專訪｜砥礪三十載：讓中國遙感衛星地面站走向世界——訪中國科學院遙感與數位地球研究所副所長劉建波
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當地時間2016 年12 月15 日，我國首個海外陸地衛星接收站——中國遙感衛星地面站北極接收站支援，中國科學院遙感與數位地球研究所（簡稱遙感地球所）承擔建設和運行任務。
世界上重視航太發展的國家，在遙感衛星發展到一定程度後，大多會考慮在極地建站。原因是極地接收站可以明顯提高資料獲取的時效性。極軌衛星南北向繞地球運行，每天轉14圈多，每軌都會飛越極地上空，極地站可以更多地看到衛星，這就意味著可以更多地接收衛星下傳的遙感資料。國際上，大家一般選擇在北極而不是南極建接收站，
就全球資料的獲取來講，國內地面站也可以通過星上記錄重播進行獲取，但是效率較低。對於同一顆衛星而言，基於原有的密雲站、喀什站、三亞站三個站，每天可累計接收衛星資料9~10軌（即捕獲過境衛星9~10次），而位於瑞典的北極站每天可接收11~12軌，
中國作為世界大國，在全球資料的獲取上應當具備強大能力，以便為國內國際使用者提供更好的服務。海外建站，主要是為了更快地獲取全球資料。一方面，這些資料服務於國內使用者開展全球問題的科學和應有研究；另一方面，這些資料也可以通過共用或商業方式為當地提供服務，加強中國與其他國家之間的合作。根據《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃（2015-2025年）》，
別具匠心：北極站的技術創新與性能特點
因地制宜重創新，別具匠心獲突破。圍繞極地地區的氣候和工作條件，科研技術人員在工程建設方面突破了一大批關鍵技術，高品質地完成了系統建設任務。
（1）接收系統的高性能技術指標
目前，國內的密雲站有7座天線，喀什站和三亞站各有5 座天線，這些天線可以統籌安排使用，以接收多顆不同指標的衛星。北極站僅1座天線，它必須具有較強的綜合性才能適應多種性能的衛星。相比一般的兩頻段天線系統，北極站天線系統的性能大幅提高，擁有S/X/Ka三頻段資料接收能力。這是我國三頻段天線的第一次工程化應用，可以滿足未來我國Ka頻段頻寬衛星的任務需要。
（2）海量資料的遠距離傳輸
陸地衛星的資料量比氣象、海洋衛星高出很多倍。北極站主要獲取國內地面站接收較困難的全球衛星資料，資料量非常大。北極站天線系統資料支援的接收速率為2×800Mbit/s（X頻段）和4×1.5Gbit/s（Ka頻段），達到世界領先水準。而此前的天線系統一般速率為2×450Mbit/s，這意味著今後單位時間內下傳資料量最高可增加6倍，海量資料對遠距離傳輸速率提出了挑戰。遙感地球所結合歐洲科學教育網、中國教育網和科技網的經驗，進行了大量的試驗論證，最終確定了北極站資料回傳的鏈路。
（3）關鍵技術的重大突破
為適應北極地區特殊的氣候和工作條件，北極站在工程建設方面突破了一系列關鍵技術，如大型三軸天線結構系統輕型化、模組化、抗低溫、易拆卸設計，以及自動化運行等。北極站採取無人值守的運行方式，位於北京總部的站網運行管理系統對其進行計畫調度、系統監管、資料傳輸和品質監測等，現場無需人工干預。
著眼全球：陸地衛星資料接收站網佈局與規劃
“潮平兩岸闊，風正一帆懸。”30年來，中國遙感衛星地面站著眼可持續發展，不斷進步，並開始佈局全球。
