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高端訪談@ 泰伯網 出品
李德仁
高端訪談 | 李德仁:遙感雙院士的中國夢

  此前,泰伯網曾發布《在衛星上完成遙感影像分析:太空計算可能引發測繪地理信息革命》一文,文中提到“未來的衛星將會攜帶一個小型黑匣子,可以在太空采集數據并進行即時分析,遙感影像無需下載到地面,美國正在研究和實驗這一技術”。有讀者評論說這一技術目前還處于想象階段,離工程應用很遠,還有人指出如果沒有非目視解譯,這項技術充其量也就是數據預處理。但兩院院士李德仁看到此文后表示,中國的星上遙感影像處理技術已經取得了一定的進展,并在2016年就已經應用到應急響應的在軌目標自動檢測中。

  因此,為了了解在軌處理技術的最新進展和應用,6月14日在泰伯網舉辦的WGDC 2018現場,泰伯網對李德仁院士進行了專訪,不但聆聽到李院士講述在軌處理技術的前世今生,更是意外收獲了他的中國夢。
 

  汶川之痛,遙感影像處理模式必須要變

  李德仁院士說,其實早在2003年,他就開始思考,不能僅僅把衛星當成一個成像工具,而是要讓衛星在天上就能發現目標、監控變化。要實現這個目的,衛星上就不能僅僅裝載小型計算單元,而是需要配置高性能的硬件和軟件設備。

  直到汶川地震對遙感產業的刺痛,讓中國加速了這一技術的研發。李德仁回憶說,在汶川地震時期,中國的衛星總數還不多,他們用了一天的時間才拿到了第一張遙感影像,是意大利COSMO提供的雷達影像,有了這個數據之后,又用了三天時間回答了“重災區在哪兒”這個問題,而三天剛好是地震搶救傷員的72黃金小時。“從這個方面講,我們是對不起老百姓的”,講到這里,李德仁院士的心情非常沉重。

  此外,李德仁院士還提到了一個案例,中國海軍一直在非洲執行抓捕海盜的任務,中國衛星已經拍到了海盜的位置,但必須等到衛星轉到中國上空,這個數據才能下載下來,再在地面進行處理解譯,四五個小時過去了,海盜早已經不在那個位置了。

  正是由于汶川地震的刺痛和國家安全等領域的迫切需求,讓遙感工作者產生了強烈的責任感和使命感,遙感影像處理模式必須要變。
 

  星上遙感影像實時處理技術,中國早就有了

  為了在有限寬帶下最大化下傳有效數據,減少數據傳輸消耗的時間,李德仁院士提出了在軌處理(Onboard Processing)概念,并啟動了重大基礎研究項目,欲實現在軌實時智能計算分析、目標提取、幾何定位、變化檢測、數據壓縮等,并實時將處理結果傳回到用戶終端。

  目前,該項目已經進行了四年,在這期間的2016年,首次在海洋衛星上使用了在軌處理技術,實現了海洋時敏目標在軌自動識別檢測。當問及為什么選擇海洋衛星實驗這項技術呢?李德仁院士解釋到,因為海洋衛星數據量非常大,350公里的條帶,一千公里長的數據,光是下載時間就需要三分鐘,這時目標船只可能早已離開;另外,海洋目標是動態的,屬于時敏目標,監測難度更大,如果這個實現了,那么其他衛星也基本能滿足實際需求。
 

  李德仁的中國夢:PNTRC五位一體服務

  夢想這個詞多是出自孩童及青年之口,就連而立不惑之年的人都少有提及,因為他們早已安于現狀了。但當一位功成名就的八旬老人,向你侃侃而談他的夢想并正在按部就班的為之實踐時,帶給我們的只有震撼和崇敬。

  “在軌處理只是第一步,我們還要攻克星基導航增強、天地一體化網絡通信、天基信息智能終端服務、天基資源調度等很多難題。雖然我已經快80了,但我希望在我有生之年能夠實現天空地一體化協同的實時對地觀測智能服務,即PNTRC五位一體服務,這是我的夢想。”李德仁院士自然而堅定的說。

  他口中的PNTRC五位一體服務,是指天基信息實時服務系統,即利用天基空間信息網絡,對全球不同領域用戶提供定位(Positioning)、導航 (Navigation)、授時(Timing)、遙感(Remote sensing)、通信 Communication)服務,這就是李院士的中國夢。

  李院士介紹說,當PNTRC系統建成后,可以提供三種服務:一是天上10兆帶寬無縫通信服務;二是手機1米、汽車駕駛10厘米的實時增強導航定位服務;三是0.5米光學影像和雷達視頻數據實時處理并直通用戶終端服務。

  這是他的終極目標,而在提供PNTRC服務之前,首先要實現通導遙一體化。李德仁院士說,目前,全球各國的通信、導航、遙感三類衛星系統均各成體系并且相互獨立,導致信息分離、服務滯后。因此,我們要發展“一星多用、多星組網、多網融合、智能服務”的通導遙一體化服務體系。

  李德仁院士指出,PNTRC系統可以說是軍民融合項目,既服務于國防,又服務于老百姓。目前,為什么地理信息產業大眾化應用程度一直不高?為什么城市規劃、智慧交通、應急救援等各個領域對地理信息產業提供的服務不滿意?一個重要的原因就是我們提供的時空信息服務還不夠快、不夠準、不夠靈,比如室外定位精度只有10米、地下定位沒有信號等等。這些問題在PNTRC系統建成后,都可以得到極大的改善。

  李德仁院士的武漢大學團隊已經開始行動,他們聯合國內優勢團隊利用珞珈系列衛星進行在軌科研實驗,攻克技術難題。目前,珞珈一號01星已經成功發射并傳回影像,用于夜光遙感和衛星導航增強研究,珞珈一號02星計劃于2019年發射,將研制一個全天候、全天時的視頻雷達衛星。珞珈一號03星計劃2020年發射,將實現0.5m光學視頻圖像直接傳送到智能手機上。

  相信在李院士的帶領下,PNTRC服務一定會在不久的將來建成,屆時,它將成為中國的另一張名片,將航天應用從專業用戶推廣到全球大眾用戶,為全球各行各業和大眾百姓提供強有力的空天信息智能服務。

問答
之路

1981年

獲武漢測繪學院碩士學位

1985年

獲聯邦德國斯圖加特大學博士學位

1991年

當選中國科學院院士

1994年

當選中國工程院院士

1999年

當選國際歐亞科學院院士

2008年

被蘇黎世理工大學授予名譽博士學位

印象
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