徐文 曾湧 陳衛(wèi)榮（中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心）

1 概述

環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星星座是中國第一個用于環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報(bào)的小衛(wèi)星星座，是中國繼氣象、海洋、資源衛(wèi)星系列之后發(fā)射的又一新型的民用衛(wèi)星系統(tǒng)。環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星由2顆光學(xué)衛(wèi)星環(huán)境減災(zāi)一號A、B（HJ－1A/B）衛(wèi)星和1顆雷達(dá)衛(wèi)星環(huán)境減災(zāi)一號C（HJ－1C）衛(wèi)星組成。

HJ－1A/B衛(wèi)星于2008年9月6日以“一箭雙星”方式成功發(fā)射，衛(wèi)星由中國航天科技集團(tuán)有限公司航天東方紅衛(wèi)星有限公司研制，中國科學(xué)院參加了有效載荷的研制任務(wù)。運(yùn)載火箭由中國航天科技集團(tuán)有限公司運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研制，太原衛(wèi)星發(fā)射中心負(fù)責(zé)星箭發(fā)射。西安衛(wèi)星測控中心負(fù)責(zé)測控任務(wù)，包括衛(wèi)星測控任務(wù)和長期管理。地面系統(tǒng)由數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)、地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、分發(fā)服務(wù)系統(tǒng)組成，中國科學(xué)院遙感地面站負(fù)責(zé)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的接收，中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心（簡稱資源衛(wèi)星中心）負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、分發(fā)。應(yīng)用系統(tǒng)由環(huán)境應(yīng)用系統(tǒng)和減災(zāi)應(yīng)用系統(tǒng)組成，應(yīng)急管理部（原國家減災(zāi)委）和生態(tài)環(huán)境部（原環(huán)境保護(hù)部）共同負(fù)責(zé)衛(wèi)星的業(yè)務(wù)運(yùn)行管理。

資源衛(wèi)星中心作為HJ－1A/B衛(wèi)星的數(shù)據(jù)處理和分發(fā)服務(wù)負(fù)責(zé)單位，同時(shí)也是國家陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心，肩負(fù)著我國陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)集中處理中心、統(tǒng)一存檔中心、統(tǒng)一分發(fā)中心的重要責(zé)任，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展提供宏觀決策依據(jù)，為全國廣大用戶提供各類對地觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。迄今為止，資源衛(wèi)星中心負(fù)責(zé)運(yùn)行和數(shù)據(jù)處理、歸檔和分發(fā)包含“資源”、“環(huán)境”、“測繪”、“高分”等系列民用衛(wèi)星共計(jì)22顆，我國民用陸地觀測系列衛(wèi)星被廣泛應(yīng)用于國土資源、城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測、防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、氣象、電子政務(wù)、統(tǒng)計(jì)、海洋、測繪、國家重大工程等領(lǐng)域，為社會建設(shè)做出了巨大貢獻(xiàn)。

2018年正值HJ－1A/B衛(wèi)星發(fā)射成功及運(yùn)行10周年，本文將總結(jié)和回顧衛(wèi)星地面系統(tǒng)運(yùn)行、數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)以及數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面的成果和經(jīng)驗(yàn)。

2 地面系統(tǒng)可靠運(yùn)行，數(shù)據(jù)供給持續(xù)穩(wěn)定

環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是我國第二代民用陸地觀測衛(wèi)星地面處理系統(tǒng)，也是第一代多星綜合地面處理系統(tǒng)，由公共平臺、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)歸檔與信息管理、任務(wù)與有效載荷管理、數(shù)據(jù)分發(fā)、數(shù)據(jù)模擬與評價(jià)、應(yīng)用示范與培訓(xùn)、定標(biāo)場等1個平臺、7個分系統(tǒng)組成。為了滿足多星地面處理系統(tǒng)功能和性能的要求，同時(shí)根據(jù)計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的發(fā)展趨勢，系統(tǒng)采用集中式存儲管理、分布式處理的體系結(jié)構(gòu)。

環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)工作流程

環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是面向多星多任務(wù)的處理系統(tǒng)，不同于以往的單顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)和運(yùn)行上具有以下特點(diǎn)和能力：數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)在過去單星處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對多星多任務(wù)的特點(diǎn)，進(jìn)行了優(yōu)化；同時(shí)，設(shè)計(jì)并實(shí)施了實(shí)時(shí)快速生成特需產(chǎn)品的能力，做到災(zāi)害發(fā)生時(shí)可以近實(shí)時(shí)提供標(biāo)準(zhǔn)化和特需影像產(chǎn)品；具有數(shù)據(jù)在線、近線、離線等多級存儲模式，具有同城異地遠(yuǎn)程備份的能力，保證數(shù)據(jù)的安全性；具有對多顆衛(wèi)星多種有效載荷實(shí)時(shí)監(jiān)測和協(xié)調(diào)管理的能力，根據(jù)用戶需求，結(jié)合衛(wèi)星資源和地面站資源情況，進(jìn)行多星多站聯(lián)合的任務(wù)安排，合理利用星地資源。

