童旭东:高分卫星比想象更厉害
豆芽小屋 DouyaHouse.Net 2020-11-30 00:28:00 [打印[我要评论] [我要纠错] [返回上页] [关闭本页]


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童旭东:高分卫星比想象更厉害

开讲啦(2020年9月19日)国家航天局对地观测与数据中心主任 高分专项工程总设计师 童旭东(视频)

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2020年8月20日,我国高分辨率对地观测卫星高分七号正式投入使用,这是我国高分专项工程实施十年来发射的第七颗高分卫星,高分七号也是目前唯一一颗能拍“3D大片”、定位精度国内最高的高分卫星,它的投入使用标志着我国卫星对地观测与立体测绘水平的大幅提升。《开讲啦》邀请总设计师童旭东,为大家揭秘这个神奇的“高分家族”,同时讲述他与卫星之间不为人知的故事。

 

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高七拍摄的“3D大片”究竟长啥样?

2019年11月3日,高分七号发射成功,在距离地面500余公里轨道上取景拍摄;一个月之后,这位“太空摄影师”的第一批作品在地球公布,其中包括首都国际机场、北京大兴国际机场、雁栖湖、广东阳春等22幅亚米级立体影像。

在开讲现场,童旭东也与大家分享了高分七号拍摄到的这几幅经典作品。北京大兴国际机场“凤凰展翅”的航站楼旁,一架架飞机清晰可见;首都国际机场航站楼旁,牡丹花坛的样貌和“北京欢迎你”的字样,甚至是飞机降落的影子都清晰可见……这一幅幅影像不仅是高分七号的首次亮相,也是我国高分专项工程转入应用阶段的标志。

而说到高分家族,童总师为“七兄弟”分别起了一个有趣的别称,除了被称为“3D摄影师”的七弟之外,还有“穿云透雾的雷达星”、“远方凝视你的美男子”、“污染侦察兵”和“农作物专家”等等,而在这些名称背后则是“七兄弟”不同的特点和应用领域,每一颗卫星都身怀绝技,共同构成了一个全天候、全覆盖的观测体系。当被问到“哪一颗卫星是您最喜爱的卫星”时,作为“大家长”的童总师直言,他对每一颗卫星都很喜欢,因为它们都蕴含着团队的心血,就像大家的孩子一样。

 

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高分家族究竟有何用处?跟我们的生活有何关联?

就在今年新冠肺炎疫情发生后,高分二号卫星在武汉火神山医院和雷神山医院施工过程中拍摄了一系列遥感影像,为施工进度监测提供了有力支撑。童总师在演讲中分享到,高分卫星对于我国防灾减灾的作用非常之大,在今年进入汛期以来,高分三号卫星对安徽巢湖进行了跟踪拍摄,全天候监测,第一时间掌握了灾区的情况,为救灾人员制定优先级的救灾计划提供了精准数据。

而在农业领域,高分卫星还可以分辨大豆、玉米、小麦等不同农作物,精准预估农作物的生长情况,掌握全球农作物的产量;有了高分卫星,铁路勘探也不再需要人海战术,根据卫星监测数据,提前绘制图纸,准确监测铁路沿线的安全区域;现场一位来自云南林场的青年代表也分享到,有了高分卫星,护林员大叔就不用每隔一小时上瞭望台监测了,终于能睡个安稳觉了……从测量珠峰到查违章建筑,高分系列卫星作为新基建的一个重要设施,应用之广超乎想象,童旭东说:“目前高分卫星数据已替代我国80%进口卫星遥感数据,并且我国已将部分高分卫星数据面向全球开放,中国的“高分”也成为了世界的“高分”!

