童庆禧:空间信息技术与社会可持续发展
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第二季《科学公开课》如期开讲
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来源:《广东教学报·教育综合》2022年第98期
本报综合消息近日,汪景琇、童庆禧、严加安3位中科院院士,以及19位科研人员和科技教师在中科院科学传播局、教育部基础教育司为青少年联合打造的《科学公开课》(第二季)如期开讲。
本季《科学公开课》在内容上紧跟前沿科学进展,緊贴社会热点,设置了探秘宇宙、生命演化、物质微观机理、数学与计算技术四个课程系列,提供更多有趣又有“理”的科学内容。
除常规课程外,《科学公开课》还将实地探访中科院空间应用工程与技术中心、刚刚挂牌的首家国家植物园及中科院科技成就展,带领中小学生走出课堂,感受真实的科学环境,认识植物的生长发育,了解中科院的重大科技创新成果。
国家中小学智慧教育平台已上线第一季《科学公开课》,第二季《科学公开课》也将陆续在国家中小学智慧教育平台上线。
“双减”政策背景下,《科学公开课》能够更好地满足中小学生的科学教育需求,帮助青少年学生拓展科学视野,激发科学兴趣,提升综合素质,丰富暑期生活。
(摘自教育部官网)。
24第十届中国智慧城市建设技术研讨会暨设备博览会智慧城市是城市发展中必然产生的过程,能促进经济发展,提高人民的生活水平和幸福感。
在中国,大部分城市是从传统城市向现代城市过渡,或者有一部分城市从现代城市向数字城市过渡,只有少数城市开始在某些部分、某些局部可能有些智慧的萌芽,我们离智慧城市还有相当的距离。
城市发展的阶段都是与生产力的发展相适应的,以能源、信息、智能制造为基础的生产力发展是城市化发展的标志。
劳动力从第一产业向第二、三产业转移,城市人口在总人口中的比例上升,城市用地规模扩大,城市生产的价值在GDP 中比重大幅度提高。
过去的几十年,我国城市化是我国GDP 的快速增长和发展到世界第二大经济体的关健因素。
到2030年,我国的城市化率应该超过70%。
智慧城市的特征应该包含几个方面:高速、宽带、融合、无线、互联网信息基础设施,科学、绿色、生态、超脱、便捷的城市体系,虚拟化、个性化和位置化的服务,高效、安全的信息流通,对城市事件的快速、高效、智能处置和决策支持能力,以人为本的可持续发展。
尽管国内很重视智慧城市,也在往智慧城市方向发展,国际上也是这样,我个人认为恐怕在当下还是一种发展愿景,现在在逐步实施,是战略思想,城市智慧是巨大的科技工程承载体,目前世界上还没有哪个城市能具备如同人一样的感知能力,要想使得整个城市真正智慧起来,还有相当的距离,因此我们要有全面的感知的能力,同时,要通过感知、通过各方面不同的学习过程自我完善,从数据到信息到知识,知识积累到一定程度,经过分析和集成,最后达到智能,这是非常漫长的过程,也是我们追求并在非常努力的实现的这个过程。
人从小到大都处在不断学习、经验积累的过程,慢慢的变的聪明起来,要使这个城市变的越来越聪明,智慧是没有尽头的,我们还是要扎扎实实做好每一步的工作。
中国科学院和欧亚科学院院士、北京大学数字中国研究院院长、国家遥感中心专家委员会主任童庆禧主题演讲智慧城市的空间信息支撑Megatrends大趋势25我类比了人的系统和智慧城市的系统,形成了网络体系,作为一个人来说,10亿个传感细胞,再加上眼睛,信息从哪儿来?人80%以上信息通过眼睛,也就是人的遥感器,当然,现在感知细胞非常重要。
团委3年工作总结6篇团委3年工作总结篇1本学期团委在学校、党支部及上级团委的正确领导下,围绕学校教育教学中心工作,对学生行为习惯养成教育、思想教育和群众意识的培养,深入开展了一系列的教育活动,针营造了良好的校园文化氛围。
现将有关的工作总结如下:一、强化团员干部队伍建设,促进学生常规管理1、抓好了班团干部的考察、任命工作。
这学期组建了七年级班级团支部,并对八九年级少数各支部的团干部进行了适当调整,真正做到将品学兼优,组织潜力强,在学生中威望高,工作有思路,愿意服务所有同学的学生,吸收到团组织中来,使团组织不断注入新鲜血液。
2、不定期召开团支部书记会议,加强团员的思想教育,提高团员队伍的整体素质,能较好的促进学校的德育工作。
3、加强政治理论学习,努力提高团员青年思想道德素质。
本学期,储鹏飞委员主讲了可爱的温泉——我的家、袁明秀委员主讲了弘扬雷锋精神团课学习。
县电影公司对七、八年级学生进行了爱国主义教育影片的放映。
透过这些教育课的学习、搞富有教育好处的活动,使广大团员青年的思想道德素质进一步得到了加强。
二、加强宣传阵地建设,活跃丰富了校园文化本学期继续认真办好宣传栏、黑板报。
分别以安全教育、学习雷锋精神、清明节、端午节、防溺水教育等为主题,共办宣传栏3期、黑板报5期。
充分发挥了这些宣传阵地的作用,有针对性的进行了宣传教育,不断营造了用心向上的文化氛围。
坚持以正确的舆论引导人,以健康的思想教育人,以优秀的作品鼓舞人,透过正面宣传和引导,使学生不断提高了精神礼貌素质,促进了校园礼貌发展。
透过这些活动,进一步丰富了师生业余生活,活跃了校园气氛,促进了学生全面发展。
同时,本期加强了对外宣传。
一是及时维护、更新了校团委网站,二是及时向上级部门报送了活动信息。
如4月2开展的祭奠王步文烈士活动到岳西教育信息网进行了报道。
三、用心开展团队系列活动1、每周一都由苏小白委员举行升旗仪式,在国旗下对学生进行爱国主义、安全、礼貌礼仪等教育。
发展数字中国建设空间信息强国——访中国科学院院士、北京大学数字中国研究院院长童庆禧来源:科学新闻转载时间:2011-4-22数字中国是中国信息化的一个重要组成部分,中国作为一个空间技术大国,数字中国的研究与建设,不仅将成为科学技术发展的制高点和影响经济社会发展的重要科学技术因素之一,而且还将在以空间信息为主体的国家信息化和促进空间信息为经济社会发展服务方面大有作为。
