電影《天空之眼》中展示了當(dāng)時美軍最先進的無人機裝備

換言之，在第一場賽跑中，無人機已經(jīng)遙遙領(lǐng)先ORS，即衛(wèi)星。但鑒于衛(wèi)星遙感覆蓋面廣，不受國界限制，無續(xù)航問題等優(yōu)勢，如果能夠有效提升響應(yīng)速度，第二場賽跑，輸贏尚未見分曉。

那么，衛(wèi)星對地觀測的周期，現(xiàn)在是個什么情況呢?

沒有最慢，只有更慢

民用衛(wèi)星遙感圖像的用戶需求一般沒有軍方那么急迫，所以，能夠享受到的交付流程遠遠不止“幾個小時甚至幾天”。

一家代理商表示，0.5m高分辨率衛(wèi)星歷史存檔數(shù)據(jù)交付周期“一般3-5天，快的話也有2天交付的。最新編程采集數(shù)據(jù)，如果是國外衛(wèi)星，接受的是全球訂單，需要排檔，不保證具體哪天交付。不過，著急的用戶可選加急存檔生產(chǎn)，價格會提高，保證48小時內(nèi)交付數(shù)據(jù)?！?/p>

還有一家代理商表示，常規(guī)存檔影像數(shù)據(jù)項目平均3-5個工作日交付，加急模式可以實現(xiàn)1-3天交付。一般規(guī)模的項目成功下單后，大約5-10個工作日完成交付，項目偏大(大于1000平方公里)或者要求特別復(fù)雜(比如矢量化或者需要大量文字圖形標(biāo)記)則需要3-4周的時間，甚至更長。

這家代理商還特意提醒：“很多時候客戶希望付款后立即拿到數(shù)據(jù)，這是不現(xiàn)實的，客戶購買前最好預(yù)留出足夠的時間?！?/p>

習(xí)慣了當(dāng)今實時在線信息服務(wù)的人們，或許對這樣的交付周期不甚滿意。然而在衛(wèi)星資源較少，時間分辨率不高的情況下，數(shù)據(jù)接收后，還需要經(jīng)過輻射校正、幾何校正后才能提供給用戶。這就導(dǎo)致了這樣的現(xiàn)實——哪怕是歷史存檔數(shù)據(jù)，用戶也需要好幾天時間才能拿到手里。

對于傳統(tǒng)土地管理和城市規(guī)劃等領(lǐng)域的常規(guī)操作來說，對這樣的交付周期已經(jīng)“逆來順受”。但是，總有那么一些應(yīng)用，是無法接受漫長交付周期的，包括與人類安全相關(guān)的環(huán)境監(jiān)測，電力、石油基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測，期貨大數(shù)據(jù)等。

因此，也可以從一個側(cè)面說明，時間滯后性的服務(wù)體驗，嚴重制約了衛(wèi)星遙感產(chǎn)業(yè)的擴張。

被擱淺的遙感服務(wù)剛需

1999年，在中國第一顆民用傳輸型遙感衛(wèi)星——中巴地球資源衛(wèi)星一號上天后不久，有關(guān)單位組織了全國范圍內(nèi)的行業(yè)應(yīng)用示范。

雖然衛(wèi)星和示范工程是一個非盈利項目，但是在很大程度上啟蒙了各行業(yè)對國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應(yīng)用。包括農(nóng)業(yè)、土地規(guī)劃、環(huán)境、林業(yè)、環(huán)保、考古等在內(nèi)的多個行業(yè)，為此投入了一定的人力物力。

當(dāng)時的商業(yè)模式是資源衛(wèi)星應(yīng)用中心和各地遙感應(yīng)用中心把圖像處理成各級產(chǎn)品，提供給用戶，由用戶自行開發(fā)應(yīng)用模式。這也是多年來國內(nèi)遙感產(chǎn)業(yè)的慣例，至今未變。

用戶單位為了能夠把遙感圖像用起來，一般要建立自己的內(nèi)設(shè)機構(gòu)。例如農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、自然資源部的林業(yè)和草原局都建立了遙感應(yīng)用中心。

應(yīng)該說，在部局級的層次上，有足夠的資源來建立遙感專門機構(gòu)，但是到了更為基層的單位，就不一定具備這樣的資源條件。 

例如不發(fā)達地區(qū)的區(qū)縣級政府，本身對衛(wèi)星遙感有著強烈的需求。無論應(yīng)急響應(yīng)，還是土地執(zhí)法，基層單位都處在第一線，需要第一時間獲得真正有用的專業(yè)化遙感數(shù)據(jù)成果，而并非簡單預(yù)處理的遙感數(shù)據(jù)，從而保障第一時間支撐決策。

按照當(dāng)今遙感服務(wù)的模式，他們未必用得上真正有用的衛(wèi)星圖像，更談不上用得好。

如果我們的遙感星座運營商或衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務(wù)商能夠提供一種分級化的靈活服務(wù)模式，第一時間把從遙感圖像提取及加工的有效信息提供給用戶，是不是一切都會從此發(fā)生改變？

通導(dǎo)遙一體化智能衛(wèi)星星座帶來的曙光

在衛(wèi)星遙感服務(wù)的現(xiàn)實操作中，往往是按照下述流程進行的：

衛(wèi)星運營商接到用戶的拍攝需求后，需要安排衛(wèi)星拍攝任務(wù)，把指令上行給衛(wèi)星。但是，目標(biāo)區(qū)域不一定有衛(wèi)星正好過頂或即將過頂，即使衛(wèi)星用側(cè)擺方式拍攝，也需要等待一個比較長的周期。