 

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如同黄世仁上门“逼债”?卫星总师竟然这样形容自己

如同童总师所说,航天卫星的研制几乎都是在如履薄冰的状态下完成的,每一项任务都必须精益求精、万无一失地按照计划时间完成。当说到高分三号卫星曾在天线研制过程中遇到的困难时,童旭东说,现在回想起来,自己就仿佛黄世仁,“大年三十上门逼债”——其实是因为当时整个天线研制的交付进度与原计划差了一个月的时间,童旭东不得不在大年二十八来到现场,并且要求整个团队在春节期间只放三天假,其他时间都要加班。童旭东说当时自己内心非常愧疚,但让他没想到的是团队中每一个人都毫无怨言,用精益求精的科学态度,最终如期完成了高分三号卫星的整个研制工作。

而在与爱好旅行的青年代表互动时,童总师还透露,他和同事在工作之余,经常能够通过高分卫星欣赏到地球各个角落的美丽风景,换一个视角看世界,也给他们带来了“会当凌绝顶,一览众山小”的独特感受。那么高分卫星未来还会有哪些可能?是否能满足我们对于卫星观测的无限想象?又会怎样改变我们的生活?

 

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演讲题目:高分卫星,比你想象中更厉害!

演讲者:国家航天局对地观测与数据中心主任、高分专项工程总设计师 童旭东

 

高分七号拍摄的照片有多清晰?

高分七号卫星是在去年的11月3日成功发射的。差不多一个多月,我们是发布了整个高七卫星的首幅的作品。这里面包括北京机场、大兴机场,包括广东阳春,包括雁栖湖等等一些地方。这是一张北京首都机场的照片,大家可以看看整个的分辨率还是非常得高。大家可以看出这里面有一个比较清晰的牡丹花坛的一个镜头。甚至能看出“北京欢迎您”这几个字。我们平常日常工作到机场,都是从两边进去,很少有人能够从这个角度看到整个花坛的整个全貌。另外就是右下角这架飞机在降落之前,飞机的状态、跑道前面的影子都看得非常地清楚。所以这个咱们高七卫星拍摄的首都机场的照片,就说明高七卫星的分辨率还是非常地高的。这是一张高分七号拍摄的安徽泾县的一副遥感的图像,这也是我的家乡。我们对它进行处理以后,用不同的颜色代表不同的高度。那么在这个图像当中,可以比较直观地,比较清楚地看出来,像城区、山区,包括湖泊等等各个不同的因素。它的不同的高度可以通过产生的颜色可以比较直观地就能看出来。

 

高分专项的数据已经在各个行业得到了广泛的使用。

那么高七卫星仅仅是我们高分家族当中的其中的一员。这七个卫星特点都不一样,它们组合起来就可以形成一个完整的一个遥感数据的体系,来供我们在日常生活或者我们的行业应用当中来使用。那么怎么把这些卫星遥感图像用好,这个问题我的体会非常地深。因为我一直在遥感领域工作,我是深深地体会到航天遥感技术从生活工作的各个方面改变了我们。到目前为止,高分专项的数据已经在各个行业得到了广泛的使用。

大家都知道,我们国家是一个自然灾害发生比较频繁的一个地区。自然灾害比较多,分布的范围也比较广,包括台风、有洪水、有火灾、积雪等等各个方面的自然灾害。那么对于说所有这些减灾防灾的处理,如果现在看来如果离开了遥感信息的支持,可以说是不可想象的。

像今年我们国家的水灾特别厉害。今年我们的湖北地区、安徽地区、江苏地区等等都遭受了非常大的水灾,所有这些水灾的处理当中也离不开我们遥感信息的支持。这里面有一幅安徽巢湖的一个图像,大家可以看出,通过高分三号数据的支持,可以比较准确地知道巢湖区域,它是在洪灾之前和洪灾之后,它的水域面积的变化以及受危害地区的一个准确的判断。高分三号它所谓的“穿云透雾”,它可以在阴雨天、黑夜可以获取图文,可以不受光照条件气象的约束。高分三号卫星也是当前世界上工作模式最多的一个卫星,它可以获取分辨率从1米到500米,覆盖宽度从10公里到650公里的不同的图像,为我们整个的救灾工作提供一个比较好的一个信息的支持。

