遥感卫星资料应用须突破定标瓶颈

  我国气象、资源、海洋、环境减灾等系列遥感卫星经过多年的发展,积累了许多宝贵的观测数据。如何开发利用好这些数据资源对于我国经济社会发展、国家安全、生态文明建设以及全球气候变化研究具有重大意义。

  “如果没有气象卫星,我们无法全面监测大气成分,无法做好气象预报预测;如果没有海洋卫星,我们很难解决赤潮等问题;如果没有陆地遥感卫星,我们不能有效地监测森林、沙漠等的变化情况。”中国科学院院士曾庆存表示。

  目前,我国遥感卫星已经完成由接收利用国外卫星资料、学习国外卫星遥感技术到建立自己的卫星观测系统与应用体系的发展历程,卫星遥感应用的基础能力有了很大提高。中国科学院院士郭华东强调:“我国遥感卫星的数量在逐渐增加,‘风云’系列气象卫星、‘高分’系列卫星、资源卫星、海洋卫星等形成了系列化的发展态势,可以说,我国卫星遥感技术取得了突破性的发展。”

  在遥感卫星技术发展的同时,科学家们已经注意到遥感卫星数据资料应用的重要性。

  曾庆存说:“遥感卫星数据资料已经由原来的定性应用上升到定量应用阶段,这对数据资料的质量要求也就更高。”

  郭华东对此表示认同:“如果遥感卫星资料应用质量无法提高,那么它将成为我国提高遥感卫星应用水平的最大限制。目前,不论是在商业还是在科学领域,遥感卫星数据的利用程度都相对较低。”

  中国工程院院士龚慧兴认为,必须加大对遥感卫星数据资料的应用,提高定量化水平。

  遥感卫星观测到的数据资料需要转化为几何或物理量才能得到科学应用,这个遥感数据资料转化的过程就是定标。一般来说,遥感卫星定标技术分为几何定标和辐射定标两类。几何定标是实现卫星遥感影像高精度定位和获取高几何质量卫星影像的关键技术。辐射定标是把卫星遥感的原始数据转化为地球大气的辐射量。要提高遥感卫星资料的定量化应用水平,关键在于解决好遥感卫星的定标问题,具体而言就是掌握好这两项技术。

  但不可否认的是,影响定标的因素较多,定标难度大。例如,地面实验室无法完全模拟在轨星上环境;在轨定标系统不可控环节较多,标准本身也存在衰减。同时,探测系统工艺技术水平、电子电路系统本身衰减、探测系统与定标系统光路不同等也制约着定标精度的提高。

  中国科学院院士周成虎表示:“遥感卫星数据定标水平如何?定标之后获取的数据反演定量产品是否能够满足业务需求?与其他交叉数据的定标问题能否解决?这些问题始终困惑着我们,关键是要拿出解决方案。”

  中国科学院院士周秀骥表示:“定标工作的重要性不言而喻。在国际上,定标系统的投入力度往往比卫星载荷的投入力度还要大很多。现在科学家已经对此基本达成共识,如果不解决遥感卫星定标技术问题,我国遥感卫星的发展将受到极大的制约。”

  周秀骥还表示:“目前,我国遥感卫星投资力度大、科技力量强,而卫星的定标系统既没有投入大量资金也没有投入大量科研力量,与国际定标技术先进国家相比,我们的定标技术尚有较大差距。从气候观测来说,气温万年变化1℃要求观测精度不能超过0.1℃,可我们的遥感资料观测精度却为0.5℃至1℃。这种差距是显而易见的。要想缩小差距,需要管理部门提高认识,明确精确定标的重要性。”

  中国科学院院士陈桂林说:“所有的卫星,不仅仅是遥感卫星,在发射成功后,传输下来的数据都会有一定偏差,所以必须做好数据定标工作。特别是对于长时间、长序列的历史数据,如果能在定标技术上有所突破,我国卫星数据的应用水平将有大幅度的提高。”

  “可以说,遥感卫星的定标问题是限制资料应用水平提升的瓶颈,特别是气候应用问题。如果不解决掉这个瓶颈问题,我国开展卫星资料的国际交流与比对就会受到限制,我们就很难赶超世界水平。”中国工程院院士丁一汇表示。

  对此,中国工程院院士徐祥德也提出了自己的看法:“遥感卫星数据的定量化应用与数据定标是紧密联系在一起的,不能只重硬件不重软件。”

  “拿数值预报来说,它对气象卫星的数据质量要求极高,包括对数据定标及各种产品算法的要求都十分严格。”中国工程院院士许健民说。

  丁一汇指出:“气象数值预报发展了十多年,同化问题解决不好的根本原因就在于数据资料的精度不够。如果数据资料精度偏差了一点,那么整个气象数值预报场的‘门槛’——初始场就被破坏了。说到底,就是要提高遥感卫星的数据定标技术能力。”

  目前,我国各类卫星相关部门都在积极筹划如何提高卫星数据定标精度。要想解决这一问题,郭华东和龚慧兴认为,一是要加强顶层设计,二是要解决标准溯源问题。

  周成虎希望在“十三五”规划编制过程中,能够加大发展卫星的规划力度,推进卫星定量化体系建设,使中国遥感卫星发挥更大的作用。

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