欧比特卫星大数据行业应用服务方案 03181.docx

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欧比特卫星大数据行业应用服务方案03181

欧比特“珠海一号”遥感卫星星座

及

卫星大数据行业应用服务方案

数据查地址：

:

5301/dataMart/standard.html

珠海欧比特宇航科技股份有限公司

2018年

【摘要】

珠海欧比特宇航科技股份有限公司是从事核心宇航电子芯片/系统、微纳卫星星座及卫星大数据、人脸识别与智能图像分析、人工智能系统、微型飞行器及智能武器系统自主研制生产的高新技术上市公司。

欧比特自主建设运营的“珠海一号”遥感卫星星座（2020年实现34颗在轨）具备全球领先的对地观测综合能力：

特定目标重访频率>8次/天，全球覆盖周期为2.5天，可采集高光谱、高分辨率、红外及微波雷达数据，真正实现全天候全天时的全球监测体系；通过全球自建地面接收站、基于卫星大数据中心，在第一时间受理观测需求、执行全自动的数据处理及专题信息提取，可为各行各业提供定制化的遥感监测服务。

2018年欧比特计划发射10颗卫星、其中高光谱卫星8颗，高分辨率卫星2颗，将率先开启定量遥感服务的“新时代”：

利用高光谱遥感数据丰富的光谱信息、可实现高精度的植物详细分类，信息精细度及准确度全球领先；具备超大宽幅（150公里）观测能力的卫星星座可对目标区域实施每日监测，动态掌握植被生长状态及环境变化情况。

“珠海一号”高光谱及高分辨率卫星星座可有效支撑各级地方政府部门在林业、农业、环保、城市管理等业务领域的高效管理；欧比特卫星大数据服务积极响应国家“互联网+政务服务”以及“大数据建设”政策导向，为各级地方政府建立以数据资源驱动政务创新的“数字政府”做出贡献。

1.欧比特遥感卫星体系

卫星星座

“珠海一号”卫星星座包括12颗高分辨率视频卫星、10颗高光谱卫星、2颗超高分辨率光学卫星、2颗雷达卫星以及8颗红外卫星。

该星座在全球范围内采集可见光图像及视频、高光谱图像、红外图像等多种类型的高时空分辨率的海量对地遥感数据。

“珠海一号”卫星星座对地观测综合能力全球领先：

能够同时采集高空间分辨率（0.44m光学卫星，0.9m视频双模卫星）、高信噪比的高光谱分辨率（32波段、300dB信噪比、波长范围400-1000nm、空间分辨率优于10米的高光谱星）、高时间分辨率（每天10以上重访能力）、全时段（雷达卫星、红外卫星）、并可大范围观测（视频星22.5×2500km2、高光谱星150×2500km2），完全满足各行各业的实际需求。