日前,中国科学院院士、北京大学数字中国研究院院长童庆禧接受了记者的采访。
记者:什么是“数字中国”?童庆禧:“数字中国”是国家发展战略,它是在二十一世纪信息时代背景下,中国应对人口、资源、环境等可持续发展需求,提高国家竞争力与创新能力,加快经济社会发展,加强国防安全保障的国家重大策略,将对国家富强、民族昌盛产生深远的影响。
“数字中国”即实体中国在虚拟环境下的真实再现,是以整个中国为对象,以地理空间坐标为基准,以空间信息技术为主要手段,通过集成和整合各类数据、信息、知识所构建的虚拟三维数字化资源平台和信息资源开发利用环境。
它是一个开放的复杂巨系统,能整合全国海量的空间对地观测、自然资源、生态环境、社会经济等各领域的时空信息,并实现对信息的查询、检索、分析、处理、共享、表达和动态更新,支撑各类应用系统的建立和运行服务,将大大提高信息资源利用率和应用效益。
“数字中国”是一项重大的空间信息基础工程,是国家信息化重要构成部分与基础支撑。
它在基础空间地理框架下,集成整合来自航天、航空、地面多平台的多源、多尺度、多时相、多专题空间信息,在全国或区域空间坐标体系框架下,实现对来自卫星、飞机对地观测以及地面的多源、多类、异构数据的集成与整合。
通过空间信息公共平台与相关应用服务系统,形成国家空间信息基础设施。
它将使空间信息惠及千家万户、从象牙塔走进人们的日常生活,提高信息时代人们的生活质量与水平;它在国家层面上对接各数字行业、数字区域、数字城市子系统,使信息化成果得到充分共享与利用,使政府的管理决策者明察秋毫,提高决策科学水平与效率,最大程度避免与减少失误,是从信息科学技术角度落实科学发展观与建设和谐社会的重要举措。
㊀第32卷㊀第3期2023年6月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀航㊀天㊀器㊀工㊀程S P A C E C R A F TE N G I N E E R I N G㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀V o l.32㊀N o.3㊀㊀㊀㊀1北京系列遥感卫星及其对我国航天和遥感事业发展的启示童庆禧1㊀卫征2(1中国科学院空天信息创新研究院,北京㊀100101)(2中国遥感应用协会,北京㊀100094)摘㊀要㊀对北京系列遥感卫星的发展进行了回顾.在国家政策的激励下,二十一世纪空间技术应用股份有限公司率先跨入民用航天领域,以优先服务于北京市为应用目标,开创了我国遥感卫星的商业化管理㊁运营的全新应用服务模式,有力促进了我国遥感卫星商业化和产业化的跨越式发展,成为国家遥感系统的重要补充和组成部分,为我国遥感应用拓宽了空间,并对国家空天遥感发展提出了相关建议.关键词㊀北京系列遥感卫星;民用航天;商业化遥感;空间信息产业中图分类号:V57㊀㊀文献标志码:A㊀㊀D O I:10 3969/j i s s n 1673G8748 2023 03 001E n l i g h t e n m e n t o fB e i j i n g S e r i e sR e m o t e S e n s i n g S a t e l l i t e s f o rD e v e l o p m e n t o fC h i n a s S p a c e a n dR e m o t e S e n s i n g I n d u s t r yT O N G Q i n g x i1㊀W E I Z h e n g2(1A e r o s p a c e I n f o r m a t i o nR e s e a r c h I n s t i t u t e,C h i n e s eA c a d e m y o fS c i e n c e s,B e i j i n g100101,C h i n a)(2C h i n aA s s o c i a t i o no fR e m o t eS e n s i n g A p p l i c a t i o n,B e i j i n g100094,C h i n a)A b s t r a c t:T h i s p a p e r m a k e sar e v i e w o ft h ed e v e l o p m e n ta b o u tt h eB e i j i n g s e r i e so fr e m o t e s e n s i n g s a t e l l i t e s.E n c o u r a g e db y n a t i o n a l p o l i c i e s,T w e n t y F i r s tC e n t u r y C o m p a n y h a s t a k e n t h e l e a d i ne n t e r i n g t h ef i e l do fc i v i la e r o s p a c e,w i t ht h ea p p l i c a t i o n g o a lo f p r i o r i t i n g s e r v i c et o B e i j i n g c i t y,i t h a s c r e a t e dan e wa p p l i c a t i o ns e r v i c em o d e l f o r t h e c o mm e r c i a lm a n a g e m e n t a n d o p e r a t i o n o f C h i n a s r e m o t e s e n s i n g s a t e l l i t e s,a n d e f f e c t i v e l y p r o m o t e d t h e l e a p f r o g d e v e l o p m