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中国遥感技术和产业化发展现状与提升思路中国科学院院士、空天信息创新研究院研究员童庆禧【内容提要】通过对中国遥感技术应用现状和高分辨率遥感技术研究进展的总结，可以看出中国在载荷的研制水平和卫星本体的技术工艺水平和运行能力方面取得了重大进展。国家层面的卫星和企业型卫星在中国对地观测卫星的数量上几乎平分天下，但对比国际遥感技术和产业化发展情况，中国遥感技术和产业化发展仍面临卫星的工作寿命、数据质量和卫星全球数据的获取能力以及人才队伍建设函需优化等问题。鉴于遥感技术对国家发展和国家安全的重要性，提出中国应大力发展以卫星为主体的对地观测，优化遥感人才队伍、不断提升成像质量和智能化水平、增强遥感数据获取能力和应用服务能力等建议。【关键词】遥感技术遥感数据技术产业化中图分类号：P237文献标识码：A文章编号：10 0 3-0 6 0 7-（2 0 2 3）)0 6-0 0 0 1-0 5遥感作为人类感官的延伸，为人类从遥远的距离上观察所居住的地球，调查和监测地球资源、环境和自然灾害，了解情况、找出问题、寻求应对提供了可能。自19 7 0 年发射第一颗人造卫星以来，中国遥感技术得到了很大的发展，已发射了40 0 多个航天器，其中约有一半是对地观测卫星。中国已建立了完整的遥感技术与应用体系，形成了气象、海洋、环境减灾、陆地资源等业务卫星系列、高分辨率对地观测和民用空间基础设施等科研发展型卫星。与此同时，包括无人机在内的航空遥感也大量普及并在区域性、局地性的应用中发挥着重要作用。为此，本文简述中国遥感技术应用和产业发展的情况，通过与国际遥感技术与产业化现状的对比，剖析中国遥感技术和产业化发展困境，展望中国遥感技术未来发展方向，并针对国情提出对策建议。1本刊特稿一、中国遥感技术研究与应用发展情况（一）中国遥感技术研究进展高分辨率遥感作为遥感技术的主要发展方向在中国发展了近10 年。自2 0 14年国家重大专项“高分辨率对地观测”研究计划第二颗卫星一高分2 号（GF-2）发射成功，中国的高分辨率卫星进人了米级和亚米级分辨率的时代，急追国际最高水平。迄今为止，中国的高分辨率卫星的最高空间分辨率已达到0.3 米，高光谱卫星的光谱分辨率在510纳米，且在地面幅宽远超国外同类卫星。中国高分辨率卫星最主要的进展体现在两个方面。一方面，载荷的研制水平大幅提升，无论是国家级或企业级的卫星其光学载荷都稳定在0.5米，最高达0.3 米，且信噪比也有很大提高，大幅度提升了遥感影像的质量，有力促进了应用的发展。另一方面，卫星本体的技术工艺水平和运行能力有了很大提高，特别是卫星的敏捷性能，30度的侧摆能力不仅可沿轨道正常获取数据，而且可在运行中对特定目标进行多角度观测，沿特定曲线观测和对一定规模的面目标进行往返扫描以获得大面积影像。这些特点使中国的卫星能通过多视角观测，经后期处理制作真实三维影像；对非线性河流、道路或其他地物的数据获取以及城市多条带大面积影像获取度十分有利。中国高分辨率卫星所取得的成就极大地支持了国家和地区重大经济社会发展、重要基础设施建设，成为国家地理空间信息重要的数据保障和支撑。（二）中国遥感技术应用情况中国的遥感应用已覆盖了国家许多重要业务范围。土地、农业、森林、草场、气象、海洋、城市、水体、环境、生态、灾害、测绘等领域已成为遥感应用的主体。遥感技术已成为国家和地方各类业务部门常态应用的信息支撑。极轨和地球同步气象卫星在日常的气象预报、天气灾害预测、重大事件的气象保障等方面发挥了重要作用，显著提高了气象预报的业务水平；海洋卫星成为中国近海的海况预报、全球性和极地的海洋观测、海上航行和渔业活动效率和安全的信息保障。陆地资源卫星和环境减灾卫星的数据应用最为广泛。中国自然资源部、生态环境部、应急管理部等国家重要业务部门都是应用这些卫星系统的业主，应用也最为广泛和深人。例如中国多次实施土地资源详查，特别在第三次调查中全面使用了以卫星为主、航空和地面调查为辅的技术路线。在9 6 0 万平方公里的国土范围内进行精细到1：10 0 0 0 比例尺的国土详查，这样巨大的遥感应用工程在中国甚至全球都绝无仅有。与此同时，国家统计局主导的农业调查成为遥感规模化应用的范例。此外，遥感技术在数字中国建设，特别在支持智慧城市建设、以实景三维为代表的美丽中国建设中均有突出建树。遥感技术能以低成本收集目标数据，反复、大规模地收集难以获得的数据。