1986年，我國建立了首個中國遙感衛星地面站密雲資料接收站，主要用於直接接收我國中部、東部與東北部及鄰近國家地區遙感資料，填補了我國在衛星遙感技術領域的空白，開創了我國遙感技術和遙感應用新時代。
1999年10月，密雲站開始執行我國首顆國產陸地衛星即中巴地球資源一號衛星的資料接收任務。在較長一段時間內，密雲站是我國唯一的民用國產陸地遙感衛星資料接收站，我國陸地遙感衛星資料接收能力僅僅覆蓋國土陸地面積的大約80%。具備覆蓋全部國土的陸地觀測衛星資料接收能力成為發展我國衛星遙感事業、促進應用發展的重要需求。
2007年，在長期論證與準備的基礎上，國家發改委投資支援的陸地觀測衛星資料全國接收站網工程項目正式啟動，在北京密雲、新疆喀什、海南三亞三地開展站網系統與配套設施工程建設。經歷了設計研製和多年的邊建設邊運行服務，三站網接收系統保證了後續多顆衛星接收任務，具備範圍覆蓋全國及周邊國家和地區（亞洲70%範圍）的衛星資料即時獲取能力。
在此基礎上，為了適應資源三號衛星、高解析度對地觀測衛星系列、空間科學衛星系列等國產先進新型衛星技術發展，中國遙感衛星地面站進一步增強地面接收站網的資料接收、記錄、傳輸、運行管理等能力。資源三號衛星發射後，由於其衛星軌道較低，覆蓋圈較小，在雲南一帶出現約10萬平方公里的資料接收空白區。2016年，我國在雲南昆明部署完成了西南地面站，採用無人值守方式。在經歷了30年的建設發展後，中國已建設成4個國內陸地衛星接收站和1個海外陸地衛星接收站。在佈局思路上，國內4個地面站主要是為了保證我國及亞洲周邊國家和地區的資料覆蓋和即時接收，北極站則是為了提高我國對全球資料的接收獲取能力。
根據國家統籌部署，未來我國陸地遙感衛星地面站網的建設將大致分為“十三五”和“十四五”兩個階段。第一個階段，遙感地球所將進一步增強北極站的能力，並根據國家“一帶一路”倡議，在沿線國家和地區適當佈局，構建基於空間觀測的“數位絲路”。第二個階段，在綜合考慮資料傳輸條件、合作環境、資料安全等條件的基礎上，增加接收站點的分佈，全面提升全球衛星資料的獲取能力。好的合作都是建立在互惠共贏的基礎上的，形成“一帶一路”資訊的重大基礎設施，不僅可為“一帶一路”國家提供空間資料、環境資訊與決策支援，還可以有效促進我國與沿線國家的科技及全方位合作。
遙感產業：國家地面站與衛星商業應用
“投資在天，受益在地”是中國工程院張履謙院士一直宣導的理念。中國遙感衛星地面站是國家重大科技基礎設施，也是國際資源衛星地面站網成員，是世界上接收與處理衛星數量最多的機構之一。其定位主要是為國家實現資料資訊獲取、國內公益應用、國際合作等方面。在現有能力滿足和完成國家衛星任務需求的基礎上，地面站還有一些富餘能力，也可開放為企業提供服務，這也是國家地面站的貢獻和擔當，通過發揮重大基礎設施能力，支持產業發展。
近年來，國內的一些企業和高校也建立了一些地面站，主要是為了接收商業衛星或開展科研實驗。這些站的定位和中國遙感衛星地面站不一樣。中國遙感衛星地面站屬於以公益性質為主的“國家隊”，目前擁有5個站，20多座天線，接收衛星20多顆，規模體量和關鍵技術指標均居世界前列。接收任務主要是國家投資的衛星。從國際發展趨勢來看，企業投資地面站，服務商業衛星的需求也會進一步發展。企業建設地面站，政策上不存在障礙，政府要做的是保證此類投資是市場行為，避免企業以不同名義向政府要錢投資。