e n t o f t h e c o mm e r c i a l i z a t i o n a n d i n d u s t r i a l i z a t i o n r e m o t e s e n s i n g s a t e l l i t e s i nC h i n a.I t i s a n i m p o r t a n t s u p p l e m e n t a n d c o m p o n e n t o f t h e n a t i o n a l a e r o s p a c e r e m o t e s e n s i n g s y s t e m,a n d b r o a d e n s t h e a rGe a s f o r n a t i o n a l a n d l o c a l r e m o t e s e n s i n g a p p l i c a t i o n s.T h i s p a p e r a l s o p u t s f o r w a r d r e l e v a n t s u gGg e s t i o n s f o r t h e d e v e l o p m e n t o f t h en a t i o n a l a e r o s p a c e r e m o t e s e n s i n g.K e y w o r d s:B e i j i n g s e r i e sr e m o t es e n s i n g s a t e l l i t e s;c i v i l a e r o s p a c e;c o mm e r c i a l i z a t i o no f r e m o t e s e n s i n g;a e r o s p a c e i n f o r m a t i o n i n d u s t r y收稿日期:2023G06G09;修回日期:2023G06G15作者简介:童庆禧,男,研究员,中国科学院院士,国际欧亚科学院院士,长期从事气候学㊁太阳辐射和地物遥感波谱特征研究,在中国国内倡导和开展了高光谱遥感技术和应用研究,是中国遥感技术应用领域的最早开拓者之一.通讯作者:卫征,男,研究员,长期从事国家遥感相关重大工程的组织实施㊁重大规划和计划论证与编制㊁政策法规和标准规范论证与编制㊁应用推广㊁产业化促进㊁国际合作㊁社会团体等工作.E m a i l:w e i z h e n g@i r s a.a c.c n.㊀㊀在国家科学技术部㊁原国家国防科技工业委员会㊁原国土资源部㊁原国家测绘局㊁中国科学院㊁北京市人民政府等的支持下,以及国家863高技术计划㊁ 十五 科技攻关 高性能对地观测微小卫星技术与应用研究 和北京数字工程㊁奥运科技(2008)行动计划等重大专项的支持,通过国际合作,北京一号卫星于2005年10月27日发射成功,13天后即获取了卫星下传的第一幅多光谱遥感影像,该卫星设计寿命为5年,于2012年退役,超期服役近两年.此后又在国家发展和改革委员会㊁国家科学技术部㊁国家国防科技工业局㊁中国科学院㊁中国航天科技集团有限公司㊁北京市人民政府等支持下,进一步发展了由3颗卫星组成的北京二号星座并于2015年7月11日发射首星成功.北京二号的发射运营不仅是我国民用航天第一个商业遥感卫星星座,也是国际上高分辨率遥感卫星第一个高分辨率的实体星座.继北京一号和北京二号的成功运营,北京三号A/B卫星先后于2021年6月和2022年8月发射成功,这两颗卫星及其载荷系统完全是基于我国新一代卫星平台(C A S T3000E平台)自行研制的首发星,具备超高分辨率㊁超高敏捷㊁超高稳定㊁超高精度遥感影像获取能力,卫星的总指标已达到国外先进遥感卫星的水平.北京系列遥感卫星的成功运营,开创了我国遥感卫星市场化㊁商业化和产业化的先河,对我国遥感事业和商业航天发展做出了重要贡献,也提供了一系列重要启示.1㊀北京系列遥感卫星1 1㊀北京一号卫星北京一号卫星是我国第一个企业实施和运行的对地观测卫星,由北京宇视蓝图信息技术有限公司和英国萨瑞卫星技术公司(S S T L)合作研制.整星质量166 4k g,在轨设计寿命5年,装有4m全色和32m多光谱遥感载荷,具有ʃ30ʎ侧摆能力.其中,全色遥感载荷是一台线阵C C D推扫式成像仪,幅宽24 2k m;多光谱遥感载荷由绿㊁红和近红外3个波段6台相机组成的两组线阵C C D推扫式成像仪构成,幅宽达600k m.北京一号卫星的数据产品包括辐射校正产品㊁系统几何校正产品㊁几何精校正产品㊁正射校正产品㊁多光谱和全色影像融合产品㊁镶嵌产品㊁三维立体可视化产品等,卫星组成如图1所示[1].北京一号卫星发射运营之初曾是我国民用遥感卫星(全色)空间分辨率最高及(多光谱)影像幅宽最宽者,也是全球首个多国共建的遥感灾害监测星座(D M C)的核心成员,积极承担了我国为国际防灾减灾提供数据支持的承诺.图1㊀北京一号卫星系统组成图F i g 1㊀S y s t e mc o m p o s i t i o no fB JG1s a t e l l i t e1 2㊀北京二号星座北京二号是由3颗卫星组成的星座,由二十一世纪空间技术应用股份有限公司自主投资,采取国际合作㊁自主研发与集成创新相结合方式研建,是首个被纳入国家民用空间基础设施的商业遥感卫星,星座的3颗高空间分辨率卫星在同一太阳同步轨道面上等相位分布,具有全球任意一点1~2天重访能力;单星质量约450k g,搭载有星下0 8m全色和3 2m多光谱(蓝㊁绿㊁红㊁近红外)的甚高分辨率成像仪,幅宽达到24k m并具有ʃ45ʎ快速侧摆能力.此外,该星座还加入了一颗相同指标参数的国际合作卫星.由于公司在新加坡建设了我国境外的地面接收站以及英国国际合作站的加盟,使得星座在轨遥感数据的获取和保障能力进一步得到增强.如图2和图3所示.