综述及基本情况
中国遥感卫星地面站(以下简称“地面站”)是根据邓小平同志1979年访美期间签订的“中美科技合作协定”建立的,于 1986 年 12 月建成并正式运行,并由邓小平同志亲笔题写了站名“中国遥感卫星地面站”。2007 年,地面站纳入中国科学院对地观测与数字地球科学中心的科技体系。2012 年 9 月,对地观测中心、遥感应用研究所合并成立了中国科学院遥感与数字地球研究所(以下简称“遥感地球所”)。2017 年,遥感地球所与电子学研究所、光电研究院合并组建成为中国科学院空天信息创新研究院(以下简称“空天院”)。
研究进展与成果
中国遥感卫星地面站的建设
地面站的主要任务是接收国内外陆地观测卫星和我国空间科学卫星数据,提供卫星数据的归档、处理、分发以及共享服务,为国家重大需求、重点项目提供数据保障;开展地面系统能力建设、相关技术研究和国内外科学技术合作。它的建立填补了我国在卫星遥感数据接收技术领域的空白,开创了我国遥感技术和遥感应用的新时代。
地面站现建有密云、喀什、三亚、昆明、北极 5 个卫星接收站,具有覆盖我国全部领土和亚洲 70% 陆地区域的卫星数据实时接收能力,以及全球卫星数据的快速获取能力。地面站是国际资源卫星地面站网成员,是世界上接收与处理卫星数量最多的机构之一,迄今为止保存了自 1986 年以来的各种卫星数据资料 360 多万景,是我国时间最长的陆地观测卫星数据历史档案库。地面站提供的卫星数据广泛应用于土地、林业、农业、水利等资源调查、环境监测、地质勘探、测绘、城市规划、灾害监测评估等众多领域,用户遍及政府部门和全国 30 个省、自治区、直辖市,对我国的经济发展和社会建设产生了巨大的社会和经济效益。
全力支持国家重大项目,提供持续可靠的陆地观测卫星数据保障
地面站自 2011 年开始实施“对地观测数据共享计划”,已连续 8 年向全国广大用户免费共享持续更新的对地观测卫星数据。截至 2019 年 8 月底,“对地观测共享计划”系统注册用户共计 41 468 人,系统访问量超过 290 万次,在线共享数据总量超过 350 TB,用户下载次数 52 万次以上,下载数据总量超过 260 TB。“RTU 产品数据服务计划”作为“对地观测数据共享计划”的子计划,向社会免费发布正射校正、融合、镶嵌、星上反射率、星上亮度温度、归一化差值植被指数、归一化差值水分指数、归一化燃烧指数、全球环境监测指数、植被覆盖度、地表反射率、地表温度等 18 种深加工产品。此外,地面站牵头负责运维的“国家综合地球观测数据共享平台”汇聚的元数据超过 2 960 万条,实体数据量超过 288 TB,累计向政府间地球观测组织(GEO)推送超过 120 万景数据。
地面站长期以来一直为国家重大遥感需求提供持续服务,先后为国家西部测图工程项目、全国土地大调查项目、环渤海湾油污染监测项目、全国生态环境质量评价项目、全国地面沉降 InSAR 监测项目等国家重点项目提供数据支持与服务。
2004 年,地面站独立承担完成的“卫星遥感数据存档介质转换与处理系统”项目获 2003 年国家科学技术进步奖二等奖。该项目成功地实现了卫星遥感数据地面运行性系统的自主设计、自主集成,取得了显著的社会效益和经济效益。
2016—2018 年,利用地面站接收的陆地观测卫星数据,“国产陆地卫星定量遥感关键技术及应用”项目、“全球 30 米地表覆盖遥感制图关键技术与产品研发”项目和“高光谱遥感信息机理与多学科应用”项目,先后荣获2016、2017 和 2018 年度的国家科技进步奖二等奖。
积极开展国内外重大自然灾害监测
