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天眼慧宏图:中国遥感卫星地面站建设发展30年
时间:2016-12-27

    1986年12月20日,中国遥感卫星地面站落成并投入运行。 

  这是我国第一个遥感卫星地面站,填补了我国在卫星遥感技术领域的空白,使我国拥有了直接获取卫星遥感数据的能力,开创了我国遥感技术和遥感应用的新时代。 

  如今,地面站已走过30个春秋。经过几代人的持续建设、开拓创新,今天,地面站作为国家重大科技基础设施、我国对地观测领域的核心基础设施之一,为我国遥感科学技术的发展提供了基础平台与技术支撑,极大推动了我国遥感应用领域的发展,为我国经济建设与社会发展做出了重要贡献。 

建设:从一枝独秀到多站组网

    卫星遥感是20世纪60年代新兴的科学领域之一,经过多年发展已成为各国空间对地观测领域的主要科技手段之一。我国在拥有自己的遥感卫星地面站之前,只能通过购买国外的卫星数据获取相应的资料,难度大、时效性差、数量又极其有限。 

  为满足我国遥感事业发展的迫切要求,198612月,以邓小平同志和美国卡特总统签订的“中美科技合作协定”为基础,我国建成了自己的遥感卫星地面站,包括位于京郊密云县的密云卫星数据接收站(简称密云站)和位于北京的数据处理中心。邓小平同志亲笔题写了站名“中国遥感卫星地面站”。 

   

  1979年1月31日,邓小平同志在美国华盛顿白宫与美国总统卡特签订中美科技合作协定

  

邓小平亲笔题写站名

1986年12月20日,国务院副总理方毅,全国人大常委会副委员长严济慈,中国科学院院长卢嘉锡、副院长周光召,国家科委副主任朱丽兰等出席地面站落成典礼

   

  20世纪90年代的遥感卫星地面站 

  地面站建成后,使我国可以在第一时间直接获取国际遥感卫星观测的数据,极大地促进了我国遥感应用的飞速发展,为国家的经济建设和社会发展做出了重要贡献。但是,我国幅员辽阔,密云站的数据接收范围仅能够覆盖我国陆地国土的约80%,这种局面长期制约着我国陆地观测卫星地面系统发展和服务。2005年,国务院批准启动了陆地观测卫星数据全国接收站网建设项目。2012年,国家高分辨率对地观测重大专项实施。借助于这些国家项目,历时十年的建设,地面站从建立之初的一个接收站(密云站),发展到了今天拥有国内外5个接收站的规模。 

   

  密云站 

    2008年1月,喀什卫星数据接收站(简称喀什站)建成并投入运行,填补了西部民用卫星数据空白,解决了我国西部和周边区域长期缺乏遥感卫星数据的状况。 

   

  喀什站

  2010年5月,三亚卫星数据接收站(简称三亚站)建成并投入运行,使我国陆地观测卫星数据直接获取能力首次伸展到南部海疆,解决了我国南海和周边区域长期缺乏遥感卫星数据的状况。 

   

  三亚站 

  2016年5月,昆明站建成并投入使用,可以有效解决我国西南及周边地区的卫星观测数据的获取问题。 

   

  昆明站 

  2016年12月,位于瑞典基律纳的中国遥感卫星地面站北极站建成。这是我国第一个位于海外的陆地观测卫星接收站,将我国航天地面数据接收网拓展至两极地区,充分利用极地地区的地理位置优势,大幅度地提高了地面站数据获取的能力。 

   

  北极站

  从一座天线到几座天线,从一个站到几个站,从国内站到海外站,地面站设施规模、能力快速增长,不断填补我国空间遥感领域数据获取能力的空白。目前,由密云站、喀什站、三亚站、昆明站、北极站组成的我国对地观测卫星与空间科学卫星数据接收站网,拥有20部大口径卫星数据接收天线,多条高速光纤数据传输链路,以及配套的数据记录、传输、处理、分发和运行管理系统,规模体量和关键技术指标位居世界前列,实现了覆盖我国全部国土和亚洲70%陆地区域的实时数据接收能力。地面站的每个重要建设、发展节点,都对利用空间信息保障国家利益具有重要的里程碑意义。 

   

  密云站、喀什站、三亚站、昆明站和北极站接收覆盖圈

 