图1“珠海一号”遥感卫星星座示意图

卫星指标

视频卫星OVS-1、2

图2“珠海一号”星座视频卫星

视频卫星OVS1、2的主要技术指标见下表所示。

表1“珠海一号”视频卫星主要技术指标

项目

OVS-1

OVS-2

整星质量

50kg

70kg-80kg

在轨寿命

设计寿命1年

不低于5年

控制方式

三轴稳定，整星对地定向

测量精度

20″（3σ）

指向精度

优于0.02°

姿态机动

俯仰滚转均优于±45°/80s

稳定度

优于0.005°/s

优于0.002°/s

运行轨道

43°圆轨道，轨道高度530km

98°太阳同步轨道，轨道高度500km

轨道控制

无轨控能力

具备轨道维持能力

测控体制

USB/UV

USB/UXB/UV

码速率

上行2000bps/下行9600bps

电源功率

90W

180W

数传频段

X频段

数传速率

80Mbps

300Mbps

固存容量

256Gbit

2048Gbit

成像方式

凝视+成像

凝视+推扫

分辨率

1.9m@530km

0.9m@500km

成像范围

视频：

8.1km×6.1km@530km

成像：

8.1km×6.1@530km

视频：

4.5km（1~5）×2.7km@500km

图像：

22.5km×2500km@500km（推扫）

视频帧频

20fps

25fps

视频时间

最长90s

最长120s

高光谱卫星OHS

图3“珠海一号”星座高光谱卫星

表2“珠海一号”高光谱卫星主要技术指标

项目

指标

质量

整星质量

60-80kg

寿命

在轨寿命

不低于5年

姿控系统

控制方式

三轴稳定，整星对地定向

测量精度

20″（3σ）

三轴指向精度

优于0.02°

三轴稳定度

优于0.002°/s

姿态机动

俯仰滚转均优于±45°/80s

轨控系统

运行轨道

98°太阳同步轨道，轨道高度500km

轨道控制

具备轨道维持能力

测控系统

测控体制

USB/UXB/UV

码速率

上行2000bps/下行9600bps

数传系统

通信频段

X频段

码速率

300Mbps

高光谱成像仪

成像方式

推扫成像

空间分辨率

优于10m@500km

幅宽

150km@2500km

波长范围

400nm～1000nm

谱段数

不少于32个

信噪比

不小于300

每轨成像范围

150km×2500km

光谱分辨率

2.5nm

标定方式

支持在轨标定

高分光学卫星OUS

高分光学卫星的主要技术指标见表3。

表3“珠海一号”高分光学卫星OUS主要技术指标

项目

指标

质量

整星质量

400-500kg

寿命

在轨寿命

不低于5年

姿控系统

控制方式

三轴稳定，整星对地定向

测量精度

8″（1σ）

三轴指向精度

优于0.01°

三轴稳定度

优于0.0005°/s

姿态机动

俯仰滚转均优于±30°/120s

轨控系统

运行轨道

98°太阳同步轨道，轨道高度500km

轨道控制

具备轨道维持能力

测控系统

测控体制

USB/UXB/UV

码速率

上行2000bps/下行9600bps

数传系统

通信频段

X频段

码速率

600Mbps

高分辨率成像相机

成像方式

推扫成像

空间分辨率

优于0.44m@500km

幅宽

13km@500km

波长范围

全色：

450nm～800nm；蓝色B1：

450nm～520nm；绿色B2：

520nm～600nm；红色B3630nm～690nm；

光学系统传函

0.3

信噪比

≥20dB

每轨成像范围

13km×2500km

功耗

350W（短期）100W（长期）

雷达卫星OSS

图4“珠海一号”雷达卫星

雷达卫星的主要技术指标见表4。

表4雷达卫星主要技术参数

项目

指标

质量

整星质量

400-600kg

寿命

在轨寿命

不低于8年

姿控系统

控制方式

三轴稳定，探测元对地定向

测量精度

8″（1σ）

三轴指向精度

优于0.01°

三轴稳定度

优于0.0005°/s

姿态机动

俯仰滚转均优于±20°/120s

轨控系统

运行轨道

98°太阳同步轨道，晨昏轨道高度700km

轨道控制

具备轨道维持能力

测控系统

测控体制

USB/UXB/UV

码速率

上行2000bps/下行9600bps

数传系统

通信频段

X频段

码速率

2X600Mbps或OPSK1.2Gbps

雷达SAR成像相机

成像方式

聚束模式等多种成像模式

空间分辨率

优于0.5m@700km

幅宽

5km@700km

功耗

22KW（短期）300W（长期）

OIS红外卫星主要参数

OIS卫星主要参数见下表5所示。

表5OIS卫星主要参数

项目

指标

质量

整星质量

120-180kg

寿命

在轨寿命

不低于5年

姿控系统

控制方式

三轴稳定，整星对地定向

测量精度

20″（3σ）

三轴指向精度

优于0.02°

三轴稳定度

优于0.002°/s

姿态机动

俯仰滚转均优于±30°/120s

轨控系统

运行轨道

98°太阳同步轨道，轨道高度500km

轨道控制

具备轨道维持能力

测控系统

测控体制

USB/UXB/UV

码速率

上行2000bps/下行9600bps

数传系统

通信频段

X频段

码速率

300Mbps

红外成像相机

成像方式

推扫成像

空间分辨率

优于7m@500km

幅宽

28km@500km

包络尺寸

φ650mm×750mm

等效温差分辨率

50mk

重量

不大于50公斤

每轨成像范围

28km×6300km

功耗

50W（短期）20W（长期）

地面站

欧比特公司计划在国内建设7个地面站，布于东北、西北、华北、华南及西南区域，形成以珠海站为主站点的地面站网络（详见下图）。

图2国内地面站分布示意图

西北、东北和珠海地面站的接收范围和轨道覆盖情况详见下图（黑色圆圈为地面站可接收数据的范围），结合欧比特卫星大数据中心的高效处理能力，能够实现指令上得去、数据下得来、处理迅速、发布及时的服务能力。

