一、引言

　　1988年7月，中國與巴西簽署了聯(lián)合研制地球資源衛(wèi)星的協(xié)議，中巴地球資源衛(wèi)星（CBERS, China Brazil Earth Resource Satellite）01、02及02B星先后于1999年10月14日、2003年10月21日和2007年9月19日在中國太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，其中02B星上搭載有分辨率為2.36米的高分辨率相機是我國第一個民用高分辨率傳感器。CBERS衛(wèi)星是我國第一代傳輸型地球資源衛(wèi)星，它的成功發(fā)射和應用運行，結束了我國長期單純依賴國外對地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)的歷史，開辟了我國資源衛(wèi)星應用的新紀元，被譽為“南南高科技合作的典范”。

　　中國資源衛(wèi)星應用中心（以下簡稱資源衛(wèi)星中心）于1991年10月正式成立，主要負責資源衛(wèi)星地面應用系統(tǒng)的方案設計、工程抓總、技術協(xié)調(diào)和運行管理，負責資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的處理、歸檔、分發(fā)和應用服務等業(yè)務。CBERS-01星發(fā)射以來，資源衛(wèi)星應用取得了可喜成績。我國在資源衛(wèi)星等遙感數(shù)據(jù)共享方面，也已經(jīng)開展了大量的工作。截至目前，資源衛(wèi)星中心共接收處理存檔100余萬景數(shù)據(jù)，已向用戶提供數(shù)據(jù)產(chǎn)品30萬余景；全國共有2000余家用戶，遍及全國31個?。ㄊ?、自治區(qū)）。2006年4月開始，CBERS-02星數(shù)據(jù)開始對國內(nèi)用戶免費提供，使得國內(nèi)許多單位能夠利用國產(chǎn)數(shù)據(jù)進行業(yè)務化運行，大大降低了成本，為國家節(jié)約大量數(shù)據(jù)采購經(jīng)費。包括臺灣，香港和澳門特區(qū)，朝鮮、蒙古、孟加拉國、巴基斯坦、馬來西亞、越南、烏茲別克、哈薩克斯坦等周邊國家也廣泛使用了資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)。資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)在海外的落地分發(fā)工作也取得了實質(zhì)性的進展。

　　二、 資源衛(wèi)星地面應用系統(tǒng)建設

　　1999年8月CBERS-01星地面應用系統(tǒng)建成并投入運行，CBERS-01星地面應用系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)預處理、用戶服務、運行管理、應用示范及分析模型、數(shù)據(jù)模擬和應用評價、業(yè)務測控7個分系統(tǒng)組成。2003年數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)針對CBERS-02星的升級改造完成。2005年成功研制資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理實驗系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理單機系統(tǒng)，2006年投入業(yè)務化運行。CBERS衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理實驗系統(tǒng)采用分布式并行處理體系結構，具有大批量生產(chǎn)能力；采用模塊化設計，各分系統(tǒng)之間獨立性強，易于擴充；采用微機結構和WINDOWS操作系統(tǒng)，易于使用和維護，降低系統(tǒng)成本。CBERS-02B星的地面系統(tǒng)于2007年9月份投入運行，成功處理和分發(fā)了第一顆國產(chǎn)民用高分辨率衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，圖1所示的是CBERS-02B星地面處理系統(tǒng)結構。02B星數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用了集中SAN（Storage Area Network）存儲和系統(tǒng)管理、分散處理的分布式體系結構，大大提高了處理系統(tǒng)的性能；同時解決了HR（High Resolution）相機數(shù)據(jù)的接收和處理問題。系統(tǒng)幾何校正采用了星敏和GPS（Global Position System）數(shù)據(jù)，大大提高了數(shù)據(jù)產(chǎn)品定位精度。經(jīng)過CBERS-01/02/02B星的建設與運行，資源衛(wèi)星中心已熟練掌握地面系統(tǒng)建設與運行的核心技術，積累了大量經(jīng)驗，為我國資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的廣泛應用奠定了堅實基礎。

