我国遥感卫星技术与应用重要进展

2025-05-06
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近年来,世界百年未有之大变局加速演进,国际政治经济格局发生深刻变化。在此背景下,美国、欧洲等主要国家和地区纷纷加大对航天科技及相关产业的投入,遥感卫星技术逐渐成为大国间高新技术竞争和战略性新兴产业发展的关键领域。这一领域的技术突破与创新,不仅体现国家科技实力的较量,也在全球科技竞争格局中占据举足轻重的地位。与此同时,全球范围内对遥感卫星技术的需求日益增加,尤其是在资源监测、环境保护、灾害预警、农业生产等领域,用户的强烈需求也极大地推动了全球遥感卫星技术的快速进步和广泛应用。

根据《中国地理信息产业发展报告(2024)》发布的数据显示,截至2023年底,中国在轨遥感卫星数量已超过443颗,组成由陆地卫星、气象卫星和海洋卫星等多类型卫星构成的强大对地观测体系。这一体系的建设不仅使我国在遥感卫星领域数量上跃居全球领先水平,同时也在技术质量、应用覆盖等方面达到世界先进水平。

我国遥感卫星的快速增长,标志着我国航天科技实力的持续增强,并为国家经济社会各个方面提供强有力的支持。遥感卫星不仅彰显我国航天科技的强大实力,也为推动经济社会发展、实现国家战略目标提供重要技术保障。


一、国外遥感卫星发展态势

国外遥感卫星在发射数量和传感器类型方面呈现出显著增长和多样化趋势。在发射数量方面,根据美国卫星产业协会(SIA)2024年6月发布的报告,2023年全球共发射306颗商业遥感卫星。根据美国忧思科学家联盟(UCS)数据库更新的数据显示,截至2023年5月1日,全球在轨运营的遥感卫星数量已达到1273颗;其中,美国占据全球约40%的份额,共计504颗卫星。这一数据不仅体现遥感卫星产业的快速发展,也反映出美国在全球遥感领域中的主导地位。

在传感器类型方面,国外遥感卫星的技术创新涵盖光学遥感(含全色、多光谱、高光谱)、雷达遥感(含主动和被动)、红外遥感(含近红外、热红外)、激光遥感、太赫兹遥感等多种传感器。这些传感器的性能(包括空间分辨率、光谱分辨率、时间频率以及观测精度)显著提升,使得遥感卫星能够提供更高精度、更及时的数据。

例如美国Maxar公司发射了6颗世界观测军团卫星(WorldViewLegion),这些卫星具备太阳同步轨道和中倾角轨道的超高分辨率光学遥感能力(空间分辨率30cm)。Maxar公司已完成该系列6颗卫星的部署,进一步增强全球高分辨率遥感卫星的监测能力。

总体而言,以美国为代表的国外遥感卫星,不仅在数量上快速增长,增强了对地观测能力,而且通过多样化、高性能的传感器设备,显著提升了卫星的观测能力与应用价值。这些技术发展为全球科学研究、环境监测、资源管理及国家安全等多领域提供强有力的支持,推动遥感技术的深入应用和发展,促进国际遥感领域的激烈竞争和技术创新。


二、我国遥感卫星技术重要进展

1. 遥感卫星数量与质量提升

2023年我国新增在轨民用遥感卫星149颗,2024年新发遥感卫星也达到100余颗。这一增长反映出遥感卫星发展迅猛,尤其在国土勘查、地质调查、海监海事、生态环境保护、城乡治理、智慧交通、水利水务、精准农业、应急管理、气象服务、测绘制图、保险理赔等领域,卫星遥感的应用场景日益广泛。根据中国遥感应用协会2024年6月14日发布的《中国遥感应用事业发展蓝皮书(2024)》数据显示,截至2023年底,中国在轨运行风云气象卫星9颗(其中5颗为极轨卫星,4颗为静止轨道卫星),海洋卫星为10颗(涵盖水色卫星3颗、动力环境卫星4颗、监视监察卫星3颗),陆地观测卫星至少50颗,商业遥感卫星至少150颗。

中国遥感卫星的数量和质量均达到世界先进水平。随着卫星数量的不断增加,我国已在自然资源、生态环境、住建、农业农村、水利、林业、应急管理等多个领域实现遥感技术的工程化与业务化应用,遥感技术发挥了重要作用。

