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中國農業有了“中國天眼” ——我國首顆農業高分觀測衛星的故事

  作者:  中國農村雜志社-微觀三農   來源: 中國熱帶農業科學院  日期: 2018-10-19   點擊:        打印  ] 我要分享

  

  201862日,由農業農村部作為牽頭主用戶的高分六號衛星在甘肅酒泉衛星發射中心成功發射,這標志著藍天下的中國農業有了專屬的中國天眼


  農業農村部副部長余欣榮說: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。


  幾萬公里外的遙感衛星拍照監測農作物長勢,如今,幫農民防控減損,變得更加精準和便捷,這背后是農業走向現代化、智慧化的40多年歷程中,留下的深深淺淺的腳印:20世紀70年代末,我國成立專門的農業遙感應用技術研究機構;1989年,農業遙感應用工作正式明確歸口司局;1999年,農業部遙感應用中心成立。


  事實上,監測農作物生長、估算農作物產量、監測病蟲害、了解土壤墑情、掌握山水林田湖草資源等都需要遙感衛星收集的大數據。但長期以來,我國的農業監測卻依賴國外同類衛星數據或其他行業的衛星數據,智慧農業、精準農業、數字農業的實現缺少一顆專屬的中國眼

黨的十八大以來,黨中央、國務院高度都重視農業遙感應用工作,2018年中央一號文件、國務院《全國農業現代化規劃》、中辦國辦《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。十九大報告再次強調加強應用基礎研究,拓展實施國家重大科技項目,為建設科技強國、質量強國、航天強國、網絡強國、交通強國、數字中國、智慧社會提供有力支撐。

加快我國農業高分遙感衛星研發已是箭在弦上,不得不發。


  發起攻關 三農定制衛星


  2014820日,高分二號衛星的成功發射,標志著我國遙感衛星進入了亞米級高分時代。中國國家國防科技工業局副局長張建華接受采訪時指出,這并不意味著我國盲目追求突破空間分辨率,而是根據用戶多元需求,分別搭配不同載荷,比如多光譜、微波等。


  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得批復后,農業農村部高度重視、全力爭取,被確定為高分六號衛星的牽頭主用戶,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,提出應用具體建議。20157月,高分六號終于立項,這意味著此前將近6年的論證正式進入實施階段。


  “相比其他領域,農業遙感監測更具復雜性和特殊性。中國農業科學院資源區劃所所長周清波長期從事農業遙感研究工作,農業監測的時效性強、內容龐雜、數據要求高等特點,為農業遙感技術攻關增加了多重困難。農業遙感要面向生產提供宏觀決策服務,實現業務化運行,一方面迫切要改變我國農業數據長期東拼西湊、縫縫補補的狀態,另一方面還要兼顧在農業生產中具有較強的應用性,高分六號衛星在農業領域如何應用成為關鍵環節。

     

  一次又一次的深入調研,反反復復的科學論證,最終才確定了高分六號衛星的需求報告。高分六號的設計更契合農業,要突破僅僅3-5年的使用壽命短板,還要增加熒光、高光譜、超光譜等監測新手段,實現大幅寬成像以及增加星上實時處理方案。中國農業科學院資源區劃所研究員劉佳介紹,但這其中最關鍵的一項要求就是增加紅邊波段。


  “增加紅邊波段,能有效提升對作物類型的識別能力。劉佳解釋,紅邊波段能反映不同作物的特有光譜特性,例如玉米、大豆、棉花、馬鈴薯屬于同期生長的大宗作物,加入紅邊波段后區分不同作物的識別精度將得到不同程度的提高,也就為實現高精度、定量化和大范圍的農業生產過程和農業資源環境要素監測提供了可靠的支撐手段。


  事實上,高分六號衛星已成為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。


  超級千里眼為農業監測撥開云霧


  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,可以獲取從紫到近紅外譜段的多光譜遙感數據,實現對陸表資源的綜合觀測,可以說具備了超級視力。高分相機拍攝幅寬超過90km,多光譜數據的空間分辨率為8m,支持高精度的農業資源調查等;寬幅相機的觀測幅寬超過800km,空間分辨率為16m,支持大范圍農業生產過程動態監測。高分六號將充分發揮大范圍、重訪周期短、定量化探測等優勢,在農業常規監測、農業資源調查、農業政策落實情況核查、農業災害監測與損失評估等領域充分發揮作用。


  農業農村部種植業管理司司長曾衍德在今年耕地輪作休耕試點工作新聞發布會上說:我們采用衛星遙感技術,對輪作休耕區域進行遙感監測,輪在哪里、休在哪里,輪了多少、休了多少,一掃就知、一目了然。高分六號衛星成功發射后,耕地輪作休耕制度試點等農業政策落實情況的核查也將獲得更加精確的基礎數據,進一步加快了農業督查一掃便知的實現進程。


  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。利用高分系列數據,農村土地確權登記,全國糧食生產功能區和重要農產品生產保護區兩區劃定,鐮刀彎地區、退耕還林還草區、東北黑土區、地下水超采區農業結構調整等重大項目的實施情況都將置于天眼之下。


  “屆時,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。劉佳介紹,農業遙感應用將為中央的宏觀決策提供技術支撐。針對高分六號衛星平臺和載荷特征,他們還將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。


  數字農業 布局天空地一體化監測


  “高分六號衛星發射后,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,數據保障能力翻倍,快速實現對作物和農田環境的監測。周清波所長介紹,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。


  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。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。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,形成了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。


  據了解,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。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。


  在大國小農的現實背景下,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的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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