.中国遥感卫星地面站[J].中国科学院院刊,2012,(Z2):112-123.
中国遥感卫星地面站
中国遥感卫星地面站
科学背景
卫星遥感是20世纪60年代新兴的科学领域之一，它是以卫星为平台，利用遥感仪器对地球或其他太空目标进行观测并生成观测数据，经过地面站的接收和处理，转化成可供各行各业应用的、信息极其丰富的数据资料。经过多年的发展，卫星遥感目前已成为各国空间对地观测领域的主要科技手段之一。
在我国拥有自己的遥感卫星地面站之前，国内科技工作者只能通过购买国外的卫星数据获取相应的资料，难度大、时效性差、数量又极其有限。为了满足我国遥感事业发展的迫切要求，以邓小平同志和美国卡特总统签订的“中美科技合作协定”为基础，中科院于1986年建成了“中国遥感卫星地面站”这一国家大科学装置。经过不断发展，中国遥感卫星地面站现已拥有了密云、喀什、三亚3个卫星数据接收站，具备了覆盖全国及亚洲70%疆土的接收能力，在北京总部保存了超过300万景的各类遥感卫星数据，成为了我国对地观测领域的核心基础设施之一。
概况
工程历程
1978年，原国家科委提出审批中科院引进地面站的意见，并呈报中央；
1979年，邓小平同志与卡特总统签订“中美科技合作协定”，其中包括引进遥感卫星地面站；
1986年11月26日，邓小平同志亲笔题写“中国遥感卫星地面站”站名；
1986年12月，中科院中国遥感卫星地面站落成典礼在京隆重举行。地面站开始接收美国LANDSAT-5数据；
1999年，中国资源卫星发射成功，中国遥感卫星地面站开始接收其数据；
2005年，中科院院长办公会议审议并原则通过关于中国遥感卫星地面站扩建工程的报告；
2007年，中科院对地观测与数字地球科学中心成立，中国遥感卫星地面站整体归入中心；
2008年，喀什卫星数据接收站建成并运行；
2010年，三亚卫星数据接收站建成并运行。
运行体系
经过20余年的运行，中国遥感卫星地面站已形成了完整的卫星数据接收、传输、存档、处理、分发体系，即以北京总部的运行管理与数据处理中心、密云接收站、喀什接收站、三亚接收站为数据接收点组成的运行格局，数据接收系统、数据传输系统、数据处理系统、数据管理系统、数据检索与技术服务系统协同运行，实现覆盖全国疆土的数据接收、处理和共享分发服务能力，满足国家遥感卫星数据接收任务的需要，为全国广大遥感数据用户提供高质量的数据服务。
地面站已经建立了一套科学、系统、高效的运行管理模式，造就了一支团结、严谨、专业的运行管理队伍，是地面站运行体系良好运转的坚实基础。2005年，地面站获得了ISO9001质量管理体系认证证书，实现了运行和科研管理工作的规范化、科学化，是运行体系的又一可靠保障。
装置运行不断扩展的数据资源
拥有丰富的卫星数据资源对于中国遥感卫星地面站至关重要，是地面站为我国对地观测事业发挥核心作用以及为全国遥感用户服务的基础。
1986年，地面站开始接收美国LANDSAT-5光学卫星数据。1992年，开始接收欧空局ERS-1和日本JERS-1合成孔径雷达数据，初步实现了全天时和全天候的对地观测。1997和2008年，分别实现对加拿大RADATSAT-1和RADATSAT-2的接收，拥有了国际最先进的民用合成孔径雷达观测数据源，多模式、全极化、高空间分辨率等成为其突出的优势。2002年开始接收的法国SPOT-5卫星，以其灵活的观测模式、较高的空间分辨率、高质量的可靠运行，成为最成功的业务化运行卫星之一。2011年，开始接收的泰国THEOS卫星数据，是又一颗具有良好应用前景的高分辨率卫星数据。
从1999年开始，我国所发射的一系列对地观测卫星都由中国遥感卫星地面站负责接收，其中包括CBERS-01、CBERS-02、CBERS-02B、HJ-1A、HJ-1B、HJ-1C、资源一号02C、资源三号和实践九号A、B卫星等。
