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龚健雅:中国高分辨率对地观测系统的成长与突破

时间:2017年09月18日 信息来源:泰伯网 点击: 【字体:

随着中国高分辨率对地观测系统重大专项(简称“高分专项”)的启动实施,我国遥感事业实现了跨越式的发展。国产高分辨率遥感数据的自给率大幅提高,一大批高分辨率对地观测的重大关键技术实现突破,国家遥感应用能力初步形成。

龚健雅认为,高分专项让中国的高分辨率对地观测技术实现了一个“从有到好”的巨大跨越。“不仅仅是分辨率上的提升,影像质量和获取能力、处理能力,综合应用都发生了质的变化,整个行业的基础技术都得到了突破性的发展。”

“为什么如今的民用商业遥感卫星如此红火?其中有许多企业都是高分专项的参与者,借助高分专项的科研成果和技术,才产生了如此多的高分辨率商业遥感卫星。”龚健雅作为高分专项的参与者,见证了中国高分辨率对地观测系统的成长与突破,同时也对高分专项未来的应用和发展有着独特的思考和见解。

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泰伯网:

高分专项是如何诞生和发展的?


龚健雅:

在2000初,国家要开展中长期科技发展规划的论证,要启动一批重大科技专项,用来对一些重大科研问题或工程技术与应用提供经费支持。当时遥感领域一些院士,包括李德仁、陈述彭、童庆禧、李小文等八位院士(龚惠兴、姜景山、王任享、刘经南)联名向中央领导人写建议,提出要发展我国的高分辨率对地观测系统,所以后来才有了如今的高分专项。


整个科技专项的论证过程大概花了5-6年的时间,从最初申报的100多项直到筛选出最终的16项,高分专项每一次都在里面。


确定了作为重大专项之后,就开始论证怎么做这个事情,到底要花多少钱、发多少颗卫星、做哪些事等等,又花了几年论证这个工作。最后高分专项作为一个军民融合项目,军用民用同时推进。除了遥感卫星之外,还规划了平流层飞艇、高低空飞机、无人机等多个平台,另外还有十几种载荷,组成了由天基、临近空间、航空、地面和应用五大系统构成的高分辨率对地观测系统。


泰伯网:

国家为什么投资几百亿去做高分专项?


龚健雅:

现在看来,国家做这个高分专项是非常明智的。在高分专项实施以前,我们跟国外的差距是非常大的。我记得当年汶川地震的时候,国家非常需要最新的遥感数据,当时国产遥感卫星能起到的作用非常有限,没办法只能通过外交途径拿到了美国军方的卫星影像。


那次特别震撼的事情是什么呢?美国遥感卫星拍摄的影像中有一个汶川的水坝,它是以倾斜角度拍摄的,分辨率达到了0.1米,以至于连水坝上一些细小的裂缝都能看的非常清楚。据说当时的领导人看过之后非常震撼,也看到了我们和美国在遥感技术上的巨大差距。


当然,这个事情从民用来讲还不是那么迫切,但是对军用来说,人家能看到你,而你什么都看不清,后果就要严重得多,所以我们必须尽快赶超。而利用举国体制快速发展是一个非常合适的选择,否则各自独立去攻关或许也能做,但花了很多钱,很难保证效果。


泰伯网:

您如何评价高分专项对中国遥感行业发展的意义和地位?


龚健雅:

高分专项对于中国遥感的发展意义重大,它把之前相对独立和分散的科研力量集中在了一起,极大地促进了整个行业基础技术水平的提高。卫星分辨率逐步提高到亚米级,还有定轨定姿以及地面数据处理技术的大幅提升,可以说高分专项让中国的高分辨率对地观测技术实现了“从有到好”的巨大跨越。


泰伯网:

您如何看待高分专项投入和它产生的市场价值?