图2㊀北京二号遥感卫星外形图F i g 2㊀A p p e a r a n c e o fB JG2r e m o t e s e n s i n g s a t e l l i t e2㊀航㊀天㊀器㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀32卷㊀图3㊀北京二号遥感卫星星座及其地面站网F i g 3㊀B JG2r e m o t e s e n s i n g s a t e l l i t e c o n s t e l l a t i o na n d i t s g r o u n d s t a t i o nn e t w o r k㊀㊀北京二号星座可提供5个级别的数据产品,具体如下.(1)L1级传感器校正产品:完成辐射校正和光学畸变校正,图像无几何校正,提供含卫星成像时刻的轨道和姿态信息的元数据文件和严密物理模型解算的有理多项式系数(R P C)文件.(2)L2级预正射校正产品:完成辐射校正和参考平均高程的系统几何校正,图像投影到通用墨卡尔投影(U T M)和世界大地测量系统1984(WG S84)椭球体上,也可投影到用户自定义的投影参数上.图像产品几何定位误差小于25m.(3)L4级正射校正产品:使用控制点(G C P s)和数字高程模型(D E M)生产的正射校正产品.图像投影到通用墨卡尔投影(U TM)和世界大地测量系统1984(WG S84)椭球体上,也可投影到用户自定义的投影参数上.图像产品几何定位误差小于15m.(4)L5级融合影像产品:以L1㊁L2和L4级产品为输入,使用P C IP a n s h a r p e n融合算法生产的4波段融合影像产品.(5)L6级区域镶嵌产品:可对用户或项目需求的区域,进行正射校正㊁融合㊁匀色镶嵌㊁真彩色转换㊁位深调整等影像处理,生成区域镶嵌真彩色正射融合影像产品.1 3㊀北京三号A/B卫星北京三号A/B卫星星体及载荷均由我国自行研制,拥有完全的自主知识产权.北京三号A卫星是我国首颗智能型连续动中成像光学遥感卫星,载有0 5m全色和2m多光谱(蓝㊁绿㊁红㊁近红外)的两台高分辨率相机,组合幅宽大于23k m,快速侧摆能力ʃ45ʎ;具有超高敏捷㊁超高稳定㊁超高精度和智能复合控制㊁智能图像处理㊁智能自主规划等特点;首次实现南北或东西方向任意航迹成像㊁同轨多条带拼幅成像㊁垂轨斜条带正反扫描拼幅成像㊁正南正北推扫成像㊁同一轨道多目标和多角度立体成像等动中成像.该卫星可结合目标特征与载荷特点㊁任务区域等要求调整观测参数与观测动作,自适应成像,以获取高清晰度和高信息熵的遥感影像;卫星还具有星上实时高精度云检测㊁感兴趣区域影像提取与几何处理以及影像质量评价等功能,从而可快速生成数据产品,及时向用户传送;卫星影像可进一步在人工智能算法支持下深入挖掘,提取用户感兴趣的目标信息,实现目标检测㊁变化检测与位置解算(见图4和图5).图4㊀北京三号A卫星对长江重庆段任意航迹成像覆盖图F i g 4㊀I m a g i n g c o v e r a g em a p o f a n y t r a c ko n t h eC h o n g q i n g s e c t i o no f t h eY a n g t z eR i v e ro fB JG3As a t e l l i t e北京三号B卫星在A卫星高性能基础上又有重大提升.该卫星载有优于0 5m全色和2m多光谱的长焦距 天舒相机 ,其轨道高度比A卫星提高了100多千米;地面成像幅宽大于11k m.卫星可实现同轨对一个区域进行多次不同角度(前视㊁下视和后视)的观测,获取高分辨率和高精度三维立体影像.此外,北京三号B卫星可根据观测目标㊁观测任务,对相机拍摄进行智能化的参数调整,以获得最佳成像品质;与A卫星一样,B卫星也具有在轨智能图像处理㊁星上云检测㊁数据处理㊁地物分类㊁快速目标提取㊁影像质量评价等功能,产品质量有了很大的提升[2].北京三号A/B卫星代表了我国最新一代的卫星和遥感探测技术水平,它在一系列关键技术的突破,无论是卫星平台的高精度㊁高稳定度和超敏捷度以及大口径㊁长焦距高空间分辨率和高精度成像能力都处于国际先进水平之列,树立了中国商业光学3㊀㊀第3期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀童庆禧等:北京系列遥感卫星及其对我国航天和遥感事业发展的启示遥感卫星的技术标杆.卫星和有效载荷的高水平也对该卫星应用有很大的促进.图5㊀北京三号B 星在同一轨道不同位置以不同视角对北京C B D 部分区域的观测结果F i g 5㊀O b s e r v a t i o n i m a g e s o fB J G3Bs a t e l l i t e o n s o m e a r e a o fC B Di nB e i j i n g fr o md i f f e r e n t p o s i t i o nw i t h d i f f e r e n t v i e w i n g a n g l e i n s a m e o r b i t 2㊀对我国航天和遥感事业发展的贡献和启示㊀㊀作为我国最为成功的商业遥感卫星之一,北京系列遥感卫星对我国航天遥感事业,特别是商业化和产业化的发展做出了重要贡献,给予许多重要启示.一是推进引进㊁吸收㊁消化㊁再创新,有力促进我国遥感卫星的发展.通过北京一号卫星的引进与合作,给我国航天遥感领域开拓了一个和国际深度交流和接轨的窗口.使国内卫星遥感技术专家通过在轨测试㊁交叉定标㊁数据比对㊁对照运营等合作模式,对国际发展㊁国际水准㊁国际标准提供了一个深入认知和有效借鉴的机会.特别是国外合作方是现代微小卫星技术发展的先驱,他们采用商业市场的元器件和材料以及对关键设备的检验和筛选等重要举措,旨在降低卫星门槛㊁提高质量㊁减少成本㊁提高卫星费效比和在轨寿命㊁提升数据质量与服务能力等.