精準(zhǔn)掌握農(nóng)作物面積、物種分類以及作物養(yǎng)分、水分、病蟲害等狀況的數(shù)據(jù)，是農(nóng)業(yè)走向現(xiàn)代化、智慧化不可獲取的環(huán)節(jié)，這離不開農(nóng)業(yè)遙感衛(wèi)星。前不久，由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作為牽頭用戶的高分六號衛(wèi)星成功發(fā)射，標(biāo)志著中國農(nóng)業(yè)有了專屬的“天眼”。
值得一提的是，高分六號衛(wèi)星打破了我國農(nóng)業(yè)遙感中高分辨率數(shù)據(jù)長期依賴國外同類衛(wèi)星的局面，它不僅是我國第一顆具備紅邊波段傳感器的衛(wèi)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(wèi)星。
《中國科學(xué)報(bào)》記者獲悉，距離地球645公里外的高分六號衛(wèi)星已陸續(xù)傳回多張照片，科研人員們正進(jìn)行在軌測試。隨后，高分六號衛(wèi)星將與在軌的高分一號衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行，屆時(shí)將大幅提高農(nóng)業(yè)對地監(jiān)測能力，加速推進(jìn)天空地?cái)?shù)字農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)和數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村建設(shè)，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。
最符合農(nóng)業(yè)需求的遙感衛(wèi)星
遙感技術(shù)已成為信息獲取的一種重要手段，具體到農(nóng)業(yè)遙感領(lǐng)域，對其應(yīng)用特別是用中高分辨率遙感進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和研究正成為遙感技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。
“相比其他領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測更具復(fù)雜性和特殊性。”高分專項(xiàng)應(yīng)用系統(tǒng)副總師、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所所長周清波研究員在接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)表示，中高分辨率遙感衛(wèi)星更適合農(nóng)業(yè)。
根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)高分系列研究衛(wèi)星，這為我國第一顆農(nóng)業(yè)衛(wèi)星的誕生提供了重要契機(jī)。
2009年，高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項(xiàng)實(shí)施方案獲批后，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部被確定為高分六號衛(wèi)星的牽頭用戶，并由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院資源區(qū)劃所負(fù)責(zé)開展用戶需求和任務(wù)分析，“考慮農(nóng)業(yè)方面的需求更多”。周清波說。
2015年7月，高分六號正式立項(xiàng)。經(jīng)過深入調(diào)研和反復(fù)的科學(xué)論證，最終確定了高分六號衛(wèi)星的需求報(bào)告。
據(jù)悉，高分六號衛(wèi)星搭載了2個(gè)光學(xué)傳感器，分別是高分相機(jī)和寬幅相機(jī)，實(shí)現(xiàn)對陸表資源的綜合觀測。其中，高分相機(jī)拍攝幅寬超過90千米，全色影像空間分辨率為2米， 多光譜數(shù)據(jù)的空間分辨率為8米，支持高精度的農(nóng)業(yè)資源調(diào)查等；寬幅相機(jī)的觀測幅寬超過800千米，可以獲取從紫到近紅外八譜段的多光譜遙感數(shù)據(jù)， 空間分辨率為16米，支持大范圍農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程動態(tài)監(jiān)測。
最為關(guān)鍵的是，高分六號衛(wèi)星增加了紅邊波段，“這是在衛(wèi)星傳感器上配置能有效反映作物特有光譜特性的紅邊波段”。周清波告訴記者。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院資源區(qū)劃所研究員劉佳向《中國科學(xué)報(bào)》記者具體解釋道，不同于其他波段，紅邊波段對植被的含水量、葉綠素含量等變化更加敏感，可以增加作物分析的精度和靈敏度，提高作物的識別能力，特別是秋收作物的識別能力，可以實(shí)現(xiàn)對玉米、大豆、棉花、馬鈴薯等同期生長作物精準(zhǔn)識別；可以提高作物生長狀況的診斷分析精度，實(shí)現(xiàn)作物全生育期長勢精細(xì)化監(jiān)測等等，符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的需求，為高精度、定量化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)資源環(huán)境要素監(jiān)測提供可靠的支撐手段。
在周清波看來，高分六號衛(wèi)星精、寬、高的功能特點(diǎn)，適應(yīng)了農(nóng)業(yè)監(jiān)測時(shí)效性和準(zhǔn)確性高、覆蓋范圍廣的要求，是我國有史以來最符合農(nóng)業(yè)需求、最接地氣的遙感衛(wèi)星，“也可以稱為‘中國農(nóng)業(yè)一號衛(wèi)星’”。
可全部替代國外同類數(shù)據(jù)
未來，為農(nóng)業(yè)“量體裁衣”設(shè)計(jì)的高分六號衛(wèi)星將在摸清農(nóng)業(yè)資源家底、落實(shí)農(nóng)業(yè)政策中發(fā)揮重要作用。
值得高興的是，屆時(shí)我國行業(yè)用戶可以免費(fèi)使用高分六號衛(wèi)星獲取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，高時(shí)空分辨遙感數(shù)據(jù)保障率有效提升，徹底擺脫了農(nóng)業(yè)遙感中高分辨率遙感數(shù)據(jù)長期依賴國外衛(wèi)星的局面。
周清波介紹，高分專項(xiàng)之前，我國使用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)百分之六七十都是來自國外，“現(xiàn)在反過來了”。
長期從事農(nóng)業(yè)遙感研究的劉佳發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)源的國產(chǎn)化能力迅速提升，主要有兩個(gè)趨勢，分別是國產(chǎn)高分衛(wèi)星基礎(chǔ)數(shù)據(jù)研究日益增多、農(nóng)業(yè)部門監(jiān)測業(yè)務(wù)中國產(chǎn)高分?jǐn)?shù)據(jù)比重增加。