此外，为满足遥感用户对高光谱分辨率、高空间分辨率数据的需求，中国遥感卫星地面站还通过业务代理的方式，面向国内分发ALOS、ASTER等卫星数据。
全国陆地观测卫星接收站网
中国遥感卫星地面站建成时仅拥有密云一个接收站，接收圈的覆盖范围约占我国陆地国土的80%，这种局面长期制约着我国西部地区和南海海域的数据获取和地面站为全国用户服务的能力。2000年，中科院向国家发改委提交了陆地观测卫星数据全国接收站网建设工程（简称站网）项目建议书，通过北京密云、新疆喀什和海南三亚3个站点组成国家民用陆地观测卫星地面数据接收站网，形成接收国内外陆地观测卫星数据的服务平台。
站网项目的总体目标是形成覆盖全国的民用接收站网，具备对我国和国际重要陆地观测卫星的数据接收能力，以及与之配套的运行管理和数据传输能力，系统整体框架可满足现在和未来国内外陆地观测卫星数据接收、处理与分发服务的需要，为我国经济建设、社会发展和国家安全提供较全面的空间遥感数据支撑。
站网项目历经数年，不断取得各种实质性进展。2008年喀什站建成并投入运行，同年11月，密云站新建12米天线接收系统，2010年三亚站建成并投入试运行，3个接收站至北京总部之间全部建有高速数据传输链路，接收站接收的国内外卫星数据能够及时、可靠地传回进行后续的处理应用。至此，密云、喀什、三亚站联网覆盖全国疆土的卫星地面接收站网格局已基本形成，实现了对我国全部领土的数据接收覆盖，保证了我国环境与灾害监测预报小卫星星座（HJ1A/1B/1C）、资源一号02C、资源三号和实践九号A、B卫星的数据接收，取得了巨大的社会效益。
系统能力的持续提升
在中科院国家大科学装置项目的大力支持下，中国遥感卫星地面站完成了一系列重要的装置维修改造和自主创新项目，使卫星数据的接收、处理、存储、检索等系统能力有了显著的提升，装置的运行水平迈上了一个新的台阶。
“多元卫星海量数据处理与存储系统”不仅实现了数据存储和利用方式的更新换代，而且实现了用户产品生产的自动化运行流程，大幅度提高了系统的数据处理能力和速度，实现了为用户提供近实时的数据产品服务的目标，可在卫星实时监测后1—2小时内就能够将高质量的数据产品交到用户手中。
“遥感卫星数据异地备份系统”实现了对地观测数据的异地存储、相互检索、动态备份及快速恢复，使国家珍贵的卫星遥感历史数据得到妥善的保存，并为地面站更好地服务于全国遥感用户提供又一个强有力的技术基础。
“航天航空综合数据存储、处理与共享系统升级改造”项目在现有卫星数据地面系统体系的基础上，改造、扩充和升级现有的数据存储系统和共享分发系统，建设航空遥感数据处理系统，形成航天航空一体化的综合性地面系统，为目前和未来所积累的大量航空遥感数据的充分利用创造条件。
“LDCM数据接收及快速处理设备研制”项目针对2013年发射的美国LANDSAT-8卫星，研制出能够完成数据接收、记录、存档和产品处理的快速数据处理设备，满足国家对遥感数据的获取和处理的快速响应需求。LDCM数据接收及快速处理设备是一套完全依靠自主技术能力研制完成的国外卫星数据接收、记录、存档和产品处理系统，对于提升地面站自主建设运行性卫星地面系统能力具有重要意义。
“多元卫星遥感存档数据目录服务系统”于2002年正式上线运行，成为中国遥感卫星地面站网络数据服务的核心系统。该系统基于WEBGIS技术为国内外用户提供卫星遥感存档数据目录资料的在线检索和数据预览功能。2009年，网络数据服务系统进行了全面的升级改造，在兼容原系统所有功能的基础上，同时提供产品数据的在线订购、订单驱动的自动化数据生产和在线交付以及共享数据在线发布服务等功能。
努力开展对地观测数据深加工处理技术和增值产品生产研究，不断扩大深加工产品的种类和服务范围，通过技术和系统创新，形成自主品牌，以“遥感影像自动正射系统”为代表，逐步实现了从低端数据产品向高端深加工产品和信息产品的更新换代。
典型成果
