发展行星测绘遥感 服务国家重大需求——访中国科学院空天信息创新研究院研究员邸凯昌.pdf

1312No?主题策划Topic/本刊记者陈阳图/受访者提供发展星测绘遥感服务国家重需求访中国科学院空天信息创新研究院研究员邸凯昌白板上挂着月球高分辨率遥感影像图、办公桌上是一个清晰标注地形地貌的月球仪、书橱中依次摆放着火星遥感影像图和月球探测器纪念模型这些浩瀚壮阔的深空图景汇集在邸凯昌二十平方米的办公室中，反而让遥远神秘的行星变得“亲近”许多。邸凯昌身上有很多“标签”，他是中国科学院空天信息创新研究院研究员、行星制图与遥感实验室主任，遥感科学国家重点实验室新型遥感探测研究室主任，也是我国“嫦娥三号”“嫦娥四号”任务科学研究核心团队成员，我国首次火星探测任务科学目标先期研究团队成员，我国月球科研站和载人探月着陆区选址团队成员。在交谈中，邸凯昌笑称自己还有另一个“身份”：“老武测”（原武汉测绘科技大学）最后一届博士毕业生。作为摄影测量与遥感专业科班出身的资深科技工作者，邸凯昌既熟悉测绘遥感技术尽精微的一面，更深知它致广大的能力。“今天，测绘遥感技术的应用领域越来越广阔，小到每一寸土地的测量，大到太阳系乃至宇宙的探测，都离不开测绘遥感手段。”邸凯昌说。尽精微、致广大，似乎正是邸凯昌这个办公室的一种形象诠释，月球、火星等庞然大物被测绘遥感技术的观测和精密处理“映射”在这间略显局促的办公室中。通过测绘遥感技术，这些庞然大物表面的米级甚至厘米级的细节被捕捉、分析，逐渐构建我们对遥远天体乃至深邃宇宙的认知。“深空探测是当今世界科技发展的前沿领域，而测绘遥感技术是实施深空探测任务中的一类关键技术，发挥着不可替代的支撑作用。我们测绘遥感科技工作者，有责任和义务发展行星测绘遥感前沿技术，服务国家深空探测重大需求。通过国家月球和火星等深空探测任务的驱动，我国行星测绘遥感技术和应用正在迅速发展，成为测绘遥感学科的一个新亮点。”邸凯昌介绍道。长期以来，测绘遥感学科都是地球空间信息科学的重要组成部分。在我国，测绘遥感技术从地球观测拓展到深空探测，并广泛应用于深空探测重大工程项目中，也不过二十年。邸凯昌在深空探测领域的科学研究和工程应用几乎与我国月球和火星探测工程任务同频共进。邸凯昌长期从事行星遥感与测绘研究，包括行星表面高精度定位制图、巡视器导航定位、形貌分析与目标识别、矿物成分反演、表面变化检测等。自2008年从美国俄亥俄州立大学回国以来，邸凯昌先后参与了“嫦娥系列”探月工程和我国首次火星探测任务等的科学研究。他带领团队研发的快速三维地形重建与视觉导航定位工程化软件，在北京航天飞行控制中心业务化应用于“嫦娥三号”“嫦娥四号”“嫦娥五号”月球探测任务和“天问一号”火星探测任务，执行了着陆区制图、着陆点定位、地形重建、障碍识别、月球车和火星车导航定位等关键任务，为工程作出了重要贡献。2023年1月3日，“嫦娥四号”登陆月背四周年，“玉兔二号”月球车在冯卡门撞击坑内累计行驶里程1455米；截止2022年5月5日，“祝融号”火星车运行347个火星日，在乌托邦平原南部累计行驶里程1921米。在行驶探测过程中，“玉兔二号”月球车和“祝融号”火星车均获得大量的科学探测数据和科学成果。谈到与深空探测的结缘，邸凯昌将思绪拨回到20世纪末。1998年，邸凯昌在武汉测绘科技大学（现已并入武汉大学）攻读博士期间，受邀参加当年在美国俄亥俄州立大学举行的国际摄影测量与遥感学会的学术会议，他所作的关于空间数据挖掘的报告受到与会专家的认可和关注。