　　三、 資源衛(wèi)星應用成果簡介

　　資源衛(wèi)星中心大力推進數(shù)據(jù)應用工作。廣大用戶應用CBERS衛(wèi)星數(shù)據(jù)十分踴躍，尤其是2006年4月CBERS-02星數(shù)據(jù)實行網(wǎng)上免費分發(fā)政策后，平均每月的分發(fā)量接近萬景。目前，資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)惠及農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、國土資源、地礦、測繪、災害監(jiān)測和環(huán)境保護等眾多領域，在作物估產(chǎn)、墑情監(jiān)測、林業(yè)資源調(diào)查、國土資源調(diào)查、災害監(jiān)測與災后評估、生態(tài)環(huán)境變化監(jiān)測等許多方面得到了廣泛應用。用戶尤其對CBERS-02B星高分辨率HR數(shù)據(jù)應用反響強烈，HR數(shù)據(jù)獲得了用戶的充分肯定，已廣泛應用于城市規(guī)劃、災害監(jiān)測、基礎測繪、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等領域。中心與相關科研院所合作，不斷提高衛(wèi)星圖像的輻射校正及幾何定位精度，開展絕對輻射定標試驗及大氣訂正試驗，推動衛(wèi)星圖像的定量化應用，開展HR數(shù)據(jù)的圖像融合方法、正射影像校正等技術研究，為衛(wèi)星數(shù)據(jù)的更廣泛深入應用提供技術支撐和保障。

　　(一) 在國家重大工程建設和重大自然災害監(jiān)測等方面的應用

　　CBERS-02B星HR數(shù)據(jù)積極服務于08奧運場館及周邊交通設施建設，圓滿完成了“中巴地球資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務于奧運場館建設、中巴地球資源衛(wèi)星三維可視化系統(tǒng)”的研制任務，中心獲得了由北京奧運經(jīng)濟研究會、國家國防科技工業(yè)局新聞宣傳中心聯(lián)合頒發(fā)的“2008卓越貢獻獎”獎牌及證書。2008年初，我國南方地區(qū)遭受了罕見的雨雪冰凍災害，從1月29日到2月22日，中心累計監(jiān)測國土面積2.2億平方公里，識別我國南方積雪覆蓋面積85萬平方公里，向上級有關部門提供21期災害監(jiān)測簡報，監(jiān)測結果支持了救災減災工作。“5.12”汶川特大地震發(fā)生后，中心迅速啟動應急反應機制，安排衛(wèi)星成像計劃，于5月13日便獲取了地震災區(qū)的圖像，此后，中心安排CBERS衛(wèi)星每天都對災區(qū)成像，共進行了23次地震災情監(jiān)測，及時將編寫的災情監(jiān)測報告上報給上級領導部門和國家減災部門。中心與部分受災省市及相關部門聯(lián)系，在中心網(wǎng)站上開設FTP，主動提供相應數(shù)據(jù)和監(jiān)測結果，共合計分發(fā)震前和震后數(shù)據(jù)587景，用戶反映良好。

　　國家衛(wèi)星氣象中心應用CBERS-02BCCD和HR融合資料，通過監(jiān)測四川汶川地震區(qū)的植被變化分析、三維地形分析和堰塞湖分布分析，確定地震災區(qū)的滑坡體的影像特征和光譜特性。采用區(qū)域增長分析方法，解釋北川縣全區(qū)滑坡、堰塞湖的空間分布位置狀況和走向。圖2和圖3所示的是資源衛(wèi)星02B星對汶川地震中北川縣災害監(jiān)測及解譯圖。四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院應用CBERS-02B數(shù)據(jù)，快速評估汶川地震對森林資源損失。應用CBERS-02B圖像，解譯出災區(qū)地震及次生山地災害產(chǎn)生的崩塌、滑坡、泥石流及堰塞湖淹沒與泄洪沖毀等災害跡地，然后疊加在近年完成的森林資源分布圖、自然保護區(qū)布局圖、植被類型分布圖等專題資料，進行災害損失評估和影響分析。

　　黃河水利委員會信息中心應用的中巴地球資源衛(wèi)星02B星數(shù)據(jù)，對凌汛潰堤口門位置、潰堤洪水演進及淹沒范圍、蓄滯洪區(qū)啟用等進行了跟蹤監(jiān)測，對災情進行了評估，為黃河防汛部門全面掌握凌情、科學調(diào)度水庫、及時部署防凌工作提供了科學依據(jù)。

　　中國資源衛(wèi)星應用中心還有中巴地球資源衛(wèi)星對森林火災過火面積遙感監(jiān)測、對太湖“水華”污染的遙感動態(tài)監(jiān)和對淮河流域洪澇災害動態(tài)監(jiān)測。

