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這架中型無人機長2.77米，翼展4.18米，最快飛行速度可達183公里/時，用遙控器控制起降。自2012年投入使用以來，衛(wèi)星中心的無人機已執(zhí)行多次環(huán)境監(jiān)測任務，彌補了衛(wèi)星監(jiān)測看不清地表細節(jié)的不足。圖中較小的飛機是工作人員平時用來練手的航模。

水華暴發(fā)、秸稈焚燒、生態(tài)破壞、海面溢油，如何能迅速發(fā)現(xiàn)并定位其所在地？環(huán)境衛(wèi)星可以做到。2008年我國成功發(fā)射兩顆環(huán)境小衛(wèi)星，成為第一個發(fā)射環(huán)境衛(wèi)星的發(fā)展中國家。9月22日，《環(huán)境與生活》雜志記者走進環(huán)境保護部衛(wèi)星環(huán)境應用中心（以下簡稱“衛(wèi)星中心”），探秘我國環(huán)境衛(wèi)星的工作情況。

衛(wèi)星中心的吳國增主任、楊一鵬正高工（教授級或研究員級高級工程師），為我們揭開了環(huán)境衛(wèi)星遙感監(jiān)測的神秘面紗。

未來8顆環(huán)境衛(wèi)星看大地

衛(wèi)星中心位于北京海淀區(qū)中關(guān)村永豐產(chǎn)業(yè)基地豐德東路，在西北五環(huán)路外，離五環(huán)路還有8公里遠。

9月22日下午，記者從西北五環(huán)外的西二旗地鐵站出來，乘公交車趕往該中心。沿途略顯偏僻，除了農(nóng)業(yè)種植園，不時有一些直徑兩米左右的“大鍋蓋”（衛(wèi)星地面接收器）躍入眼簾。事后記者才知道，中國資源衛(wèi)星應用中心等單位也駐扎在此。

衛(wèi)星中心有自己的辦公大樓，圍墻內(nèi)的院子安靜整潔。走進辦公樓，不同部門的辦公室里都是忙碌的身影。該中心吳國增主任和楊一鵬正高工，分別在自己的辦公室里接待了記者。當年，他們參與了衛(wèi)星中心的籌建，對衛(wèi)星中心的發(fā)展情況了然于胸。

吳國增介紹，我國民用衛(wèi)星可分為四大類——氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星和環(huán)境衛(wèi)星。早在1998年，原國家環(huán)保總局就在充分調(diào)研和征求專家意見的基礎上，聯(lián)合國家減災委和航天科技集團，提出了研發(fā)“環(huán)境與災害監(jiān)測預報小衛(wèi)星星座”的建議。一晃10年過去，2008年9月6日，兩顆光學小衛(wèi)星發(fā)射升空，被命名為“環(huán)境一號”A星和B星（HJ-1A、HJ-1B），我國的環(huán)境監(jiān)測從此有了“天眼”相助。

2012年11月19日，一顆合成孔徑雷達小衛(wèi)星也成功登天，這就是“環(huán)境一號”C星（HJ-1C）。它與A、B兩星組成“2+1”星座。按計劃，我國的環(huán)境衛(wèi)星家族還會再添新丁，最終發(fā)展為由4顆光學衛(wèi)星和4顆雷達衛(wèi)星組成的“4+4”星座。

讓這么多衛(wèi)星上天“并肩作戰(zhàn)”，是出于什么考慮？

楊主任向記者做了一番形象的解釋。“環(huán)境一號”走的是距離地表約650公里的太陽同步軌道，以途經(jīng)南北兩極的角度繞地球旋轉(zhuǎn)。這樣就能讓衛(wèi)星獲取有利而穩(wěn)定的光學觀測條件。然而，單顆衛(wèi)星對地球的覆蓋周期太長，不利于動態(tài)觀測，用多顆衛(wèi)星就能大大縮短覆蓋周期，這就是構(gòu)建星座的意義。“‘環(huán)境一號’的覆蓋周期只有兩天，在我國的民用衛(wèi)星里是最短的。好比說A星今天上午10點半過境北京，那么B星下次經(jīng)過北京的時間就是后天上午10點半。”

