文章轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)自然資源部，來源《中國(guó)自然資源報(bào)》，作者：陸芬，文字編輯：呂苑鵑，新媒體編輯：薛亮，版權(quán)歸原作者及刊載媒體所有。

6月30日，中國(guó)科技館一層報(bào)告廳座無虛席。幾天前剛獲得2023年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院院士李德仁，在這里作了一場(chǎng)關(guān)于智能遙感衛(wèi)星的學(xué)術(shù)報(bào)告。

測(cè)繪遙感，這是李德仁院士半個(gè)多世紀(jì)科研生涯里永不停歇的探索領(lǐng)域。

這位國(guó)際著名攝影測(cè)量與遙感學(xué)家，幾十年來一直致力于提升我國(guó)測(cè)繪遙感對(duì)地觀測(cè)水平。他攻克衛(wèi)星遙感全球高精度定位及測(cè)圖核心技術(shù)，解決了遙感衛(wèi)星影像高精度處理的系列難題，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)全自動(dòng)高精度航空與地面測(cè)量系統(tǒng)，為我國(guó)高精度高分辨率對(duì)地觀測(cè)體系建設(shè)作出了杰出貢獻(xiàn)。

耄耋之年，李德仁沒有放緩探索的腳步，而是堅(jiān)定地邁向了天地互聯(lián)的智能遙感衛(wèi)星與應(yīng)用。

近年來，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)推進(jìn)通導(dǎo)遙一體化的“東方慧眼”智能遙感星座建設(shè)。“要把天上的大數(shù)據(jù)經(jīng)過人工智能處理，變成小數(shù)據(jù)送到用戶的手機(jī)上，實(shí)現(xiàn)全球范圍遙感數(shù)據(jù)從獲取到終端應(yīng)用的分鐘級(jí)遙感信息快、準(zhǔn)、靈服務(wù)。”李德仁信心滿滿。

從有到好
我國(guó)遙感衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展
“坐地日行八萬里，巡天遙看一千河。”借助遙感衛(wèi)星，地球上巍峨的高山、秀麗的江河和蔥郁的叢林一一展現(xiàn)在人們眼前。如今，遙感衛(wèi)星正在越來越多地在國(guó)防、資源調(diào)查、應(yīng)急響應(yīng)等領(lǐng)域扮演重要角色。

1957年，第一顆人造衛(wèi)星成功發(fā)射，標(biāo)志著人類進(jìn)入太空時(shí)代。1999年，美國(guó)發(fā)射IKONOS衛(wèi)星，開啟了商業(yè)高分辨率遙感時(shí)代。截至2021年年底，全球遙感衛(wèi)星在軌數(shù)量達(dá)到了1192顆，已初步形成了面向不同需求、不同任務(wù)的多層次空間對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)。全球遙感衛(wèi)星正在不斷向更高、更多、更小、更短、更穩(wěn)、更準(zhǔn)方向發(fā)展。

我國(guó)遙感衛(wèi)星的關(guān)鍵零部件和關(guān)鍵技術(shù)一直受到國(guó)外封鎖，起步之初就已經(jīng)晚于西方數(shù)十年。自主自立自強(qiáng)，貫穿了我國(guó)遙感事業(yè)的整個(gè)發(fā)展歷程。

2003年，李德仁牽頭提出建議，2010年，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)重大專項(xiàng)全面啟動(dòng)實(shí)施。李德仁作為高分專項(xiàng)專家委員會(huì)副主任和專項(xiàng)副總師，領(lǐng)導(dǎo)參與了該專項(xiàng)的頂層設(shè)計(jì)，并帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展了高精度數(shù)據(jù)處理技術(shù)攻關(guān)，經(jīng)過10年建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的自主可控。

