空間信息產(chǎn)業(yè)助推科技北京建設

童慶禧 中國科學院遙感應用研究所研究員，北京大學遙感與地理信息系統(tǒng)研究所所長、博士生導師。中國科學院院士，國際歐亞科學院院士。目前還擔任中國國家遙感中心專家委員會主任。

2008奧運會成功召開后，北京秉承奧運理念，提出建設“人文北京、科技北京，綠色北京”的總要求。其中，科技北京就是要深入貫徹落實科學發(fā)展觀，按照建設創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略要求，大力提高自主創(chuàng)新能力和推進科技成果轉(zhuǎn)化應用，把科技滲透到經(jīng)濟、社會、文化各個領域，全面提升首都生產(chǎn)、生活，城市運行管理等各方面的科技含量，率先將北京建設成為創(chuàng)新型城市。

空間信息產(chǎn)業(yè)是北京市重點發(fā)展的高新技術領域。本文著重講述北京市科委主持完成的國家“十五”科技攻關和“863”計劃聯(lián)合支持的重大科技成果“北京一號”小衛(wèi)星，及以“北京一號”，小衛(wèi)星對地觀測信息為主的空間信息對北京市經(jīng)濟社會發(fā)展的支持作用。

“北京一號”、衛(wèi)星以其166公斤的重量裝載了兩臺遙感儀器，從2005年10月發(fā)射升空開始，一直不間斷地對北京市和全國進行著觀測和監(jiān)測。這是我國第一顆以我國首都命名的高性能對地觀測衛(wèi)星，也是第一個以北京市屬企業(yè)自主運行、擁有完全自主知識產(chǎn)權的衛(wèi)星對地觀測數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。4年多以來，以這顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)為基礎，已對北京市土地、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地表水資源，城市發(fā)展和違規(guī)用地，城市環(huán)境以及災害等進行著周期性的監(jiān)測和分析，衛(wèi)星遙感結(jié)果已成功進入了市相關委、辦、局的業(yè)務系統(tǒng)，成為推進北京市經(jīng)濟社會發(fā)展的一支高新技術生力軍。

這顆衛(wèi)星也在我國許多重要領域的應用中發(fā)揮了巨大作用，它參與了對四川汶川特大地震的監(jiān)測，而且是北京市科技奧運計劃的成員之一，在監(jiān)測奧運建設進程，特別是在奧運臨近時監(jiān)測青島海域滸苔，保障奧帆賽順利進行發(fā)揮了作用，衛(wèi)星為我國第二次土地資源大調(diào)查提供了豐富的信息。基于“北京一號”的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，開展了對我國西部沙漠化的監(jiān)測?！氨本┮惶枴毙⌒l(wèi)星既具有一定的高分辨率數(shù)據(jù)特點，同時它那600公里寬度的對地面掃描是許多國外大衛(wèi)星都力所不能及的，它可以一年兩次獲得全國完全無云的照片，對北京市而言甚至可形成每一季度的無云覆蓋，對研究監(jiān)測北京市的資源環(huán)境十分有利。

圍繞“北京一號”小衛(wèi)星，在北京市已初步形成了一個包括衛(wèi)星的自主測控、衛(wèi)星空間信息接收、處理、衛(wèi)星數(shù)據(jù)和信息產(chǎn)品生產(chǎn)，以及在農(nóng)、林、水、城市、環(huán)境、災害等重要資源環(huán)境領域應用的空間信息生產(chǎn)服務的新型產(chǎn)業(yè)模式和產(chǎn)業(yè)鏈，在北京市和國家經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。與此同時，衛(wèi)星數(shù)據(jù)也已成功服務于以歐盟為主的34個國家，對改變我國以往對國外衛(wèi)星數(shù)據(jù)的依賴局面產(chǎn)生了積極的作用。

北京：全國第一個擁有對地觀測衛(wèi)星拍攝優(yōu)先權的地方政府

“北京一號”小衛(wèi)星，是北京市科委主持完成的國家“十五”科技攻關和“863”計劃聯(lián)合支持的重大科技成果，采用國際合作，自主研制和集成創(chuàng)新相結(jié)合的方式研制。2005年10月，“北京一號”小衛(wèi)星發(fā)射成功，通過技術創(chuàng)新，機制創(chuàng)新，在北京市建成了國內(nèi)首個“天地一體化”的衛(wèi)星運行服務體系，探索出我國遙感信息服務的新模式，使北京市成為全國首個擁有對地觀測衛(wèi)星拍攝優(yōu)先權的地方政府，極大地提升了首都的自主創(chuàng)新能力和科技服務水平。