这一系列技术方法和措施为我们提供了很好的启示和学习借鉴的范例,有效地促进了我国微小卫星遥感的快速发展和商业化的进程.二是及时满足和牵引国内需求,大幅拓展了应用领域与场景.北京一号遥感卫星为国土资源管理㊁农业调查统计㊁环境及灾害监测㊁城市精细化管理等重要领域和国务院空间信息系统㊁第二次全国土地调查等数百个项目的顺利实施,提供了及时的数据支持,为我国相关部委将遥感融入主体业务并推进其在工程化㊁业务化方面的应用奠定了坚实基础.例如在为南方罕见的低温雨雪冰冻灾害㊁汶川特大地震㊁北京奥运会的青岛奥帆赛海域浒苔灾害等提供了应急的数据和信息保障.对国际相关灾害和应急抢险㊁防灾减灾,如海地大地震㊁泰国曼谷地球特大洪水灾害等也根据国际空间技术减灾宪章提供了重要而及时的数据服务,为此还荣获 抗震救灾测绘保障 的奖励.北京一号卫星是北京申办2008年夏季奥运会 科技奥运 的保障措施之一,其研制团队也荣获 科技奥运先进集体 的荣誉.北京二号星座㊁北京三号卫星系统更是在全国土地详查㊁农业普查㊁城市黑臭水体遥感监测㊁重大自然灾害应急监测等方面得到深入应用.北京二号星座的遥感数据也是自然资源部 年度全国土地利用变更调查监测与核查 重大项目的主要数据源,每年承担了约50%的亚米级数据采集和保障任务;在 第三次全国国土调查 中,承担了430万平方千米国土面积的数据采集任务,是该项重大遥感应用工程中的主要卫星遥感数据源;同时,也为 全国地理国情监测 提供了我国中部和沿海等重点区域的亚米级影像数据,对该项目的开展起到重要支撑作用.三是创建遥感应用服务的 北京模式 ,为推进城市遥感应用提供了典范.北京系列遥感卫星的应用一直受到北京市主要领导的高度重视,促进了北京市资源㊁生态㊁统计㊁农业㊁园林绿化㊁水务㊁发改㊁市政市容等十多个委办局和区级政府对遥感数据全面㊁系统㊁深入和常态化㊁业务化的综合应用.有效地促进了农业统计㊁农作物耕种面积和作物长势调查㊁水库上游生态补偿等传统业务向数字化和信息化转型,极大提升了业务水平.以北京二号星座数据为主,有效地实施了对北京市市容和环境污染源㊁大型垃圾渣土堆放点㊁不可移动文物保护㊁违章建筑监测,以及配合双碳行动对北京市现有烟囱数量调查等一系列城市遥感精细化应用,其总体精度优于90%,从而在北京市形成了一个在各行各业广泛深入应用的态势,成为我国地方遥感应用的 北京模式 ,为全国各地(尤其是超一线/一线和省会级城市)政府推进遥感卫星应用提供了大量可资借鉴的典型案例,也为北京市加强数字化㊁信息化建设,并始终位居全国前列提供了重要的数据㊁信息和技术保障,为此荣获 信息北京十大应用成果 的荣誉.四是为建设数字中国㊁全面推进实景三维和美丽中国建设提供新动能.党的二十大对加快建设数字中国㊁发展数字经济等作出系列战略部署,自然资4㊀航㊀天㊀器㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀32卷㊀源部正据此深入推进基础测绘转型升级,加快构建新型基础测绘体系,全面推进实景三维中国建设.自然资源部办公厅2022年2月24日印发«关于全面推进实景三维中国建设的通知»(自然资办发 2022 7号),明确实景三维是国家重要的新型基础设施,是数字政府㊁数字经济重要的战略性数据资源和生产要素,是测绘地理信息服务的发展方向和基本模式,又是建设美丽中国的重要信息保障.据此要求开展地形级㊁城市级㊁部件级实景三维建设,并推进物联感知数据接入与融合㊁在线系统与支撑环境建设等.北京系列遥感卫星,特别是具有超高分辨率和超高精度的卫星遥感数据对实景三维建设具有强大的数据和信息保障和支撑能力.其高精度立体成像技术生成的真实三维可视化产品所反映的地理要素的位置㊁几何形态㊁表面纹理及其属性等信息能够有力支持大区域地形级和城市级三维场景的快速建模㊁分析与量算工作,并为数字中国㊁数字经济㊁数字政府㊁数字社会提供时空数据底座,充分体现以卫星遥感时空数据作为新型生产要素的重要价值.如利用北京三号A卫星影像生成的实景三维产品,可对特定区域建筑物数量㊁体积等进行宏观甚至微观调查和监测,结合规划用地条件,可计算建筑物高度和密度,还可关联融合各类地物属性㊁感知及文件信息,构建能够感知城市结构㊁运行态势,体现城市发展的数字治理新格局.通过矿区卫星遥感真实三维无线网格(M e s h)产品以及多期动态信息比对,为监管露天矿山违法采矿行为㊁矿产资源储量动态㊁矿区环境监测和矿山环境恢复提供及时信息服务,为矿区治理提供决策支持.此外,基于北京三号A/B卫星立体像对生产0 5m数字表面模型(D S M)产品和1m数字高程模型(D E M)产品可进行地形模型和地形特征的提取,通过地形特征特别是突变和表面纹理特征分析,为提高山区地质灾害隐患判识的准确率和效率提供了重要信息支持.3㊀对我国后续发展的建议北京系列卫星是我国商业化和产业化航天遥感的一个范例,也是我国卫星遥感商业化发展的一个缩影.为响应«2021中国的航天»白皮书[3]提出的 加强卫星公益服务和商业应用,加速航天技术成果转移转化,推动空间应用产业发展,提升航天发展效益效能 的指导意见和国际卫星遥感发展趋势,促进我国商业航天,特别是商业化的遥感技术发展和更加广泛深入的应用服务,以支持航天强国的建设,提出如下建议.(1)我国遥感卫星已具有数量上的优势,但应将进一步提升我国遥感信息理论和技术的创新能力,提升卫星的技术和工艺水平㊁提高卫星质量和卫星寿命放在更重要的位置.在国家层面上应更科学地统筹协调国家㊁企业㊁地方的遥感卫星协同观测,提高对全球的观测能力.(2)加强卫星遥感有效载荷质量的发展,将全球遥感数据获取和提高遥感数据的质量摆在优先的地位,以期在激烈的国际竞争环境中开拓国际市场,提高国际市场的占有率.(3)大力提高遥感观测数据的种类和品质,在以光学遥感为主要发展方向的同时应注意雷达㊁红外㊁高光谱㊁激光遥感的协同发展,进一步在 高分 上下功夫.要加强基础研究,力争在太赫兹㊁量子遥感以及遥感㊁通信㊁导航信息技术的融合和一体化发展方向上有所突破.