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  • 中國農業有了專屬“天眼”

    [2018-06-30 ]

    精準掌握農作物面積、物種分類以及作物養分、水分、病蟲害等狀況的數據,是農業走向現代化、智慧化不可獲取的環節,這離不開農業遙感衛星。前不久,由農業農村部作為牽頭用戶的高分六號衛星成功發射,標志著中國農業有了專屬的“天眼”。


    值得一提的是,高分六號衛星打破了我國農業遙感中高分辨率數據長期依賴國外同類衛星的局面,它不僅是我國第一顆具備紅邊波段傳感器的衛星,也是世界上第一顆具備紅邊波段的寬視場多光譜中高分辨率衛星。


    《中國科學報》記者獲悉,距離地球645公里外的高分六號衛星已陸續傳回多張照片,科研人員們正進行在軌測試。隨后,高分六號衛星將與在軌的高分一號衛星組網運行,屆時將大幅提高農業對地監測能力,加速推進天空地數字農業管理系統和數字農業農村建設,為鄉村振興戰略的實施提供精準的數據支撐。


    最符合農業需求的遙感衛星


    遙感技術已成為信息獲取的一種重要手段,具體到農業遙感領域,對其應用特別是用中高分辨率遙感進行農業生產和研究正成為遙感技術發展的必然趨勢。


    “相比其他領域,農業遙感監測更具復雜性和特殊性?!备叻謱m棏孟到y副總師、中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所所長周清波研究員在接受《中國科學報》記者采訪時表示,中高分辨率遙感衛星更適合農業。


    根據用戶需求設計高分系列研究衛星,這為我國第一顆農業衛星的誕生提供了重要契機。


    2009年,高分辨率對地觀測系統重大專項實施方案獲批后,農業農村部被確定為高分六號衛星的牽頭用戶,并由中國農業科學院資源區劃所負責開展用戶需求和任務分析,“考慮農業方面的需求更多”。周清波說。


    2015年7月,高分六號正式立項。經過深入調研和反復的科學論證,最終確定了高分六號衛星的需求報告。


    據悉,高分六號衛星搭載了2個光學傳感器,分別是高分相機和寬幅相機,實現對陸表資源的綜合觀測。其中,高分相機拍攝幅寬超過90千米,全色影像空間分辨率為2米, 多光譜數據的空間分辨率為8米,支持高精度的農業資源調查等;寬幅相機的觀測幅寬超過800千米,可以獲取從紫到近紅外八譜段的多光譜遙感數據, 空間分辨率為16米,支持大范圍農業生產過程動態監測。


    最為關鍵的是,高分六號衛星增加了紅邊波段,“這是在衛星傳感器上配置能有效反映作物特有光譜特性的紅邊波段”。周清波告訴記者。


    中國農業科學院資源區劃所研究員劉佳向《中國科學報》記者具體解釋道,不同于其他波段,紅邊波段對植被的含水量、葉綠素含量等變化更加敏感,可以增加作物分析的精度和靈敏度,提高作物的識別能力,特別是秋收作物的識別能力,可以實現對玉米、大豆、棉花、馬鈴薯等同期生長作物精準識別;可以提高作物生長狀況的診斷分析精度,實現作物全生育期長勢精細化監測等等,符合農業生產管理的需求,為高精度、定量化的農業生產和農業資源環境要素監測提供可靠的支撐手段。


    在周清波看來,高分六號衛星精、寬、高的功能特點,適應了農業監測時效性和準確性高、覆蓋范圍廣的要求,是我國有史以來最符合農業需求、最接地氣的遙感衛星,“也可以稱為‘中國農業一號衛星’”。


    可全部替代國外同類數據


    未來,為農業“量體裁衣”設計的高分六號衛星將在摸清農業資源家底、落實農業政策中發揮重要作用。


    值得高興的是,屆時我國行業用戶可以免費使用高分六號衛星獲取的基礎數據,高時空分辨遙感數據保障率有效提升,徹底擺脫了農業遙感中高分辨率遙感數據長期依賴國外衛星的局面。