中国遥感卫星地面站装置运行20余年来，在保障性的国家重大卫星数据接收任务完成、公益性的卫星数据共享、典型的应用示范研究等方面取得了突出的成果，真正起到了一个国家对地观测领域核心基础设施的作用。
国产民用遥感卫星的成功接收
近几年我国民用航天遥感事业取得重大进展，资源一号02C卫星、资源三号卫星、环境一号C星和实践九号A、B星相继发射，中国遥感卫星地面站成功实现了数据接收和运行。
资源一号02C卫星，是根据我国国土资源主体业务需求定制的第一颗国产高分辨率业务卫星。卫星装有全色多光谱相机和全色高分辨率相机，以服务于资源调查监测强大应用需求、形成应用专题产品业务化生产能力为目标，具有高空间分辨率、宽覆盖、快重访等特点，可广泛应用于国土资源调查与监测、防灾减灾、农林水利、生态环境、国家重大工程等领域。2011年12月22日，我国资源一号02C卫星在太原卫星发射中心成功发射。地面站在第一时间圆满完成了资源一号02C卫星首轨观测数据的接收。地面站的密云、喀什、三亚接收站从卫星发射至今一直保持着数据接收的高成功率。
2012年1月9日，资源三号卫星成功发射，该卫星是我国首颗民用高分辨率光学传输型立体测图卫星，所搭载的前、后、正视相机可以获取同一地区3个不同观测角度立体像对，能够提供丰富的三维几何信息，填补了我国立体测图这一领域的空白。资源三号卫星同时是我国首次使用双圆极化频率复用方式进行数据传输，码速率为2*450Mbps。地面站在无工程先例、无实际系统、无成熟国内技术与产品、时间紧迫的条件下，攻克了一系列重要和关键技术，在国内首次研究成功频率复用高码速率遥感卫星数据接收系统，并完成了地面系统的改造，主要技术指标达国际先进水平。截至2012年底，地面站已成功接收资源三号卫星数据1 597条轨道，接收成功率达到99.37%，为我国高分辨率测绘卫星数据应用提供了可靠的保障。
2012年11月19日，我国发射环境一号卫星C星（HJ-1C）。该卫星为S波段合成孔径雷达（SAR）小卫星，是我国环境与灾害监测预报小卫星星座之一，也是我国第一颗民用雷达卫星。HJ-1C卫星搭载的 SAR传感器具备空间分辨率5米条带和20米扫描两种成像模式，幅宽分别为40千米和100千米，极化方式为VV极化，具有全天候、全天时对地观测能力。地面站的三亚、密云、喀什卫星数据接收站成功完成了HJ-1C卫星数据接收任务，并实现了SAR数据实时处理和快视成像显示，图像质量良好。中科院白春礼院长发来贺信，感谢和慰问全体参研参试人员，并鼓励载荷研制和数据接收任务承担单位“再接再厉，勤奋工作，做好在轨测试长期稳定运行，为我国环境、减灾事业的发展做出新的更大的贡献”。
2012年10月14日，实践九号A/B卫星在发射升空。实践九号卫星是民用新技术试验卫星系列规划中的首发星，主要用于长寿命高可靠、卫星高精度高性能、国产核心元器件和卫星编队及星间测量与链路等试验。地面站在密云站、三亚站和喀什站分别成功实现了数据的接收。实践九号A/B卫星的数据接收，首次实现了接收过程中的Viterbi和LDPC译码技术上的新突破。截至2012年底，地面站已成功接收实践A/B卫星共208条轨道，运行工作高效稳定开展。
重大灾害的监测与评估
2010年4月14日，青海省玉树藏族自治州玉树县发生7.1级强烈地震。灾情发生后，对地观测中心紧急启动灾情遥感应急响应体系，快速构建了天、空、地一体化地震灾害遥感监测网络。地面站紧急处理了一批玉树地区灾前卫星影像数据，并以最快速度申请并接收了灾区雷达及光学卫星监测数据，为灾情监测和分析提供了可靠的数据保障，有力地支持了国家和相关部门的救灾决策和灾后重建规划工作。2010年8月19日，中共中央、国务院、中央军委隆重举行青海玉树全国抗震救灾总结表彰大会，中科院对地观测与数字地球科学中心荣获“全国抗震救灾英雄集体”称号。