(4)要重视遥感数据处理软件的研发,特别是大型遥感数据处理㊁分析㊁分类㊁识别㊁提取方面的软件,切实改变当前仍然在一定程度上存在对国外处理软件的依赖,改变国内数据应用国外软件处理的尴尬处境.(5)继续推进遥感在重大国家经济社会发展项目,如全国土地㊁生态㊁森林植被和农业等资源调查㊁能源和矿产资源勘查㊁水资源和水环境监测㊁自然灾害监测㊁城市化㊁智慧城市和实景三维等工程化㊁业务化㊁规模化应用.(6)加强遥感应用 北京模式 的推广,以适应和契合全国各类城市促进空天信息产业㊁卫星网络/应用产业发展的政策导向,将遥感应用下沉到市县㊁乡镇层面,促进高分遥感为地方服务,结合实际需求提供针对性㊁专题性㊁定制性产品,更好地在基层体现遥感的应用价值.(7)努力开拓遥感在农业期货/保险/普惠金融㊁公共资源交易㊁绿色金融等方面的应用,发展空间信息金融科技,发掘遥感数据在更多经济社会发展领域的增值应用.(8)面向大众日常生活㊁工作等的实际需求,结合遥感的定量感知㊁智能分析㊁评价鉴定等能力,通过移动终端㊁智能家电㊁网联汽车㊁可穿戴设备㊁机器人以及通用㊁小型便携式终端,为大众提供精准快捷㊁低价可靠的空间信息服务,充分发挥遥感信息的5㊀㊀第3期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀童庆禧等:北京系列遥感卫星及其对我国航天和遥感事业发展的启示应用潜力.4㊀结束语北京系列遥感卫星经过近20年发展,已形成了相对完备的工程技术体系,较完善的商业化体制和运营机制以及较强的数据和信息服务能力,为我国遥感卫星发展和应用领域做出了重要贡献.但面临国内外商业航天企业和遥感卫星的迅速增长㊁蓬勃发展和竞争日益激烈的市场环境,依然面临巨大的压力.为此,需要立足前期工作基础,进一步提高遥感卫星性能㊁种类和数量,提高遥感数据质量,加强拓宽遥感在国家㊁部门㊁地方㊁城市㊁乡镇甚至个人的应用,以优质的服务带动企业的效益.同时,国家也应在我国取得重大成就的基础上继续完善各项政策法规,促进国家主导和企业发展同步推进,进一步提升我国空间遥感科学技术和应用的产业化㊁商业化和国际化发展,为建设航天强国做出应有的贡献.参考文献(R e f e r e n c e s)[1]童庆禧,卫征.北京一号小卫星及其数据应用[J].航天器工程,2007,16(2):1G5,87.T O N G Q i n g x i,W E I Z h e n g.B e i j i n gG1m i c r oGs a t e l l i t e a n d i t s d a t a a p p l i c a t i o n[J].S p a c e c r a f t E n g i n e e r i n g,2007,16(2):1G5,87(i nC h i n e s e).[2]赵键,杨芳.中国高分辨率敏捷小卫星的技术创新及应用实践[J].航天器工程,2021,30(6):23G30.Z HA OJ i a n,Y A N GF a n g.T e c h n o l o g i c a l i n n o v a t i o n a n d a p p l i c a t i o n p r a c t i c e o f h i g h r e s o l u t i o n a g i l e s m a l l s a t e l l i t e s i n c h i n a[J].S p a c e c r a f tE n g i n e e r i n g,2021,30(6):23G30(i nC h i n e s e).[3]中华人民共和国国务院新闻办公室.2021中国的航天[R].北京:中华人民共和国国务院新闻办公室,2022.T h eS t a t eC o u n c i l I n f o r m a t i o n O f f i c eo ft h eP e o p l e s R e p u b l i co f C h i n a.C h i n a ss p a c e p r o g r a m:A2021p e rGs p e c t i v e[R].B e i j i n g:T h e S t a t e C o u n c i lI n f o r m a t i o n O f f i c e o f t h eP e o p l e sR e p u b l i co fC h i n a,2022(i nC h iGn e s e).(编辑:李多)6㊀航㊀天㊀器㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀32卷㊀。
遥感技术造就数字地球作者:甘招萍来源:《科技创新与品牌》2013年第08期童庆禧,1935年10月出生于湖北武汉。
1961年毕业于前苏联敖德萨水文气象学院,现任中科院遥感与数字地球研究所研究员,北京大学地球与空间科学学院遥感与地理信息系统研究所所长,博士生导师,国际欧亚科学院院士,1997年当选为中国科学院院士。
自上世纪70年代初期以来追踪国际科技发展的前沿,转而从事遥感技术和应用研究,是我国遥感技术应用领域的最早开拓者之一。
曾多次参加或主持国家科技攻关和中国科学院国家自然科学基金委员会等有关遥感技术和应用发展方面的重要项目。
“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”,从远古至今人类便有翱翔天空、俯瞰大地的梦想,并为此付出了诸多努力。
曾经创造过灿烂文明的中华民族对于我们生存的这个星球的探索从未停止。
如今,地球空间信息科技已经成为一个国家科学技术、经济实力和国家安全保障能力的综合体现。
今年6月,第十五届中国科协年会遥感技术与智慧旅游、智慧城市论坛在贵阳举行。
论坛上,童庆禧院士建议,将信息化和贵州特色的旅游相结合,以新型空间信息技术—遥感技术、空间信息系统技术、卫星导航定位技术、网络通信技术、传感技术、射频识别技术、物联网技术等支撑贵州旅游业的发展。