    周清波介紹,高分專項之前,我國使用的基礎數據百分之六七十都是來自國外,“現在反過來了”。


    長期從事農業遙感研究的劉佳發現,農業遙感監測數據源的國產化能力迅速提升,主要有兩個趨勢,分別是國產高分衛星基礎數據研究日益增多、農業部門監測業務中國產高分數據比重增加。


    以國產高分數據應用比重逐步提高為例。劉佳以2008年環境減災衛星A、B衛星發射和2013年高分一號衛星發射為時間點介紹,2008年以前,在面積遙感監測中,國產高分衛星數據約占5%,在2008~2013年占有率約為25%,2013年以后高于60%。


    此外,以往國產衛星數據多用于與面積相關的業務監測,作物的長勢、墑情和產量等全部依靠國外中低分辨率衛星數據。目前,上述業務已在國家、省級、生態區域等不同尺度相繼開展。


    相關成績的取得離不開國家的支持。黨的十八大以來,黨中央、國務院高度重視農業遙感應用工作,如今年中央一號文件、《全國農業現代化規劃》《關于創新體制機制推進農業綠色發展的意見》都提出,要加強農業遙感應用,構建天空地數字農業管理系統。


    針對高分六號衛星平臺和載荷特征,科研人員還將根據需求,進一步開展農業應用關鍵技術攻關、農業專題產品生產、數據庫系統構建、農業生產監測與評價技術規范等內容的研究與建設。


    布局“天空地”一體化監測


    隨著我國高分辨率對地觀測系統重大專項的實施,國產高分衛星數據在農業中的應用比重逐漸提高,在替代國外數據的同時,也逐漸提高了農業遙感的監測精度,拓展了遙感在農業中的應用領域。


    “高分六號衛星將與2013年發射的高分一號衛星進行組網,使得衛星的重訪周期從4天縮短到2天,數據保障能力翻番,可實現快速監測?!敝芮宀ㄕf。


    我國地域廣闊,作物類型多樣,種植結構復雜,監測方式不僅通過衛星遙感,還有地面無人機和地面調查系統,作物監測內容較多。比如南方地區云雨天氣多,除傳統的光學衛星遙感外,還需要雷達衛星遙感數據。


    據悉,利用高分系列數據,還對耕地輪作休耕、全國糧食生產功能區和重要農產品生產保護區劃定以及“鐮刀彎”地區、退耕還林還草區、地下水超采區的農業結構調整等重大項目的實施都將置于“天眼”之下。


    事實上,要獲取海量的農業生產、資源環境、自然災害等有價值的農業數據和信息,形成一批重要的農業遙感監測成果,為農業信息化奠定基礎,需要進一步構建完善衛星、航空、地面無線傳感器等“天空地”一體化的數據采集系統。


    在農業農村部副部長余欣榮看來,以“數字技術+網絡技術”為代表的新一代科技革命已經快速地走來,要依靠數字技術為農業供給側結構性改革找到新的動力。高分六號衛星補上了長期空白的“天”的短板,為實現“天空地”一體化監測的數字農業邁出了堅實一步。


    據悉,我國將按照分步實施、急用先行的原則繼續布局農業遙感衛星星座,實現農業行業大部分要素覆蓋,重點滿足我國國內農業生產常規監測、重大農業政策執行情況監測等行業業務的觀測需求。


    同時,針對農業高時效的觀測需求,利用多星組網,實現較高的觀測時間分辨率,并不斷提升觀測時效性和要素的覆蓋性,形成高效完善的觀測能力。


    無疑,要實現從粗放傳統農業向綠色現代農業全面轉型,數字技術已然成為提升農業現代化治理水平的關鍵。第一顆農業衛星是構建“天空地”數字農業管理系統的重要開篇,也是實現農業強國重要的技術支撐。


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