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                          可持續發展科學衛星“前世今生”

                          2021-11-07 中國科學報 韓揚眉
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                          太原衛星發射中心 鄭斌供圖
                            它是人類在地球上活動的偵察員,通過三大載荷“利器”全天時協同觀測,觀察人與自然如何交互作用,精細刻畫著“人類活動痕跡”的點點滴滴;
                            它是未來可持續發展的“吹哨人”,監控人類“不文明行為”,動態、多尺度、周期性地捕捉地球大數據為實現可持續發展目標提供豐富信息。
                            它是服務聯合國2030年議程,推動可持續發展目標實現的首個太空“中國代表”,以開放的胸懷實現數據全球共享、共用,為縮減可持續發展的不平衡和縮小區域間的數字鴻溝提供幫助,為發展中國家,特別是‘一帶一路’國家提供數據支持。
                            它就是全球首顆專門服務聯合國2030年可持續發展議程的科學衛星。
                            11月5日上午10點19分,我國在太原衛星發射中心用長征六號運載火箭將可持續發展科學衛星1號(SDGSAT-1)發射升空。隨后,衛星順利進入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。
                            捕捉地球大數據
                            2015年聯合國發布《變革我們的世界:2030年可持續發展議程》(以下簡稱“2030年議程”),如今,聯合國2030年議程已進入“10年行動期”。
                            然而,實施過程中一直面臨數據缺失、指標體系研究不足、發展不平衡等諸多挑戰,例如:可持續發展目標監測數據缺失和指標體系動態變化、可持續發展目標繁多且相互關聯、區域發展不平衡,本土化問題多樣、可持續發展目標監測的評價指標模型化問題復雜。
                            其中對數據和方法的需求是最重要、最迫切的。多年來,雖然支撐可持續發展目標監測與評估的數據顯著增加,然而,在數據的空間覆蓋和及時性方面,仍然存在重大缺口。
                            全球可持續發展目標指標數據庫顯示,僅有少數幾個可持續發展目標的數據覆蓋超過了80% 的國家,且對于大部分目標而言,數據存在嚴重的時間滯后。以上數據缺口對實時監測各目標進展及評估區域間差異造成了阻礙。
                            “數據創新是解決上述缺口、加速實現可持續發展目標的關鍵,而創新的一個重要領域是地理空間信息和統計信息的融合?!敝袊茖W院院士、可持續發展科學衛星首席科學家郭華東表示。
                            通過衛星、航空、地面傳感器等獲取對地觀測數據,且以對地觀測數據為基礎、具有空間屬性的地球大數據一方面具有海量、多源、異構、多時相、多尺度、非平穩等大數據的一般性質。同時,具有很強的時空關聯和物理關聯,具有數據生成方法和來源的可控性。地球大數據可促進理解地球自然系統與人類社會系統間復雜的交互作用和發展演進過程,從而為實現可持續發展目標作出重要貢獻。
                            這些,通過SDGSAT-1產生的數據可以實現。
                            郭華東介紹,SDGSAT-1有三大科學目標:一是通過探測人類活動與地球表層環境交互影響的地物參量,實現綜合探測數據向可持續發展目標應用信息的轉化,研究表征人類活動與自然環境相關指標間的關聯和耦合。
                            二是充分利用可持續發展衛星1號對地表進行宏觀、動態、大范圍、多載荷晝夜協同探測的優勢,研究城市化水平、人居格局、能源消耗、近海生態等以人類活動為主引起的環境變化和演變規律,服務可持續發展目標相關領域的研究。
                            三是探索夜間燈光或月光等微光條件下地表環境要素探測的新方法與新途徑。
                            “希望形成國內外現有衛星系統和可持續發展系列科學衛星協同互補觀測體系,為全球可持續發展目標監測和評估提供系統性支撐?!惫A東說。
                            “硬核”指標性能
                            SDGSAT-1的成功發射并運行,是中國科學院集成優勢研究力量和資源,系統深入開展地球大數據支撐可持續發展目標實現工作的結果。
