在中国科学院空天信息创新研究院(以下简称空天院)三亚园区会议室的投影屏幕上,一张张遥感影像照片逐帧翻过。红树林从被鱼塘“蚕食”到郁郁葱葱,中心城区不断向外扩张,新的建筑和基础设施不断涌现……这些照片,直观反映了自1988年以来,海南岛城镇建成区建设规模扩展形态、规模和速度。部分遥感影像,也汇聚成《海南岛城镇扩展遥感监测图集》,在12月17日举行的海南省地球观测重点实验室成立十周年学术研讨会上发布。
2015年崖州湾科技城遥感影像。空天院供图
2021年崖州湾科技城遥感影像。空天院供图
从建设卫星数据接收站,到创建海南遥感大数据设施技术体系,海南省地球观测重点实验室历时十年,用遥感科技为海南拓展了一片新“视”界。
海南省地球观测重点实验室主任、中国科学院院士郭华东表示,成立十年来,实验室始终秉持“立足海南、陆海统筹、服务南方、辐射东盟”的战略定位,聚焦海南国际自贸港建设、国家南海发展战略和海上丝绸之路建设等重大需求,通过整合数据资源、创新数据应用,致力于打造世界一流的区域特色研究机构。
背靠站网 深耕数据
2009年,为建设我国地球空间信息基础设施陆地观测卫星数据全国接收站网,解决我国南海和周边区域长期缺乏遥感卫星数据的状况,在三亚郊区的一片荒地里,三亚遥感卫星接收站开始建设,并于2010年建成投入运行。
三亚站的建成,使我国陆地观测卫星数据直接获取能力伸展到南部海疆,实现了对全国陆地和海域的完全覆盖,填补了我国民用对地观测接收空白。与此同时,如何最大化发挥数据资源的价值,推动数据在海南及区域的深度应用与创新发展,成为了另一个需要迫切解决的问题。
2012年1月,中国科学院与海南省签订科技合作协议,将共建“海南省重点实验室”纳入到院省合作框架中。2014年11月4日,海南省地球观测重点实验室正式获批设立,并开展热带亚热带陆、海、气要素对地观测理论,热带亚热带海、陆、气要素的空间信息提取方法,热带亚热带遥感应用示范与数字海南三大研究方向。
中国科学院空天信息创新研究院副院长张兵表示,实验室肩负推动遥感技术创新和应用拓展的重大使命,要推进产学研一体化,让遥感技术在理论创新、产业应用和人才培养之间形成良性循环,支撑航天强国建设。
从0到1 建设体系
自成立以来,实验室一直致力于地球观测技术的研究与应用,通过高分辨率遥感影像技术手段,创建了海南遥感大数据设施技术体系,实现海南遥感“从0到1”的建设历程。
海南省海口市东寨港境内,有一片红树林保护区。红树林是海陆边界上罕见、壮观且丰富多产的生态系统,被称为“天然海岸卫士”。
海南地球观测重点实验室研究员张丽介绍,为了加强对红树林的保护、管理和可持续利用,通过分析卫星影像,实验室监测评估海南东寨港国家级自然保护区红树林的现状和变化,为东寨港红树林可持续发展提供科技支撑。2018年成片的红树林被鱼塘“蚕食”,而到2020年,不断增加的绿色让来自太空的照片每一张都是风景。
此外,实验室还发展了热带亚热带对地观测信息机理与方法,包括研制“海南一号”光学卫星星座、提出商业化轻量级SAR卫星设计方案、研发激光雷达全数字接收机芯片技术、完成SDGSAT-1卫星辐射定标综合实验、搭建无人机合成孔径雷达系统。
在推动海南遥感科学技术发展方面,实验室完成了“星-机-地”海南遥感综合实验,形成了海南航天、航空和地面一体化遥感观测体系,提升了海南资源环境遥感监测与应用服务水平。同时,研究完成了《海南省商业航天发展战略研究报告》,提出了海南省发展商业航天的十大建议。
10年岁月变迁,从落地到发展壮大,实验室不仅让遥感技术在海南“安家”,还不断推进技术应用、突破和创新,在土地利用变化监测、生态环境质量评估、灾害预防与减灾、热带农业、海岸带和海洋环境监测等方面发挥重要作用,为自贸港可持续发展提供决策依据。
服务区域 促进发展
香蕉、水稻、槟郎等作为海南农业发展、农民增收的产业,在农业经济结构中占有重要地位。但是,每年农民都要面临槟榔黄化病、香蕉枯萎病、水稻病虫害、橡胶白粉病等主要热带作物病虫害造成的减产问题。
如何才能做好病虫害监测预警?海南农飞客农业科技有限公司找到了海南地球观测重点实验室副研究员叶回春。
“我们运用高精度遥感识别技术,研发出海南作物病虫害遥感监测与预测系统,解决了作物生产过程中缺乏大面积、快速、无损病虫害监测预警的难题,结合植保无人机精准施药,实现了农作物病虫害的精准防控与农药减量增效。”叶回春说。
不仅如此,实验室还建立了遥感大数据及自动化、流程化的监测流程框架,支撑了海南农垦土地利用动态遥感监测平台的建设,能够精确监测橡胶林资源分布与长势状况,实现动态管理,显著提升了农垦土地的精细化管理水平,为热带农林的可持续发展提供了有力支撑。
此外,实验室还促成高分辨率对地观测系统在海南的落户与应用,推动了“高分辨率对地观测系统海南数据与应用中心”的建立,支撑了海南10多个委办局利用高分卫星数据开展社会经济应用。
谈及未来发展方向,郭华东指出,随着海南陆海空一体化战略的推进以及航天产业布局的加速,实验室将紧扣海南自由贸易港、全球发展倡议和联合国2030年可持续发展议程的重大需求,深化遥感技术研究与应用,进一步服务区域和国家战略,为推动海南社会、经济、环境发展提供精准的空间技术支持。
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