图3数据接收能力示意图

2.林业遥感监测服务

卫星遥感技术在林业管理方面应用广泛，主要包括：

森林生物量估测、森林覆盖率统计与分析、森林病虫害的监测、森林火灾遥感监测、森林资源遥感调查等。

2018年欧比特计划发射10颗卫星（高光谱卫星8颗、高分辨率卫星两颗），并将在全球率先开启林业遥感服务的“新时代”：

（1）精确识别植被种类：

利用丰富的光谱信息实现高精度的植物详细分类（详见下图），信息精细度及准确度显著领先其他卫星数据；

（2）实时监测植被状态：

具备超大宽幅（150公里）观测能力的卫星星座可对目标区域实施每日监测、动态掌握植被生长状态及环境变化情况。

图4欧比特高光谱遥感数据的林种识别能力示意图

森林资源调查

“珠海一号”高光谱及高分辨率卫星星座数据可有效应用于森林资源清查（一类调查）和规划设计调查（二类调查），实现森林俯瞰率统计监测、林业种类一级和二级分类。

利用遥感与地面调查相结合的系统双重分层抽样办法来估计森林蓄积量。

第一重样本为遥感判读取得地类成数样点，第二重样本是从第一重样本中抽取的实地调查样地蓄积量。

采用这种办法，可以有效地提高调查的精度，节省人力。

利用高光谱卫星丰富的光谱信息、可定量估算森林生长量、森林蓄积量等森林资源信息。

图5森林资源调查成果专题图

图6森林资源预调查图及对应区域的木材储量分布示意图

森林变化监测

利用“珠海一号”高光谱及高分辨率卫星星座、可发挥其高频覆盖及高清摄影能力、通过对多期遥感影像进行解译、分类及比较变化进行森林变化检测，获取目标区域有林地面积的变化情况，监测林木采伐变化状况，实时掌握区域林地资源发展动态。

基于林地面积变化情况，可分析制作林业采伐进展、退耕还林和防护林等工程评估结果专题图及分析报表。

图7林地变化监测效果示意图

森林林火监测

森林林火监测可基于“珠海一号”高光谱卫星星座，同时整合高分系列国产卫星星座（高分1号、4号、2号等），通过发挥其综合高频覆盖能力、实现对目标区域的业务化、常态化的林火监测（监测频率为每日两次以上）。

（1）林火定位识别

可在林区发生大火时，利用环境对比法提取潜在热异常点，结合森林土地利用数据进行林火的识别与定位，获取火点发生地理位置和所在的行政区域。

一旦发生森林火灾，可做到发现早、上报早、扑救早。

（2）林火趋势监测

在火灾的动态演变过程中，在获取林火地理位置的基础上，对过火区进行连续性观测。

通过统计着火点的像元面积，估算火灾强度并对灾情进行评级，生成林火事态图，提供火灾蔓延方向、燃烧面积和强度信息的估算。

（3）灾后评估

在火灾发生后，采用遥感图像判读法可进行过火区监测、灾情评级和损失评估，迅速精确地评估森林资源的损失情况，如获取植被破坏类型及生态环境破坏状况等，为现代化林业防火提供技术保障。

图8林火监测成果专题图

森林病虫害监测

健康的绿色植物具有典型的光谱特征。

当植物生长状况发生变化时，其波谱曲线的形态也会随之改变。

如植物因受到病虫害，农作物因缺乏营养和水分而生长不良时，反射光谱曲线的波状特征会发生显著变化。

图9植被光谱曲线特征对比示意图

基于“珠海一号”高光谱及高分辨率卫星星座、通过采集植被丰富的光谱信息、定量反演植被生长动态变化信息、可对森林病虫害分布情况进行有效提取，及时获取病虫害所在的地理位置、灾害等级、面积统计等信息，同时对可能发生病虫害的地点进行预测，为监测森林病虫害的发展动态和病虫害防治工作提供决策支持和技术保障。

森林病虫害区域分布图

森林病虫害等级分布图

森林病虫害分布统计图

森林病虫害预测评估图

图10森林病虫害监测成果专题图

3.农业遥感监测服务

“珠海一号”高光谱卫星及高分辨率卫星可应用于农作物识别、作物长势监测、农田估产、病虫害监测、以及灾后评估，在定量监测及（每旬乃至每周）高频监测方面具有无可比拟的服务优势。

农作物识别

利用高光谱卫星采集的作物丰富的波谱反射信息，结合不同区域、不同类型作物物候历的差异，可实现对作物类型的精确识别，确保作物种植分布统计数据的高精度。

（a）多时相遥感数据对作物种类的识别效果示意图

（b）作物种植分布图

图11农作物种类识别成果专题图

作物长势监测

农作物长势监测指对作物的苗情、生长状况及其变化的宏观监测，可以分为随时间变化的监测和长势空间分布状况监测。

利用遥感技术进行作物长势监测，通过作物的反射光谱特征定量分析作物的长势，为农业生产的宏观管理提供客观的依据，也为作物产量估测提供必不可少的资料。

（a）不同作物的生长周期（遥感指数曲线）

（b）农作物长势监测遥感专题图

图12农作物长势遥感监测成果专题图

农田估产

利用作物长势监测数据和估产模型针对单一作物进行遥感估产，然后利用遥感影像处理方法计算出种植面积，最后估算总产量。

图13基于遥感数据和估产模型的农作物产量预估专题图

病虫害监测

利用高光谱遥感技术可实现对区域病虫害的及时、快速的监测。

通过欧比特高光谱卫星影像计算的作物病虫害遥感监测指数与地面实测病虫害受灾程度建立回归统计模型，获得区域尺度反演的农作物病虫害受灾程度，并监测农作物病虫害发生面积，实现农作物病虫害的区域尺度的空间制图和发生程度分级。

