)星找到馬航的蹤跡，但是體現(xiàn)了中國獨立運用衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行調(diào)查的能力。衛(wèi)星也為水利部、國家林業(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。
    國際上一旦發(fā)生重大災(zāi)害，有衛(wèi)星遙感技術(shù)的國家都會貢獻自己的力量。中國是空間與重大災(zāi)害國際憲章創(chuàng)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(xiàn)在，中國遙感衛(wèi)星已多次開展全球災(zāi)害監(jiān)測服務(wù)，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(wèi)星接收站在海外落地，幫助其他國家進行災(zāi)害監(jiān)測或開展人道主義救援工作。

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