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行业新闻

卫星,多得是你不知道的用途

2017-07-11

  近年来,商业航天发展迅速,卫星发射随着技术和产业的成熟也越来越容易,卫星应用的范围亦随着人们生活的需要变得越来越大。卫星导航,卫星通讯,卫星观测……除了这些卫星应用,你知道卫星还能用来做这些事吗?


卫星可以用于海上维权


2016年8月10日,中国在太原卫星发射中心成功将高分三号卫星发射升空。

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2016年8月,长征四号丙运载火箭将高分三号卫星发射升空

作为中国首颗分辨率达到1米的合成孔径雷达成像卫星,这颗卫星能够全天时、全天候进行覆盖全球的监测服务,将用于灾害预警、天气预报、水资源评价以及海上权益维护等领域。


这颗高分卫星不仅成像幅宽大,而且可以详查特定区域,还是中国首颗长寿命设计的低轨遥感卫星,寿命长达8年时间。


卫星能看见夜间所有亮灯的大桥


“珞珈一号”科学实验卫星01星重约10千克,将侧重于应用夜光遥感技术,目前研制进展顺利,发射后将为宏观经济分析、“一带一路”建设决策等提供数据。

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“珞珈一号”01星搭载了高灵敏度夜光相机,其精度将达到地面分辨率100米。“夜间可看见长江上所有亮灯的大桥,获取精度高于当前美国卫星的夜景图片。”武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室副教授李熙说。


同时,该卫星将搭载导航增强载荷,用于开展低轨卫星增强“北斗”等高轨导航卫星的试验。


“珞珈一号”01星如果在今年成功发射,它将是全球范围内第一颗专门进行夜光遥感的卫星。


02星侧重于应用雷达技术,将在国际上首次试验雷达卫星多角度成像模式,攻关难度较大。

卫星测算就业增长情况


卫星数据使用方法和机器学习方法能够很好地洞悉大数据和新的分析方法今后将如何改变我们度量贫困的方式。


研究人员采用机器学习方法(即采用演算法从数据中获得启示)和卫星影像对贫困人口分布情况进行预测。


组合使用卫星影像的时间序列数据和学习辨认建筑物、道路、车辆以及经济活动痕迹的计算机,可带来更准确、成本更低以及更便于推广的方法,用于测算消费支出、资产及财富。


卫星能用来测地震


张衡一号是首颗由我国自主研发建造的电磁监测试验卫星,将于2017年8月前后发射、投入使用。届时中国将首次具备全疆域和全球三维地球物理场动态监测能力,也是唯一拥有在轨运行的多载荷、高精度地震监测试验卫星的国家。

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电磁监测试验卫星在轨飞行模拟图


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上图为电磁监测试验卫星收拢状态图,下图为展开状态图


“张衡一号”是我国立体地震观测体系第一个天基平台。它可以对中国及其周边区域开展电离层动态实时监测和地震前兆跟踪,弥补地面观测的不足,进一步推进我国立体地震观测体系建设,开辟探索地震监测预测新途径。同时,卫星还能为航空航天、导航通讯等领域提供空间电磁环境监测服务。


卫星监测雾霾时空变化

风云四号由中国航天科技集团公司八院总研制,主要功能是对大气、云层、空间环境进行高时间分辨率、高空间(三维)分辨率、高光谱分辨率观测,为高精度的天气分析和预报、短期气候预测、环境和灾害监测、空间环境监测预警等提供服务。


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风云四号卫星则首次在静止卫星上装载干涉式红外大气探测仪,将实现对我国及周边地区1小时一次、间隔只有16公里的大气温湿分布的垂直探测,弥补陆地探空站点稀少、时间频次有限的不足;


再辅以高密度云导风资料,水汽等高精度定量监测产品,将提高数值天气预报特别是区域数值预报的精度,进一步提高短期临近预报的精度。


从目前观测来看,PM2.5和PM10目前基本和污染气体的分布密切相关,雾霾中有一定的污染。风云四号可以静止在赤道上空,能够对它覆盖的区域进行高频次观测,所以它能够监测到雾霾的时空变化,减弱还是增强。


卫星监测二氧化碳浓度


2016年12月22日中国首颗用于监测全球大气二氧化碳含量的科学实验卫星在酒泉成功发射。这颗卫星搭载了一体化设计的高光谱二氧化碳探测仪以及起辅助作用的多谱段云与气溶胶探测仪两台科学载荷,将观察重点地区乃至全球的大气中二氧化碳浓度1%的细微变化。


