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1999年资源一号卫星（中巴地球资源卫星01星，CBERS-01）成功发射，开启了我国民用陆地观测卫星的发展序幕。经过20多年的发展，目前资源系列、测绘系列、环境减灾系列、高分专项系列、自然资源业务星座等25颗卫星在轨运行。 我国陆地观测系列卫星被广泛应用于自然资源、城市规划、环境监测、防灾减灾、农业、林业、水利、气象、电子政务、统计、海洋、测绘、国家重大工程等领域，为社会建设作出了巨大贡献。中国资源卫星应用中心作为国家级陆地观测卫星数据中心，承担我国民用陆地观测卫星数据处理、存档、分发和服务设施建设与运行管理等任务。 本文通过梳理已发射民用陆地观测卫星的轨道、载荷等参数，根据指标参数及实际运行管理过程中的经验，分析民用陆地观测卫星的时间分辨率、空间分辨率、波谱分辨率等成像能力，总结民用陆地观测卫星在相关领域的应用情况，并对未来发展进行展望。 一、民用陆地观测卫星在轨现状 截至目前，资源系列卫星共有CBERS-01、CBERS-02、CBERS-02B、资源一号02C星（ZY-1-02C）、CBERS-04、CBERS-04A等6颗卫星发射并投入运行。2008年，我国采用一箭双星方式发射环境与灾害监测小卫星星座A、B星（HJ-1A、HJ-1B），并于2012年发射了环境一号C星（HJ-1C），2020年发射环境二号A/B星（HJ-2A、HJ-2B）。2012年，我国第一颗民用三线阵立体测绘卫星资源三号01星（ZY-3-01）成功发射，并分别于2016年、2020年发射ZY-3-02、ZY-3-03卫星，三颗卫星组网运行组成我国首个立体测绘卫星星座，形成全球领先的立体观测能力。 2010年批准实施的中国高分辨率对地观测系统，由天基观测系统、临近空间观测系统、航空观测系统、地面系统、应用系统等组成，是《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006—2020年）》确定的十六个重大科技专项之一。2013年后陆续发射高分一号（GF-1）、高分二号（GF-2）、高分四号（GF-4）、高分三号（GF-3）、高分五号（GF-5）、高分六号（GF-6）、高分七号（GF-7）等卫星。通过高分专项工程正式建成具备高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、高精度观测能力的自主、先进的对地观测体系。 《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015—2025年）》中针对陆地观测卫星空间系统建设提出了面向各行业以及市场应用对中、高空间分辨率遥感数据的需求，兼顾海洋、大气观测需求，充分利用资源卫星、环境减灾小卫星星座以及高分辨率对地观测系统重大专项等技术基础，进一步完善光学观测、微波观测、地球物理场探测手段，建设高分辨率光学、中分辨率光学和合成孔径雷达（SAR）三个观测星座，发展地球物理场探测卫星，不断提高陆地观测卫星定量化应用水平。目前正按照规划的具体内容实施，已陆续发射2米/8米光学卫星星座（GF-1B、GF-1C、GF-1D）、5米光学01卫星（ZY-1-02D）、高分多模卫星（GFDM）等。 二、民用陆地观测卫星应用 经过20多年的发展，国产民用陆地观测卫星已具备多谱段、全天时、全天候的观测能力。民用陆地观测卫星数量增多、载荷类型丰富推动了遥感技术应用的发展。同时，遥感技术应用水平的提升对卫星载荷指标、影像质量提出了更高的要求，推动了民用陆地观测卫星及地面处理系统的发展。目前，在自然资源、农业、林业、城市、水利、环保、应急管理等各行业累计分发民用陆地观测卫星数据超过5400万景，创造了巨大的社会效益和潜在的经济效益。 