1999年底邸凯昌博士毕业后，彼时美国俄亥俄州立大学恰好有博士后研究名额，经导师李德仁院士的推荐，于是2000年邸凯昌赴美进行博士后研究。在美国俄亥俄州立大学工作期间，邸凯昌开始从事行星测绘遥感研究工作，作为核心骨干研究开发了一整套基于光束法平差的高精度火星车定位与制图方法和技术，并应用于美国宇航局火星探测车“勇气号”和“机遇号”工程任务。所取得的科研成绩得到了国际同行的认可，他也先后晋升副研究员、研究员。自此，邸凯昌的科研方向与深空探测紧密结合了起来。从地球观测到深空探测中国科学院空天信息创新研究院研究员邸凯昌1312No?主题策划Topic/本刊记者陈阳图/受访者提供发展星测绘遥感服务国家重需求访中国科学院空天信息创新研究院研究员邸凯昌白板上挂着月球高分辨率遥感影像图、办公桌上是一个清晰标注地形地貌的月球仪、书橱中依次摆放着火星遥感影像图和月球探测器纪念模型这些浩瀚壮阔的深空图景汇集在邸凯昌二十平方米的办公室中，反而让遥远神秘的行星变得“亲近”许多。邸凯昌身上有很多“标签”，他是中国科学院空天信息创新研究院研究员、行星制图与遥感实验室主任，遥感科学国家重点实验室新型遥感探测研究室主任，也是我国“嫦娥三号”“嫦娥四号”任务科学研究核心团队成员，我国首次火星探测任务科学目标先期研究团队成员，我国月球科研站和载人探月着陆区选址团队成员。在交谈中，邸凯昌笑称自己还有另一个“身份”：“老武测”（原武汉测绘科技大学）最后一届博士毕业生。作为摄影测量与遥感专业科班出身的资深科技工作者，邸凯昌既熟悉测绘遥感技术尽精微的一面，更深知它致广大的能力。“今天，测绘遥感技术的应用领域越来越广阔，小到每一寸土地的测量，大到太阳系乃至宇宙的探测，都离不开测绘遥感手段。”邸凯昌说。尽精微、致广大，似乎正是邸凯昌这个办公室的一种形象诠释，月球、火星等庞然大物被测绘遥感技术的观测和精密处理“映射”在这间略显局促的办公室中。通过测绘遥感技术，这些庞然大物表面的米级甚至厘米级的细节被捕捉、分析，逐渐构建我们对遥远天体乃至深邃宇宙的认知。“深空探测是当今世界科技发展的前沿领域，而测绘遥感技术是实施深空探测任务中的一类关键技术，发挥着不可替代的支撑作用。我们测绘遥感科技工作者，有责任和义务发展行星测绘遥感前沿技术，服务国家深空探测重大需求。通过国家月球和火星等深空探测任务的驱动，我国行星测绘遥感技术和应用正在迅速发展，成为测绘遥感学科的一个新亮点。”邸凯昌介绍道。长期以来，测绘遥感学科都是地球空间信息科学的重要组成部分。在我国，测绘遥感技术从地球观测拓展到深空探测，并广泛应用于深空探测重大工程项目中，也不过二十年。邸凯昌在深空探测领域的科学研究和工程应用几乎与我国月球和火星探测工程任务同频共进。邸凯昌长期从事行星遥感与测绘研究，包括行星表面高精度定位制图、巡视器导航定位、形貌分析与目标识别、矿物成分反演、表面变化检测等。自2008年从美国俄亥俄州立大学回国以来，邸凯昌先后参与了“嫦娥系列”探月工程和我国首次火星探测任务等的科学研究。他带领团队研发的快速三维地形重建与视觉导航定位工程化软件，在北京航天飞行控制中心业务化应用于“嫦娥三号”“嫦娥四号”“嫦娥五号”月球探测任务和“天问一号”火星探测任务，执行了着陆区制图、着陆点定位、地形重建、障碍识别、月球车和火星车导航定位等关键任务，为工程作出了重要贡献。2023年1月3日，“嫦娥四号”登陆月背四周年，“玉兔二号”月球车在冯卡门撞击坑内累计行驶里程1455米；截止2022年5月5日，“祝融号”火星车运行347个火星日，在乌托邦平原南部累计行驶里程1921米。