　　(二) 在農(nóng)業(yè)資源調(diào)查中的應用

　　廣西壯族自治區(qū)氣象減災研究所和廣西壯族自治區(qū)遙感中心，應用02B星遙感資料，通過光譜分析法，分析研究油菜作物的光譜反射特性，建立油菜作物遙感信息識別模型，并利用該模型對云南省羅平縣油菜作物進行信息提取研究。中國科學院遙感應用研究所、國家遙感應用工程技術研究中心和中國礦業(yè)大學，利用CBERS-02B星數(shù)據(jù)監(jiān)測云南省煙草種植面積（如圖4所示）。中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院橡膠研究所、海南省環(huán)境科學研究院和中國科學院西雙版納植物園，應用基于RS（Remote Sensing）和GIS（Geographical Information System）技術研究，和尋找海南地區(qū)適宜種植橡膠的地區(qū)。塔里木大學植物科技學院應用CBERS-02衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，在中國重要的棉花產(chǎn)區(qū)新疆南疆地區(qū)，準確及時地獲取棉區(qū)播種面積及長勢狀況。遼寧工程技術大學測繪與地理科學學院與中國科學院地理科學與資源研究所，在黃河下游引黃灌區(qū)，利用CBERS-02B影像，監(jiān)測黃河中下游地區(qū)冬小麥的播種面積和空間分布情況。

　　(三) 在土地利用/土地覆蓋調(diào)查中的應用

　　國土資源部作為我國資源衛(wèi)星主用戶，利用資源衛(wèi)星HR數(shù)據(jù)開展了全國84個50萬人口以上城市土地利用變化情況監(jiān)測、基礎地質(zhì)與地質(zhì)環(huán)境調(diào)查、礦產(chǎn)資源遙感調(diào)查、遙感地質(zhì)災害調(diào)查及礦產(chǎn)資源開發(fā)多項目遙感調(diào)查與監(jiān)測（圖5）。中國礦業(yè)大學測繪與空間信息工程研究所和兗州礦業(yè)集團地測部，以徐州市的西部礦區(qū)為例，應用CBERS CCD數(shù)據(jù)研究礦區(qū)土地覆蓋變化。貴州師范大學地理與生物科學學院與貴州大學生命科學學院，在貴陽市利用不同時相的TM影像和CBERS CCD影像，運用人機交互目視解譯方法以及地理信息系統(tǒng)的空間分析和數(shù)理統(tǒng)計功能，研究貴陽市土地利用動態(tài)變化。中國資源衛(wèi)星應用中心以北京市為例，應用CBERS-02B CCD與HR的融合圖像數(shù)據(jù)，來檢測北京市的土地利用變化。

　　(四) 在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方面方面的應用

　　中國科學院地理科學與資源研究所與武漢大學合作，利用多時相CBERS-02 CCD數(shù)據(jù)檢測枯梢或死亡人工刺槐林,為森林管理者提供性價比高、簡單、可靠的森林健康狀況的檢測方法。北京林業(yè)大學水土保持學院應用CBERS CCD數(shù)據(jù)，在寧夏鹽池縣進行植被覆蓋度動態(tài)變化監(jiān)測研究。中國礦業(yè)大學測繪與空間信息工程研究所與河北省煤田物測隊合作，在徐州市應用多時相CBERS影像，分析礦業(yè)城市植被景觀變化。海南省環(huán)境監(jiān)測中心站應用CBERS遙感影像對海南生態(tài)進行遙感監(jiān)測研究。江西省環(huán)境保護科學研究院將CBERS系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣泛的應用于環(huán)境保護、生態(tài)建設規(guī)劃等各個方面，如在井岡山、浮梁、銅鼓等生態(tài)縣建設規(guī)劃，九江出口加工區(qū)等生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設規(guī)劃及相關環(huán)境影響評價等。中國資源衛(wèi)星應用中心利用多時相CBERS CCD數(shù)據(jù)無錫城鎮(zhèn)擴展分析及太湖“水華”監(jiān)測（圖6、圖7）。河北省氣象科學研究所與河北省氣象與生態(tài)環(huán)在境實驗室合作，應用多時相的中巴地球資源系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)，監(jiān)測在曹妃甸工業(yè)區(qū)的建設。