在农业领域,可以利用我们高分六号卫星对我们的农作物的生长情况,进行比较准确地一个预估。这幅照片看起来很像是一幅油画图片,那么其实它是一个高六拍摄的一个对农田农作物的一个图像。让我们看看,红色的是大豆,黄色的是玉米,那么橙色的表明是水稻,就利用它特性可以精准地区分出不同的农作物的情况,从而进而对它进行监测,进而对它进行估产等等各方面的工作。那么这个意义在于,对我们自己的农作物的产量,包括不管是大豆、水稻、小麦等等可以准确地掌握情况,为我们的农业和相关的产业政策的制定提供一个良好的信息的支持。那么同时要掌握全球的农作物的产量情况,为我们在国际的粮食市场,采取一个合适的对策。

另外大家都知道在铁路行业,在建设铁路之前我们都要对铁路进行勘探。在以前,就是没有用到我们遥感信息的时候,经常会需要有数十人甚至上百人顶风冒雪风餐露宿地在野外来进行工作。那么有了遥感图像的知识以后,特别是有了高分辨率的遥感的图像和立体图像,提高我们的效率。可以事先在遥感图上来进行初步的规划,大大地减轻我们工作的工作量。另外我们在铁路运行过程当中,可以用高分的遥感数据,对铁路沿线的安全区域,包括对我们高铁的路基的沉降,也进行准确的监测。就是保证我们运行的安全性。

可以这么说,没有用卫星遥感的这个行业,现在看来已经非常地少了。而且现在看来有些表面上看起来和遥感互不相关的行业,现在也是在大力地使用航天的卫星遥感技术。

 

我国的高分专项达到了怎样的技术水平?

既然我们现在看到我们的航天遥感技术有了极大的促进,同时我们又有一个广泛的一个行业的应用。那么大家很多同志都问,当前我们国家的高分专项,我们的技术水平到底是一个什么样的情况?有什么样的创新突破?

我可以用一个卫星图像定位精度的例子,跟大家说明。因为对于遥感图像来说,一方面它是要对空间分辨率也好,光谱分辨率也好,要求非常地高;另一方面也是对图像的定位精度要求非常高。那么这是一幅高分四号,拍摄2016年的台风“妮妲”的一个照片,大家看这里,这像是一个视频,其实不是视频。因为高分四号卫星它具备对于近红外波段五秒钟拍摄一幅图像,我们多幅图像合成以后,大家看的有一个视频的效果。从这个图上可以比较清晰地看出,整个台风眼的形成的过程,那么在台风眼当中比较丰富的云系的分布,和它的一个结构。另外也可以比较准确地判断出来,台风移动的路径,包括台风眼的一个准确的位置。曾经有一位气象专家就跟我感慨,就是说搞了一辈子气象,从来没有如此清晰地看见过台风眼里是一个什么样的情况。那么对于说所有这些高分专项成功的背后,是我们对整个质量要求的精益求精,和对我们整个工程全线的严格的质量标准。

 

总师为何把自己比作黄世仁?

作为航天来说,计划是航天工程的一个非常重要的一个手段。如果说排入到发射计划当中的一项任务不能够准确地完成,这样会导致全局是非常地被动。这里面有一个典型的例子,我们的高分三号卫星,它原计划是在2016年的8月来进行发射。合成孔径雷达是星上的一个载荷,那么当时在研制过程当中,天线的研制遭遇到了非常大的困难,要涉及到数十个波位。每一个波位的测试需要四个小时的时间来进行,难度还是非常大的。因为当时高分三号的发射的时间摆在那里,就是说天线如果不能准确地交付,那么就要影响雷达的时间,雷达不能准确地交付就影响整个卫星的时间。因为当时我是在腊月的二十八到达的工作现场,印象特别清楚,整个天线的交付时间与原计划还差了一个多月的时间。会上对大家说马上要过春节了,也是非常重要的一个节日,就是大年三十、初一、初二,这三天无论如何都要放假,那么初三以后就拜托大家加班抢时间了。所以当时感觉自己就像《白毛女》当中的地主恶霸黄世仁一样,大年三十前来逼债。后来的结果是如期地完成了天线的交付。