在行驶探测过程中，“玉兔二号”月球车和“祝融号”火星车均获得大量的科学探测数据和科学成果。谈到与深空探测的结缘，邸凯昌将思绪拨回到20世纪末。1998年，邸凯昌在武汉测绘科技大学（现已并入武汉大学）攻读博士期间，受邀参加当年在美国俄亥俄州立大学举行的国际摄影测量与遥感学会的学术会议，他所作的关于空间数据挖掘的报告受到与会专家的认可和关注。1999年底邸凯昌博士毕业后，彼时美国俄亥俄州立大学恰好有博士后研究名额，经导师李德仁院士的推荐，于是2000年邸凯昌赴美进行博士后研究。在美国俄亥俄州立大学工作期间，邸凯昌开始从事行星测绘遥感研究工作，作为核心骨干研究开发了一整套基于光束法平差的高精度火星车定位与制图方法和技术，并应用于美国宇航局火星探测车“勇气号”和“机遇号”工程任务。所取得的科研成绩得到了国际同行的认可，他也先后晋升副研究员、研究员。自此，邸凯昌的科研方向与深空探测紧密结合了起来。从地球观测到深空探测中国科学院空天信息创新研究院研究员邸凯昌1514No?主题策划Topic2008年，邸凯昌完成在美的研究工作回国，同年入选中国科学院“百人计划”，并创立行星制图与遥感实验室，在中科院遥感应用研究所（后整合并入中科院空天信息创新研究院）举起行星遥感的大旗。“21世纪初，深空探测领域经历了20余年的沉寂期后开始进入又一次爆发期。我国月球与火星探测计划持续成功实施，已取得了举世瞩目的成就，尤其是嫦娥四号实现人类探测器首次在月球背面着陆、嫦娥五号成功返回月球样品标志着嫦娥工程绕、落、回三步走规划如期完成、天问一号一次任务实现了绕、落、巡火星探测，后续的月球、火星和小行星探测计划也在稳步推进中，当前无论是国内还是国际上，深空探测领域都呈现出迅猛发展的态势。”邸凯昌告诉记者，他和许多国内测绘遥感及深空探测领域的科技工作者，正是乘着我国月球和火星探测工程任务的“东风”，努力将测绘遥感学科的研究对象和应用场景由地球拓展至广阔无垠的深空。回忆起参与我国月球和火星探测工程任务的点滴，邸凯昌记忆犹新。从“嫦娥三号”到“天问一号”都是着陆探测任务，他坦言，最紧张的是着陆器即将着陆的时候，最激动的就是安全着陆信号传回指挥中心的时刻。那时，指挥中心现场总是响起经久不息的掌声，人们互相祝贺，甚至流下激动的泪水。对于邸凯昌来说，探测器成功着陆并不能让他悬着的心完全落下，因为他带领的行星遥感团队（行星制图与遥感实验室）不仅担负着着陆点精确定位工作，还承担巡视器（月球车和火星车）周边环境感知、三维建模、避障和导航定位任务。他们和北京航天飞行控制中心的同事们一道，日复一日地进行数据处理与分析，支撑巡视器安全有效地行驶和开展科学探测。当邸凯昌的思绪在探月工程点滴中翻飞时，一件关于“嫦娥五号”采样返回器安全着陆的趣事浮上心头。他饶有兴致地讲述道，2021年12月17日凌晨，“嫦娥五号”返回器携带月球样品，在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。搜救直升机上的视频实时传回指挥中心并显示在大屏幕上。视频显示在地面搜救队到达之前，一只小动物（后来分析是沙狐）捷足先登，灵巧地从返回器面前跑过，“第一个”见到了我国月球探测首次采样返回器。直至今日，邸凯昌回忆起这一趣事时，依然觉得分外鲜活。在与深空探测领域结缘的20余年中，邸凯昌收获的不仅是沉甸甸的科研硕果，还有早已融入生活的行星遥感学科感悟。