目前，衛星遙感在防災減災、生態環境、科學研究等公益方面的應用和影響力已經比較大，這得益於廣泛的資料共用活動。政府投資的衛星，多數國家或機構（如美國和歐盟）都採取免費共用的政策。而產業化方面，相比衛星導航和衛星通信，衛星遙感的產業發展體量還小，潛力還大。一般認為，具備較大產業價值的衛星都是高解析度衛星，這是目前國內比較缺乏的。雖然國內已經發射了一些米級高解析度衛星，但尚未形成業務化服務能力。打個比方，用戶想要每天都看到天安門的資料，但是受到衛星回歸週期、衛星數量、衛星機動測擺能力等限制，可能3天才飛過一次天安門上空，這就達不到用戶的要求。現在國內外都在提“衛星群”的概念，比如說20顆衛星升空，每天都有資料，就能更好地滿足需求，市場也會被更好地激發出來。
資料本身具有一定的產業價值，但這不是重點，做好資料分析後會產生大量資訊，這些資訊會具有更好的產業價值。從國家層面來講，目前比較需要出臺一些與資料的分發與付費等內容相關的政策許可，積極鼓勵資料深加工業務，擴大產業規模。當前，各類商業衛星計畫談的很多，但要注意投入產出，要真正依靠市場驅動。現在政府提倡公私合營（PPP）方式，應該也是引導企業更多考慮市場。
和衷共濟：基於衛星遙感開展的國際合作
“同舟共濟揚帆起，乘風破浪萬里船。”遙感地球所十分重視國際合作，積極探索開拓新的合作模式，開展廣泛、高水準的雙邊和多邊科技合作與交流，拓展廣泛的國際合作戰略夥伴關係，與30多個國家和國際組織建立了穩定的合作夥伴關係。發達國家中有歐盟多國、美國、日本、加拿大和澳大利亞等，發展中國家有蒙古、斯里蘭卡和東南亞的柬埔寨、泰國等。在接收獲取其他國家（如美國、加拿大、法國等）衛星資料的同時，遙感地球所也將接收到的資料和相關應用推向發展中國家。
遙感地球所還與一些國際組織和機構達成合作，目前已擁有國際數字地球學會、聯合國教科文組織國際自然與文化遺產空間技術中心、災害風險綜合研究計畫國際專案辦公室、CAS-TWAS 空間減災卓越中心等四大國際科技平臺，並發起大型國際科技合作計畫，牽頭開展亞洲大洋洲綜合地球觀測國際計畫（AOGEOSS）工作，具備了在聯合國系統、國際科學理事會系統等國際學術組織的框架下開展科技工作的能力。例如，由中國科學院發起和主導的第三極環境計畫（TPE），是NASA 恢復與中國合作後的首個專案，主要研究第三極地區的氣候變化、冰川變化、凍土變化、水資源變化、生物多樣性及人類影響，為青藏高原的環境保護和生態建設提供科學依據。
勵精圖治三十載，今朝揚帆再弄月。建設運行30 年來，中國遙感衛星地面站保存了400 多萬景的遙感衛星原始資料資料，是我國珍貴的對地觀測衛星資料檔案庫，為有關部門進行分析和決策提供了強有力的資料保障與資訊支援，如災害監測、霧霾分析、智慧城市等，這對國家建設、城市管理與可持續發展具有重大意義。在採訪的最後，劉建波研究員感慨道：“我們對過去的瞭解，很大程度建立在遙感大資料的基礎上，中國遙感衛星地面站為此發揮了不可估量和應有的作用。”
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（2）海量資料的遠距離傳輸
陸地衛星的資料量比氣象、海洋衛星高出很多倍。北極站主要獲取國內地面站接收較困難的全球衛星資料，資料量非常大。北極站天線系統資料支援的接收速率為2×800Mbit/s（X頻段）和4×1.5Gbit/s（Ka頻段），達到世界領先水準。而此前的天線系統一般速率為2×450Mbit/s，這意味著今後單位時間內下傳資料量最高可增加6倍，海量資料對遠距離傳輸速率提出了挑戰。遙感地球所結合歐洲科學教育網、中國教育網和科技網的經驗，進行了大量的試驗論證，最終確定了北極站資料回傳的鏈路。
（3）關鍵技術的重大突破