2010年6月，我国南方大部分省市先后发生严重的洪涝灾害。地面站紧急与欧空局、加拿大MDA等国际卫星组织取得联系，提出灾区监测数据申请计划。利用获取的卫星遥感数据，对地观测中心科技人员重点对江西省抚州市抚河干流唱凯堤决堤区域、湖南洞庭湖区域以及江西鄱阳湖区域进行了持续监测，先后向国务院应急办等部门报送灾情简报6期，供国家决策部门使用，为抗洪救灾工作提供了科学的参考依据。时任全国人大常委会副委员长、中科院院长路甬祥致信对地观测中心郭华东主任，对中心及时开展的洪水灾情遥感监测工作表示充分肯定。
对地观测数据共享计划实施效果显著
2011年3月，经过精心、周密的准备，对地观测与数字地球科学中心全面开始实施面向全国用户的“对地观测数据共享计划”。该计划通过免费网络下载，以及面向国家重大项目的专项共享服务协议两种形式，实现了对地观测中心用户服务形式的重大转变和创新。
目前，“对地观测数据共享计划”提供的免费下载数据是以LANDSAT-5、LANDSAT-7、RESOURCESAT-1、ERS-1/2、ENVISAT等中等分辨率的卫星遥感数据为主，共3万余景。截至2012年12月31日，对地观测数据共享计划平台注册用户达11 727人，系统访问量248 808次，下载数据共178 753景次，下载的数据总量为31 933GB。各类数据下载量均呈稳步增长态势。
对地观测数据共享计划实施以来，引起了社会各界的广泛关注和强烈反响。从用户反馈的应用成果报告可见，共享数据应用领域广泛，主要用于土地利用及森林、植被变化研究，海洋信息提取及水环境监测研究，资源、环境、生态变化研究，自然灾害监测与评价研究等。共享数据在许多国家级项目（“973”、“863”、科技支撑计划、自然科学基金等）研究中发挥了基础数据支撑作用，包括国家“863”“国家粮食主产区粮食作物种植面积遥感测量与估产业务系统”项目、国家“863”“927测绘工程关键技术与示范应用”项目中的 “远离大陆的海岛（礁）遥感识别与测图技术” 课题、“全国生态环境监测与评价”项目等，为国家、省、县各级政府部门宏观决策提供强有力的数据支撑和技术保障。
为国家重大遥感需求提供持续重点服务
在国家环保部的全国生态环境质量评价中，中国遥感卫星地面站从2008年就开始重点保障其对卫星数据需求，实现对全国生态环境进行长期连续监测。几年来，累计提供全国范围的LANDSAT等卫星影像近千景，数据面积达到800万平方公里，覆盖国土面积80%以上。国家环保部利用这些数据，结合其他数据资源，定期发布年度全国生态环境质量报告，为我国生态环境保护、管理提供决策依据。
西部测图工程是为弥补我国1∶50 000地形图中的无图区域而实施的一项重大工程，将完成西部5 032幅空白区地形图的测绘任务，建成西部基础地理信息数据库和专题要素数据库，为经济建设、国防建设和社会发展提供及时、可靠、适用的测绘保障和地理信息服务。中国遥感卫星地面站装置为工程提供了RADARSAT-2等雷达和光学卫星数据上千景，其中85%以上的数据为超精细模式数据。
国家海洋局的环渤海湾油污染监测项目是利用多源卫星遥感资料，建立业务化的海上溢油应急响应遥感监测系统，为执法监察提供导航服务，并最终服务于海洋溢油污染应急反应。为满足项目的数据需求和时效性要求，2007年1月以来，中国遥感卫星地面站共计提供RADARSAT、ENVISAT等卫星数据数千景，监测密度达到了每2天拍摄一次，所有卫星数据均按要求以近实时方式（接收后1—2小时提供数据）交付。
未来展望在国家层面的地位
《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020）》提出“整合并完善现有遥感卫星地面接收站，建立对地观测数据中心等地面支撑系统”。为加强国家对遥感卫星地面系统的统筹规划和建设，避免资源分散，在国家发改委的部署和推动下中科院对地观测与数字地球科学中心和航天科技集团中国资源卫星应用中心将实现业务整合，成立“中国陆地观测卫星数据中心”， 形成一个中心、两个法人单位的格局，成为国家对地观测的核心机构。
