中科院遥感地球所：让国产陆地卫星“玩得转”

随着我国社会经济的快速发展和资源环境问题的日益突出，利用遥感卫星的“眼睛”观测地球已经成为不可或缺的手段。在国家民用空间基础设施规划中，只有21个部委提出了144项业务要求，全部涉及卫星遥感应用。

然而，在国内外，气象海洋卫星定量遥感应用广泛，而地面卫星定量遥感一直是一个难题。

作为中国最大的遥感和地球观测研究机构之一，中国科学院遥感与数字地球研究所的研究团队决心突破这一难题。最近，在研究所的带领下，中国资源卫星应用中心、中国国土资源航空物探遥感中心、中国农业科学院农业资源与农业区划研究所、**自治区卫星应用中心、环境保护部卫星环境应用中心、中国科技集团有限公司、21世纪空间技术应用有限公司、浙江大学等单位共同完成的“国内陆地卫星定量遥感关键技术与应用”项目取得了一系列重大突破。，并获得2016年国家科技进步奖二等奖。

国内陆地卫星“无用、无用、无用”

地面卫星定量遥感是一个世界性难题，而国内地面卫星定量遥感在中国的应用更是困难重重中国科学院遥感研究所所长兼研究员顾兴发说。

长期以来，我国陆地卫星在各个领域的应用规模一直很小，瓶颈是数据到信息的定量转换水平低。

“不可用”、“不可用”和“不可用”是中国地面卫星定量遥感的三大“弊病”。国内卫星被国外核心设备阻挡，导致数据噪声高、图像不清晰、校准精度低，使数据无法使用。我国大气多云，地形起伏多变，反演模型复杂，导致数据无法使用。国内数据多，缺乏应用标准，规模小，导致数据利用率低。

针对这三大问题，历时十余年，在国家多项重大科研项目的支持下，“国内陆地卫星定量遥感关键技术与应用”项目一直围绕提高国内卫星数据定量质量、中国区域遥感信息高精度定量反演、定量遥感大规模工程处理等主线，着力解决关键问题。

“本项目旨在构建一个适合我国国情的陆地卫星定量遥感技术体系，突破‘第一公里应用’的瓶颈，实现国内陆地卫星数据的易用、好用、好用。”顾兴发说道。

技术:分而治之

针对陆地卫星定量遥感技术中存在的问题，项目组采用了“分而治之”的方法。每一颗“子弹”都消灭了一个“敌人”，解决了一个又一个难题。

为了解决国内卫星数据不易使用的问题，该团队从三个层面进行了技术研究，使数据质量达到与美国和欧洲相同的水平，从而从源头上保证了国内地面卫星的定量应用。例如，为了解决国内卫星数据中的高噪声问题，研究人员创造了一种时间共享、亮度共享和视场相对辐射校正技术，用于线阵CCD相机，将图像噪声和色差从项目实施前的10%降低到1.5%以下。

中国复杂的大气环境使国际大气校正模式具有“竞争性”。“为了解决这一问题，我们在中国开展了多站长期大气监测，建立了6种典型的中国气溶胶模式。”顾兴发说道。通过构建这些“国内”模型，京津冀地区的有效数据天数从2014年的64天增加到173天。

此外，中国山区起伏的地形导致大量的定量反演误差。研究人员建立了一个地面定向反射和大气多次散射耦合的山地辐射传输模型，将山区地面反射率的相对误差降低到平原地区的水平，并将陆地卫星在中国的定量应用范围从35%提高到95%以上。

除了消除复杂大气和起伏地形的影响外，该团队还创建了115套适用于全国的9类高精度定量遥感反演模型集，显著提高了作物产量估算、资源环境监测等定量应用水平。打破卫星数据“无用”的问题，实现卫星数据的高精度、大规模、多领域综合应用。

目前，在农业应用领域，作物产量估算的准确率已经达到95%以上。在地质矿产调查领域，复杂地形条件下的构造和岩性解释精度提高了10%以上。

没有规则，没有乡村。国内卫星数据的“不良使用”与缺乏相应的标准和规范不无关系。为此，该研究团队建立了我国第一套定量遥感标准和规范，并开发了一套具有完全自主知识产权的陆地卫星星座综合数据预处理系统，支持18个行业和11个地区的业务应用系统建设。陆地卫星数据预处理能力居世界首位。

应用:遍地开花

一旦技术壁垒被打破，中国国内陆地卫星的应用将迎来“春天”。项目成果已广泛应用于土地、农业等18个行业和北京、天津、河北等11个地区，并已推广到43个国家和地区，取得了巨大的社会经济效益和国际影响。

好消息开始从各行各业传播开来。国内陆地卫星已成为大规模国土资源调查的主要数据源，为购买国外数据节省了巨额资金。调查周期从每12年一次缩短到每年一次。大力推进大规模卫星电影执法，有效遏制非法用地和非法采矿。自2006年以来，全国非法影像点的数量已经减少了16倍。

在农业领域，实现了农作物生长等14种国家农业信息的业务监控，数据定位率达到90%以上，准确率提高到95%。自2006年以来，该项目的定量遥感反演技术成果已应用于全国粮食生产形势监测。全国共监测农作物80亿亩，农业灾害26亿亩，间接经济效益283亿元。

在生态环境领域，建立的定量反演模型集已应用于国内陆地卫星高精度提取全球地表典型元素，其结果已连续两年被《全球生态环境遥感监测报告》采用。

在灾害应急期间，为中国东北洪灾、四川雅安、云南鲁甸地震等重大灾害的救援提供灾害监测和评估技术支持。同时，中国卫星还为澳大利亚的森林火灾、泰国的洪水、土耳其的地震等提供了国际援助，增强了中国自主卫星的国际影响力。

到目前为止，中国陆地卫星定量遥感技术系统已经有效支持了16项国内陆地卫星定量遥感应用。数据日处理能力从10多个场景增加到10000个场景，全国用户数量从不到20个增加到3900个，国内数据份额从5%增加到85%以上，数据采购成本节约1000多亿元，仅土地、农业、环保间接经济效益就超过400亿元。

"这些年的努力没有白费。"顾兴发表示:“我们非常高兴能够使国内陆地卫星数据易于使用，能够被使用和很好地使用，并促进国内陆地卫星定量遥感自主创新和跨越式发展。”