此外，該系統(tǒng)還具有對衛(wèi)星數(shù)據(jù)的模擬能力、數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量的評價(jià)能力以及各種傳感器的場地定標(biāo)能力，進(jìn)一步滿足用戶對產(chǎn)品質(zhì)量和定量化應(yīng)用的需求。

10年來，HJ－1A/B衛(wèi)星地面處理系統(tǒng)一直可靠運(yùn)行，處理完成了衛(wèi)星下傳的所有數(shù)據(jù)，并將原始條帶數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)歸檔并永久保存。截至2018年7月31日，HJ－1A/B衛(wèi)星已連續(xù)運(yùn)行9年330天，安排工作計(jì)劃545期，衛(wèi)星累計(jì)成像16620軌，有效成像率94%。累計(jì)歸檔標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)140余萬景，容量約198TB，數(shù)據(jù)已基本有效覆蓋全球。

為了進(jìn)一步促進(jìn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的定量化應(yīng)用，資源衛(wèi)星中心每年在青海湖和敦煌組織開展衛(wèi)星同步觀測地面輻射定標(biāo)試驗(yàn)，并將定標(biāo)系數(shù)公開發(fā)布，方便用戶開展定量化應(yīng)用和研究工作。

HJ-1A數(shù)據(jù)歸檔情況表

HJ-1B數(shù)據(jù)歸檔情況表

3 分發(fā)服務(wù)方式多樣，滿足各類用戶需求

環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)行主用戶機(jī)制，即衛(wèi)星數(shù)據(jù)優(yōu)先滿足主用戶的行業(yè)需求。同時(shí)，根據(jù)國家數(shù)據(jù)政策，HJ－1A/B衛(wèi)星數(shù)據(jù)面向全國用戶免費(fèi)分發(fā)。在這一數(shù)據(jù)政策激勵下，環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星數(shù)據(jù)在各行業(yè)、各區(qū)域得到了廣泛的業(yè)務(wù)應(yīng)用和研究應(yīng)用。

面向日益旺盛的用戶需求，根據(jù)用戶的不同類型和不同條件，資源衛(wèi)星中心建成了基于專線、電子政務(wù)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)合一的數(shù)據(jù)分發(fā)體系。環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星的數(shù)據(jù)分發(fā)方式主要通過光纖專線和國際互聯(lián)網(wǎng)。

（1）光纖專線數(shù)據(jù)推送服務(wù)：面向主用戶、行業(yè)部委用戶及其他有數(shù)據(jù)高效獲取需求的用戶，實(shí)行主動的光纖專線數(shù)據(jù)推送服務(wù)，帶寬1Gbit/s。

（2）國際互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)下載服務(wù)：面向所有用戶提供互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)下載服務(wù)。

截至2018年7月31日，中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心共向各類用戶分發(fā)HJ－1A/B衛(wèi)星數(shù)據(jù)490.5萬景，相當(dāng)于覆蓋我國國土面積6萬余遍。其中HJ－1A衛(wèi)星數(shù)據(jù)345.9萬景，分發(fā)HJ－1B衛(wèi)星數(shù)據(jù)144.6萬景。

目前，資源衛(wèi)星中心已向生態(tài)環(huán)境部（原環(huán)境保護(hù)部）、應(yīng)急管理部（原國家減災(zāi)委）、水利部、國家氣象局和國家林業(yè)局等5個部委提供了HJ－1A/B衛(wèi)星光纖專線推送服務(wù)，累計(jì)推送數(shù)據(jù)近393萬景。

HJ－1A、HJ－1B衛(wèi)星數(shù)據(jù)專線分發(fā)情況表

此外，近98萬景數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)等方式分發(fā)給各個行業(yè)，用戶數(shù)量達(dá)1.1萬，涉及單位數(shù)量3000余家。

各行業(yè)HJ－1A/B衛(wèi)星分發(fā)情況表

4 應(yīng)用成果豐碩，業(yè)務(wù)化應(yīng)用需求廣泛

HJ－1A/B衛(wèi)星的各類載荷數(shù)據(jù)在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域均得到了廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)應(yīng)用的深度和廣度不斷擴(kuò)展。用戶對衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應(yīng)用逐漸從應(yīng)用研究向業(yè)務(wù)化應(yīng)用不斷轉(zhuǎn)變，水利、森林防火、國土、海洋多個行業(yè)部委用戶和地方用戶，已依托HJ－1A/B衛(wèi)星數(shù)據(jù)建立了業(yè)務(wù)化應(yīng)用中心，強(qiáng)有力地推動了我國遙感數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)化應(yīng)用進(jìn)程，為后續(xù)的高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用推廣奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