 

中国的高分,也是世界的高分。

我国的高分专项是在2010年开始实施的,那么在此之前咱们国家的遥感的水平相对来说还是比较低。在我们国家从建国到现在一共进行了三次的全国的国土普查。第一次国土的调查是1984年开始的,当时所使用的全是国外的数据,没有一个是用的中国自己的数据;第二次的国土的普查是在2007年开始的,那么当时的国产的数据用的是百分之十四;第三次我们的国土的普查是2017年开始,这一次的国土普查所使用的国产数据超过了百分之九十六。从这一点来看经过十年的建设,国家目前就是遥感数据已经非常地丰富,整个的我们的遥感数据的使用,达到一个非常好的高度。

中国的高分不仅是服务于中国,那么同样也应用于世界。很多的国外的专家也都提出了一个希望,他们怎么享受到中国航天高速发展的成果。最有意思的是一次在去年五月份召开的一个研讨会上,我在会上介绍情况的时候,知道底下对这个问题很感兴趣,但当时我们没有一个完整的方案,所以就不想回答这个问题。所以我一讲完马上就跳下讲台,就想回到座位上,但是这个时候底下就纷纷举手来提问,后来又被主持人又请回到讲台上。他们也想了解中国是一个什么样的数据政策,来服务全球,服务整个的行业的发展。就是说回来以后我们对此也认真地进行了一个研究,也感觉到我们目前具备了向全球发布遥感数据的一个条件。所以我们是在2019年的地球观测组织的全会上,我们利用我们高分一号和高分六号卫星,利用它的十六米的数据,利用云平台向全球来进行发布,供全球来使用。那么对于这个问题,国外也反响非常地热烈,都对中国的共享的数据表示了高度的赞赏。从这里面也体现了中国的一个开放的态度。

 

高分未来还有很长的路要走。

高分到现在并没有全部结束,后面的历程还非常地长。从我自己来说,我是从一工作开始就工作在航天领域,到今年在航天领域已经工作了三十二年的时间。那么记得最早在接触卫星的时候,是跟着老同志一起参加一个当时我们国家返回式卫星的一个振动的试验。第一次看见卫星的时候,当时的心情是非常地好奇,也非常地激动,同时也还夹杂着一丝的胆怯。就是说一想到今后要一辈子和这个东西打交道了,当时非常地担心就自己的学识能不能满足在航天领域工作的条件和要求。那么后来随着工作的日益深入,这种就是工作初期这种好奇、激动的心情,慢慢地就被一种高度的这种责任感代替。那么一颗卫星上有几万个甚至十几万个元器件,每一个元器件出一点点问题都有可能导致整个任务的失败。所有我们都是在像我们常说的如临深渊,如履薄冰的这个心态下来进行工作。航天对质量要求向来是精益求精,高分到现在并没有全部结束,后面的历程还非常地长。这里面也欢迎咱们观众当中的青年同志们一起加入进来,咱们共同为中国航天事业的发展贡献我们的力量。

 

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由中央电视台综合频道(CCTV-1)和唯众传媒联合制作的《开讲啦》是中国首档青年电视公开课,创办于2012年。每期节目由一位知名人士讲述自己的故事,节目邀请“中国青年心中的榜样”作为演讲嘉宾,分享他们对于生活和生命的感悟,给予中国青年现实的讨论和心灵的滋养,讨论青年们的人生问题,同时也在讨论青春中国的社会问题。

节目每期有六位来自全国各届的青年代表,向演讲嘉宾提问互动,300位大学生作为观众现场分享这场有思考、有疑问、有价值观、有锋芒的思想碰撞。他们对人生有思考,对未来有疑问,他们思想新锐,观点先锋,是中国未来的中坚力量。每期演讲嘉宾选择的主题,均为当下年轻人心中的问号,讲述青年最关心、最困惑的话题。这是中国最具青年公益的节目,千名青年学子,百回思想交锋,聆听思想的声音!

 

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