运行:全球接收处理卫星数量最多的机构之一

    30年来,地面站运行体系始终保持可靠、稳定、高效运行,共计成功接收了近16万条卫星轨道,保存了自1986年以来的400多万景的卫星原始数据资料,是我国珍贵的对地观测卫星数据档案库,为国家积累和保存了极其珍贵的空间数据历史资料。 

  自地面站成立伊始,接收、存档、处理国际遥感卫星数据,并为全国用户提供广泛的数据服务,便是地面站的核心业务。1986年,地面站开始接收和处理美国LANDSAT-5卫星光学卫星数据。1993年,开始接收和处理欧空局ERS-1和日本JERS-1卫星合成孔径雷达(SAR)数据,实现了全天时和全天候的对地观测。1997和2008年,分别实现加拿大RADATSAT-1和RADATSAT-2卫星数据的接收和处理,拥有了国际最先进的民用合成孔径雷达观测数据源,多模式、全极化、高空间分辨率等成为其突出的优势。2002年开始接收和处理的法国SPOT-5卫星,以其灵活的观测模式、较高的空间分辨率、高质量的可靠运行,成为最成功的业务化运行卫星之一。2015年,地面站开始接收和处理的法国Pleiades卫星数据,其空间分辨率达到0.5米,是到目前我国所接收和使用的最高分辨率的民用陆地观测卫星数据。 

地面站接收的国内外遥感卫星第一幅图像,均取自接收第一轨的卫星数据

   

  颐和园地区SPOT-6卫星多光谱数据产品 

  从1999年开始,中国空间对地观测事业突飞猛进。其中,我国所发射的对地观测卫星均由地面站负责接收,包括中巴资源卫星01/02/02B/04、环境减灾1A/1B/1C、资源一号02C、资源三号、实践九号A/B、高分一号/二号/三号/四号等,成为不可替代的国家关键空间基础设施。2016年,地面站开始承担吉林一号卫星组星的数据接收任务,为国产卫星的产业化应用做出了新的贡献。   

 

  中巴地球资源卫星04星首轨实时图像 

  2011年1月,中国科学院空间科学战略性先导科技专项正式启动,地面站承担近地轨道空间科学卫星的跟踪、接收、记录和传输任务,从而将数据接收业务从对地观测领域拓展至空间科学领域。 

  2015年和2016年,地面站相继成功实现了我国空间科学首发星-暗物质粒子探测卫星、实践十号返回式科学实验卫星、量子科学实验卫星的数据接收,以稳定的运行为我国空间科学研究提供了可靠稳的数据保障。 

   

  2015年12月20日,地面站成功接收暗物质粒子探测卫星数据

能力:不断实现跨越式大幅提升

  为适应我国对地观测和空间科学事业的不断发展,自建成之日起,地面站就以国家和广大用户的需求为己任,深入开展相关的科技攻关,不断建设与研制高水平的卫星地面系统设备。特别是近十年来,随着陆地观测卫星全国数据接收站网、高分辨率对地观测重大专项、中国科学院空间科学战略性先导科技专项的相继实施,以及Landsat、SPOT和Pleiades等国外先进遥感卫星数据接收和处理系统的研制与建设,地面站的整体技术能力与水平实现了跨越式的大幅度提升。 

  

1986年密云站初建时,全部设备和技术均来自美国。图为密云站的第一座天线

  地面站已经形成了完整的卫星数据接收、传输、存档、处理、分发体系,以北京总部的运行管理与数据处理为核心,密云站、喀什站、三亚站、昆明站、北极站为数据接收点的运行格局。运行管理系统、数据接收系统、数据传输系统、数据处理系统、数据管理系统、数据检索与技术服务系统协同运行,实现覆盖全国疆土的数据接收、处理和共享分发服务能力,满足国家遥感卫星数据接收任务的需要。 

  为满足我国陆地观测卫星的海量数据获取的需求,地面站建成了具有国际领先技术指标的数据接收系统,如S/X/Ka三频段卫星数据接收天线,双圆频率极化复用数据接收技术,数据接收码速率达2×800Mbps(X)和4×1.5Gbps(Ka)等。密云、喀什、三亚接收站至北京总部之间建有10000Mbps或622Mbps带宽的高速数据传输专用链路,瑞典基律纳北极站至北京总部之间的数据传输网络带宽为450Mbps,强大的数据传输能力保证了卫星数据传输的时效性。 