近日,记者采访了我国遥感技术应用领域的权威—童庆禧院士。
童院士详细介绍了遥感技术与数字地球两者的技术特点与广泛用途。
遥感技术是20世纪60年代兴起的一种探测技术,是根据电磁波理论,应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息进行收集、处理并最后提取和形成所探测对象的信息,从而对地面各种景物进行探测和识别,特别是对地球认知的一种综合技术。
数字地球则是上世纪90年代末由国际上提出,是以地球坐标作为空间框架,具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统,运用遥感技术对地球进行描述分析,使之变成了可视化的虚拟地球,把真实地球变成数字化的地球。
遥感技术是数字化地球数据的最重要的来源,通过虚拟的地球人们能更好地对地球作进一步分析,促进对地球的了解和认知。
童庆禧:空间信息技术与社会可持续发展各位专家,各位老师,各位同学,我今天谈的是关于空间信息技术和社会可持续发展的问题。
首先我向大家作一个简单的说明,什么叫作空间信息技术?实际上,这个在国际上也没有一个完整的定义。
现在我们国家用得比较多的,在我们这里往往又称为地理空间信息技术,从技术层面上来看,它是遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、卫星全球定位系统(GPS)与通讯技术、网络技术的综合集成,将空间对地观测信息的获取、处理、分析、应用结为一体的信息技术体系。
从目标层面来看,整个空间信息技术的主要目标是研究并支持社会可持续发展。
我们指的社会经济文化的可持续发展,体现了资源环境人口的和谐与协调,特别是在当前人类面临着严重的资源亏缺、环境恶化、人口剧增,灾害频繁等问题下,随着它的社会功能的不断完善和提高,支持社会可持续发展的能力也就越强。
经济社会的可持续发展,当然首先需要有资源环境和人的支持,但信息也同样是一个很重要和不可或缺的方面。
我们今天要谈的主要涉及空间信息技术中的遥感问题。
那么什么是遥感呢?遥感就是远离目标,不直接接触物体来感知、测量和判定该物体的物理和几何特性的现代新兴技术。
遥感本身是物理学、电子学、光学、计算机科学的发展并与地学、宏观生物学等相结合的一个集中的体现。
遥感所利用的主要是电磁波资源。
我们眼睛能感受到或看到的光线只是电磁波中非常有限的一部分,我们叫可见光。
实际上有大量的比可见光短的或长的电磁波,我们的眼睛根本感受不到。
遥感采用特殊的仪器,可以利用到十分宽广的电磁波范围(图1)。
比可见光短的,有紫外线;比可见光长的叫红外线,它又可分为近红外、短波红外、中波红外,还有热红外和远红外,再长还有微波、无线电波等,它们的波长可以到几公里、数十公里、数百公里,甚至数千公里。
遥感利用电磁波,利用各种物理光学和微波仪器,从空间来观测地球。
从空间观测和研究地球资源和环境,研究地球表面所发生的事件和现象已经成为了现代地学技术的一种倾向。
这张图(图2)表示了空间对地观测系统的状况。
当然现在围着地球转的,绝不仅有这几颗卫星。
这里面表示了三种不同的轨道,如在数百公里上高度运行的低轨道,在几千公里上运行的中轨道,在最外层是地球同步轨道,地球同步轨道的卫星是在地球赤道平面上空约36000公里处。
在这个轨道上,卫星相对地球而言是基本静止的。
例如我国的“风云二号”气象卫星、“北斗三号”导航卫星等就是地球同步轨道卫星。
我们的地球实际上随时随地都在被卫星所观测着。
所以用国际上通用的一句话说,在任何时间、任何地点、对任何事件、任何人,它都可以提供对地球的观测数据和由此所分析或派生出来的信息。
一、遥感的任务和功能1. 空间对地观测所谓对地观测,就是从卫星或飞机上通过特定的技术手段对地球进行观测。
通过观测数据来判断各种地物的光谱、空间和时间的属性,定性、定量和定位地来分析地球表面的物体。
同时,经过分析,把不同的物体分成不同类型,我们经常讲物以类聚,也就是这个道理。
我们经常讲的四大地物,如岩石、水体、植被、土壤等,这样一些地物实际上可以再进一步细分。
就植被而言,有农作物、森林、草场。
而森林又可分为针叶林、阔叶林、混交林等。
对地物进行分类是遥感非常重要的功能或任务。
再进一步,遥感的一个重要功能就是要对目标进行识别。
在地球表面上,我们经常需要了解一个地物、一个现象、一个事件或一个过程是什么(What)、在什么地方(Where)和是什么时候发生的(When),也就是所谓的“3个W”。
这些都是遥感必须回答的,最终我们要判别它到底是什么东西,这无论对于民用或军用都是非常重要的。
我们讲的遥感地理空间信息(Remote Sensing Geospatial Information),也就是首先要确定空间对地观测的目标和对象。
遥感主要反映的是地球表层及其所存在自然和人工地物的状况、类型、空间分布和它的变化等。
这里所说的空间是什么呢?它实际上有两层含义,第一层含义,它表示从空间获得的对地观测信息;从第二个方面来讲,它反映了地球信息的空间属性。
地球上的许多信息,都具有位置或坐标性质,也有它的尺度也就是在空间上的延伸。
信息的空间属性实际上是信息的一个非常重要的特性,如果信息没有了空间属性,信息的价值就要大大打折扣。
比如我们要去找一个人,如果完全不知道这个人在什么地方,或你根本不知道他的空间位置,要找这个人就等于是大海捞针。
从军事上来说,比如说只知道对方有什么目标,但完全不知道这个目标的空间位置,那么要想对这个目标实施军事打击是无法实现的。
所以我们说任何地物的空间属性是非常重要的。
空间对地观测信息主要是指以影像为表征的地表的信息。
这种信息具有空间特性、几何特性、辐射特性、光谱特性和时间特性。
任何地物及其所表现出来的信息实际上无时无刻都处在一种动态变化的过程中。
任何一个我们要感知或探测的地物都有三大属性,第一是空间属性,任何物体都有一定的空间大小,或尺寸。