環(huán)境與災害監(jiān)測預報小衛(wèi)星星座工作流程圖

成像幅寬超美國陸地衛(wèi)星

“環(huán)境一號”衛(wèi)星共搭載4種環(huán)境監(jiān)測設備：CCD光學相機、紅外相機、超光譜成像儀和S波段合成孔徑雷達。衛(wèi)星要利用這些成像“武器”，對地表水體、環(huán)境空氣、區(qū)域生態(tài)狀況等進行遙感動態(tài)監(jiān)測，并與地面環(huán)境監(jiān)測手段互補互助，形成“天地一體化”的立體式環(huán)境監(jiān)測模式。

楊一鵬介紹，CCD相機的成像原理跟普通照相機類似，相當于一部功能更強大的數(shù)碼相機。只要天氣好，觀測地物足夠大，基本上想看什么就能看什么。“環(huán)境一號”的CCD相機的分辨率為30米。也就是說，它的圖像是由一個個面積為900平方米的正方形單元組成。楊主任說，雖然地面分辨率并不算上乘（國際上商用衛(wèi)星地面分辨率已高達0.4米），但“環(huán)境一號”的CCD相機擁有出色的圖像幅寬。“美國陸地衛(wèi)星‘Landsat’是公認比較好的衛(wèi)星，它的一景圖像覆蓋地表185×185公里的范圍，而‘環(huán)境一號’的CCD相機能達到360×360公里，兩個CCD相機組合在一起，幅寬就是720公里——比西班牙的國土面積還要大。這樣就節(jié)省了合成全覆蓋圖像所需的照片數(shù)量，減少了圖像拼接校正時的誤差。”

比起光學相機，紅外相機的熱敏感性可以不分晝夜地監(jiān)測熱島效應、污廢偷排、秸稈焚燒等問題。在云霧的天氣條件下，CCD光學相機看不清地表，但植被破壞、違規(guī)建設、海面溢油等環(huán)境問題仍逃不過衛(wèi)星的火眼金睛，這是因為C星搭載的S波段合成孔徑雷達擅長監(jiān)測地形地貌等輪廓性元素，基本上不受天氣條件限制。

楊一鵬指出：“環(huán)境污染的成分很復雜，籠統(tǒng)地看到遠遠不夠，要把污染物一個個分出來才行。”而“環(huán)境一號”搭載的超光譜成像儀有100多個光譜波段，可根據(jù)可根據(jù)各種地物光譜特征的唯一性，將觀測到的地物信息精細分類。

吳國增，環(huán)境保護部衛(wèi)星環(huán)境應用中心首任主任，2009年以來全面主持衛(wèi)星中心工作。

用無人機彌補衛(wèi)星不足

說到這里，楊一鵬帶記者見識了航空遙感應用工具——無人機。

在一間庫房里，兩架大小不一的無人機靜靜地立在窗邊。看慣了常在美國動作片里露臉的“捕食者”無人偵察機，這兩架無人機就如大型航模一般。不過，它們?yōu)榄h(huán)保事業(yè)做出的貢獻可沒“長相”這么謙虛。

楊一鵬介紹，衛(wèi)星中心共有4架無人機，去年剛剛交付使用，可搭載攝像機、高分辨率數(shù)碼相機、紅外相機等任務載荷，通過遙控器控制，它們能在平坦的地面上滑跑起降，也可彈射起降，升空后可轉(zhuǎn)換到自動操作模式，按使用者事先設定好的路線巡航，執(zhí)行任務時相對高度一般不超過1000米。其中，體型較小的一架小型無人機，載荷容量小，巡航時速約120公里，續(xù)航時間約4小時，遙控距離為40公里。今年4月和7月，它分別在內(nèi)蒙古和青海執(zhí)行了兩次任務。較大的一架中型無人機，載荷容量是小型無人機的4倍，巡航時速約100公里，遙控距離長達100公里，但續(xù)航能力只有3小時。記者發(fā)現(xiàn)，中型無人機旁邊還有一架更袖珍的小飛機，這是一架航模，平時工作人員用它練習無人機的遙控操作。“真家伙百十來萬呢，可不能隨便練著玩。”楊一鵬笑著說。