2014年10月，李德仁等向國(guó)家提出建議，認(rèn)為國(guó)家可考慮允許民營(yíng)資本進(jìn)入航天，允許民營(yíng)資本發(fā)射衛(wèi)星。一個(gè)月后，國(guó)務(wù)院首個(gè)支持商業(yè)航天發(fā)展的政策《國(guó)務(wù)院關(guān)于創(chuàng)新重點(diǎn)領(lǐng)域投融資機(jī)制鼓勵(lì)社會(huì)投資的指導(dǎo)意見》出臺(tái)，明確鼓勵(lì)民間資本進(jìn)入衛(wèi)星研制、發(fā)射、運(yùn)營(yíng)等整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。不到10年，我國(guó)商業(yè)航天衛(wèi)星已達(dá)200多顆。

“現(xiàn)在我們的商業(yè)遙感衛(wèi)星高景二號(hào)、北京三號(hào)等分辨率達(dá)到0.3到0.5米，趕上了西方國(guó)家的水平。”回顧遙感衛(wèi)星的發(fā)展歷程，李德仁說，“過去10年，我國(guó)遙感衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了從有到好的跨越式發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)化、商業(yè)化和向國(guó)際出口。”

天地互聯(lián)
構(gòu)建通導(dǎo)遙一體化天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)
有了自主可控的衛(wèi)星遙感系統(tǒng)，高效率、低成本、穩(wěn)定化獲取并使用數(shù)據(jù)是促進(jìn)遙感產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的關(guān)鍵。

李德仁清醒地看到我國(guó)遙感衛(wèi)星存在的問題。“通信、導(dǎo)航、遙感衛(wèi)星系統(tǒng)各成體系，軍民系統(tǒng)孤立、信息分離、服務(wù)滯后。”他指出，我國(guó)現(xiàn)有的通信、導(dǎo)航、遙感衛(wèi)星系統(tǒng)各自發(fā)展，無法為空天信息服務(wù)提供一體化平臺(tái)，無法支持任務(wù)更新與擴(kuò)展，也無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的服務(wù)模式。

“通信是信息的傳輸，導(dǎo)航是確定位置，遙感是發(fā)現(xiàn)變化。系統(tǒng)分開，問題就出來了。”李德仁舉了一個(gè)例子：海軍在索馬里護(hù)航，衛(wèi)星拍到海盜的位置后，必須等到衛(wèi)星轉(zhuǎn)到中國(guó)上空，這個(gè)數(shù)據(jù)才能下載下來，再在地面進(jìn)行處理解譯。這時(shí)時(shí)間已經(jīng)過去4到8個(gè)小時(shí)，目標(biāo)早已不在那個(gè)位置了。

為解決這些問題，建設(shè)通信、導(dǎo)航、遙感集成的低成本星座系統(tǒng)成為國(guó)際上的潮流。由美國(guó)SpaceX公司推動(dòng)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)星鏈計(jì)劃旨在建立一個(gè)龐大的衛(wèi)星星座，實(shí)現(xiàn)全球?qū)拵Щヂ?lián)網(wǎng)覆蓋。

李德仁則獨(dú)辟蹊徑，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)探索通導(dǎo)遙一體化天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)的理論和技術(shù)——通過天地通導(dǎo)遙一體化、在軌實(shí)時(shí)處理和人工智能等技術(shù)，實(shí)時(shí)將處理結(jié)果傳回到用戶終端，改變傳統(tǒng)的遙感衛(wèi)星事后服務(wù)模式，變成實(shí)時(shí)智能服務(wù)。

“把人工智能送上天，數(shù)據(jù)在天上處理，在天上定位置，然后統(tǒng)一運(yùn)行傳到地面來。遙感衛(wèi)星收到的數(shù)據(jù)通過通用衛(wèi)星微處理中心運(yùn)行再傳輸?shù)绞謾C(jī)，只需要1至5分鐘。”他說。