相比传统统计数据分析，基于遥感技术获得的数据更能准确反映区域空间变化和空间治理政策影响，对经济学研究产生了革命性的改变。2 中国有着广衰的国土和辽阔的海疆，随着国家经济社会发展，对遥感发展研究2023年第6 期应用的需求也将与日俱增二、中外遥感技术和产业化发展情况对比（一）国际遥感技术与产业化发展情况适应人们对以影像为表达的遥感信息不仅要看得到还要看得清的需求，提高对地观测卫星的分辨率，特别是空间分辨率，是2 1世纪以来具有卫星研发能力的各国竞争的制高点。自2 0 世纪最后一年美国突破了卫星1米分辩率观测能力以来，以美欧为代表的发达国家加快了对高分辨率卫星的研发力度和进度。以美国MAXAR公司WORLDVIEW和GeoEye卫星系列，欧洲空客防务与宇航公司Pliades、S P O T-6/7 及由TerraSAR-X和TanDEM-X组成的星座等为代表的高分辨率卫星的空间分辨率最高已经能达到0.30米甚至0.2 5米。技术发达国家依仗其传统市场优势，在卫星数据服务市场几乎形成垄断地位，全球市场占比超过7 0%。现在他们又在人工智能的支持下开发了超分辨辩率算法，能将卫星遥感的分辨率最高提高一倍，即从0.3 米提高到0.15米，并形成了系列产品推向市场以进一步扩大他们的优势。（二）中国遥感技术和产业化发展情况中国的遥感卫星在向高分辩率方向发展的路上步伐非常坚定。2 0 14年，在美国实现1米分辨率对地观测14年后，中国“高分辨率对地观测”国家重大专项第二颗卫星“高分二号”也突破了1米分辨率的地球观测能力。尽管高分辨率遥感作为遥感技术的主要发展方向在中国的发展也仅10 年左右，方兴未艾，但中国卫星在超高分辨率、超高精度、超高稳定度和超敏捷度等方面都有了大幅提升，卫星的最高分辨率已达到0.5米和0.3 米。中国卫星技术与美欧最先进水平基本持平，但在一些方面也存在一定的差距。这种差距主要表现在卫星的工作寿命、数据质量和卫星全球数据的获取能力等方面。特别是卫星数据的全球获取能力是市场化、商业化的前提，没有全球数据的供应就谈不上在全球市场的占有份额。美欧的全球遥感数据获取能力主要是基于遍布全球的地面遥感数据接收站，甚至还可能有数据中继卫星的支持。而要获得中国地面站覆盖以外的数据只能靠卫星的存储转发，这就限制了中国卫星全球化数据获取能力，从而影响中国遥感技术对外市场的发展。20世纪之前，中国的卫星制造与发射运行都是国家行为，完全由国家投人。但进人2 1世纪后，情况发生了变化，特别是国务院、国家发展和改革委员会、财政部等出台了关于印发国家卫星导航产业中长期发展规划的通知关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见国家民用空间基础设施中长期发展规划（2 0 15一2 0 2 5年）关于航天发射有关增值税政策的通知等鼓励民间资本进人航天领域的政策后，一些民营企业、地方企业以及从大型国企剥离出来的企业都积极投人遥感卫星的发展和卫星遥感的应用领域。北京2 1世纪空间技术应用股份有限公司、航天四维科技有限公司、长光卫星技术股份有限公司等先后成立，很快“北京系列卫星”“高景一号”和“吉林一号”等卫星陆续发射，之后各地大有雨后春笋的势头，各类“二号卫星”竞相发射。据估计，国家层面的卫星和企业型的卫星在中国对地观测卫星的数量上几乎平分天下。本刊特稿各企业的遥感卫星系统的信息服务主要是针对当地的需求、为地方政府服务。如“北京系列”卫星主要针对北京市各相关委、办、局的业务需求，如城市建设、水文水利、道路交通、城市绿化、建筑违章、农业调查和作物种植及长势监测等。“北京系列”卫星所形成的卫星应用“北京模式”还推广到其他地区，不仅在国内南宁市等地，甚至在新加坡都建立了地面接收站，扩大了卫星数据的获取范围。许多遥感企业基于自身的优势业务，在多个方面参与国家重大遥感应用项目，提供数据或参加判读、解译和制图工作，成为国家遥感系统的重要方面军。例如，“吉林号”卫星系统的主要服务对象是吉林省，但是吉林省长光卫星技术股份有限公司基于技术优势，在帮助其他地区发展卫星遥感事业方面作出了不少贡献，也形成了有效的技术和产业链。这种政府外包型的服务已成为遥感技术为地方服务的主流。三、中国遥感技术和产业化未来发展方向与发展建议（一）中国遥感技术和产业化未来发展方向鉴于遥感技术对国家发展和国家安全的重要性，今后中国还将大力支持和发展以卫星为主体的对地观测。