轉(zhuǎn)過身，記者在一張桌子上看到了一張張無人機拍攝的、動輒幾米寬的巨幅遙感圖像，內(nèi)容涉及縣域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量考核、重點區(qū)域生態(tài)監(jiān)察、重大項目環(huán)保驗收、污染狀況監(jiān)測等，無人機簡直是環(huán)境執(zhí)法的“撒手锏”。楊一鵬說，衛(wèi)星站得高，看得遠，但分辨率不夠高，細節(jié)情況看不清，而且受天氣影響很大，無人機正是衛(wèi)星遙感的一個有力補充。“出個應急的事，恰巧趕上天氣條件差，衛(wèi)星得不到有效數(shù)據(jù)，要想高效獲取突發(fā)環(huán)境事件災情或環(huán)境事件現(xiàn)狀信息，此時無人機就發(fā)揮大作用了。有了它的幫忙，就能形成‘天、空、地一體化’的環(huán)境監(jiān)測。”

身為環(huán)境遙感應用專家，楊一鵬對衛(wèi)星、無人機遙感的實用性非常認可。據(jù)他講，衛(wèi)星中心每年組織開展兩次環(huán)境遙感技術(shù)培訓班，鼓勵地方環(huán)保部門的一線工作人員了解并使用衛(wèi)星、無人機遙感等環(huán)境監(jiān)測新技術(shù)。他笑著說：“單靠兩條腿干革命，累死人，效果還不理想。”

楊一鵬，環(huán)境保護部衛(wèi)星環(huán)境應用中心航空遙感部主任，正高工，也參與了該中心的籌建工作。

衛(wèi)星數(shù)據(jù)國內(nèi)免費共享

吳國增告訴記者，衛(wèi)星中心是是“環(huán)境一號”衛(wèi)星數(shù)據(jù)的終端用戶，肩負衛(wèi)星的運行管理任務的同時，主要承擔環(huán)境遙感監(jiān)測與應用的任務。衛(wèi)星上存儲的數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮后，通過無線電發(fā)送到位于北京密云、新疆喀什、海南三亞的3個地面接收站，接收站的主人——中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所，負責將數(shù)據(jù)傳往中國資源衛(wèi)星應用中心，由其進行初步的圖像校正處理。圖像效果如受到云霧遮擋、大氣輻射等的影響，就需要剔除不必要或有干擾性的信號，讓圖像盡可能準確反映地表真實情況。之后，中國資源衛(wèi)星應用中心再根據(jù)需求的不同，將初步處理后的遙感數(shù)據(jù)，用光纜分別傳送到環(huán)境保護部衛(wèi)星中心和民政部國家減災中心，進行數(shù)據(jù)的分析、提取和實際應用。這兩個部門中，環(huán)境保護部衛(wèi)星中心側(cè)重環(huán)境監(jiān)測和執(zhí)法，減災中心則關(guān)注災害監(jiān)測和預警。

衛(wèi)星中心對于這些數(shù)據(jù)，并不“私吞”。吳主任說，衛(wèi)星中心與環(huán)保部各個業(yè)務司局都進行過工作對接，職能涵蓋了環(huán)境監(jiān)測、污染防治、生態(tài)保護、環(huán)境應急、環(huán)境執(zhí)法、核安全監(jiān)管、環(huán)評等方方面面。

可以說，環(huán)境遙感已成為環(huán)境管理必不可少的手段。“比如某地方環(huán)境監(jiān)測站想用環(huán)境一號衛(wèi)星數(shù)據(jù)了解轄區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境情況，他們只要傳