2. 遥感卫星技术不断取得突破

2010年以来,在高分辨率对地观测系统重大科技专项及国家民用空间基础设施等重大工程的牵引下,我国遥感卫星取得多项重要突破,涉及高空间、时间、光谱分辨率,长寿命,高可靠性,高速数传等一系列关键技术,为商业航天发展提供了强大支撑。例如,长光卫星技术股份有限公司通过吉林一号系列卫星,形成批量化生产、大幅宽覆盖、高分辨率成像、高速数据传输、低成本运营等优势;二十一世纪空间技术应用股份有限公司通过北京三号系列卫星,实现任意航迹成像、多目标成像、多条带拼接成像、高精度立体成像等功能;中科西光航天科技有限公司通过西光壹号系列卫星,推进甲烷气体监测、叶绿素荧光监测等高光谱遥感技术的发展;航天宏图信息技术股份有限公司通过女娲星座,进一步推动车轮式编队的分布式多基线干涉雷达星座的创新。此外,通导遥一体化卫星技术的加速发展也为遥感卫星应用开辟了新的领域。中国椭圆时空、国星宇航等公司都在积极推动通导遥一体化卫星的发展,进一步增强卫星在多领域中的综合应用能力。

3. 遥感卫星向新技术、智能化发展

近年遥感卫星的发展呈现出六大显著特点:①空间分辨率与光谱分辨率的持续提升,尤其是光谱分辨率已达到纳米级别;②感知时段的不断扩展,从白天到夜间,实现全天时、全天候的观测能力;③感知对象的拓展,从静态物体到动态过程,从二维监测到三维立体感知,极大地增强了卫星的应用范围;④应用领域的拓宽,从传统的科技应用到产业化应用,从大范围群体应用到满足个体需求的定制化服务,遥感技术正在全面适应人类社会的多样化需求;⑤空间尺度的延伸,通过空、天、地一体化发展,形成全面的感知体系;⑥技术集成化发展,特别是在通导遥一体化系统的构建下,遥感卫星的整体功能得到显著提升。

高精度干涉测量合成孔径雷达(InSAR)遥感卫星具备全天时、全天候数据获取能力,能够提取地表高精度三维信息,广泛应用于地形测量、地表沉降监测、建筑安全监测及地质灾害应对等领域。此外,高光谱遥感卫星通过精准探测观测对象的物质成分,如气体含量、植被状况、水体变化、土壤成分及地矿分布等,为环境监测、资源勘探和灾害评估等提供强大的支持。激光雷达卫星则在大气成分分析、风场监测、云层及气溶胶研究、地表测绘、城市变化监测及应急保障等方面发挥着重要作用。

随着大数据、人工智能和元宇宙等技术的不断发展,遥感卫星遥感数据的处理与分析能力也在不断提升。例如,阿里达摩院于2022年初推出基于AI与云计算的地球科学计算平台AIEarth,并于2023年10月发布我国首个遥感AI大模型——遥感AI解译通用分割模型(AIESEG),2024年4月10日更新至V3.0版本。中国科学院空天信息创新研究院于2024年9月21日发布我国首个面向多模态遥感数据的生成式基础模型,也是全球首个百亿参数级空天一体遥感解译基础模型——“空天·灵眸”3.0版,该模型在复杂要素精细分类、运动小目标连续跟踪等任务上表现卓越,可为天临空地一体化应用提供有效支撑。


三、我国遥感卫星应用重要进展

1. 卫星遥感技术应用迅速发展

1)推动新质生产力发展

卫星遥感已经成为推动新质生产力发展的核心力量。通过提供高分辨率、高时效性的数据,并结合智能化、工程化、网络化和个性化应用,遥感技术促进资源、环境、农业/林草、城乡建设、水利、应急管理、气象监测、测绘等多个领域的创新与发展。

2)支持传统行业转型升级

卫星遥感技术不仅促进传统行业的转型,还成为提升生产力、提高效率、降低成本的关键手段。例如,农业统计、城乡规划等传统领域正在通过数字化转型提升工作效率和决策准确性,从而降低成本和减少损失。

3)数字中国建设的重要支撑

在国家数字中国建设战略中,卫星遥感通过精准支持政务信息化、提升政府治理能力等措施,助力政府部门实现更高效的信息获取、精确的辅助决策和精准化的政策执行,进而提供更高质量的公共服务。

4)新兴行业的引擎

随着遥感技术的进步,尤其是遥感与大数据、人工智能和区块链等技术的结合,卫星遥感成为新兴行业发展的强大引擎。基于遥感大数据的空间信息增值服务,尤其是在农业普惠金融、公共资源交易、环境金融证券化和数据资产化等领域,不断开创新的发展模式,为数字经济和信息消费产业提供广阔的创新空间。

