美公司提实时卫星图像技术，中科院已经运行多年

近日，亚马逊网络服务公司（AWS）宣布将与国防工业巨头洛克希德·马丁公司（Lockheed Martin）合作，提供名为“AWS地面站”（AWS Ground Station）的卫星连接服务，引起了国内外航天业的震动。该服务通过分布在全球的12个地面站天线组成的全托管的地面接收网络提供卫星数据服务，政府和企业用户等不需要建立或管理地面基础设施，按照需求付费，即可快速获取、下载、处理、存储和分析卫星数据。该模式将在很大程度上颠覆和改变传统航天遥感的服务流程和模式，撼动目前民用或商业航天的格局。

传统情况下，地面基站从接收卫星数据到卫星上线分发、交付用户使用有严格的时间表和相当长时间的延迟。而自2018年10月以来，美国卫星公司DigitalGlobe公司利用自身的卫星，在参与测试AWS地面站服务过程中，将数据处理的时间从一小时缩短到不到一分钟，准确的说是55秒。这对于卫星数据服务是一个重大突破和飞跃。

其实，在我国，依托于中科院遥感卫星地面接收站（包括密云站、喀什站、三亚站、昆明站和北极站），中科院空天研究院刘建波团队早在几年前就已经提出相似的观点和理念，并构建了虚拟地面站系统（软件名称“SATSEE”），初步实现了中国遥感地面站接收的卫星遥感数据实时处理和推送服务。该系统采用主动推送的模式，当真实地面站接收数据后，在2~3分钟内就能将卫星遥感数据推送到用户客户端，用户可以近实时看到卫星过境时地表的状况。该系统在2015年获得海南省科技进步一等奖。

“互联网”+卫星地面站=虚拟地面站

遥感虚拟地面站主要利用现有地面站基础设施条件，借助于大数据实时处理能力和先进的互联网传输技术提供服务。由于该系统主动推送卫星遥感数据的近实时性，从用户的角度，就好像拥有一个不需要硬件投资的虚拟地面接收站，就能够快速获得遥感数据，这和亚马逊目前推出的卫星服务具有极强的相似性。

虚拟地面站系统软件主要包括了两个部分，一部分部署在地面站总部的系统中，另一部分部署在客户端。部署在地面总部系统中的软件主要包括：数据接收、实时处理、快速分发等软件处理模块。这些模块将卫星下行数据实时处理转换成易于用户识别解译的图像，在图像上叠加地理位置信息，并按照用户定制区域进行数据推送。部署在客户端的软件主要包括：数据获取、人机交互管理、影像显示以及数据导出等处理模块。这些模块向用户近实时生动展示卫星数据，主动推送近实时卫星数据。

图1展示的是本文撰写时（2018年12月5日），从系统中截取的刚刚收到的高分2号（GF-2，1m）过境蒙古国首都乌兰巴托苏赫巴托广场的卫星数据。目前该系统可以通过电脑、手机、平板等多客户端进行数据不同层次的查阅、定制和接收。

图1 虚拟地面站系统软件界面（高分2号1m近实时过境乌兰巴托苏赫巴托广场的卫星数据）

图2 虚拟地面站系统用户端的主要功能

目前虚拟遥感卫星地面站系统已在国内的国土、海洋、环境、水利、农业、林业、减灾应急等领域的科研院所以及相关遥感应用单位成功安装部署，并稳定运行了数年，为用户提供近实时的遥感快速数据服务。同时得益于我国遥感卫星地面站的覆盖优势，该系统已经在蒙古、肯尼亚、斯里兰卡、柬埔寨、吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦、尼泊尔、泰国以及委内瑞拉、比利时等国，安装与部署，使得“一带一路”沿线的这些大多数发展中国家在无需实际建设卫星接收天线的情况下，就能够近实时地获取多颗中外卫星的快视数据，解决当地实际应用中的困难，服务当地经济社会发展。图3展示的是目前我国遥感卫星地面接收站的分布以及在国际上已经部署虚拟地面站的国家(红色区域是已安装虚拟地面站的国家)。

图3 中国遥感卫星地面站的分布以及已部署虚拟地面站的国家分布

“AI”+ 虚拟地面站

未来，随着中国遥感卫星家族的不断壮大以及中国遥感卫星地面站全球建站计划的推进与实施，虚拟地面站系统所提供的卫星数据的种类和覆盖面积也将极大的丰富与提供，能够为更多更广泛的用户提供快速的遥感数据服务。此外，中科院空天信息研究院，也将在虚拟地面站提供近实时遥感卫星数据的基础上，利用深度学习、人工智能等技术，结合遥感数据本身的特征和特性，对近实时遥感数据进行快速的地物变动以及相关应用信息的提取与识别，以便为用户提供更好更有价值的信息资源。

激烈的竞争

随着亚马逊“AWS地面站”服务的宣布与实施，一场全球颠覆传统卫星航天业服务模式的变革正在来拉开，这次对于航天业来说，所谓的“狼”是真正来了。我国如何应对？笔者认为无论是我们航天业的政府管理部门、亦或是相关科研机构还是商业航天的公司，都应该认清形势和发展趋势，转变服务理念，打破现有体制机制的困境，加大资金人员等方面的投入与建设，在现有研究基础上，结合先进技术手段，以用户为核心，朝着提供更快、更高、更准的卫星数据与应用服务目标前进，实现由卫星数据与应用的“提供者”向卫星数据与应用的“服务者”转变，最终成为这场变革浪潮的“领跑者”。