龚健雅:

首先要说明的是,高分专项首先是科研项目,不应单纯算经济账,它对于关键技术的突破和整体科研能力提升的意义要远大于其市场价值。


像现在的民用商业遥感卫星这么红火,很多都是以高分专项作为基础的,用的是现成的技术。例如现在做的比较好的“吉林一号”、“高景一号”,两家单位都是高分专项工程的主要研制单位,在做高分专项的时候就已经攻克了许多基础技术,之后再拿来用就可以了。实际上我们不能算高分专项花了多少钱,能卖多少钱,我们的科研不能这么算。


泰伯网:

高分专项结束之后会如何发展,还会有下一个高分专项吗?


龚健雅:

我估计近期再列一个专项可能性不大,据我所知在下一个阶段的重大科技专项中也没有跟高分相关的了。现在我们讨论高分的话,希望未来能把它转成国家空间基础设施去建设,就是说目前高分相关的主体技术我们已经突破了,接下来就是作为一个工程项目而非科研项目继续向后推进和应用。到那时候,可能就要算经济账了。


泰伯网:

您认为高分对地观测目前发展的难点有哪些?


龚健雅:

通过高分专项已经把很多难的问题解决了,但还有几个方面问题亟待解决,因为毕竟还有一些卫星没有发。一是高光谱卫星,因为高光谱如果达到几百个波段,它的准确性和辐射模型,以及它的应用能否达到预期还要期待的。二是我们的SAR卫星目前还有待进一步提升,在光学方面特别是可见光遥感卫星已经发展起来了,相比之下SAR卫星还没有那么完善。


泰伯网:

您觉得高分专项在实施过程当中还有哪些值得改进的地方?


龚健雅:

高分专项目前实施过半,我认为起到的效果和成就是值得肯定的,唯一有些遗憾的就是在发挥高校和研究所的技术贡献方面做的不太够。像高分专项的资金很多都投入到地面数据处理和应用系统的建设上,但因为最终分散在各个应用部门,所以导致很多共性关键技术问题立项较少,高校参与的程度不高,一些高分应用的共性关键技术没有得到很好的解决。


我觉得高校在这里做了旁观者,如果高校参与度再高一些的话不但可以利用高校优质的科研资源去解决关键技术问题,还能培养大量人才,这对于整个行业的未来发展是非常重要的。现在高分的应用绝大部分仍集中在部委的信息中心、如减灾中心、环保监测中心等部门,这些国家级的中心应用得不错,但是省市一级的遥感应用程度还很低,应该说不能单靠某个部门,而是要联合大量的高校共同推广和应用,只有全部相关人员都来参与,高分应用才能更快、更好的发展。


泰伯网:

国外同行如何评价中国的高分卫星和高分专项?


龚健雅:

目前来讲,高分专项已经成为了中国高分辨率对地观测的一个代表性工程,不过由于我们的数据保密政策,高分专项在国际上的影响还不是很大。相比于美国陆地卫星(LANDSAT)、欧洲的哥白尼计划(GMES)等比较开放的对地观测计划,高分专项的数据在国外很难获取,未来我们的政策可能要做一些调整。


泰伯网:

您觉得目前中国的遥感行业发展到了哪个阶段,下一步将会如何发展?


龚健雅:

中国遥感整体上有三个大的时期,第一时期是研究阶段:在十多年以前,遥感主要还是在高校研究所这些机构使用。第二时期是工程应用阶段:从高分专项启动,特别是我国卫星大量发射之后,遥感逐步进入到政府部门的工程应用,目前也还处在这个阶段。


国土、水利、农业、环保以及测绘,测绘应该是比较特殊的一点,因为摄影测量本身也是一种遥感,但是摄影测量从一百多年以前就是工程应用。随着高分系统的推进,数据源和数据质量都有保障,加上各部门都逐渐重视的情况下,未来几年高分在政府部门的应用会越来越好,或者基本上得到普及。但是要走到第三个时期,即大众化应用阶段,或许还需要十年甚至更久的时间。而大众化应用也有两个层次:一个是企业的应用,一个是普通老百姓的应用。


目前全球遥感还是以政府应用为主,随着卫星数据更新频率的提高,就有可能用于企业,比如对物流、贸易、发电、石油的监控和评估,等等。但是要发展老百姓的普及应用,可能整个技术体系和商业模式都要有很大的变化。


泰伯网:

高分辨率对地观测会是遥感未来的最主要发展方向吗?


