這架中型無人機(jī)長(zhǎng)2.77米，翼展4.18米，最快飛行速度可達(dá)183公里/時(shí)，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(jī)已執(zhí)行多次環(huán)境監(jiān)測(cè)任務(wù)，彌補(bǔ)了衛(wèi)星監(jiān)測(cè)看不清地表細(xì)節(jié)的不足。圖中較小的飛機(jī)是工作人員平時(shí)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(guó)成功發(fā)射兩顆環(huán)境小衛(wèi)星，成為第一個(gè)發(fā)射環(huán)境衛(wèi)星的發(fā)展中國(guó)家。9月22日，《環(huán)境與生活》雜志記者走進(jìn)環(huán)境保護(hù)部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心（以下簡(jiǎn)稱“衛(wèi)星中心”），探秘我國(guó)環(huán)境衛(wèi)星的工作情況。

衛(wèi)星中心的吳國(guó)增主任、楊一鵬正高工（教授級(jí)或研究員級(jí)高級(jí)工程師），為我們揭開了環(huán)境衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)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(yuǎn)。

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(shí)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(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)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(jìn)辦公樓，不同部門的辦公室里都是忙碌的身影。該中心吳國(guó)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(dāng)年，他們參與了衛(wèi)星中心的籌建，對(duì)衛(wèi)星中心的發(fā)展情況了然于胸。

吳國(guó)增介紹，我國(guó)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(guó)家環(huán)�？偩志驮诔浞终{(diào)研和征求專家意見的基礎(chǔ)上，聯(lián)合國(guó)家減災(zāi)委和航天科技集團(tuán)，提出了研發(fā)“環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)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(xué)小衛(wèi)星發(fā)射升空，被命名為“環(huán)境一號(hào)”A星和B星（HJ-1A、HJ-1B），我國(guó)的環(huán)境監(jiān)測(cè)從此有了“天眼”相助。

2012年11月19日，一顆合成孔徑雷達(dá)小衛(wèi)星也成功登天，這就是“環(huán)境一號(hào)”C星（HJ-1C）。它與A、B兩星組成“2+1”星座。按計(jì)劃，我國(guó)的環(huán)境衛(wèi)星家族還會(huì)再添新丁，最終發(fā)展為由4顆光學(xué)衛(wèi)星和4顆雷達(dá)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�！碍h(huán)境一號(hào)”走的是距離地表約650公里的太陽(yáng)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(xué)觀測(cè)條件。然而，單顆衛(wèi)星對(duì)地球的覆蓋周期太長(zhǎng)，不利于動(dòng)態(tài)觀測(cè)，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�！啊�環(huán)境一號(hào)’的覆蓋周期只有兩天，在我國(guó)的民用衛(wèi)星里是最短的。好比說A星今天上午10點(diǎn)半過境北京，那么B星下次經(jīng)過北京的時(shí)間就是后天上午10點(diǎn)半。”

環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)小衛(wèi)星星座工作流程圖

成像幅寬超美國(guó)陸地衛(wèi)星

“環(huán)境一號(hào)”衛(wèi)星共搭載4種環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備：CCD光學(xué)相機(jī)、紅外相機(jī)、超光譜成像儀和S波段合成孔徑雷達(dá)。衛(wèi)星要利用這些成像“武器”，對(duì)地表水體、環(huán)境空氣、區(qū)域生態(tài)狀況等進(jìn)行遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并與地面環(huán)境監(jiān)測(cè)手段互補(bǔ)互助，形成“天地一體化”的立體式環(huán)境監(jiān)測(cè)模式。

楊一鵬介紹，CCD相機(jī)的成像原理跟普通照相機(jī)類似，相當(dāng)于一部功能更強(qiáng)大的數(shù)碼相機(jī)。只要天氣好，觀測(cè)地物足夠大，基本上想看什么就能看什么�！碍h(huán)境一號(hào)”的CCD相機(jī)的分辨率為30米。也就是說，它的圖像是由一個(gè)個(gè)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(guó)際上商用衛(wèi)星地面分辨率已高達(dá)0.4米），但“環(huán)境一號(hào)”的CCD相機(jī)擁有出色的圖像幅寬。“美國(guó)陸地衛(wèi)星‘Landsat’是公認(rèn)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(hào)’的CCD相機(jī)能達(dá)到360×360公里，兩個(gè)CCD相機(jī)組合在一起，幅寬就是720公里——比西班牙的國(guó)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(shí)的誤差�！�

比起光學(xué)相機(jī)，紅外相機(jī)的熱敏感性可以不分晝夜地監(jiān)測(cè)熱島效應(yīng)、污廢偷排、秸稈焚燒等問題。在云霧的天氣條件下，CCD光學(xué)相機(jī)看不清地表，但植被破壞、違規(guī)建設(shè)、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?yàn)镃星搭載的S波段合成孔徑雷達(dá)擅長(zhǎng)監(jiān)測(cè)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(fù)雜，籠統(tǒng)地看到遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，要把污染物一個(gè)個(gè)分出來才行�！倍�“環(huán)境一號(hào)”搭載的超光譜成像儀有100多個(gè)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(cè)到的地物信息精細(xì)分類。

吳國(guó)增，環(huán)境保護(hù)部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)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(jī)彌補(bǔ)衛(wèi)星不足

說到這里，楊一鵬帶記者見識(shí)了航空遙感應(yīng)用工具——無人機(jī)。

在一間庫(kù)房里，兩架大小不一的無人機(jī)靜靜地立在窗邊�？磻T了常在美國(guó)動(dòng)作片里露臉的“捕食者”無人偵察機(jī)，這兩架無人機(jī)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(xiàn)可沒“長(zhǎng)相”這么謙虛。

楊一鵬介紹，衛(wèi)星中心共有4架無人機(jī)，去年剛剛交付使用，可搭載攝像機(jī)、高分辨率數(shù)碼相機(jī)、紅外相機(jī)等任務(wù)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(dòng)操作模式，按使用者事先設(shè)定好的路線巡航，執(zhí)行任務(wù)時(shí)相對(duì)高度一般不超過1000米。其中，體型較小的一架小型無人機(jī)，載荷容量小，巡航時(shí)速約120公里，續(xù)航時(shí)間約4小時(shí)，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(wù)。較大的一架中型無人機(jī)，載荷容量是小型無人機(jī)的4倍，巡航時(shí)速約100公里，遙控距離長(zhǎng)達(dá)100公里，但續(xù)航能力只有3小時(shí)。記者發(fā)現(xiàn)，中型無人機(jī)旁邊還有一架更袖珍的小飛機(jī)，這是一架航模，平時(shí)工作人員用它練習(xí)無人機(jī)的遙控操作�！罢婕一锇偈畞砣f呢，可不能隨便練著玩�！睏钜基i笑著說。

轉(zhuǎn)過身，記者在一張桌子上看到了一張張無人機(jī)拍攝的、動(dòng)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(diǎn)區(qū)域生態(tài)監(jiān)察、重大項(xiàng)目環(huán)保驗(yàn)收、污染狀況監(jiān)測(cè)等，無人機(jī)簡(jiǎn)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(yuǎn)，但分辨率不夠高，細(xì)節(jié)情況看不清，而且受天氣影響很大，無人機(jī)正是衛(wèi)星遙感的一個(gè)有力補(bǔ)充�！俺鰝�(gè)應(yīng)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(zāi)情或環(huán)境事件現(xiàn)狀信息，此時(shí)無人機(jī)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(cè)�！�

身為環(huán)境遙感應(yīng)用專家，楊一鵬對(duì)衛(wèi)星、無人機(jī)遙感的實(shí)用性非常認(rèn)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(xùn)班，鼓勵(lì)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(jī)遙感等環(huán)境監(jiān)測(cè)新技術(shù)。他笑著說：“單靠?jī)蓷l腿干革命，累死人，效果還不理想�！�

楊一鵬，環(huán)境保護(hù)部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)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(guó)內(nèi)免費(fèi)共享

吳國(guó)增告訴記者，衛(wèi)星中心是是“環(huán)境一號(hào)”衛(wèi)星數(shù)據(jù)的終端用戶，肩負(fù)衛(wèi)星的運(yùn)行管理任務(wù)的同時(shí)，主要承擔(dān)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)與應(yīng)用的任務(wù)。衛(wèi)星上存儲(chǔ)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(gè)地面接收站，接收站的主人——中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)傳往中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心，由其進(jìn)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(hào)，讓圖像盡可能準(zhǔn)確反映地表真實(shí)情況。之后，中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)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(hù)部衛(wèi)星中心和民政部國(guó)家減災(zāi)中心，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析、提取和實(shí)際應(yīng)用。這兩個(gè)部門中，環(huán)境保護(hù)部衛(wèi)星中心側(cè)重環(huán)境監(jiān)測(cè)和執(zhí)法，減災(zāi)中心則關(guān)注災(zāi)害監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

衛(wèi)星中心對(duì)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(gè)業(yè)務(wù)司局都進(jìn)行過工作對(duì)接，職能涵蓋了環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染防治、生態(tài)保護(hù)、環(huán)境應(yīng)急、環(huán)境執(zhí)法、核安全監(jiān)管、環(huán)評(píng)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(cè)站想用環(huán)境一號(hào)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