  地面站的各个卫星数据处理系统均具有世界先进水平,其突出的特点为全球化统一和规范的数据处理算法与产品格式,能够以最快的速度实现数据接收后的产品处理,为全国用户提供近实时的数据支持。地面站的数据管理系统和数据检索与服务系统提供24小时不间断、超过2PB的数据在线检索与分发服务。 

  综合运行管理系统可以管理规划极轨对地观测卫星、静止对地观测卫星、空间科学卫星等20颗以上国内外卫星任务。地面站的所有系统都以高度的自动化进行协同运行,从数据接收计划的获取、接收任务及资源的规划、数据接收、数据记录、数据处理,直至将数据产品交付用户,全部过程均为自动化执行。 

   

  国际遥感卫星数据处理系统 

   

  地面站自主研制的LANDSAT-8卫星产品处理系统

 

应用:在国家重大需求和经济建设中发挥显著作用

  地面站运行30年来,所接收的卫星数据主要应用于我国科研、灾害监测、环境监测、林业、国土资源、城市规划、农业、水利、气象、海洋、矿业等专业领域,在保障国家重大任务需求、业务化应用等方面取得了突出成果,真正发挥了国家对地观测领域核心基础设施的作用。 

  在保障国家重大任务需求方面,地面站重点支持国家各级政府职能部门以及对国家经济建设有重大影响的遥感工程项目,包括全国生态环境质量评价、西部测图工程、环渤海湾油污染、全国国土资源大调查、全国森林调查和荒漠化监测、农作物估产、海上溢油等,对我国社会经济的持续稳定发展具有巨大的推动作用。 

   

  1998年特大洪水长江中游气象卫星汛情遥感影像图

  在服务重大自然灾害遥感监测方面,中国遥感卫星地面站在1987年大兴安岭火灾、1998年长江特大洪水灾害、2008年汶川地震、2010年玉树地震、2013年芦山地震等历次重大自然灾害中均第一时间响应,为国家决策提供了强有力的数据保障与信息支持。同时作为国际资源卫星地面站网的重要成员,在澳大利亚林火、巴基斯坦洪水、日本地震等国际重大自然灾害中及时提供了大量珍贵卫星数据,为国际灾害监测做出了应有贡献,其中澳大利亚林火监测工作产生了强烈的社会反响和国际影响,向世界展示了我国和平利用空间技术的形象。 

   

大兴安岭林区火灾监测遥感影像图。这是在地面站成立后首次将卫星遥感图像应用于国家重大需求。

芦山地震灾害监测遥感影像图

   

  澳大利亚山林火灾监测遥感影像图 

  随着2011年“对地观测数据共享计划”的启动和持续推进,地面站的数据服务模式已经全面转变为公益共享服务为主,持续为国家重大项目以及广大网络平台用户提供的中低分辨率数据共享服务,使得大量数据经费相对短缺的科研教学任务和国家项目得以顺利开展实施,取得了突出的社会效益。该计划目前所提供的数据包括LANDSAT-5、LANDSAT-7、LANDSAT-8、RESOURCESAT-1、ERS-1/2、ENVISAT等,数据量超过150TB,数据范围覆盖我国全国及周边国家地区。截止2016年11月,系统注册用户共计26,399人,系统访问量超过160万次,用户下载次数超过37万次,下载数据总量近125TB。 

  光荣属于历史;弦歌不辍,方能再奏华章。作为中国科学院遥感与数字地球研究所的重要科技机构,中国遥感卫星地面站将始终面向国家战略需求,面向世界科技前沿,求真务实,开拓创新,不断提升自身运行水平,保持地面站的高水平稳定运行,高质量完成我国卫星的数据接收任务,继续引进国际先进的遥感卫星数据源,以优质的数据服务和数据产品服务于全国遥感用户;将根据国家统筹部署,积极推进“中国陆地观测卫星数据中心”的成立;将根据国家统筹部署,积极推进并统筹开展空间基础设施建设,实现国家空间基础设施框架下的多站协同、一体化接收,成为国家对地观测的核心机构。 

  值此地面站建站并运行30年之际,谨以此文,略述地面站三十载奋发有为的光辉历程。地面站也必将永远保持奋斗者的本色,永不停歇,上下求索!

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