                            2018年,中國科學院部署了“地球大數據科學工程”A類先導科技專項(以下簡稱:“地球大數據專項”),SDGSAT-1由地球大數據專項研制,從2019年1月工程立項,經過多個單位3年協同努力所共同完成。
                            其中,可持續發展大數據國際研究中心為該衛星主用戶方,中科院國家空間科學中心負責工程大總體和地面支撐系統的研制建設,中科院微小衛星創新研究院負責衛星系統研制,衛星有效載荷由中科院上海技術物理研究所、長春光機所、空天信息創新研究院研制??茖W應用系統由中科院空天信息創新研究院研制。測控系統由中國西安衛星測控中心負責。用于這次發射任務的運載火箭由中國航天科技集團有限公司第八研究院(805所)研制,此次任務是長征六號運載火箭的第8次飛行任務。
                            SDGSAT-1衛星為太陽同步軌道設計,搭載了高分辨率寬幅熱紅外、微光及多譜段成像儀三種載荷,設計有“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,可實現全天時、多載荷協同觀測。同時,擁有月球定標、黑體變溫定標、LED燈定標、一字飛行定標等星上和場地定標模式,保證了精確定量探測的需求。
                            值得一提的是,SDGSAT-1衛星的微光載荷是國際首個高分辨率夜光遙感載荷,可以精確識別城市次干路及小區燈光分布特性,另通過彩圖提升燈光及地物識別能力,探測城市夜間顆粒物濃度。
                            SDGSAT-1衛星的熱紅外載荷為30米分辨率,具備目前全國最高空間分辨率,300km量級的幅寬,可以提供全球范圍地表的高精度長波紅外數據,實現對城市發育和空間格局的精細刻畫。
                            此外,SDGSAT-1衛星的多光譜載荷分辨率為10米,適合海岸帶、近海環境探測。
                            “通過三個載荷全天時協同觀測,旨在實現“人類活動痕跡”的精細刻畫,將為表征人與自然交互作用的指標研究和對全球可持續發展目標實現進行監測、評估和科學研究提供數據支持?!惫A東表示,衛星在軌運行后,其數據產品將面向全球進行共享,為國際社會,特別是發展中國家,提供開展可持續發展目標研究所需的數據支撐。
                            共赴美好未來
                            為什么需要可持續發展科學衛星?大數據究竟為什么如此重要?
                            事實上,過去一段時間,可持續發展大數據國際研究中心利用地球大數據支撐可持續發展目標,已取得了一系列的顯著成果。
                            諸如在實現“零饑餓”方面,聚焦可持續糧食生產體系,發展了融合多源信息的空間分布制圖方法,構建了中國耕地復種指數和14種主要作物空間分布數據集,據此開展相關研究,提出了數據驅動的高效生態農業模式,并通過實體試驗農場案例,為農戶與不同規模經營主體開展可持續農業生產提供技術支撐與示范。
                            在實現清潔飲水和衛生設施方面,發展了中國湖泊水體透明度數據集、全球大型湖泊水體透明度數據集等多個數據集,并開展湖泊水體透明度、農作物用水效率指標的全球示范應用,研究成果為聯合國全球可持續發展目標數據庫中收錄的中國數據集提供了補充,為其他發展中國家監測和評估SDG 6目標實現進程提供了重要的參考。
                            此外,還將在保護和捍衛世界文化和自然遺產、加強各國抵御和適應氣候相關的災害和自然災害的能力、預防和大幅減少各類海洋污染等多個可持續發展目標需求開展監測和研究。
                            “希望與國內外的科學家一起,充分利用SDGSAT-1衛星對地表進行宏觀、動態、大范圍、多載荷晝夜協同探測的優勢,通過全球數據資源的有效獲取和共享共用,為縮減全球可持續發展不平衡和區域間的數字鴻溝做出貢獻?!惫A東提出了SDGSAT-1衛星的美麗愿景。
                            中國科學院副院長、黨組副書記、空間科學衛星工程總指揮陰和俊表示,SDGSAT-1衛星是中國實質性貢獻2030年議程的重要體現,是向國際社會展現大國擔當的具體行動。同時,也是中國科學院落實習近平主席致CBAS成立大會暨2021年可持續發展大數據國際論壇賀信精神、體現心系“國家事”、肩扛“國家責”的具體舉措。希望以此為契機、以建設CBAS為抓手,充分發揮中國科學院多學科綜合性優勢和國家戰略科技力量的特點,為2030年議程實施和構建人類命運共同體做出更大貢獻。
                          打印 責任編輯:閻芳
                          • 地球軌道變化或是氣候突變幕后推手

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