李德仁表示，在萬物互聯(lián)時(shí)代，要抓緊建設(shè)基于天地互聯(lián)網(wǎng)的天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)，推動(dòng)遙感在各行業(yè)的應(yīng)用。基于天空地通導(dǎo)遙一體化、在軌處理和人工智能，可構(gòu)建天地互聯(lián)網(wǎng)對(duì)地觀測(cè)智能服務(wù)系統(tǒng)，對(duì)各行各業(yè)實(shí)現(xiàn)快、準(zhǔn)、靈服務(wù)，造福人類社會(huì)。

“這是一項(xiàng)強(qiáng)軍、富國(guó)、利民的事業(yè)。”對(duì)于通導(dǎo)遙一體化天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展前景，李德仁看得很準(zhǔn)。他介紹，天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星導(dǎo)航、衛(wèi)星通信與地面互聯(lián)網(wǎng)的集成服務(wù)，支持用戶任何地方、任何時(shí)候的信息獲取，高精度定位授時(shí)與多媒體通信服務(wù)，形成完整的衛(wèi)星制造、發(fā)射、應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈，開拓商業(yè)遙感的藍(lán)海。

對(duì)于商業(yè)遙感衛(wèi)星的發(fā)展，李德仁提出了五項(xiàng)原則：定位為國(guó)家軍民遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的重要補(bǔ)充，以形成完整的軍民遙感信息快準(zhǔn)靈信息服務(wù)系統(tǒng)；遵照商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的法則，講質(zhì)量、講成本、講效益，講投入產(chǎn)出比，以保障可持續(xù)發(fā)展；堅(jiān)持獨(dú)立自主創(chuàng)新原則堅(jiān)持通導(dǎo)遙一體化，實(shí)現(xiàn)一星多用、多星組網(wǎng)、天地融合、智能服務(wù)；抓好專業(yè)用戶，并努力開拓大眾用戶；抓好商業(yè)遙感衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，并努力開拓萬億級(jí)國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)。

探索無止盡
從珞珈衛(wèi)星到“東方慧眼”星座
今年5月21日12時(shí)15分，由武漢大學(xué)團(tuán)隊(duì)自主研制的珞珈三號(hào)科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星02星搭載快舟十一號(hào)運(yùn)載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功升空，并順利進(jìn)入預(yù)定軌道。這是李德仁院士團(tuán)隊(duì)天地互聯(lián)衛(wèi)星版圖上的又一顆新星。

為了驗(yàn)證天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)技術(shù)的有效性，近年來，李德仁帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制了珞珈系列科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星，從珞珈一號(hào)夜光遙感衛(wèi)星、珞珈二號(hào)雷達(dá)衛(wèi)星到珞珈三號(hào)智能遙感衛(wèi)星，先后成功開展了輕小型化平臺(tái)技術(shù)、低軌導(dǎo)航增強(qiáng)技術(shù)、雷達(dá)新體制成像、在軌實(shí)時(shí)處理和智能服務(wù)等相關(guān)試驗(yàn)，為通導(dǎo)遙一體化衛(wèi)星星座系統(tǒng)建設(shè)奠定了重要基礎(chǔ)。

每顆珞珈衛(wèi)星各有“絕活”。對(duì)于它們的本領(lǐng)，李德仁信手拈來，如數(shù)家珍。

2018年6月2日，珞珈一號(hào)科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星01星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射入軌，它是世界上第一顆兼具遙感和導(dǎo)航功能的“一星多用”低軌微納科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。

李德仁展示了一張2018年珞珈一號(hào)通過夜光遙感相機(jī)拍到的武漢“夜景照”，道路和街區(qū)清晰可見。除了夜光遙感，該星還在國(guó)際上首次通過導(dǎo)航增強(qiáng)載荷，使用低軌衛(wèi)星給中高軌運(yùn)行的北斗衛(wèi)星增強(qiáng)導(dǎo)航精度和收斂速度，為北斗衛(wèi)星走向全球發(fā)展提供了支撐。