“北京一號”小衛(wèi)星的研制和運行，充分體現(xiàn)了設計理念創(chuàng)新，技術創(chuàng)新，集成創(chuàng)新和機制體制創(chuàng)新。

設計理念創(chuàng)新在國際上首次提出并在小衛(wèi)星上實現(xiàn)了高分辨率與中分辨率寬覆蓋遙感成像的結(jié)合；首次將計算機硬盤應用于衛(wèi)星上，實現(xiàn)了在軌衛(wèi)星的低功耗大容量存儲；以低成本、短周期、高性能，長壽命的先進設計理念?！翱?、好、省”地成功合作研制并發(fā)射了一顆高性價比的對地觀測小衛(wèi)星，躋身國際高性價比的對地觀測小衛(wèi)星前列。

技術創(chuàng)新在國內(nèi)首次研制開發(fā)了星地緊密耦合、高效匹配的低成本遙感小衛(wèi)星地面運行系統(tǒng)；在國內(nèi)首次實現(xiàn)對在軌遙感衛(wèi)星的性能提升，在國際上首次實現(xiàn)了基于衛(wèi)星云圖的遙感數(shù)據(jù)選擇性下載，將衛(wèi)星有效數(shù)據(jù)獲取率提高2倍以上，首次通過在軌衛(wèi)星存儲硬盤指令集重組，實現(xiàn)星上存儲能力擴展30倍；首次在國內(nèi)實現(xiàn)了一站式單天線的自主測控及接收管理一體化，創(chuàng)新了多種衛(wèi)星運行觀測模式，極大提高了衛(wèi)星全球數(shù)據(jù)獲取能力。

集成創(chuàng)新 在國內(nèi)首次建設了集衛(wèi)星觀測任務規(guī)劃、衛(wèi)星測控、數(shù)據(jù)接收、產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品分發(fā)、應用服務一體化的遙感衛(wèi)星運行系統(tǒng)；實現(xiàn)了觀測任務實時上載和執(zhí)行。

機制體制創(chuàng)新 創(chuàng)立了我國首家市場化的集遙感小衛(wèi)星系統(tǒng)集成、運行管理、技術研發(fā)、應用服務為一體的公司，形成了集約化，低成本、高效率的遙感小衛(wèi)星運行服務系統(tǒng)，首創(chuàng)了我國遙感衛(wèi)星“自主運行、自負盈虧”的商業(yè)化運營模式，探索了政府支持，企業(yè)運行、商業(yè)服務的民用航天遙感衛(wèi)星應用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的新機制，是國家創(chuàng)新戰(zhàn)略的成功實踐。

“北京一號”小衛(wèi)星：北京市政府公共事務管理模式的好幫手

“北京一號”小衛(wèi)星發(fā)射后，在北京市政府11個委辦局得到深入應用，將遙感信息技術嵌入?yún)^(qū)域政府業(yè)務管理系統(tǒng)中，在國土資源管理，農(nóng)業(yè)資源調(diào)查統(tǒng)計、城市精細管理，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測評價等方面創(chuàng)建了集準確性，時效性、便捷性于一體的政府業(yè)務管理新模式，使遙感信息成為支撐北京市政府業(yè)務管理必不可少的技術手段，在創(chuàng)新政府公共事務管理模式方面取得了全國領先成果。

國土資源管理應用

在北京市國土局土地資源管理中，利用“北京一號”小衛(wèi)星影像，結(jié)合地面調(diào)查，在土地利用變更調(diào)查、土地批后監(jiān)管、輔助土地規(guī)劃三個業(yè)務方向建立了長效服務機制：在土地利用變更調(diào)查方面，按照“月清季累”的工作模式，輔助地籍管理部門及時掌握全市土地利用現(xiàn)狀和新增建設用地情況，為市國土局開展土地執(zhí)法檢查以及按時完成國土資源部下發(fā)的新增建設用地季報工作提供獨家數(shù)據(jù)保障；在土地批后監(jiān)管方面，已實現(xiàn)“征供管一體化”為主線的工作模式，在輔助土地規(guī)劃方面，為現(xiàn)行土地利用總體規(guī)劃實施評價、專項調(diào)研，數(shù)據(jù)調(diào)整與分析以及新版規(guī)劃的編制工作提供了大量的技術支持。