在给2022届毕业研究生们的寄语中，邸凯昌曾深情地写到：“我们研究行星遥感的人，更懂得宇宙之浩瀚、人类之渺小，应该更知敬畏、更懂包容；同时我们也更了解人类探索宇宙和认识宇宙之伟大，应该更积极进取、更团结奋进！仰望星空心无束，脚踏实地路自远！”深空探测是多技术领域交叉的系统性工程，在深空探测工程任务和行星科学研究中，行星测绘遥感技术在其中主要解决哪些问题，扮演着什么角色呢？邸凯昌认为，行星测绘遥感主要解决在哪里、是什么、如何去以及为什么这几大问题，与其相对应，行星遥感团队设立了行星摄影测量、行星表面遥感探测、遥操作环境感知与导航定位、行星地质过程机理与比较行星学四个具体的研究方向。指的是对月球和行星表面的定位和地形制图，主要是几何信息的获取。利用轨道器（人造卫星）、着陆器、巡视器等平台获取的可见光影像和激光测距等数据，通过行星摄影测量技术获得目标物或目标区域的空间位置，进行三维地形制图，获得对月球和行星表面位置、几何形状、地形特征的认识。指的是对月球和行星表面的矿物成分反演和地物类型识别，主要是矿物和语义信息的获取。利用轨道器、着陆器、巡视器等平台获取的可见光影像、多光谱、高光谱、微波等数据进行矿物类别识别、矿物丰度定量反演、地物类型识别、专题制图等，获得对月球和行星表面物理性质和地质构造特征的认识。主要有两层含义，一是为了支撑将探测器或宇航员安全有效地送到目标天体的着陆地点，需要解决着陆区选址和形貌、通讯、光照分析等问题；二是巡视器着陆后，如何快速地进行环境感知、定位、避障和导航，从而不断到达新的探测地点。这些都需要行星测绘遥感技术来实现。是指对探测的区域或目标进行综合分析，揭示其形成和演化过程，形成科学认识和科学发现。这需要利用多源遥感数据和前述几何和物理性质探测结果，结合地质分析、数值模拟等方法，开展多学科综合分析。为此，需要行星测绘遥感、行星地质学、比较行星学等学科的交叉融合。可以说，行星测绘遥感技术是深空探测的核心关键技术，支撑和服务于深空探测工程任务和行星科学研究的方方面面。在研发高分辨率遥感制图、三维地形重建、视觉导航定位等关键技术支撑月球和火星着陆和巡视探测工程任务的同时，邸凯昌带领行星遥感团队，还研发了月球和火星三维形貌分析、多光谱矿物反演、目标识别、撞击坑统计分析与定年等多项前沿技术，支撑团队在月球和火星科学研究中取得系列成果和多项重要科学发现。星测绘遥感的应：在哪、是什么、如何去、为什么“在哪？”“是什么？”“如何去？”“为什么？”祝融号星驶路线图(截止2022年5月5日)兔号球驶路线图(截止2022年7月5日)1514No?主题策划Topic2008年，邸凯昌完成在美的研究工作回国，同年入选中国科学院“百人计划”，并创立行星制图与遥感实验室，在中科院遥感应用研究所（后整合并入中科院空天信息创新研究院）举起行星遥感的大旗。“21世纪初，深空探测领域经历了20余年的沉寂期后开始进入又一次爆发期。我国月球与火星探测计划持续成功实施，已取得了举世瞩目的成就，尤其是嫦娥四号实现人类探测器首次在月球背面着陆、嫦娥五号成功返回月球样品标志着嫦娥工程绕、落、回三步走规划如期完成、天问一号一次任务实现了绕、落、巡火星探测，后续的月球、火星和小行星探测计划也在稳步推进中，当前无论是国内还是国际上，深空探测领域都呈现出迅猛发展的态势。”邸凯昌告诉记者，他和许多国内测绘遥感及深空探测领域的科技工作者，正是乘着我国月球和火星探测工程任务的“东风”，努力将测绘遥感学科的研究对象和应用场景由地球拓展至广阔无垠的深空。