资源三号04星成功发射,中国遥感是如何“炼”成的?

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资源三号04星成功发射,中国遥感是如何“炼”成的?

2025年12月16日11时17分,我国在太原卫星发射中心使用长征四号乙运载火箭,成功发射了资源三号04星。资源三号04星是资源三号系列卫星的第四颗,上天后将与在轨的资源三号02星、03星形成自主立体测绘卫星星座,进一步提升我国立体对地观测能力。

资源三号04星成功发射,中国遥感是如何“炼”成的?

卫星主要分三类,导航、通信和遥感。资源三号属于遥感卫星,那我国遥感事业是如何艰难起步,发展到今天这个程度的,今天我们就来回顾下中国遥感事业的发展史。

1960年,美国发射了气象卫星TIROS-1,这颗卫星被认为是人类第一颗遥感卫星。1962年,美国密歇根大学召开国际环境科学遥感讨论会,正式确立了遥感(Remote Sensing)这一学术名词。我国遥感事业的起步要追溯到1970年,这年周总理签发了研制气象卫星的任务。不过一直到5年后——1975年秋,钱学森才主持召开第一次全国遥感规划筹备会(通县会议);同年11月,我国第一颗携带光学相机的返回式遥感卫星(FSW-0)成功上天,绕行三天后携带胶片回到地球。

很明显,那时候我们还不具备数字成像和星地高速数据传输技术。尽管此时美苏遥感卫星也都是这种返回式,但紧接着1976年,美国发射的KH-11间谍卫星就率先实现了数字成像和数据实时传输。即便以美国1960年发射的第一颗遥感卫星TIROS-1和中国1975年发射的第一颗遥感卫星尖兵一号(FSW-0)相比,中间的差距也至少15年。

但15年的差距,在中国众多落后的技术中,根本就算不上大。1975年我国发射第一颗返回式遥感卫星后,80年代中科院又牵头组织开展了3次综合性航空遥感科学实验,在积累经验的同时也培养出了大批遥感人才,这其中一位便是李德仁。

李德仁1939年出生,1957年考入武汉测绘学院航空测量系。这是李德仁的第八志愿,他的第一志愿是北大。但当时国家重点发展航测与制图专业,但凡报了这个专业都会被优先录取。当时武汉测绘学院航空测量系配置也很豪华,院长是夏坚白,系主任是王之卓。夏坚白1955年被选聘为中科院学部委员,也就是后来的院士;王之卓1980年当选为中科院院士。这俩人都是遥感测绘专家。

李德仁大学期间求知若渴,他大四时甚至发现了苏联专家撰写的教科书有问题,还为此写了好几篇文章。他的同班同学朱宜萱和系主任王之卓的女儿是好朋友,李德仁就托她把文章转给了王之卓,而朱宜萱后来也成了李德仁的妻子。

王之卓给李德仁的文章写了许多批注,还把他叫到家里对谈了3个多小时。1963年李德仁大学毕业,王之卓就鼓励他报考自己的研究生。考试科目总共三门,李德仁两门满分、一门99分。但由于一些莫须有的问题,他被撤销了录取资格,之后在航测队、干校、水泥厂等单位辗转,干过工人、炊事员、技术员等工作。而王之卓还时常牵挂这位门生,写信叮嘱他不要丢了学问。

1978年国家恢复研究生考试,李德仁终于如愿,再次成为王之卓的学生。这一年,他已经39岁。而他之前的经历也没白费,在水泥厂研制的硫铝酸盐水泥获得了第一届国家科技发明二等奖。人类的悲欢并不相通,哪怕是面对同样的苦难,有人收获了伤痕,有人却收获了国家科技发明二等奖,以及后来的国家科技最高奖。

1981年,李德仁研究生毕业,之后留校任教,紧接着1982年又赴德国访学。访学期间,他改善了西方的粗差处理方法,首创了从验后方差估计导出粗差定位的选权迭代法,该方法后来被国际测绘界称为“李德仁方法”。在这背后,是每天工作14个小时以上,并且常常通宵达旦。他用两年半时间完成了别人一般五六年才能完成的博士论文,而他的博士论文被认为是解决了测量学上一个百年来的难题。许多研究机构邀请他前去工作,但他还是在1985年回到了自己的祖国。

回国的背后,还有妻子朱宜萱写给他的一封信:“你是一头牛,吃国家的草,一直到了45岁,你怎么不为国家,为人民产点奶。你目前应当回来挤奶了,这是你作贡献的时候。”

回国后,李德仁干的第一件事是编教材,根据人民日报的报道,总共编了3本。然后还参与了西南边界地区的航空测图,首创性地把GNSS(全球卫星定位系统)放到飞机上,运用GNSS空中三角测量技术,高效完成了无需地面控制点的测图任务。这里强调了无需地面控制点,缘由是该边境地区有地雷,超级危险。该任务相关的成果,后来获得了国家科技进步二等奖。

之后1991年,也就是李德仁回国6年后,就当选了中科院院士。在成为院士能调动更多资源后,李德仁发表了当选院士后的第一篇文章——《论3S集成》。这里的3S(RS、GPS、GIS)分别代表遥感、全球卫星定位系统和地理信息系统。

3S集成给出了遥感发展的宏观引导,而在微观上,遥感技术的核心是成像传感器。成像传感器是“瓦森纳安排”管制技术,瞬时视场(Instantaneous Field Of View,IFOV)小于200μrad的都在管制范围之内。

什么概念呢?主流遥感卫星高度一般在500公里,那在200μrad瞬时视场下地面分辨率大约100米,就是100米是一个像素。这个分辨率看着是不是一点儿都不高?咱们农业用的吉林一号,就是全球最大、亚米级商业遥感卫星星座。亚米级的意思就是分辨率小于1米,比起“瓦森纳安排”的限制分辨率好出太多了。实际上截至“瓦森纳安排”管制清单2024版,限制的瞬时视场仍是200μrad,也就是近30年来,管制标准没有再升级。

实则1991年李德仁当选院士后,就申过一个国防项目,其中就包括高分辨率遥感。根据李德仁2021年一篇文章,1999年美国发射了第一颗分辨率1米的高分辨商用卫星(IKONOS)。而中国则在李德仁等多位院士倡议下,将“高分辨率对地观测系统”列入了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》重大专项。咱们都知道01专项是核高基,02专项是集成电路,04专项是数控机床,这个高分专项排在第12,可称为12专项。

高分专项2010年启动,2012年中国第一颗民用高分辨率光传输测绘卫星ZY-3发射升空。最优分辨率2.1米,正视图和后视图分辨率3.5米。2013年,高分专项首颗卫星GF-1发射升空,分辨率2米。2014年GF-2发射升空,分辨率优于1米,是我国首颗民用亚米级卫星。注意咱这里说的都是民用,至于军用水平有多高,没有明确资料,但肯定比民用卫星更强劲。

说完中国遥感的发展,再说说李德仁的家庭。他有个弟弟叫李德毅,是指挥自动化和人工智能专家,同时也是中国工程院院士。另外咱们前面说过,李德仁的夫人朱宜萱,这位可不是成功男人背后的女人,人家本身就很成功,也获得过国家科技进步二等奖。她跟李德仁是大学同学,专业技能一点儿不弱。

李氏有德,仁毅无双;娶妻亦贤,堪当国奖。好的家庭,真的是共同成就!

李德仁目前的工作,应该是在搞“东方慧眼”工程,这个项目搞成后,通信卫星、导航卫星、遥感卫星三星就合一了。未来的图景有多大,我们这些吃瓜群众,就跟着好好吃瓜吧!

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