中国遥感技术和产业化未来发展的主要方向可能有5个方面：一是大、小、微卫星同时并举，充分发挥各自的优势；二是多种卫星同步协调发展，既要重视光学卫星，也要加强雷达卫星、高光谱卫星、红外卫星、激光卫星等的发展；三是继续提升卫星研制技术水平，提高星体的寿命和敏捷性；四是发展星座和星群，提高全球观测能力，期望实现国际摄影测量和遥感学会（ISPRS）提出每日一次获取全球高分辨率遥感数据的愿景；五是继续鼓励支持企业在发展卫星对地观测事业中的主动性和创新性，发挥民营企业的活力，进一步形成以国家卫星为主体，民营商业性卫星为补充的航天卫星观测大格局。（二）中国遥感技术和产业化发展建议1.培育产学研一体化创新型人才队伍人才是科技发展的关键。遥感技术与产业化的发展呕须培育专业性创新型人才，打造产学研一体化的人才队伍。2 0 2 0 年6 月，国务院学位委员会正式通过“遥感科学与技术”成为交叉学科的一级学科，至此遥感专业人才的培养就有了一个明确的学科方向。各综合性大学以及相关的理工科大学也开始逐步设立遥感专业，有的直接设立遥感学院，有的设立遥感科学系、研究院或研究中心等，遥感专业人才的教育与培养必将出现一个全新的面貌。当然，遥感涉及的学科和领域非常广泛，很难容纳在一个专业框架之下，所以仍然需要多学科的交叉渗透，特别是基础、技术和应用的紧密结合与融会贯通，方能培育出创新型的人才队伍，进而促进遥感科学技术与产业的发展。2.提升成像质量和智能化水平高分辩率遥感技术在遥感卫星技术和有效载荷方面尚有较大的提升空间。一方面，需要解决更精密的光学加工，消除镜头表面的微起伏，以提高光学分辨率和清晰度；要应用人工智能提高光学系统自适应能力以最大限度消除和减少大气抖动对成像质量的影响；要提高遥感载荷的小型化和以载荷为中心的紧凑型卫星等。另一方面，发展研究2023年第6 期要提高卫星系统的智能水平，让卫星“聪明”起来，提高星上智能处理能力，减少数据传输的压力，以求在同等的时间获得更大的效益。随着中国卫星特别是高分辨辩率观测卫星质量和卫星种类的提升，以及人工智能等新型信息技术的注人，中国的遥感应用必将更上一层楼，得到更大的发展和深人的应用。3.增强遥感数据获取能力和应用服务能力遥感数据获取能力和应用服务能力是提升产业化水平的关键，要提高遥感数据的共享水平，减少各类卫星各自为政、单打独斗。要在数据共享技术、共享政策、共享理念等方面下功夫；要提升遥感数据的处理能力和水平，特别要将人工智能应用到遥感数据的处理方面，争取在处理、分析、识别、提取技术的准确度、精度和速度方面有重大提升；要下大力发展国产大型遥感数据处理软件，提升遥感数据融合、协同处理分析能力；要发展自己的超分辨率遥感数据处理算法和产品生成能力，发挥高分辩率遥感卫星分辨辩率倍增效应。4.因地制宜发展高分辨率遥感技术和应用发展遥感技术，提升其产业化水平，要根据各省(区、市)的技术和产业基础，结合各省(区、市)对遥感技术发展的需求，有针对性地进行多方面的提升。以福建省为例，作为中国区域信息化的排头兵，数字福建是数字中国建设的理论源泉和实践起点。福建省具有广泛深人应用遥感技术的历史和基础，根据“八山、一水、一分田”的地形地貌特点，福建省在高分辨率遥感技术发展和应用方面可以考虑以下5个方面：一是高分辨率遥感，特别是将高空间分辩率和高光谱分辨率相结合应用于小块农田的农业精准化应需耕作（施肥、灌溉、除草、喷洒农药等），节约资源，提高产量和品质；二是植被生态管理，保持福建森林植被覆盖率全国领先，做好绿水青山保护和基础设施建设的协调管理，加强对主要经济作物，如茶叶和其他经济林的遥感监测与管理；三是加强在智慧城市建设中高分遥感数据的应用，发展城市真实三维影像技术，支持智慧城市建设；加强城市遥感的精细化应用，监测城市部件和事件的动态发展，注意遥感信息与城市信息模型和建筑模型（CIM&BIM）的融合应用；四是开展福建海湾海产养殖业的高分遥感应用，为海湾和滩涂的保护与开发利用提供信息支持；五是发展灾害监测技术，其中包括台风的预报预警、暴雨洪水（特别注重山区洪水)的演进监测和预测，以及山区滑坡和泥石流的监测和预警。参考文献：1童庆禧.与遥感发展同行：纪念遥感学报更名25周年遥感学报，2 0 2 1，2 5（1）：1-14.2赵，王炳文，杨健。基于卫星遥感大数据的长三角空间一体化发展态势、演变特征与治理对策发展研究，2 0 2 0(1)：13-19.（责任编辑：郑怡泓）