回忆起参与我国月球和火星探测工程任务的点滴，邸凯昌记忆犹新。从“嫦娥三号”到“天问一号”都是着陆探测任务，他坦言，最紧张的是着陆器即将着陆的时候，最激动的就是安全着陆信号传回指挥中心的时刻。那时，指挥中心现场总是响起经久不息的掌声，人们互相祝贺，甚至流下激动的泪水。对于邸凯昌来说，探测器成功着陆并不能让他悬着的心完全落下，因为他带领的行星遥感团队（行星制图与遥感实验室）不仅担负着着陆点精确定位工作，还承担巡视器（月球车和火星车）周边环境感知、三维建模、避障和导航定位任务。他们和北京航天飞行控制中心的同事们一道，日复一日地进行数据处理与分析，支撑巡视器安全有效地行驶和开展科学探测。当邸凯昌的思绪在探月工程点滴中翻飞时，一件关于“嫦娥五号”采样返回器安全着陆的趣事浮上心头。他饶有兴致地讲述道，2021年12月17日凌晨，“嫦娥五号”返回器携带月球样品，在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。搜救直升机上的视频实时传回指挥中心并显示在大屏幕上。视频显示在地面搜救队到达之前，一只小动物（后来分析是沙狐）捷足先登，灵巧地从返回器面前跑过，“第一个”见到了我国月球探测首次采样返回器。直至今日，邸凯昌回忆起这一趣事时，依然觉得分外鲜活。在与深空探测领域结缘的20余年中，邸凯昌收获的不仅是沉甸甸的科研硕果，还有早已融入生活的行星遥感学科感悟。在给2022届毕业研究生们的寄语中，邸凯昌曾深情地写到：“我们研究行星遥感的人，更懂得宇宙之浩瀚、人类之渺小，应该更知敬畏、更懂包容；同时我们也更了解人类探索宇宙和认识宇宙之伟大，应该更积极进取、更团结奋进！仰望星空心无束，脚踏实地路自远！”深空探测是多技术领域交叉的系统性工程，在深空探测工程任务和行星科学研究中，行星测绘遥感技术在其中主要解决哪些问题，扮演着什么角色呢？邸凯昌认为，行星测绘遥感主要解决在哪里、是什么、如何去以及为什么这几大问题，与其相对应，行星遥感团队设立了行星摄影测量、行星表面遥感探测、遥操作环境感知与导航定位、行星地质过程机理与比较行星学四个具体的研究方向。指的是对月球和行星表面的定位和地形制图，主要是几何信息的获取。利用轨道器（人造卫星）、着陆器、巡视器等平台获取的可见光影像和激光测距等数据，通过行星摄影测量技术获得目标物或目标区域的空间位置，进行三维地形制图，获得对月球和行星表面位置、几何形状、地形特征的认识。指的是对月球和行星表面的矿物成分反演和地物类型识别，主要是矿物和语义信息的获取。利用轨道器、着陆器、巡视器等平台获取的可见光影像、多光谱、高光谱、微波等数据进行矿物类别识别、矿物丰度定量反演、地物类型识别、专题制图等，获得对月球和行星表面物理性质和地质构造特征的认识。主要有两层含义，一是为了支撑将探测器或宇航员安全有效地送到目标天体的着陆地点，需要解决着陆区选址和形貌、通讯、光照分析等问题；二是巡视器着陆后，如何快速地进行环境感知、定位、避障和导航，从而不断到达新的探测地点。这些都需要行星测绘遥感技术来实现。是指对探测的区域或目标进行综合分析，揭示其形成和演化过程，形成科学认识和科学发现。这需要利用多源遥感数据和前述几何和物理性质探测结果，结合地质分析、数值模拟等方法，开展多学科综合分析。为此，需要行星测绘遥感、行星地质学、比较行星学等学科的交叉融合。可以说，行星测绘遥感技术是深空探测的核心关键技术，支撑和服务于深空探测工程任务和行星科学研究的方方面面。