　　(五) 在水資源和地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中的應用

　　中國科學院南京地理與湖泊研究所與中國科學院研究生院合作，以CBERS-02B CCD和HR影像為數(shù)據(jù)源，對寶應縣養(yǎng)殖水面進行了動態(tài)監(jiān)測研究。中國地震局地震預測研究所、中國科學院遙感應用研究所與中國資源衛(wèi)星應用中心合作，研究中巴地球資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)對提取活動斷裂的可行性。山東科技大學地質(zhì)學院應用CBERS-02的的CCD數(shù)據(jù)，對內(nèi)蒙古東部地區(qū)進行遙感地質(zhì)解譯與成礦因素分析研究。山東科技大學應用中巴地球資源02B衛(wèi)星數(shù)據(jù)，在遼南金州地區(qū)進行地質(zhì)構造解譯應用研究。

　　(六) 在新擴展領域中的應用

　　信息工程技術研究所應用中巴地球資源衛(wèi)星，開展探測海上船只能力的研究。應用中巴地球資源衛(wèi)星CCD數(shù)據(jù)，同時結合能夠有效地顯示船只的樣片及其屬性信息（長、寬、航速等），進行綜合統(tǒng)計分析，成功的捕捉到海上船只。湖南師范大學應用CBERS-02B衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，在廬山教學實習基地，為高校GIS專業(yè)的學生編制一套包括地質(zhì)、地貌、植被、土壤、遙感目視解譯以及地形圖判讀與填圖等內(nèi)容的實習專用圖件的教具，提高綜合地理實習教學的效果。中國地圖出版社應用中巴地球資源衛(wèi)星遙感影像，開展輔助地圖制圖的研究和應用。北京合眾思壯科技股份有限公司在文物普查和動物保護監(jiān)測中，將中巴地球資源衛(wèi)星遙感圖像應用于GIS采集器中，進行了應用試驗。北京合眾思壯科技股份有限公司開展了遙感影像在應急裝備與減災服務中的應用研究。在汶川大地震中，將中巴地球資源衛(wèi)星 CCD數(shù)據(jù)加入到衛(wèi)星導航兼容系統(tǒng)應急裝備中。圖8所示的是資源衛(wèi)星三維演示系統(tǒng)。

　　四、資源衛(wèi)星后續(xù)發(fā)展展望

　　“十一五”期間，我國還將研制和發(fā)射多顆陸地觀測衛(wèi)星，如資源衛(wèi)星03/04星、環(huán)境減災衛(wèi)星A/B/C星、測繪衛(wèi)星等，根據(jù)國家統(tǒng)一部署，中心將負責陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)的標準化處理、產(chǎn)品存檔、分發(fā)和服務，并最終建設成國家陸地衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心，將為國內(nèi)外廣大用戶提供多星、多傳感器、連續(xù)穩(wěn)定的遙感數(shù)據(jù)源。

　　(一) 集中統(tǒng)一建設國家陸地衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心

　　根據(jù)建設目標和任務要求，中國資源衛(wèi)星應用中心在國內(nèi)首次提出了多星綜合數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的技術方案。全國陸地觀測衛(wèi)星地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括一個可以為后續(xù)發(fā)射衛(wèi)星進行系統(tǒng)擴展的集成化、開放性、標準化的公共平臺，還包括了數(shù)據(jù)處理、存檔管理、任務編排、有效載荷管理、數(shù)據(jù)分發(fā)、數(shù)據(jù)模擬、評價、應用示范、培訓以及定標場等多個功能模塊。同時，根據(jù)規(guī)范化和標準化的需要，制定了一套陸地觀測衛(wèi)星地面處理系統(tǒng)標準規(guī)范。該系統(tǒng)對CBERS-03/04星、HJ-1A/1B/1C 5顆星共有8種13個新型的傳感器的數(shù)據(jù)進行處理，技術難度大，業(yè)務流量多。地面處理系統(tǒng)具有對7顆以上衛(wèi)星同時運行管理的能力。資源衛(wèi)星中心設計了基于網(wǎng)格體系的高分數(shù)據(jù)中心建設方案，采用集中式和分布式相結合的方式，實現(xiàn)國家對地觀測手段的數(shù)據(jù)共享和資源共享。依托網(wǎng)格技術建設高分數(shù)據(jù)中心能夠?qū)F(xiàn)用的遙感數(shù)據(jù)地面處理能力集成到網(wǎng)格平臺，使新老系統(tǒng)自然銜接，充分利用多年來積累下來的設施和資源。