災(zāi)害應(yīng)急領(lǐng)域應(yīng)用

HJ－1A/B衛(wèi)星在我國乃至國際各類災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測方面發(fā)揮了重要作用，主要應(yīng)用方面包括森林火災(zāi)、冰雪災(zāi)害、地震、臺風(fēng)、旱災(zāi)、水災(zāi)等，為我國及其他災(zāi)害發(fā)生國家的救災(zāi)工作和災(zāi)害評估提供了重要數(shù)據(jù)支持和依據(jù)。

HJ－1A/B衛(wèi)星聯(lián)合觀測具有幅寬大，覆蓋范圍廣，重返周期短的特點(diǎn)，在火災(zāi)監(jiān)測中發(fā)揮了重要作用。2009年至今，資源衛(wèi)星中心與國家森林防火指揮部辦公室（簡稱“防火辦”）建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，長期業(yè)務(wù)化運(yùn)行合作，主要利用HJ－1A/B衛(wèi)星為防火辦提供我國重點(diǎn)林區(qū)重大森林火災(zāi)跟蹤監(jiān)測與災(zāi)后損失評估等服務(wù)。多年來，為防火辦提供了200余幅森林火災(zāi)監(jiān)測成果圖，監(jiān)測成果為防火辦指揮撲火、及時(shí)了解火災(zāi)情況提供了可靠依據(jù)，有效縮短了火災(zāi)撲救時(shí)間。

基于環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星的廣西林火遙感監(jiān)測圖

環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用

HJ－1A/B衛(wèi)星在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括水體質(zhì)量監(jiān)測、空氣質(zhì)量監(jiān)測、自然保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等。

基于環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星的太湖水華分布圖

水利領(lǐng)域應(yīng)用

HJ－1A/B衛(wèi)星在全國濕地資源調(diào)查、水利普查以及水體變化監(jiān)測等方面發(fā)揮了重要作用。

(1)全國濕地資源調(diào)查項(xiàng)目

HJ－1A/B衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用于全國濕地資源調(diào)查中，采用遙感影像解譯與實(shí)地野外調(diào)查相結(jié)合的方法，將面積大于8公頃的濕地進(jìn)行調(diào)查摸底，為改善生態(tài)環(huán)境、加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)、維護(hù)生態(tài)安全提供支持。

(2)全國水利普查水土保持普查

水利部第一次全國水利普查水土保持普查利用環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星數(shù)據(jù)，進(jìn)行影像數(shù)據(jù)加工和地表反射率產(chǎn)品生產(chǎn)，獲取全國范圍植被覆蓋度，用于水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕類型的普查。

五大連池市濕地1∶100000分幅影像圖

水土保持普查成果展示

海洋領(lǐng)域應(yīng)用

環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星數(shù)據(jù)可應(yīng)用于海冰冰情監(jiān)測、滸苔監(jiān)測、海岸線變遷分析、海島海岸帶土地利用變化監(jiān)測、海岸潟湖監(jiān)測等海洋資源環(huán)境監(jiān)測的各個領(lǐng)域。

基于環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星影像的2003-2012年浙江省海岸線變化分布圖

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用

利用HJ－1A/B衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)可監(jiān)測農(nóng)作物分布、旱情、病蟲害等，為農(nóng)作物估產(chǎn)、農(nóng)業(yè)病蟲害防治和損失評估等提供依據(jù)。

2017年8-11月廣西賓陽縣水稻監(jiān)測區(qū)NDVl等級分布圖

5 結(jié)束語

HJ－1A/B衛(wèi)星運(yùn)行10年來，大幅提升了我國災(zāi)害和環(huán)境監(jiān)測能力，有力支撐了環(huán)保和減災(zāi)多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，填補(bǔ)了衛(wèi)星動態(tài)監(jiān)測與預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的空白，提升了我國遙感小衛(wèi)星的技術(shù)水平，為國家的環(huán)保、減災(zāi)、水利、氣象、林業(yè)等各個行業(yè)積累了大量的對地觀測數(shù)據(jù)，促進(jìn)了各行業(yè)遙感應(yīng)用水平的提升，在國民經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展各領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用，同時(shí)也為我國后續(xù)民用陸地觀測衛(wèi)星的建設(shè)發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

隨著HJ－1A/B衛(wèi)星應(yīng)用的不斷擴(kuò)展和深入，廣大用戶對長期穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源需求更加迫切。目前HJ－1A/B衛(wèi)星已超期運(yùn)行7年之久，建議后續(xù)衛(wèi)星的研制盡快開展，以滿足用戶對數(shù)據(jù)源的持續(xù)性穩(wěn)定性要求。