在研发高分辨率遥感制图、三维地形重建、视觉导航定位等关键技术支撑月球和火星着陆和巡视探测工程任务的同时，邸凯昌带领行星遥感团队，还研发了月球和火星三维形貌分析、多光谱矿物反演、目标识别、撞击坑统计分析与定年等多项前沿技术，支撑团队在月球和火星科学研究中取得系列成果和多项重要科学发现。星测绘遥感的应：在哪、是什么、如何去、为什么“在哪？”“是什么？”“如何去？”“为什么？”祝融号星驶路线图(截止2022年5月5日)兔号球驶路线图(截止2022年7月5日)1716No?例如，在“嫦娥四号”着陆区地形演化、矿物成分与来源、月壤成熟度和太空风化效应等方面取得多项原创性成果；根据“嫦娥五号”月球样品的同位素年龄和着陆区撞击坑统计结果，建立了新的更精确的年代函数模型，为月球和行星科学研究提供了更精确的“时间标尺”；在“祝融号”着陆区，揭示了横向风成脊的形貌特征、形成年代和演化过程，并分析了所指示的古风场特征，等等。上述成果在自然天文学等国际行星科学领域顶级期刊发表，在国内外产生重要影响，也彰显了行星遥感技术在行星科学研究中的支撑作用。邸凯昌介绍，行星测绘遥感与地球测绘遥感的基本原理是一样的，但由于月球与地外行星环境复杂、缺少几何和辐射定标设施、缺少全球导航卫星系统、与地球通讯延时或受限、载荷重量和种类受限等多种因素，行星测绘遥感一般比地球测绘遥感有更多的挑战和更大的难度。拿行星探测车（巡视器）的自动驾驶与地球上汽车的自动驾驶来对比举例，两者在环境感知与导航定位中的导航基础设施及数据支持、传感器配置、计算机性能等多方面有明显的不同。汽车自动驾驶的环境(即路网)有高精度道路地图的支持和高精度导航卫星系统的定位支持，环境感知普遍使用大量的传感器包括激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、相机等，车载计算机的性能很高。而行星探测车的行驶探测过程中，并没有现成的道路和高精度道路地图，更没有卫星导航定位设施，受限于重量和功耗，目前所使用的环境感知传感器主要为相机，探测车的计算机性能较低。所有这些差异使得行星探测车环境感知与导航定位相机有其独特的挑战。自1957年首颗人造卫星进入太空以来，人类涉足太空已经半个多世纪，但时至今日，深空探测对于人类来说仍然是高风险的事业，并且需要大量的资金投入。因此，无论在国内还是国外，时常有人质疑深空探测的价值。那么，我们一次次向深空“叩问”，一步步迈向更远行星的意义何在呢？邸凯昌认为，深空探测已成为世界科技竞争的制高点，我国大力推进深空探测事业是一个世界性大国的必然要求，深空探测是国家的重大战略需求,也是彰显我国科技创新实力的重要阵地；其次，好奇心是深空探测的重要驱动力，就如同一句俗语所说“我们登山，因为山就在那里”，深空探测也是如此，因为地外天体和浩瀚宇宙就在那里，那里很可能蕴藏着人类前沿科学的终极答案；此外，纵览人类航空航天和深空探测事业的发展历程，不难发现，每一次航空航天和深空探测技术的跃进都带动一系列与人们生产生活息息相关的新技术的发展，最终造福人类。回到测绘遥感技术，深空探测需要测绘遥感技术的支撑和服务，同时它也对测绘遥感技术提出了新的需求和挑战，而这些新需求和新挑战，也将助推行星测绘遥感技术不断精进升级。邸凯昌认为，现阶段深空探测对于测绘遥感技术提出的新需求大体可体现在两大方面，一是感知手段的丰富化和智能化；二是数据处理技术的自动化和实时化。