第二是辐射特性,我们看物体的影像,实际上是这个物体对外界辐射或光线的反射所造成的。
这种辐射对我们的眼睛产生一种刺激,物体的辐射强度越强,对我们的眼睛刺激就越强。
把房间的灯都关掉,眼睛感知不到物体,我们就看不见东西了。
第三是光谱属性,也就是说物体所反射或发射的辐射并不是只有一个单一的波长,实际上是连续的光谱,这就是我们所能看到的颜色。
任何地物都是在这三个方面展开,比如说通过地物的光谱测量,可以得到地物的光谱曲线。
我们把辐射和空间结合起来,可以得到辐射在空间里的非均匀分布所形成的一张图像。
如果把辐射、光谱和空间结合起来,就能得到一种既有图像又有光谱的信息。
实际上现在人类充分利用了各种类型的对地观测卫星和飞机等遥感技术来观测地表的物体,它们的现象和过程,了解我们的河流、山川、土地等等,将各种观测数据用以服务于国家的经济建设和国家安全。
现在实际上在空间中有成百上千个卫星围绕着我们的地球转,低的几百公里,高的有几万公里,正是它们随时不断地观测着我们的地球。
2. 空间对地观测系统的发展自从1957年前苏联发射第一颗人造地球卫星以来,人类进入了空间时代,而自从1960年美国发射了第一个气象卫星以来,特别是1972年美国发射了第一颗地球资源卫星以后,更是开创了从空间通过卫星来观测地球的历史。
到现在为止,人们已向空间发射了大量的卫星和各种飞行器。
据不完全统计,其数量可达五六千颗之多。
各种各样的卫星,其中有相当一部分是对地面进行观测的,虽然大部分现在已经不起作用了,但仍然还有数十颗在运行,还在不断地进行着观测,不断地向我们发送各种对地观测数据。
预计最近若干年还会有大量的卫星发射升空。
遥感的发展是通过不断提高观测能力来实现的。
现代的遥感技术往往是通过从空中或空间获取图像信息作为体现的。
这中间有个分辨率的问题,对遥感信息来说,有空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率。
空间分辨率表示遥感影像对地面物体分辨的大小,通俗来说也就是地物的清晰程度。
现在从几百公里的卫星获得的影像上可以看到比1米还要小的地物。
光谱分辨率是表示一幅影像所占的光谱区间,光谱区间越小,光谱分辨率也就越高。
通常一张照片,如彩色照片,只有三个颜色,也就是只有三个波段。
而现代遥感技术的发展已经可以从卫星或者飞机上得到数十、数百以至上千个波段的信息。
时间分辨率是表示重复观测一个地区的时间间隔。
重复观测周期越短,时间分辨率也就越高。
这三种分辨率实际上也是一组矛盾,时间分辨率越高,空间分辨率就不可能很高,同样,光谱分辨率高了也会影响空间分辨率。
遥感卫星的发展从20世纪70年代到现在,其空间分辨率可以说几乎每十年要提高一个数量级,70年代民用卫星的分辨率大体是80~100米,但到本世纪初,卫星遥感的空间分辨率已经高于1米了。
光谱分辨率也几乎遵循同样的规律,不断地提高。
现在可用的民用的卫星,其空间分辨率已经达到了0.6米。
3. 对地观测技术的发展趋势对地观测技术的发展趋势体现在以下四个方面:①探测目标、解决问题和信息服务能力的拓展和深化。
最重要的是体现在前面所说的三个“W”问题上;②观测能力不断提高。
主要表现在全天候、全天时和全球观测能力上。
现在遥感已具备不管刮风下雨,不管白天晚上,无论全球任何地方都能观测无误。
遥感的发展对于我们的认识论的提高是一个很大的飞跃,可以真正做到“秀才不出门,能知天下事”,“运筹帷幄,决胜千里”;③向高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率的方向发展并同时提高,即所谓的三“高”发展趋势。
现在的气象卫星,包括中国的气象卫星在内每天可以把全球观测两遍。
现在我们随时可从电视台上可以看到天气预报,就是得益于气象卫星对地球的观测;④综合观测的发展趋势。
具体体现在三个结合上,即大卫星和小卫星的结合,航空和航天遥感的结合,技术发展和应用相结合。
全球的观测能力是现代遥感的一个重要特征。
我们现在讲全球变化,遥感是其中重要的贡献者。
实际上人的眼睛所能看到的范围是非常小的,而遥感正是人的眼睛的延长和拓展。
卫星遥感给我们提供了非常宏观的观测能力,借助卫星人们可以实现对全球的观测。
通过卫星观测,可以得到全球土壤湿度状况、全球植被的分布状况、海洋浮游生物的空间分布及其富集状况等。
通过卫星人们随时都可以监测全球的变化。
(1)海洋表面的温度监测这是通过咱们国家发射的“风云一号”气象卫星所反演得到的全球海洋表面的温度状况图(图3),红色代表温度比较高,其中最高甚至达到32度,蓝色所代表的是温度比较低的区域。
大家记忆犹新的是1997年厄尔尼诺的大爆发,这是最近十几年以来最强的厄尔尼诺现象,它对全球,特别是东半球产生了重大的影响。
厄尔尼诺的影响从南美洲的西海岸,一直扩大到澳大利亚、新西兰、印度尼西亚、菲律宾等国家。
上述许多地区雨量偏多,但也有不少地区实际降水量非常稀少,导致1997年的冬季和1998年春季,印度尼西亚、马来西亚等国降水偏少,异常干旱。
那一年,在东南亚这一带出现非常严重的森林火灾,严重的时候甚至连飞机的起降都受到影响,有时机场也不得不关闭。
大家同样记忆犹新的是我国1998年的特大洪水,实际上都是受到整个海洋厄尔尼诺和La Nina现象影响的结果。
通过卫星的观测人们还可以了解到对地球起到保护作用的臭氧层受到破坏所形成的空洞,而且臭氧空洞还在不断扩大,这对人类是非常不利的。
(2)全天候观测全天候观测的问题,是遥感发展的一大趋势。
我们在卫星和飞机上采用的雷达遥感器,它就可以透过云层观测地面。
美国在2000年用航天飞机带上去的一个雷达地形制图仪,它于2000年2月11号发射上去,2月22号返回地面,一共工作了11天的时间,飞行高度为233公里。
它的一个天线伸展出去60米。
在这11天中,它把北纬60度到南纬56度之间,1.126亿平方公里的范围做了一次完整的测绘,获得了非常丰富的数据。