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城市遥感卫星的应用和价值

航天三院卫星运营 航天星云 2022-09-22


城市,是人类群居生活的高级形式,历来是人类文明高度集中的区域,形态各异,又复杂多变。以往,人们只需要少量人工、时间成本,便可获得城市内相关信息,为后续发展、规划提供数据,而今,如何快速获取庞大而复杂城市信息成为城市健康发展的首要问题。卫星遥感,人类科技成果的结晶,如神话般可快速获取大范围信息,对于监测快速发展、变化的城市是最佳手段。通过卫星遥感定期收集城市信息,除可直观感受城市变化情况外,通过深度加工,可进一步得出传统方式无法看到的隐藏问题,如城市绿地分布合理性、居民生活配套设施完善程度、潜在区域商机价值、城市开发边界的尺度等,城市卫星遥感,已成为城市发展不可或缺的保障手段之一。


遥感卫星按功能类型,主要划分为可见光卫星、夜光卫星、雷达卫星三种。

(1)可见光卫星

负责在白天守候城市,凭借其“千里眼”,可在距离地表数百公里外,一次性获取数百平方公里内,地面分米级的变化信息。通过进一步分析地表土地利用情况,可得到周期性城市地表的建筑、裸土、水体、植被、大气等变化信息,为政府规划、管理、各类工程进度监管提供数据参考。


(2)夜光卫星

负责在夜间为城市保驾护航,凭借其“火眼金睛”,可捕捉城市夜间微弱的光亮信息,而光点的多少、光的亮暗正反映了人类活动的强弱,进而可得出城市轮廓、繁荣程度,以及人类活动分布情况,最终服务于公共照明补光、夜经济管理、禁渔区监管等业务。


(3)雷达卫星

具有“顺风耳”,即使被云雨遮挡、深埋地下,仍可准确获取地表信息,解决前两位无法工作的场景。通过主动发射电磁波的方式,实现不受云层干扰,全天候观测地表,可有效监测地面沉降、采空塌陷、不稳定边坡、洪水监测、溢油监测、岩性构造、地形测图等,是监测城市安全的重要手段。



至此,多类型的遥感卫星,为城市发展打造一张全天候、全方面、全过程的保护网,形成城市卫星监测体系。区域级城市卫星综合监测平台作为城市卫星的应用载体,将多源卫星数据整合和集成高精度基础地理信息数据、长时间序列地面观测数据以及社会经济统计数据等各种数据资源,形成全覆盖、全信息、多尺度、多时相、多元化的“天-空-地一体化”城市级空间信息数据资源库。将卫星应用技术与物联网、5G、人工智能、区块链等技术融合,作为城市卫星互联网基础设施,统一面向防灾减灾、能量评估、公共卫生、生态环境、食品安全、空间治理等领域提供立体监测、智能分析、精准监管和辅助决策。


区域级城市卫星综合监测平台



(1)自然资源与规划领域,可周期性监测地表变化情况,进而为城市更新改造、城市规划等提供科学数据参考。同时,结合卫星热红外监测手段,可监测城市热岛状况,为海绵设施选址或重点绿化等提供决策辅助。



自然资源现状卫星遥感监测示例



(2)城市建设领域,可有针对性的获取城市建设相关现状及变化信息,如城市建筑物、城市道路、城市公园绿地等,提供城市建设现状分布情况的基础上,可为城市建设规划、城市绿化选址等提供宏观发展建议,有助于城市健康发展。另外,借助雷达卫星,可不间断获取城市各建筑物、地表形变情况,快速筛查所有隐患地点,为现场排查提供指导,维护城市正常运行,降低民众生命、财产危险。




城市建筑分布卫星遥感监测示例



(3)生态环境领域,可通过各项参数反演,获取城市内水文、植被、大气状况信息,并以此分析城市整体生态环境现状及变化情况,为各项市政建设提供参考,如城市水域保护占补专项规划、城市绿化建设规划、城市大气环境整治等。



城市植被生态环境卫星遥感监测示例



(4)农业农村领域,卫星遥感可实现耕地保护监测、农作物类型监测、农作物长势监测、农作物估产、土壤墒情监测等,为农业生产指导、数据统计上报等提供客观数据参考,切实保障粮食安全。



城市水稻分布卫星遥感监测示例

城市遥感卫星优质的服务需要配套强大的基础设施技术支撑体系,形成贯通“卫星—地面站—应用”的城市综合监测服务组织体系和应用流程、市场口碑。需要做到以下三点:①在城市建立卫星地面站,确保引接的合作卫星拍摄城市任务出现冲突时,优先获得合作卫星资源状态拍摄任务知情权,便于灵活调度或优先规划拍摄任务,掌握卫星影像获取业务的市场主动权和话语权。②长期、系统性研究城市地貌特征的多源卫星监测目标和指标状态,灵活应用多种图像解译,长期积累本地地物种类的遥感解译样本,提高遥感解译正确率核心技术。③长期研究本地政策转化成业务应用模式,把控业务应用需求更准确。



常熟市卫星测控地面站

在国家卫星互联网产业政策感召下,必将有更高频次、更高分辨率的遥感卫星为社会服务,解决长期以来制约我国城市遥感应用的技术瓶颈问题。同时,城市遥感卫星也需要创新应用模式和商业模式,利用“羊毛出在猪身上”的互联网思维,降低社会使用卫星数据资源门槛,充分发挥产业创新带动作用,让长期价值投资的城市政府或融资单位获得可观的社会和经济效益。






文/图:赵宏、苏晓玉、张鑫
编辑:刘玲



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