中国陆地观测卫星数据中心的定位是：国家民用空间信息基础设施的重要组成部分，国家陆地观测卫星接收、处理和分发服务设施的建设与运行单位，我国卫星遥感开展国际交流与合作的重要窗口。中心的主要职责为：贯彻执行国家关于陆地观测卫星的方针、政策，开展国家对地观测发展战略、发展规划研究，为国家民用航天产业发展提供决策支持；负责我国陆地观测卫星地面系统的方案设计、组织管理、技术协调、工程建设；负责我国陆地观测卫星地面系统的运行；负责我国陆地卫星数据共享体系建设，形成国家级的遥感数据服务网络平台。
对地观测与数字地球科学中心将与中国资源卫星应用中心一起，按照业务分工、加强合作的指导思想，密切联系，同舟共济，不负国家对地观测核心机构的光荣使命。
综合实力与核心竞争力的增强
伴随着国家对地观测事业的发展，“十二五”期间，我国规划了一系列新的遥感卫星即将陆续发射，其中有国家高分辨率对地观测卫星、中国资源卫星CBERS-03/04卫星等，这些卫星都将由对地观测与数字地球科学中心承担接收任务。
但是，仅靠国产卫星远远满足不了国家各行各业对数据资源的需求，国际高水平的遥感卫星数据将继续在各遥感应用领域扮演着重要角色。中国遥感卫星地面站装置也将充分发挥在这方面的核心作用，不断为我国广大遥感用户提供新的先进的遥感卫星数据源。2013年，预计将实现法国SPOT-6和美国LANDSAT-8卫星的接收。
面向全国的数据共享服务
在我国对地观测领域的科学研究和遥感应用产业化发展突飞猛进的形势下，对遥感卫星数据资源的需求空前高涨。对地观测与数字地球科学中心审时度势，积极主动地面向国家的战略需求，将实现国家层面的遥感卫星数据资源共享作为工作的重点之一。2010年推出的对地观测数据共享计划，实现了数据服务模式的重大转变。此举在我国对地观测领域产生了重大影响和效果，使卫星数据的使用量成倍增长，中国遥感卫星地面站装置服务于国家产业和科研部门、支撑我国遥感应用事业的发展的作用更加突出，为中科院大科学装置在国家经济建设和社会发展中发挥重要作用增添了浓墨的一笔。
对地观测数据共享计划实施以来，取得了显著的经济效益和社会效益。随着中国陆地观测卫星数据中心的成立，数据共享力度将不断加大，共享机制和数据政策将不断完善，这一计划将使更多的单位和用户从中受益，更大地发挥对地观测数据的科学价值、经济价值和社会价值。
依托装置的科学研究
未来，中国遥感卫星地面站将充分依托对地观测中心天空地一体化遥感监测的技术优势，进一步发挥在大科学装置运行、多源数据综合和多学科交叉等方面的诸多优势，以灾害应急响应、资源环境动态监测、国土资源大调查等方面为重点，深入开展新型传感器和空间信息平台研究，积极承担国家各类项目，不断拓展新的领域，在数据获取、技术发展、信息服务等各方面发挥更大的作用。做出有影响力的成果。一方面，围绕“创新2020”工作，积极推动并争取承担中科院战略性先导科技专项等项目，在空间信息科技、应对气候变化等重大项目中发挥应有作用。另一方面，积极参与科技部等部门的应对气候变化重大专项战略研讨和规划制定，发挥重大科技基础设施在国家重大科技专项中的作用。
中国遥感卫星地面站装置的运行为我国遥感科学技术的发展提供了基础平台与技术支撑，填补了我国空间遥感领域数据源的空白，极大地推动了我国遥感应用领域的扩展以及从实验阶段向实用化、产业化的发展。在以土地利用、灾害监测与评估、林业调查、农业估产、资源环境调查、大工程规划为代表的等方面发挥了显著效益。正如1997年元旦温家宝同志视察地面站时指出：“地面站的建立开创了我国航天遥感的新时代。10年运行服务产生了巨大的经济和社会效益，为国民经济建设和社会发展做出了很大的贡献。”