1．国土行业应用 自然资源部基于国内外高分辨率卫星遥感数据进行自然资源常态化遥感监测，近年来，在地理国情监测、土地利用变更调查等项目中均以国产遥感卫星数据为主。2016年度土地资源行业重点推进GF-1、GF-2等国产卫星数据行业应用，累计使用ZY-1-02C卫星数据5921景，覆盖面积约608.27万平方千米；共使用GF-1卫星数据1.48万景，覆盖面积约324.98万平方千米；使用GF-2卫星1m/4m高分辨率数据9490景，覆盖面积约58.16万平方千米。各类数据主要应用于全国土地利用变更调查监测与核查工程、土地资源全天候遥感监测试点、城市规模扩展监测、土地整治重大工程遥感监测、重点区域卫片预警和土地执法监察等。 2．海洋应用 国家卫星海洋应用中心利用GF-2卫星数据开展了对基于SAR卫星数据检测出的南海石油平台的精度验证工作（图1），共验证平台351座，检验了基于SAR数据的海上油气平台检测产品精度可达到98.2%，误检率仅为2.5%。  图1 基于GF-2卫星数据 对海上油气平台检测结果的验证专题图 2016年8月GF-3卫星发射升空后，国家卫星海洋应用中心积极开展基于该星数据的南海海上油气平台监测产品制作，完成针对南海南部海域重点油田区域的遥感专题产品制作。 3．灾害应急监测 灾害应急监测业务是在灾害突然发生后，启动空间技术应急响应，根据上报灾情中受灾大致区域紧急制定卫星观测计划，调用对地观测卫星开展遥感监测，尽早捕捉灾害信息，以了解灾害特征、活动性、灾情及继续危害的可能性及程度。 自2010年之后，利用国产遥感数据已成为国家进行灾害监测必不可少的手段，2016年至2020年提供各类应急服务344起，安排成像7786次，提供数据6万余景。6级以上地震灾害全部监测，例如四川九寨沟7.0级地震、新疆塔什库尔干5.5级地震、尼泊尔和我国西藏地震等，此外在“尼伯特”台风、厄瓜多尔地震、“帕卡”台风、“玛莉亚”台风、内蒙古那吉林场火灾、内蒙古大兴安岭地区火灾、太湖蓝藻、斯里兰卡洪灾、哥伦比亚泥石流、华北强对流天气灾害、南方洪涝、四川茂县山体垮塌灾害以及长江一号洪峰等灾害监测中发挥了重要作用（图2）。  图2 “利奇马”台风GF-4卫星 全色影像图（2019-08-09） 4．国际合作 我国自2007年加入空间与重大灾害国际宪章（CHARTER），作为该组织的正式成员，向受灾国家或地区提供卫星数据资源。多年来，我国多次为世界灾害提供监测服务，先后为澳大利亚森林火灾、“莫拉克”台风、玻利维亚洪水、智利地震、巴基斯坦洪水、日本地震海啸等提供卫星遥感数据。 巴西境内有“地球之肺”之称的亚马孙热带雨林发生特大森林大火，大火绵延巴西数个州，持续数星期，给环境带来损坏，引发多国关注。中国资源卫星应用中心启动重大自然灾害应急响应机制，迅速成立应急小组，紧急安排GF-1、GF-2卫星对灾区进行观测，图3为GF-2卫星获取的火灾情况。  图3 亚马孙地区森林火灾 GF-2卫星图像 三、民用陆地观测卫星在轨现状 《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015—2025年）》后续业务卫星及“十四五”规划中仍将有30余颗卫星陆续发射。后续我国在轨民用陆地观测卫星载荷及轨道类型更加多样，将进一步提升陆地观测卫星的高空间、高时间、高光谱、高辐射分辨率。未来将形成优于1m的高分辨率卫星服务能力，多尺度、近实时观测能力，高分数据自给率明显提高。我国民用陆地观测卫星将继续为国计民生各领域提供丰富、稳定、持续的科学数据，推动遥感技术应用水平进一步提升，创造更大的社会和经济效益。 来源：《卫星应用》2021年第10期 |
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