為適應北極地區特殊的氣候和工作條件，北極站在工程建設方面突破了一系列關鍵技術，如大型三軸天線結構系統輕型化、模組化、抗低溫、易拆卸設計，以及自動化運行等。北極站採取無人值守的運行方式，位於北京總部的站網運行管理系統對其進行計畫調度、系統監管、資料傳輸和品質監測等，現場無需人工干預。
著眼全球：陸地衛星資料接收站網佈局與規劃
“潮平兩岸闊，風正一帆懸。”30年來，中國遙感衛星地面站著眼可持續發展，不斷進步，並開始佈局全球。
1986年，我國建立了首個中國遙感衛星地面站密雲資料接收站，主要用於直接接收我國中部、東部與東北部及鄰近國家地區遙感資料，填補了我國在衛星遙感技術領域的空白，開創了我國遙感技術和遙感應用新時代。
1999年10月，密雲站開始執行我國首顆國產陸地衛星即中巴地球資源一號衛星的資料接收任務。在較長一段時間內，密雲站是我國唯一的民用國產陸地遙感衛星資料接收站，我國陸地遙感衛星資料接收能力僅僅覆蓋國土陸地面積的大約80%。具備覆蓋全部國土的陸地觀測衛星資料接收能力成為發展我國衛星遙感事業、促進應用發展的重要需求。
2007年，在長期論證與準備的基礎上，國家發改委投資支援的陸地觀測衛星資料全國接收站網工程項目正式啟動，在北京密雲、新疆喀什、海南三亞三地開展站網系統與配套設施工程建設。經歷了設計研製和多年的邊建設邊運行服務，三站網接收系統保證了後續多顆衛星接收任務，具備範圍覆蓋全國及周邊國家和地區（亞洲70%範圍）的衛星資料即時獲取能力。
在此基礎上，為了適應資源三號衛星、高解析度對地觀測衛星系列、空間科學衛星系列等國產先進新型衛星技術發展，中國遙感衛星地面站進一步增強地面接收站網的資料接收、記錄、傳輸、運行管理等能力。資源三號衛星發射後，由於其衛星軌道較低，覆蓋圈較小，在雲南一帶出現約10萬平方公里的資料接收空白區。2016年，我國在雲南昆明部署完成了西南地面站，採用無人值守方式。在經歷了30年的建設發展後，中國已建設成4個國內陸地衛星接收站和1個海外陸地衛星接收站。在佈局思路上，國內4個地面站主要是為了保證我國及亞洲周邊國家和地區的資料覆蓋和即時接收，北極站則是為了提高我國對全球資料的接收獲取能力。
根據國家統籌部署，未來我國陸地遙感衛星地面站網的建設將大致分為“十三五”和“十四五”兩個階段。第一個階段，遙感地球所將進一步增強北極站的能力，並根據國家“一帶一路”倡議，在沿線國家和地區適當佈局，構建基於空間觀測的“數位絲路”。第二個階段，在綜合考慮資料傳輸條件、合作環境、資料安全等條件的基礎上，增加接收站點的分佈，全面提升全球衛星資料的獲取能力。好的合作都是建立在互惠共贏的基礎上的，形成“一帶一路”資訊的重大基礎設施，不僅可為“一帶一路”國家提供空間資料、環境資訊與決策支援，還可以有效促進我國與沿線國家的科技及全方位合作。
遙感產業：國家地面站與衛星商業應用
“投資在天，受益在地”是中國工程院張履謙院士一直宣導的理念。中國遙感衛星地面站是國家重大科技基礎設施，也是國際資源衛星地面站網成員，是世界上接收與處理衛星數量最多的機構之一。其定位主要是為國家實現資料資訊獲取、國內公益應用、國際合作等方面。在現有能力滿足和完成國家衛星任務需求的基礎上，地面站還有一些富餘能力，也可開放為企業提供服務，這也是國家地面站的貢獻和擔當，通過發揮重大基礎設施能力，支持產業發展。
