觀測效率更高 數(shù)據(jù)全球共享(科技自立自強)

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開展地球可持續(xù)發(fā)展研究，需要大量數(shù)據(jù)支撐。日前，我國成功發(fā)射廣目地球科學(xué)衛(wèi)星，這顆衛(wèi)星具有分辨率高、觀測效率高的特點，數(shù)據(jù)產(chǎn)品將面向全球共享，為開展可持續(xù)發(fā)展研究提供數(shù)據(jù)支撐。

北京時間11月5日10時19分，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用長征六號運載火箭，成功將廣目地球科學(xué)衛(wèi)星(又稱“可持續(xù)發(fā)展科學(xué)衛(wèi)星1號”)發(fā)射升空。衛(wèi)星順利進入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)圓滿成功。

廣目地球科學(xué)衛(wèi)星(以下簡稱“廣目衛(wèi)星”)是中國科學(xué)院首顆地球科學(xué)衛(wèi)星，由中國科學(xué)院“地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程”先導(dǎo)專項研制，是全球首顆專門服務(wù)聯(lián)合國2030年可持續(xù)發(fā)展議程的科學(xué)衛(wèi)星。

這顆衛(wèi)星擁有哪些高超本領(lǐng)，能起到什么作用？

運用空間觀測技術(shù)高效獲取數(shù)據(jù)

2015年，聯(lián)合國發(fā)展峰會上通過了《變革我們的世界：2030年可持續(xù)發(fā)展議程》，提出了17個可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，旨在以綜合方式解決人類社會、經(jīng)濟和環(huán)境3個維度的發(fā)展問題，轉(zhuǎn)向可持續(xù)發(fā)展道路。然而，實現(xiàn)這些目標(biāo)還面臨著一大挑戰(zhàn)——數(shù)據(jù)缺失。

多年來，支撐可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)監(jiān)測與評估的數(shù)據(jù)顯著增加，但在數(shù)據(jù)的空間覆蓋和及時性方面，仍然存在重大缺口。全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫顯示，僅有少數(shù)幾個可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)指標(biāo)的數(shù)據(jù)覆蓋超過了80%的國家，且對于大部分目標(biāo)而言，數(shù)據(jù)存在時間滯后問題。

廣目衛(wèi)星首席科學(xué)家、可持續(xù)發(fā)展大數(shù)據(jù)國際研究中心主任郭華東說：“這些數(shù)據(jù)缺口對實時監(jiān)測各目標(biāo)進展及評估區(qū)域間差異造成了阻礙。比如，不能滿足快速、大范圍、動態(tài)的人與自然相互作用的宏觀現(xiàn)象監(jiān)測，且沒有空間分布的揭示能力。”

有效的數(shù)據(jù)資源和公共數(shù)據(jù)產(chǎn)品是可持續(xù)指標(biāo)監(jiān)測和評估的基礎(chǔ)，對于可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)在全球的按期實現(xiàn)至關(guān)重要。為了緩解當(dāng)前面臨的數(shù)據(jù)缺失問題，亟須探索新數(shù)據(jù)來源和技術(shù)，用于收集數(shù)據(jù)和整合各種數(shù)據(jù)來源。

而空間觀測被認為是高效的數(shù)據(jù)獲取手段和研究方法之一。

郭華東說：“通過衛(wèi)星、航空、地面?zhèn)鞲衅鞯仁侄潍@取的對地觀測數(shù)據(jù)，不僅可以作為官方統(tǒng)計和調(diào)查數(shù)據(jù)的補充，其與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)合，還可以生成更及時、空間代表性更強的高質(zhì)量信息?！?/p>

于是，科學(xué)家們開始了可持續(xù)發(fā)展地球科學(xué)衛(wèi)星的研制工作。以郭華東院士為首席科學(xué)家的中科院百余位科學(xué)家團隊和中科院國家空間科學(xué)中心抓總工程團隊，僅用了3年時間就完成這顆衛(wèi)星全部研制工作。

更精細刻畫還原人類活動痕跡

為了對人類活動痕跡進行更精細的刻畫和還原，廣目衛(wèi)星練就了兩項高超技能。

一是看得更細。要想掌握更多細節(jié)，衛(wèi)星的空間分辨率很重要。分辨率越高，就意味著衛(wèi)星分析、識別或確認地面小型物體的能力越強。廣目衛(wèi)星擁有目前同類衛(wèi)星中較高的分辨率，搭載了高分辨率寬幅熱紅外、微光及多譜段成像儀3種載荷，可以實現(xiàn)對地面物體更精細的探測。

“在觀測同一個區(qū)域時，廣目衛(wèi)星可以看到更多細節(jié)。”郭華東說，“以觀測某條河的污染情況為例，一般衛(wèi)星只能觀測到這條河存在溫度異常升高的跡象，廣目衛(wèi)星則可以觀察到這里有工廠排污。”

二是效率更高。廣目衛(wèi)星擁有300千米的觀測幅寬，11天可實現(xiàn)全球覆蓋。此外，它設(shè)計有“熱紅外+多譜段”“熱紅外+微光”以及單載荷觀測等普查觀測模式，還可以實現(xiàn)24小時全天時、多載荷協(xié)同觀測。

借助這些技能，廣目衛(wèi)星可以利用微弱的光觀測夜間人類活動和極地冰雪變化，比如夜間顆粒污染、極地冰雪覆蓋等情況。還能夠研究近海、海岸帶等區(qū)域狀況和人類活動影響，比如土地利用、海岸帶破碎、海岸帶紅樹林、陸源污染、近海養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)等情況。此外，廣目衛(wèi)星還可以研究生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)，以及人居環(huán)境、城市發(fā)展等情況。

“河邊、海邊往往是人類活動頻繁的區(qū)域，也是情況復(fù)雜、很難研究的區(qū)域。獲得這部分?jǐn)?shù)據(jù)也是廣目衛(wèi)星的重點任務(wù)之一?！惫A東說。

可為6個可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)提供數(shù)據(jù)服務(wù)

據(jù)介紹，廣目衛(wèi)星發(fā)射后，3個傳感器陸續(xù)獲取數(shù)據(jù)，地面系統(tǒng)一般會在幾個月內(nèi)陸續(xù)接收到所需數(shù)據(jù)。

廣目衛(wèi)星成功發(fā)射凸顯了中國在科技領(lǐng)域為落實聯(lián)合國2030年可持續(xù)發(fā)展議程所作的努力和貢獻。衛(wèi)星在軌運行后，其數(shù)據(jù)產(chǎn)品將面向全球共享，為國際社會特別是發(fā)展中國家開展可持續(xù)發(fā)展研究提供數(shù)據(jù)支撐。

“‘可持續(xù)發(fā)展科學(xué)衛(wèi)星1號’是中國實質(zhì)性貢獻聯(lián)合國2030年可持續(xù)發(fā)展議程的重要體現(xiàn)?！敝袊茖W(xué)院副院長陰和俊說。

廣目衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮劉建波介紹，廣目衛(wèi)星觀測計劃是根據(jù)國內(nèi)外用戶的需求和星上資源情況編制的。目前，廣目衛(wèi)星可為17個可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)中的6個目標(biāo)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。未來，廣目衛(wèi)星將獲取海量數(shù)據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)，為可持續(xù)發(fā)展作出更大貢獻。

“期待與國內(nèi)外相關(guān)機構(gòu)一起，通過全球數(shù)據(jù)資源的有效獲取和共享共用，為縮減全球可持續(xù)發(fā)展不平衡和區(qū)域間的數(shù)字鴻溝做出貢獻?！惫A東說。