一方面，既需要提高轨道器遥感传感器的几何和光谱分辨率和定轨定姿的精度，也需要研制适合搭载在轨道器、着陆器和巡视器上的更多类型的传感器，通过丰富感知手段提高感知能力；另一方面，需要加快感知技术的升级，加强人工智能技术与行星测绘遥感的融合，提高感知的智能化水平。因为深空探测受通信距离和通信带宽的限制，下传到地面控制中心的数据常存在较大延迟，而目前探测器上在线处理的能力又十分有限，所以急需发展自动化和实时化的数据处理技术。以巡视器感知、避障和导航定位为例，目前主要还是采用数据下传至地面控制中心处理再上传规划指令的遥操作方式进行，尽管成熟可靠，但效率较低，很大程度上限制了其行驶和探测能力。未来，在多种传感器和更强计算平台的支持下，发展巡视器上自动化、实时化处理能力，结合智能化感知手段，将实现巡视器大范围、长距离自主探测，更好地满足高效率科学探测的需求。同时，目前持续增长的海量深空探测轨道器遥感影像数据,已经远远超出了传统的人机交互的处理能力,大量的数据获取存档后而无法及时处理分析，一定程度上限制了利用探测数据进行科学研究的产出，因此也亟需发展自动化、快速海量数据处理的方法技术。面向这些新需求，邸凯昌及其团队正在研发新的行星测绘遥感前沿技术，包括月球大数据自动处理与全球制图技术、月球和火星地物深度学习自动识别技术、深空探测巡视器智能感知和超长距离导航定位技术等，以期应用到未来任务中；同时还研制了数字月球和数字火星原型系统集成多源数据和测绘遥感工具，更好地支撑行星科学研究和着陆区选址论证等工作。今年2月，邸凯昌和诸多测绘遥感和深空探测领域的科技工作者一起在中国测绘学会的支持下成立了中国测绘学会深空探测遥感测绘工作委员会，作为工委会的副主任委员兼秘书长，他满怀期待，在诸位同仁的协力下搭建深空探测遥感测绘领域的平台，促进该领域学术交流，推动测绘遥感技术与我国深空探测任务的深度融合，发挥测绘遥感科技工作者的集体力量，为我国深空探测事业作出测绘遥感学科的重要贡献。深空探测新需求：智能感知和实时处理感知段数据处理嫦娥五号任务期间星遥感团队在北京航天控制中指挥厅合影祝融号星与着陆器合影1716No?例如，在“嫦娥四号”着陆区地形演化、矿物成分与来源、月壤成熟度和太空风化效应等方面取得多项原创性成果；根据“嫦娥五号”月球样品的同位素年龄和着陆区撞击坑统计结果，建立了新的更精确的年代函数模型，为月球和行星科学研究提供了更精确的“时间标尺”；在“祝融号”着陆区，揭示了横向风成脊的形貌特征、形成年代和演化过程，并分析了所指示的古风场特征，等等。上述成果在自然天文学等国际行星科学领域顶级期刊发表，在国内外产生重要影响，也彰显了行星遥感技术在行星科学研究中的支撑作用。邸凯昌介绍，行星测绘遥感与地球测绘遥感的基本原理是一样的，但由于月球与地外行星环境复杂、缺少几何和辐射定标设施、缺少全球导航卫星系统、与地球通讯延时或受限、载荷重量和种类受限等多种因素，行星测绘遥感一般比地球测绘遥感有更多的挑战和更大的难度。拿行星探测车（巡视器）的自动驾驶与地球上汽车的自动驾驶来对比举例，两者在环境感知与导航定位中的导航基础设施及数据支持、传感器配置、计算机性能等多方面有明显的不同。汽车自动驾驶的环境(即路网)有高精度道路地图的支持和高精度导航卫星系统的定位支持，环境感知普遍使用大量的传感器包括激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、相机等，车载计算机的性能很高。而行星探测车的行驶探测过程中，并没有现成的道路和高精度道路地图，更没有卫星导航定位设施，受限于重量和功耗，目前所使用的环境感知传感器主要为相机，探测车的计算机性能较低。