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高端访谈 | 李德仁:遥感双院士的中国梦
高端访谈 | 李德仁:遥感双院士的中国梦

  此前,泰伯网曾发布《在卫星上完成遥感影像分析:太空计算可能引发测绘地理信息革命》一文,文中提到“未来的卫星将会携带一个小型黑匣子,可以在太空采集数据并进行即时分析,遥感影像无需下载到地面,美国正在研究和实验这一技术”。有读者评论说这一技术目前还处于想象阶段,离工程应用很远,还有人指出如果没有非目视解译,这项技术充其量也就是数据预处理。但两院院士李德仁看到此文后表示,中国的星上遥感影像处理技术已经取得了一定的进展,并在2016年就已经应用到应急响应的在轨目标自动检测中。

  因此,为了了解在轨处理技术的最新进展和应用,6月14日在泰伯网举办的WGDC 2018现场,泰伯网对李德仁院士进行了专访,不但聆听到李院士讲述在轨处理技术的前世今生,更是意外收获了他的中国梦。
 

  汶川之痛,遥感影像处理模式必须要变

  李德仁院士说,其实早在2003年,他就开始思考,不能仅仅把卫星当成一个成像工具,而是要让卫星在天上就能发现目标、监控变化。要实现这个目的,卫星上就不能仅仅装载小型计算单元,而是需要配置高性能的硬件和软件设备。

  直到汶川地震对遥感产业的刺痛,让中国加速了这一技术的研发。李德仁回忆说,在汶川地震时期,中国的卫星总数还不多,他们用了一天的时间才拿到了第一张遥感影像,是意大利COSMO提供的雷达影像,有了这个数据之后,又用了三天时间回答了“重灾区在哪儿”这个问题,而三天刚好是地震抢救伤员的72黄金小时。“从这个方面讲,我们是对不起老百姓的”,讲到这里,李德仁院士的心情非常沉重。

  此外,李德仁院士还提到了一个案例,中国海军一直在非洲执行抓捕海盗的任务,中国卫星已经拍到了海盗的位置,但必须等到卫星转到中国上空,这个数据才能下载下来,再在地面进行处理解译,四五个小时过去了,海盗早已经不在那个位置了。

  正是由于汶川地震的刺痛和国家安全等领域的迫切需求,让遥感工作者产生了强烈的责任感和使命感,遥感影像处理模式必须要变。
 

  星上遥感影像实时处理技术,中国早就有了

  为了在有限宽带下最大化下传有效数据,减少数据传输消耗的时间,李德仁院士提出了在轨处理(Onboard Processing)概念,并启动了重大基础研究项目,欲实现在轨实时智能计算分析、目标提取、几何定位、变化检测、数据压缩等,并实时将处理结果传回到用户终端。

  目前,该项目已经进行了四年,在这期间的2016年,首次在海洋卫星上使用了在轨处理技术,实现了海洋时敏目标在轨自动识别检测。当问及为什么选择海洋卫星实验这项技术呢?李德仁院士解释到,因为海洋卫星数据量非常大,350公里的条带,一千公里长的数据,光是下载时间就需要三分钟,这时目标船只可能早已离开;另外,海洋目标是动态的,属于时敏目标,监测难度更大,如果这个实现了,那么其他卫星也基本能满足实际需求。
 

  李德仁的中国梦:PNTRC五位一体服务

  梦想这个词多是出自孩童及青年之口,就连而立不惑之年的人都少有提及,因为他们早已安于现状了。但当一位功成名就的八旬老人,向你侃侃而谈他的梦想并正在按部就班的为之实践时,带给我们的只有震撼和崇敬。

  “在轨处理只是第一步,我们还要攻克星基导航增强、天地一体化网络通信、天基信息智能终端服务、天基资源调度等很多难题。虽然我已经快80了,但我希望在我有生之年能够实现天空地一体化协同的实时对地观测智能服务,即PNTRC五位一体服务,这是我的梦想。”李德仁院士自然而坚定的说。

  他口中的PNTRC五位一体服务,是指天基信息实时服务系统,即利用天基空间信息网络,对全球不同领域用户提供定位(Positioning)、导航 (Navigation)、授时(Timing)、遥感(Remote sensing)、通信 Communication)服务,这就是李院士的中国梦。

  李院士介绍说,当PNTRC系统建成后,可以提供三种服务:一是天上10兆带宽无缝通信服务;二是手机1米、汽车驾驶10厘米的实时增强导航定位服务;三是0.5米光学影像和雷达视频数据实时处理并直通用户终端服务。

  这是他的终极目标,而在提供PNTRC服务之前,首先要实现通导遥一体化。李德仁院士说,目前,全球各国的通信、导航、遥感三类卫星系统均各成体系并且相互独立,导致信息分离、服务滞后。因此,我们要发展“一星多用、多星组网、多网融合、智能服务”的通导遥一体化服务体系。

  李德仁院士指出,PNTRC系统可以说是军民融合项目,既服务于国防,又服务于老百姓。目前,为什么地理信息产业大众化应用程度一直不高?为什么城市规划、智慧交通、应急救援等各个领域对地理信息产业提供的服务不满意?一个重要的原因就是我们提供的时空信息服务还不够快、不够准、不够灵,比如室外定位精度只有10米、地下定位没有信号等等。这些问题在PNTRC系统建成后,都可以得到极大的改善。

  李德仁院士的武汉大学团队已经开始行动,他们联合国内优势团队利用珞珈系列卫星进行在轨科研实验,攻克技术难题。目前,珞珈一号01星已经成功发射并传回影像,用于夜光遥感和卫星导航增强研究,珞珈一号02星计划于2019年发射,将研制一个全天候、全天时的视频雷达卫星。珞珈一号03星计划2020年发射,将实现0.5m光学视频图像直接传送到智能手机上。

  相信在李院士的带领下,PNTRC服务一定会在不久的将来建成,届时,它将成为中国的另一张名片,将航天应用从专业用户推广到全球大众用户,为全球各行各业和大众百姓提供强有力的空天信息智能服务。

问答
之路

1981年

获武汉测绘学院硕士学位

1985年

获联邦德国斯图加特大学博士学位

1991年

当选中国科学院院士

1994年

当选中国工程院院士

1999年

当选国际欧亚科学院院士

2008年

被苏黎世理工大学授予名誉博士学位

印象
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