2. 卫星遥感广泛应用于多个领域

在国家战略的引领下,卫星遥感技术在多个领域的应用正在加速推进,特别是在数字中国建设框架内,遥感技术已经广泛应用于测绘地理信息、航空航天、公共安全、应急管理、水资源管理等多个领域。根据《数字中国建设整体布局规划》,强调通过高精度卫星遥感、无人机、地面监测站点等先进技术手段,推动遥感智能引擎、大数据分布式架构、三维地图可视化应用等关键技术的深度应用。这些应用实践不仅展示卫星遥感技术在推动社会经济发展中的核心作用,也勾勒出其未来的发展方向。

例如,西安中科西光航天科技有限公司的“光谱地球”项目,便是在陕西经济社会高质量发展的背景下,利用高光谱遥感技术提升地球观测的精度与效率,构建的一个连续、无缝、定量的高空间分辨率光谱系统。这不仅体现出卫星遥感在提升资源监测、生态环境理解、矿产资源安全等领域的重要性,并且在支持区域经济发展中发挥不可或缺的作用。

2025年1月7日发生的西藏定日县6.8级地震灾害救援中,卫星遥感发挥了至关重要的作用,显示出我国卫星对突发灾害的响应能力。震后第一时间,卫星遥感技术迅速介入,为震区灾情监测、损失评估、次生灾害动态监测和救援工作提供了关键的技术支撑。这不仅极大地提高了抗震救灾工作的效率和科学性,也帮助减少地震带来的人员伤亡和财产损失,彰显卫星遥感在灾害应急响应方面的独特优势。

2023年8月,第22届中国遥感大会发布的《中国遥感发展常州宣言》,强调遥感技术在政府精细化管理中的战略资源地位,并突出遥感在政务民生、社会经济大数据中的承载、集成、关联和增值作用。宣言提出四项呼吁,包括推动遥感行业的高质量发展、服务与融入新发展格局、促进经济社会可持续发展和深化国际合作交流,进一步明确了卫星遥感技术在国家战略和社会经济发展中的关键作用。

根据《中国卫星遥感及应用产业发展蓝皮书(2023年)》的数据显示,我国遥感卫星及应用产业在2023年达到2450亿元人民币。其中,直接效益为434亿元,间接效益为667亿元,带动效益达到1349亿元。这一数字显示了遥感卫星技术在推动经济社会发展和促进相关产业增长方面的巨大潜力。

综上所述,卫星遥感技术正朝着智能化、工程化、网络化和个性化应用的方向发展。它们不仅推动新质生产力的发展,促进传统行业的转型升级,还成为数字中国建设的重要数据获取技术,宏观经济决策的科学依据,新兴行业和产业发展的驱动力,商业航天发展的关键方向,以及低空经济发展的强大助推力。这些发展趋势勾画出卫星遥感技术未来发展的蓝图,呈现出技术创新驱动、跨界融合与国际合作的多重特征。


四、结语

近年来,全球遥感卫星技术呈现飞跃式发展的态势,中国在轨卫星数量不断增加,同时美国、俄罗斯、印度等国家在航天发射方面持续加力,标志着全球航天技术的进步与国际竞争不断加剧。遥感卫星技术的进步不仅提升了数据的分辨率和覆盖范围,也推动了商业化应用的蓬勃发展。

中国的卫星遥感技术进一步展示出其在社会经济发展中的核心作用,以及明确的未来发展趋势和方向。遥感技术在推动新质生产力发展、传统行业转型升级、数字中国建设、宏观经济决策、新兴行业和产业发展、商业航天发展、低空经济等领域中都扮演着至关重要的角色。卫星遥感技术的智能化、工程化、网络化、个性化应用成为未来发展的重要方向,预示着技术创新和跨界融合的新时代的到来。

随着数字地球技术的持续进步,如海量存储、科学计算、宽带技术、互操作技术、元数据管理与存储技术、格网技术等,数字地球应用的潜力将得到进一步释放,为全球可持续发展提供更大的支持。同时,人工智能技术赋能卫星遥感技术,推动多元遥感数据提取与识别技术的革新,改变传统繁琐的操作模式。随着技术的不断成熟和应用的深入,卫星遥感将为构建智慧社会、推动可持续发展贡献更大力量。


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