農(nóng)業(yè)資源調(diào)查統(tǒng)計應用

在北京市統(tǒng)計局進行的農(nóng)業(yè)資源調(diào)查統(tǒng)計中，利用“北京一號”小衛(wèi)星影像，創(chuàng)建了“遙感調(diào)查為主，地面調(diào)查為輔”的新型統(tǒng)計工作模式，有效解決了傳統(tǒng)人工統(tǒng)計方法“層層匯總、逐級上報”?？赡墚a(chǎn)生的瞞報，虛報、漏報等問題。建立并完善了全市冬小麥。玉米設施等精確到地塊的統(tǒng)計空間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了從“報什么是什么”向“是什么報什么”的巨大轉(zhuǎn)變，使統(tǒng)計業(yè)務獲得跨越式發(fā)展。

城市精細管理應用

在城市精細化管理業(yè)務應用中，結(jié)合北京市2008環(huán)境建設指揮部和市建委、規(guī)委、市政管委、文物局等相關業(yè)務需求，開展‘城市執(zhí)法管理’應用研究，利用“北京一號”小衛(wèi)星靈活快速的監(jiān)測能力，將原來完全被動依靠群眾舉報，執(zhí)法人員現(xiàn)場核查的傳統(tǒng)監(jiān)管模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃永眯l(wèi)星定期觀測，依據(jù)科學數(shù)據(jù)現(xiàn)場核查執(zhí)法的工作模式。該研究成果和模式，已成功應用到部分政府業(yè)務中，有效地加強了政府相關部門對“城中村”、“航空走廊”、鐵路沿線、“非法磚窯”，“非正規(guī)垃圾場”、“不可移動文物控制帶”的環(huán)境整治。監(jiān)測和執(zhí)法，有效提高了城市精細管理和專項整治的及時性，針對性和有效性。

環(huán)境監(jiān)測評價應用

在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測評價方面，開展了“全市地表河湖水系及濕地動態(tài)監(jiān)測”、“生態(tài)環(huán)境評價”、“森林資源統(tǒng)計調(diào)查”，“生態(tài)建設工程”等18項專項研究，充分顯示出北京一號小衛(wèi)星自主運行的衛(wèi)星數(shù)據(jù)高效率，低成本的優(yōu)勢。同時，結(jié)合北京市“十一五”生態(tài)規(guī)劃和2008奧運生態(tài)環(huán)境保障目標，編制了切合北京生態(tài)實際和發(fā)展目標的《(基于北京號小衛(wèi)星數(shù)據(jù)的)北京市生態(tài)環(huán)境狀況評價技術規(guī)范》，從而為北京市環(huán)保局，北京市水務局、北京市園林綠化局和北京市發(fā)改委真實掌握和評價北京市生態(tài)環(huán)境狀況提供了科學依據(jù)。

展望：空間信息技術需求廣闊

北京市作為我國的首都，在政策、市場、人才，資金和國際交流等各方面具有得天獨厚的優(yōu)勢，空間信息產(chǎn)業(yè)也因此得以蓬勃發(fā)展并初具規(guī)模。目前北京約有900余家涉足空間信息產(chǎn)業(yè)的企業(yè)，占全國總數(shù)的30％，已經(jīng)成為我國最有影響力的產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)和領軍城市。北京市空間遙感數(shù)據(jù)服務市場正處于快速增長階段。隨著北京經(jīng)濟的不斷發(fā)展和城市規(guī)模的日益擴大，北京市空間信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的潛力非常巨大，空間遙感信息資源存在著廣闊的需求空間，未來發(fā)展應有效提高空間遙感數(shù)據(jù)空間分辨率，時間分辨率，光譜分辨率等，面對政府業(yè)務部門日益增長的需求，滿足北京市在森林火險預警、水資源安全、耕地保護和種植結(jié)構(gòu)，土地沙漠化監(jiān)測等難點熱點應用，同時不斷拓展空間信息應用的廣度和深度，提高本市自主創(chuàng)新能力，推進科技成果轉(zhuǎn)化運用，提升北京市空間信息業(yè)的服務能力，大力發(fā)展空間信息產(chǎn)業(yè)，推動空間信息服務成為北京市現(xiàn)代服務業(yè)新的增長點，為“科技北京”建設做出貢獻。