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利用高光谱与高空间分辨率二氧化碳探测仪、多谱段云与气溶胶探测仪等探测设备,通过地面数据接收、处理与验证系统,定期获取不同季节、不同地区的二氧化碳排放量数据,形成全球二氧化碳分布图,有效开展气候变化研究和应对等。


卫星应用于生态环境和安全应急领域


从新疆维吾尔自治区经济和信息化委员会获悉,新疆卫星应用中心的高分卫星数据广泛应用于生态环境和安全应急两大领域,示范区域面积达377万平方公里,直接经济效益达3.32亿元(人民币,下同)。


目前,新疆利用高分卫星数据在生态环境和安全应急两大领域应用的最为广泛,其中,针对森林资源环境监测、跨境河流水资源利用、冰雪资源监测、安全应急监测等方面,高分卫星数据发挥了巨大的作用。


据悉,通过在新疆西天山、玛纳斯河流域、石河子等区域开展森林资源、草地资源、跨境河流水资源、积雪资源、气象环境资源等生态环境的监测,示范区域面积达377万平方公里,直接经济效益达3.32亿元。



卫星在农业领域的应用

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基于气候变化和全球生态区农艺模型(GAEZ)的小麦(A)水稻(B)产量变化预测图


这项研究始于2016年,研究者发现了气候变化对农业经济的影响,并利用基于遥感的农艺模型进行农业生产力变化的预测。


模型预测了地球上任何地方任何作物的农业生产力变化,研究者将这些像素级变化纳入了世界农产品贸易的一般均衡模型,然后使用该模型来估计,预计气候变化会让全球农业产出量减少约六分之一(尽管图中看到的变化具有跨国性,但国际贸易也不可能减轻这种损害)。


由于环境变化的复杂性,对于农作物生长的影响也会具有多变性。农作物产量的变化趋势还需要我们持续关注。


近年来作物分类和产量测量的算法有所改善。未来,卫星数据在农业领域的应用将会变得特别丰富。


卫星遥感监测马尾澡


经过近半年持续跟踪,国家海洋环境监测中心工作人员完成黄海、东海金潮卫星遥感监测任务,共计发布金潮卫星遥感监测通报58期。这是我国首次针对马尾藻这一大型褐藻开展业务监测。


我国的水污染问题越来越严重,随着工业化和城镇化的快速发展,江河湖泊面临这严峻的水质污染问题,这也带动了遥感技术在水质监测上的应用。据中科院研究院介绍,我国拥有的水质监测及评估遥感技术是基于水体及其污染物质的光谱特性研究而成的。

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国内外许多学者利用遥感的方法估算水体污染的参数,以监测水质变化情况。做法是在测量区域布置一些水质传感器,通过无线传感器网络技术可24小时连续测量水质的多种参数,用于提高水质遥感反演精度,使其接近或达到相关行业要求。


金潮是由漂浮状态的马尾藻暴发性增殖引起的海洋生态现象。金潮暴发会引发一系列生态环境问题,对沿海城市旅游、近海渔业等生产生活造成不利影响。


2016年12月底,江苏海域突发金潮灾害,漂浮马尾藻的堆积导致南通、盐城海域的紫菜筏架大面积垮塌。受江苏省海涂研究中心的委托,监测中心启动南黄海金潮卫星遥感跟踪监测及溯源,每日开展卫星数据检索和数据处理,一旦监测到马尾藻则立即提取灾情信息,编制并发布金潮卫星遥感监测通报。本轮监测一直持续到今年2月末江苏海域金潮消亡,期间共发布南黄海马尾藻卫星遥感监测通报34期,累计监测到的马尾藻分布面积超过3万平方公里,单次最大分布面积达7700平方公里。


在跟踪南黄海金潮过程中,监测人员于2月9日在东海海域也发现了大面积马尾藻。东海金潮最大分布范围南起台湾海峡北口,北至江苏南通海域,最远可达韩国济州岛海域。


截至6月初,共计发布东海海域金潮卫星遥感监测通报24期,累计监测到的金潮分布面积近20万平方公里,单次最大分布面积逾6万平方公里。此外,根据历史遥感监测结果发现,2015年以来的漂浮马尾藻发现频次和分布面积均呈大幅上升态势,这预示着继绿潮之后,金潮将成为另一个可能对我国沿海地区造成巨大影响的生态灾害。


此次卫星遥感监测初步揭示了漂浮马尾藻时空分布规律,为今后应对马尾藻灾情提供了决策依据。监测中心将继续开展金潮水体光谱特征及暴发机制等相关研究,为管理部门提供精细化监测预报结果。