1、龚健雅:中国高分辨率对地观测系统的 成长与突破 唐天石 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。 中国科学院院士、教授、博士生导师、现任武汉大学测绘遥感信息工程国家重点 实验室主任的龚健雅院士认为, 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
2、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。 ”龚院士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。 记者:高分专项是如何诞生和发展的? 龚院士:在2000年初, 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、龚惠兴、姜景山、王 任享、 刘经南八位院士联名向中央领导人写建议, 提出要发
3、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 56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。 记者:国家为什么投资几百亿元去做高分专项?
4、龚院士: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0.1m, 以至于连水坝上一些细小的裂缝 都能看得非常清楚。 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
5、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。 记者:您如何评价高分专项对中国遥感行业发展的意义和地位? 龚院士: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。 记者:您如何看待高分专项投入和它产生的市场价值? 龚院士:首先要说明的是, 高分专项首
6、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。 记者:高分专项结束之后会如何发展, 还会有下一个高分专项吗? 龚院士: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
7、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。 记者:您认为高分对地观测目前发展的难点有哪些? 龚院士: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
8、善。 记者: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? 龚院士: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
9、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、更好地发 展。 记者:国外同行如何评价中国的高分卫星和高分专项? 龚院士: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,
10、未来我们的政策可能要做一些调整。 记者: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? 龚院士: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
11、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。 记者:高分辨率对地观测会是遥感未来的最主要发展方向吗? 龚院士: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得更清楚一些。 但是, 遥感的高分辨率概
12、念跟这个 还不完全相同, 除了空间分辨率之外, 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, 谱段分得越细, 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, 比如高分四 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。 记者:您认为中国遥感的发展水平跟国际相比, 处于什么位置? 龚院士: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 0.25m, 我们民用遥感影像分辨率最高能到 0.5m。 虽然近年 来我们的发展很快, 但是应该说我
13、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 2-3m, 而国外那时已是 0.5m的水平了。 记者:目前我国的遥感技术在哪方面是处于国际领先的? 龚院士: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。 记者:作为第四届高分辨率对地观测学术年会的主席, 您认为本届年会会有哪些 特色和新变化? 龚院士:我们把今年学术年会的主题定为
14、“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。 记者: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? 高分辨率对地观测系统示意图 下载原图 龚院士: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。 记者:您对高分辨率对地观测学术年会未来有何期望? 龚院士: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。