2023年5月發(fā)射的珞珈二號(hào)是全球首顆 Ka頻段（更接近可見光的高頻段）高分辨率 SAR（合成孔徑雷達(dá)）科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。“對(duì)全天候運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤是它的一大創(chuàng)新。”李德仁介紹。在洪水遙感觀測(cè)中，它不僅能監(jiān)測(cè)洪水淹沒范圍，還能實(shí)現(xiàn)洪水流場(chǎng)和堤防損毀潰口的監(jiān)測(cè)。

珞珈三號(hào)01星的特點(diǎn)是“多模、智能、互聯(lián)、開放”——首次搭載了具有面陣推掃、面陣推幀、視頻凝視等多種成像模式的輕小型遙感相機(jī)，可依據(jù)用戶不同需求提供單張圖像數(shù)據(jù)、凝視視頻數(shù)據(jù)、三維立體數(shù)據(jù)等多種類型的觀測(cè)數(shù)據(jù)。“它創(chuàng)新性地打通了衛(wèi)星與手機(jī)的雙向聯(lián)絡(luò)，在手機(jī)上安裝定制開發(fā)的智能 APP，就可以像玩微信一樣玩衛(wèi)星了。”李德仁介紹。

未來，珞珈系列衛(wèi)星還將計(jì)劃發(fā)射珞珈四號(hào)01星等衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)對(duì)地球表面的全區(qū)域、全天候、全天時(shí)的生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

“做了這些科學(xué)研究，證明了中國(guó)人有能力自力更生、獨(dú)立自主地發(fā)展安全可用的衛(wèi)星遙感。”李德仁說。

在歷經(jīng)珞珈系列衛(wèi)星技術(shù)攻關(guān)后，李德仁團(tuán)隊(duì)有了更宏大的計(jì)劃——建設(shè)空天信息全球?qū)崟r(shí)智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)“東方慧眼”衛(wèi)星星座。

2022年，武漢大學(xué)與山東省煙臺(tái)市政府簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共建“東方慧眼”智能遙感衛(wèi)星星座計(jì)劃，共同推進(jìn)衛(wèi)星遙感商業(yè)化。2023年4月，“東方慧眼”智能遙感星座一期工程正式啟動(dòng)。2024年2月3日，由李德仁擔(dān)任首席科學(xué)家研制的“東方慧眼”高分01星成功發(fā)射，順利實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化運(yùn)行。

李德仁計(jì)劃，到2030年，“東方慧眼”智能遙感星座發(fā)射252顆衛(wèi)星，包括100顆雷達(dá)衛(wèi)星、144顆高分辨率光學(xué)衛(wèi)星、4顆高光譜衛(wèi)星、4顆熱紅外衛(wèi)星。這些衛(wèi)星將形成一個(gè)“星網(wǎng)”，多角度對(duì)地遙感，實(shí)現(xiàn)“看得快、看得清、看得準(zhǔn)、看得全、看得懂”的目標(biāo)。

“珞珈系列衛(wèi)星成功發(fā)射實(shí)現(xiàn)了多模、智能、實(shí)時(shí)和開放，使得衛(wèi)星遙感從服務(wù)政府、服務(wù)行業(yè)拓展到服務(wù)大眾。我們期待它的后續(xù)衛(wèi)星‘東方慧眼’星座形成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，引領(lǐng)我國(guó)商業(yè)遙感衛(wèi)星全球創(chuàng)新發(fā)展，創(chuàng)造新質(zhì)生產(chǎn)力。”李德仁表示。

談及獲得國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)，李德仁說，這不僅僅是他個(gè)人和團(tuán)隊(duì)的榮譽(yù)，也是對(duì)全國(guó)測(cè)繪地理信息行業(yè)的表彰和鞭策，是對(duì)他所代表的科技工作者過去為國(guó)家所做工作的認(rèn)可，榮譽(yù)必將激勵(lì)他們?cè)谖磥頌閲?guó)家作出更大的貢獻(xiàn)。

浩瀚的星空之上，“東方慧眼”熠熠生輝，人類的探索將永無止境。