近年來，國內的一些企業和高校也建立了一些地面站，主要是為了接收商業衛星或開展科研實驗。這些站的定位和中國遙感衛星地面站不一樣。中國遙感衛星地面站屬於以公益性質為主的“國家隊”，目前擁有5個站，20多座天線，接收衛星20多顆，規模體量和關鍵技術指標均居世界前列。接收任務主要是國家投資的衛星。從國際發展趨勢來看，企業投資地面站，服務商業衛星的需求也會進一步發展。企業建設地面站，政策上不存在障礙，政府要做的是保證此類投資是市場行為，避免企業以不同名義向政府要錢投資。
目前，衛星遙感在防災減災、生態環境、科學研究等公益方面的應用和影響力已經比較大，這得益於廣泛的資料共用活動。政府投資的衛星，多數國家或機構（如美國和歐盟）都採取免費共用的政策。而產業化方面，相比衛星導航和衛星通信，衛星遙感的產業發展體量還小，潛力還大。一般認為，具備較大產業價值的衛星都是高解析度衛星，這是目前國內比較缺乏的。雖然國內已經發射了一些米級高解析度衛星，但尚未形成業務化服務能力。打個比方，用戶想要每天都看到天安門的資料，但是受到衛星回歸週期、衛星數量、衛星機動測擺能力等限制，可能3天才飛過一次天安門上空，這就達不到用戶的要求。現在國內外都在提“衛星群”的概念，比如說20顆衛星升空，每天都有資料，就能更好地滿足需求，市場也會被更好地激發出來。
資料本身具有一定的產業價值，但這不是重點，做好資料分析後會產生大量資訊，這些資訊會具有更好的產業價值。從國家層面來講，目前比較需要出臺一些與資料的分發與付費等內容相關的政策許可，積極鼓勵資料深加工業務，擴大產業規模。當前，各類商業衛星計畫談的很多，但要注意投入產出，要真正依靠市場驅動。現在政府提倡公私合營（PPP）方式，應該也是引導企業更多考慮市場。
和衷共濟：基於衛星遙感開展的國際合作
“同舟共濟揚帆起，乘風破浪萬里船。”遙感地球所十分重視國際合作，積極探索開拓新的合作模式，開展廣泛、高水準的雙邊和多邊科技合作與交流，拓展廣泛的國際合作戰略夥伴關係，與30多個國家和國際組織建立了穩定的合作夥伴關係。發達國家中有歐盟多國、美國、日本、加拿大和澳大利亞等，發展中國家有蒙古、斯里蘭卡和東南亞的柬埔寨、泰國等。在接收獲取其他國家（如美國、加拿大、法國等）衛星資料的同時，遙感地球所也將接收到的資料和相關應用推向發展中國家。
遙感地球所還與一些國際組織和機構達成合作，目前已擁有國際數字地球學會、聯合國教科文組織國際自然與文化遺產空間技術中心、災害風險綜合研究計畫國際專案辦公室、CAS-TWAS 空間減災卓越中心等四大國際科技平臺，並發起大型國際科技合作計畫，牽頭開展亞洲大洋洲綜合地球觀測國際計畫（AOGEOSS）工作，具備了在聯合國系統、國際科學理事會系統等國際學術組織的框架下開展科技工作的能力。例如，由中國科學院發起和主導的第三極環境計畫（TPE），是NASA 恢復與中國合作後的首個專案，主要研究第三極地區的氣候變化、冰川變化、凍土變化、水資源變化、生物多樣性及人類影響，為青藏高原的環境保護和生態建設提供科學依據。
勵精圖治三十載，今朝揚帆再弄月。建設運行30 年來，中國遙感衛星地面站保存了400 多萬景的遙感衛星原始資料資料，是我國珍貴的對地觀測衛星資料檔案庫，為有關部門進行分析和決策提供了強有力的資料保障與資訊支援，如災害監測、霧霾分析、智慧城市等，這對國家建設、城市管理與可持續發展具有重大意義。在採訪的最後，劉建波研究員感慨道：“我們對過去的瞭解，很大程度建立在遙感大資料的基礎上，中國遙感衛星地面站為此發揮了不可估量和應有的作用。”
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