衛(wèi)星拍攝到圖像后，如果正好處在地面站覆蓋范圍內(nèi)，可以立刻下行傳輸數(shù)據(jù)。否則，就必須等待衛(wèi)星繼續(xù)繞地球飛行，回到地面站覆蓋范圍之內(nèi)，才能下行傳輸數(shù)據(jù)。

地面系統(tǒng)接收完衛(wèi)星數(shù)據(jù)后，運營商根據(jù)用戶需求，進入數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程，包括輻射校正、幾何校正、標(biāo)定以及專業(yè)數(shù)據(jù)加工等工作，然后通過硬盤或者專線網(wǎng)絡(luò)等方式提供給用戶。

衛(wèi)星遙感服務(wù)流程示意圖

可以看出，有兩個要素影響了遙感服務(wù)的響應(yīng)速度和數(shù)據(jù)交付時間。首先是在軌衛(wèi)星數(shù)量不足，無法實時安排空間段資源；其次是從拍攝到下行以及地面數(shù)據(jù)加工的周期太長。

第一個問題可以用星座化的方式來緩解。美國行星實驗室公司的“鴿群”星座目前在軌超過200顆衛(wèi)星，已經(jīng)為行業(yè)帶來了曙光。

但第二個問題有些棘手，從用戶需求到調(diào)度衛(wèi)星的過程中，依靠人力執(zhí)行的成分過多，周期難以壓縮到滿足即時響應(yīng)的數(shù)據(jù)交付需求。

對此，有學(xué)者提出了人工智能星上處理。武漢大學(xué)教授王密等在《智能遙感衛(wèi)星與遙感影像實時服務(wù)》中設(shè)想：

"星上智能處理單元實時對數(shù)據(jù)進行處理，最后通過地面網(wǎng)絡(luò)進行實時分發(fā)，從而實現(xiàn)分鐘級的遙感智能信息服務(wù)。"

但在實踐中，下行條件的制約，決定了僅僅有人工智能星上處理，是做不到即時服務(wù)的。

為了真正實現(xiàn)即時遙感服務(wù)，遙感界一直都在嘗試新的解決方案，例如“地面?zhèn)鞲衅饔|發(fā)+星上智能處理模式”。

橢圓時空科技有限公司推出了“星池計劃”星座，致力于在工程和應(yīng)用層次上，實現(xiàn)這個模式。

橢圓時空“星池計劃”示意圖

據(jù)悉，這類模式的衛(wèi)星星座需要具備三種特點：

具備高分辨率遙感、通信、導(dǎo)航定位增強融合功能，即通導(dǎo)遙一體化；

具備星間組網(wǎng)和協(xié)同作業(yè)能力；

具備可重構(gòu)的星上智能處理能力。

在這種模式下，用戶可以在星上預(yù)置或后續(xù)上注屬于自己的拍攝策略，即觸發(fā)何種條件，將自動進行怎樣的拍攝。

衛(wèi)星本身具有厘米級導(dǎo)航定位能力，能夠與分析識別的結(jié)果進行融合，形成更有價值的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

舉例來說，在電力輸電線路通道監(jiān)測時，在線或地面?zhèn)鞲衅魈綔y到異常時，可以自動向衛(wèi)星發(fā)出請求，處在相應(yīng)位置的衛(wèi)星就可以立即響應(yīng)并拍攝，通過星座資源進行智能分析處理和下傳。

過去，這種情況往往需要等星座中的下一顆過頂衛(wèi)星來承擔(dān)這項工作，進而導(dǎo)致錯過最佳預(yù)警時期，甚至晚于其他報警模式，從而影響衛(wèi)星遙感的應(yīng)用推廣和用戶黏度。

利用“地面?zhèn)鞲衅髯詣佑|發(fā)衛(wèi)星拍攝模式”，過頂衛(wèi)星拍攝完成后，可以通過星上人工智能圖像處理，形成必要的文字和數(shù)據(jù)，直接下行，分別提供給不同類型的用戶。

根據(jù)仿真計算和在軌實驗，在這種模式下，平均可以在8.8分鐘內(nèi)完成從衛(wèi)星任務(wù)請求到數(shù)據(jù)交付至客戶的全過程。在衛(wèi)星覆蓋數(shù)量較為密集的中高緯度地區(qū)，周期還可以進一步縮短乃至實時響應(yīng)。

可以發(fā)現(xiàn)，具備這樣能力的星座系統(tǒng)，其實可以真正滿足用戶的即時需求，也為智慧化系統(tǒng)建設(shè)提供了多維的、關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)資源。所謂“天下武功，唯快不破”，夠快，就具備足夠的競爭力。

此外，衛(wèi)星通信能力，以及衛(wèi)星遙感天生具備的廣域監(jiān)視能力，正是那些需要對無信號地區(qū)進行大范圍宏觀監(jiān)測項目的最優(yōu)解決方案，例如自然保護地生物多樣性監(jiān)測，電力、石油基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測，環(huán)保溯源，智慧水利等。

從技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展的角度來說，通導(dǎo)遙一體化智能衛(wèi)星星座是大勢所趨，是為滿足實際應(yīng)用場景的即時響應(yīng)式感知需求而生。遙感技術(shù)和遙感產(chǎn)業(yè)，也必然會朝著這個方向不斷發(fā)展。

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