龚健雅:

高分辨率肯定是遥感最主要的发展方向,就像我们手机照相机分辨率越来越高,因为我们总希望能看的更清楚一些。但是,遥感的高分辨率概念跟这个还不完全相同,除了我们讲的更清楚,也就是空间分辨率之外,还有光谱分辨率和时间分辨率。光谱谱段越多、光谱分辨率越高,谱段分的越细,地物的分类和定量反演的精度就越高。另外还有时间分辨率,重访周期从几个月提高到几天甚至几分钟,比如高分4号就可以对同一个地区几分钟观测一次,对敏感地区及动态目标如台风、洪水的变化就可以很快反应和处理。


泰伯网:

您认为中国遥感的发展水平跟国际相比,处于什么位置?


龚健雅:

目前国外卫星从空间分辨率方面比我们要高1-2倍,美国民用高分辨率卫星的分辨率已达到0.25米,我们民用遥感影像分辨率最高能到0.5米。虽然近年来我们的发展很快,但是应该说我们仍处在追赶的状态,不过已经很接近了。十年前,我们只能做到2-3米,而国外那时已是0.5米的水平了。


泰伯网:

目前我国的遥感技术在哪方面是处于国际领先的?


龚健雅:

应该说我们的处理技术在国际上是处于领先地位,为什么处理技术能那么好,很大程度上是因为硬件条件相对差一些,美欧等国家对许多高分需要的敏感器件实行禁运。在高分专项启动之前,我们的卫星影像质量和定位精度相比于欧美还是有较大差距,所以就要靠一些算法去弥补,这也成为了我们的技术优势。


泰伯网:

作为即将举办的第四届高分辨率对地观测学术年会的主席,您能否透露一下本届年会会有哪些特色和新变化?


龚健雅:

我们把今年学术年会的主题定为“精致为用”,在会议讨论的主题设置上,更加侧重于应用方面。七大主题中应用占到三分之二,鼓励各个用户部门和单位来交流应用案例和经验,而在平台和传感器两部分则略有减少。


泰伯网:

您如何评价高分辨率对地观测学术年会在行业发展中的意义和作用?对这个活动的未来发展有何期望?


龚健雅:

高分年会最大的作用,就是将行业中各个环节的参与者都汇集到一起交流讨论。在此之前,虽然说都是遥感或高分辨率对地观测系统内的从业者,但实际上从平台、发射、传感器、软件应用等分了很多个环节,而各个领域之间的交流很少,互相并不了解。


另外,高分年会还是一个军民融合的平台,双方可以互相了解彼此的需求以及合作点。现在用高分的单位和部门越来越多,从事高分研究的人也越来越多,今年从论文数量和参会人数都要比往年更多。


未来我还是希望高分年会能够一直办下去,也许高分专项结束了,但希望高分年会每年都会举办。之前也提到,高分辨率必然是未来遥感最主要的发展方向,卫星的分辨率会越来越高,也会有越来越多的新的技术,遥感领域需要一个能够连接行业上下游共同进行学术交流、成果转化的平台。


龚健雅之路

1982年

毕业于华东地质学院(今东华理工大学),并以全优成绩留校任教

1992年

获得武汉测绘科技大学与丹麦技术大学联合培养的摄影测量与遥感专业博士学位,并留在武汉测绘科技大学任教 ,同年破格晋升为副教授

1995年

成为测绘、遥感、地理信息系统领域首位获得“国家杰出青年科学基金” 的青年学者。

2011年

当选中国科学院院士



(作者:佚名)
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