以國產(chǎn)高分?jǐn)?shù)據(jù)應(yīng)用比重逐步提高為例。劉佳以2008年環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星A、B衛(wèi)星發(fā)射和2013年高分一號衛(wèi)星發(fā)射為時(shí)間點(diǎn)介紹，2008年以前，在面積遙感監(jiān)測中，國產(chǎn)高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)約占5%，在2008～2013年占有率約為25%，2013年以后高于60%。
此外，以往國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)多用于與面積相關(guān)的業(yè)務(wù)監(jiān)測，作物的長勢、墑情和產(chǎn)量等全部依靠國外中低分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)。目前，上述業(yè)務(wù)已在國家、省級、生態(tài)區(qū)域等不同尺度相繼開展。
相關(guān)成績的取得離不開國家的支持。黨的十八大以來，黨中央、國務(wù)院高度重視農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用工作，如今年中央一號文件、《全國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化規(guī)劃》《關(guān)于創(chuàng)新體制機(jī)制推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的意見》都提出，要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用，構(gòu)建天空地?cái)?shù)字農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)。
針對高分六號衛(wèi)星平臺和載荷特征，科研人員還將根據(jù)需求，進(jìn)一步開展農(nóng)業(yè)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、農(nóng)業(yè)專題產(chǎn)品生產(chǎn)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)建、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測與評價(jià)技術(shù)規(guī)范等內(nèi)容的研究與建設(shè)。
布局“天空地”一體化監(jiān)測
隨著我國高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項(xiàng)的實(shí)施，國產(chǎn)高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用比重逐漸提高，在替代國外數(shù)據(jù)的同時(shí)，也逐漸提高了農(nóng)業(yè)遙感的監(jiān)測精度，拓展了遙感在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域。
“高分六號衛(wèi)星將與2013年發(fā)射的高分一號衛(wèi)星進(jìn)行組網(wǎng)，使得衛(wèi)星的重訪周期從4天縮短到2天，數(shù)據(jù)保障能力翻番，可實(shí)現(xiàn)快速監(jiān)測?！敝芮宀ㄕf。
我國地域廣闊，作物類型多樣，種植結(jié)構(gòu)復(fù)雜，監(jiān)測方式不僅通過衛(wèi)星遙感，還有地面無人機(jī)和地面調(diào)查系統(tǒng)，作物監(jiān)測內(nèi)容較多。比如南方地區(qū)云雨天氣多，除傳統(tǒng)的光學(xué)衛(wèi)星遙感外，還需要雷達(dá)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。
據(jù)悉，利用高分系列數(shù)據(jù)，還對耕地輪作休耕、全國糧食生產(chǎn)功能區(qū)和重要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)保護(hù)區(qū)劃定以及“鐮刀彎”地區(qū)、退耕還林還草區(qū)、地下水超采區(qū)的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等重大項(xiàng)目的實(shí)施都將置于“天眼”之下。
事實(shí)上，要獲取海量的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、資源環(huán)境、自然災(zāi)害等有價(jià)值的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)和信息，形成一批重要的農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測成果，為農(nóng)業(yè)信息化奠定基礎(chǔ)，需要進(jìn)一步構(gòu)建完善衛(wèi)星、航空、地面無線傳感器等“天空地”一體化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部副部長余欣榮看來，以“數(shù)字技術(shù)＋網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”為代表的新一代科技革命已經(jīng)快速地走來，要依靠數(shù)字技術(shù)為農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革找到新的動力。高分六號衛(wèi)星補(bǔ)上了長期空白的“天”的短板，為實(shí)現(xiàn)“天空地”一體化監(jiān)測的數(shù)字農(nóng)業(yè)邁出了堅(jiān)實(shí)一步。
據(jù)悉，我國將按照分步實(shí)施、急用先行的原則繼續(xù)布局農(nóng)業(yè)遙感衛(wèi)星星座，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)行業(yè)大部分要素覆蓋，重點(diǎn)滿足我國國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常規(guī)監(jiān)測、重大農(nóng)業(yè)政策執(zhí)行情況監(jiān)測等行業(yè)業(yè)務(wù)的觀測需求。
同時(shí)，針對農(nóng)業(yè)高時(shí)效的觀測需求，利用多星組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)較高的觀測時(shí)間分辨率，并不斷提升觀測時(shí)效性和要素的覆蓋性，形成高效完善的觀測能力。
無疑，要實(shí)現(xiàn)從粗放傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向綠色現(xiàn)代農(nóng)業(yè)全面轉(zhuǎn)型，數(shù)字技術(shù)已然成為提升農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化治理水平的關(guān)鍵。第一顆農(nóng)業(yè)衛(wèi)星是構(gòu)建“天空地”數(shù)字農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的重要開篇，也是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國重要的技術(shù)支撐。