地面站充分利用卫星遥感在重大自然灾害监测中的科技优势,在 1987 年大兴安岭火灾、1998 年长江特大洪水、2008 年汶川地震、2010 年玉树地震和南方洪水、2013 年四川雅安地震、2017 年四川九寨沟及西藏林芝地震等我国多次重大自然灾害中第一时间进行应急响应,为救灾和灾害监测提供了急需的数据保障与信息支持,为保障人民生命财产安全作出了积极贡献。
2010年4月14日,青海省玉树藏族自治州玉树县发生7.1级强烈地震。灾情发生后,对地观测中心紧急启动灾情遥感应急响应体系,快速构建了天、空、地一体化地震灾害遥感监测网络。地面站紧急处理了一批玉树地区灾前卫星影像数据,并以最快速度申请并接收了灾区雷达及光学卫星监测数据,为灾情监测和分析提供了可靠的数据保障,有力地支持了国家和相关部门的救灾决策和灾后重建规划工作。2010年8月19日,中共中央、国务院、中央军委隆重举行青海玉树全国抗震救灾总结表彰大会,中国科学院对地观测与数字地球科学中心荣获“全国抗震救灾英雄集体”称号。
2017 年 8 月 8 日 21时 19 分,四川省阿坝州九寨沟县(北纬 33.2 度,东经 103.82 度)发生里氏 7.0 级地震。地震发生后,地面站在第一时间紧急开展了关于地震灾区的遥感监测工作:成功接收了“高分二号”“高分三号”和“高分四号”卫星的地震灾区观测数据;及时获得 0.5 米分辨率的 PLEIADESA-1A/1B 灾区卫星影像;处理了灾区的灾前存档数据,通过网络向社会进行数据共享。
此外,地面站还通过“国家综合地球观测数据共享平台”,积极开展重大自然灾害的响应和跨国援助,对萨摩亚、汤加、纽埃、新西兰、老挝、印度尼西亚等 10 多个国家发生的重大自然灾害提供国际灾害空间信息应急援助,得到了相关国家和国际组织的高度赞扬和感谢,体现了中国作为负责任大国的地位与作用。
由于遥感地球所等多家研究所在灾害应急方面作出的积极贡献,“科技救灾”在 2018 年被评为“中国科学院改革开放四十年 40 项标志性科技成果”。
科研创新,发布首幅全球30米分辨率火烧迹地分布图
火烧迹地是全球及区域碳循环和气候变化等研究所需的重要参数之一。美国国家航空航天局(NASA)、欧洲空间局(ESA)、国际地圈生物圈计划(IGBP)等已发布各种基于不同卫星遥感数据获取的全球尺度火烧迹地信息产品。地面站科研团队经过近两年科研攻关,基于 LANDSAT 系列卫星数据构建了全球高精度火烧迹地和非火烧迹地样本库,在国际上首次获得全球 30 米分辨率火烧迹地产品(此前火烧迹地遥感产品的最高分辨率为 250 米),总体精度达到 93.92%。
为我国空间科学研究及重大应用成果产出提供数据支撑
在中国科学院空间科学战略性先导科技专项中,中国遥感卫星地面站负责地面接收系统的建设和运行工作。
地面接收系统是整个卫星工程中连接从天到地的关键环节,地面站在建设过程中解决了针对空间科学卫星接收特殊需求的低信噪比跟踪与接收、窄波束高动态稳定跟踪、复杂信道译码处理、虚拟通道数据实时提取与传输、高精度轨道预报等一系列关键技术,建设完成了布局于我国南-北-西的空间科学卫星接收站网系统,综合指标达到国际先进水平。
2015 年底至今,地面站先后成功实现了暗物质粒子探测卫星、“实践十号”返回式科学实验卫星、量子科学实验卫星、硬 X 射线调制望远镜卫星、微重力技术实验卫星的数据接收和稳定运行,数据接收成功率达到 99.8% 以上,为我国空间科学研究及重大应用成果产出提供了可靠的数据支撑。暗物质粒子探测卫星、量子科学实验卫星、硬 X 射线调制望远镜卫星的成果连续入选了“中国科学十大进展”“中国十大科技进展新闻”和美国物理学会《物理》网站公布的 2018 年度国际物理学领域的十项重大进展;多项研究成果在 Science、Nature 等国际权威期刊发表;“空间科学实验卫星”等 2 项成果还在 2018 年被列入“中国科学院改革开放四十年 40 项标志性科技成果”。(中国科学院院刊供稿)