所有这些差异使得行星探测车环境感知与导航定位相机有其独特的挑战。自1957年首颗人造卫星进入太空以来，人类涉足太空已经半个多世纪，但时至今日，深空探测对于人类来说仍然是高风险的事业，并且需要大量的资金投入。因此，无论在国内还是国外，时常有人质疑深空探测的价值。那么，我们一次次向深空“叩问”，一步步迈向更远行星的意义何在呢？邸凯昌认为，深空探测已成为世界科技竞争的制高点，我国大力推进深空探测事业是一个世界性大国的必然要求，深空探测是国家的重大战略需求,也是彰显我国科技创新实力的重要阵地；其次，好奇心是深空探测的重要驱动力，就如同一句俗语所说“我们登山，因为山就在那里”，深空探测也是如此，因为地外天体和浩瀚宇宙就在那里，那里很可能蕴藏着人类前沿科学的终极答案；此外，纵览人类航空航天和深空探测事业的发展历程，不难发现，每一次航空航天和深空探测技术的跃进都带动一系列与人们生产生活息息相关的新技术的发展，最终造福人类。回到测绘遥感技术，深空探测需要测绘遥感技术的支撑和服务，同时它也对测绘遥感技术提出了新的需求和挑战，而这些新需求和新挑战，也将助推行星测绘遥感技术不断精进升级。邸凯昌认为，现阶段深空探测对于测绘遥感技术提出的新需求大体可体现在两大方面，一是感知手段的丰富化和智能化；二是数据处理技术的自动化和实时化。一方面，既需要提高轨道器遥感传感器的几何和光谱分辨率和定轨定姿的精度，也需要研制适合搭载在轨道器、着陆器和巡视器上的更多类型的传感器，通过丰富感知手段提高感知能力；另一方面，需要加快感知技术的升级，加强人工智能技术与行星测绘遥感的融合，提高感知的智能化水平。因为深空探测受通信距离和通信带宽的限制，下传到地面控制中心的数据常存在较大延迟，而目前探测器上在线处理的能力又十分有限，所以急需发展自动化和实时化的数据处理技术。以巡视器感知、避障和导航定位为例，目前主要还是采用数据下传至地面控制中心处理再上传规划指令的遥操作方式进行，尽管成熟可靠，但效率较低，很大程度上限制了其行驶和探测能力。未来，在多种传感器和更强计算平台的支持下，发展巡视器上自动化、实时化处理能力，结合智能化感知手段，将实现巡视器大范围、长距离自主探测，更好地满足高效率科学探测的需求。同时，目前持续增长的海量深空探测轨道器遥感影像数据,已经远远超出了传统的人机交互的处理能力,大量的数据获取存档后而无法及时处理分析，一定程度上限制了利用探测数据进行科学研究的产出，因此也亟需发展自动化、快速海量数据处理的方法技术。面向这些新需求，邸凯昌及其团队正在研发新的行星测绘遥感前沿技术，包括月球大数据自动处理与全球制图技术、月球和火星地物深度学习自动识别技术、深空探测巡视器智能感知和超长距离导航定位技术等，以期应用到未来任务中；同时还研制了数字月球和数字火星原型系统集成多源数据和测绘遥感工具，更好地支撑行星科学研究和着陆区选址论证等工作。今年2月，邸凯昌和诸多测绘遥感和深空探测领域的科技工作者一起在中国测绘学会的支持下成立了中国测绘学会深空探测遥感测绘工作委员会，作为工委会的副主任委员兼秘书长，他满怀期待，在诸位同仁的协力下搭建深空探测遥感测绘领域的平台，促进该领域学术交流，推动测绘遥感技术与我国深空探测任务的深度融合，发挥测绘遥感科技工作者的集体力量，为我国深空探测事业作出测绘遥感学科的重要贡献。深空探测新需求：智能感知和实时处理感知段数据处理嫦娥五号任务期间星遥感团队在北京航天控制中指挥厅合影祝融号星与着陆器合影