　　(二) 衛(wèi)星遙感應用將為區(qū)域發(fā)展提供一攬子解決方案

　　區(qū)域發(fā)展是一個經(jīng)濟與社會綜合的、全方位的發(fā)展，為使資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)更好地服務于區(qū)域發(fā)展，需要資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)為區(qū)域發(fā)展提供綜合的、全方位服務，因此，在綜合已有的遙感應用模型和應用方法的基礎上，提出了資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)為區(qū)域發(fā)展提供一攬子解決方案的思路，就是要在更高層面上為區(qū)域發(fā)展提供綜合服務，為區(qū)域發(fā)展提供全方位解決方案。

　　圖9所示的是資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)應用于區(qū)域發(fā)展解決方案的框架圖。圖中核心區(qū)是區(qū)域發(fā)展，資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)在不同的領域服務于區(qū)域發(fā)展，而這些領域之間又存在有機聯(lián)系，如我們可以把不同應用領域的成果集成到資源衛(wèi)星影像三維系統(tǒng)中瀏覽、顯示和漫游，也可以在影像三維系統(tǒng)中開發(fā)各不同應用領域的軟件系統(tǒng)，統(tǒng)一服務于區(qū)域發(fā)展。資源衛(wèi)星應用于區(qū)域發(fā)展的一攬子解決方案是在更高層次上綜合了資源衛(wèi)星的應用示范模型和成果，便于為區(qū)域發(fā)展提供全方位的綜合性遙感應用服務。對于每個具體的應用領域，中心都為區(qū)域發(fā)展提供相應的遙感模型和方法，開發(fā)相應的監(jiān)測軟件，為區(qū)域發(fā)展提供多時相、多傳感器的遙感數(shù)據(jù)，提供相應領域的遙感成果圖。

　　(三) 我國對地觀測將實現(xiàn)多傳感器、多分辨率、全天候的觀測網(wǎng)絡

　　繼CBERS-01/02/02B衛(wèi)星之后，我國將發(fā)射我國第二代資源衛(wèi)星CBERS-03/04星。CBERS-03/04星除繼續(xù)保持20m的中分辨率CCD相機外，將增加空間分辨率5m全色譜段和10m多光譜的高分辨率CCD相機。紅外多光譜掃描儀短波紅外的空間分辨率由78m提高到39m，熱紅外譜段由156m提高到80m。寬視場成像儀空間分辨率由原來258m提高到73m。我國第二代資源衛(wèi)星主要技術指標的改善，將對遙感應用發(fā)生深刻的影響，可使很多部門的自然資源調(diào)查與監(jiān)測，從普查階段躍升到詳查階段；在農(nóng)業(yè)發(fā)展中，促使我國傳統(tǒng)的粗放農(nóng)業(yè)向精細農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)移；使原來僅用于礦產(chǎn)普查階段的應用擴展到詳查階段和礦山管理；使僅能應用于林業(yè)一類的資源調(diào)查，擴展到二類資源調(diào)查。通過這一系列的變化，用戶的應用工程將發(fā)生質(zhì)的變化和技術上的飛躍。

　　五、 結束語

　　衛(wèi)星遙感是促進經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的一種重要手段。我國已發(fā)展了自己的資源衛(wèi)星，徹底改變了遙感數(shù)據(jù)完全依賴國外數(shù)據(jù)的局面。我國資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)已廣泛應用于經(jīng)濟社會發(fā)展的相關領域，高分辨率HR數(shù)據(jù)已成為我國遙感應用的一大亮點。根據(jù)國家“天地協(xié)調(diào)、統(tǒng)一規(guī)劃、合理分工、資源共享、擴大應用”的部署，中國資源衛(wèi)星應用中心將集中建設國家陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心，將提供數(shù)據(jù)標準化處理、產(chǎn)品存檔、分發(fā)服務以及對衛(wèi)星有效載荷進行管理的公共服務，促進國家投資研制的衛(wèi)星的數(shù)據(jù)實現(xiàn)共享，為各行業(yè)開展各種增值服務提供技術支持，促進遙感應用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，服務國民經(jīng)濟建設。我國對地觀測將實現(xiàn)多傳感器、多分辨率、全天候的觀測網(wǎng)絡，不久的將來，我國對地觀測衛(wèi)星系列產(chǎn)品必將更好地滿足廣大用戶的需求，我國的遙感衛(wèi)星應用事業(yè)也必將跨上一個新臺階。(郭建寧)