结合时间序列数据分析技术和气象数值预测技术对农作物病虫害监测进行预警。

图14高光谱遥感病虫害监测结果

灾后评估

灾后作物监测，主要是利用灾后及时获取受灾区域影像，并通过光谱信息获取受灾作物范围，也可利用受灾影像与灾前影像数据比对提取。

以下图为例：

利用倒伏水稻与正常水稻在光谱曲线特征方面的差异，通过计算可统计倒伏范围。

图15基于遥感数据分析的农作物灾害后倒伏监测专题图

4.环境遥感监测服务

“珠海一号”高光谱卫星及高分辨率卫星可应用于水环境、生态环境、以及大气环境监测。

水环境监测

（1）湖库水质监测

通过对监控湖库水华相关环境要素数据（如水温、溶解氧、悬浮物、叶绿素、化学需氧量、氨氮、总氮）的获取和数据管理，监控水华监控区的生态环境状况与动态变化，并在此基础上实现对监测湖库富营养化程度的评价，对湖库水华的发生及发展趋势进行预测预报，对监测湖库水华灾害发生进行评估。

（a）湖库藻类水华分布图

（b）卫星遥感监测2000-2016年太湖水华爆发频率图

图16水质遥感监测专题图

（2）水源地监测

以卫星遥感对地观测技术为主体，对饮用水源保护区的典型生态环境要素建立时间序列遥感数据集；分析保护区内内森林、草地、湿地、农田、城镇等主要生态系统类型的时空格局，并探寻保护区内的生态环境脆弱与敏感区；构建耦合资源-环境-灾害-经济-人文等多要素多层次的生态环境综合评估框架，结合保护区各自面临的主要生态环境问题，发展适合不同保护区的生态环境综合评估模型，评估保护区内建设给区域带来的环境污染、土壤侵蚀、水土流失、山地灾害等生态环境风险。

植被居民点水体人工热源区域彩色屋顶裸土及其他

图17（天津市于桥）水库及其周边典型风险源遥感监测分布图

（3）城市黑臭水体监测

应用高分辨率遥感卫星影响，开展城市黑臭水体遥感监测与筛查，建立城市黑臭水体的识别和分级标准、构建城市黑臭水体遥感筛查体系，实现城市黑臭水体的业务化监测。

图18城区黑臭水体遥感监测专题成果图（2016年8月27日北京市）

生态环境监测

（1）土地利用/土地覆盖类型监测

根据《土地利用分类》国家标准、以及当前国内外主要土地利用/土地覆盖产品的分类体系，对遥感影像进行分类解译，构建具有一级类型、二级类型、甚至有三级类型的分类体系，实现土地覆盖/土地利用的周期性监测。

图19粤港澳大湾区1990-2015年土地覆被效果图

（3）生态系统质量监测

针对森林、草地、湿地、耕地等生态系统质量进行时空动态变化监测，评估包括地上生物量、叶面积指数、植被覆盖度、净初级生产力、地表蒸散量的年平均值及变异系数等指标。

以森林生态系统为例，质量评估指数包括年生物量、相对生物量密度、年均LAI、LAI年变异系数、以及LAI年均变异系数。

图20森林生态系统年均植被覆盖度专题图（2014-2015年乳源县）

大气环境监测

（1）气溶胶监测

利用高光谱数据气溶胶反演模型反演大气参数，结合地面大气观测站相关大气环境要素数据，以及大气状况变化趋势的预报，综合监控气溶胶的密度和分布，并在此基础上实现大气环境的质量评价，对大气气溶胶的发生及发展趋势进行预测预报。

图21卫星遥感反演气溶胶浓度分布图

（2）近地面颗粒物监测

雾霾已成为我国一种新的复合型危害性大气污染，雾霾主要由可入肺颗粒物PM2.5、PM10和TSP组成。

卫星遥感监测采用气溶胶光学厚度产品与地面实测浓度、建立线性或非线性回归定性分析其相关性，定量评估空气质量等级。

图21PM2.5季节变化分布图（2015年中国地区）

图22PM10季节变化分布图（2014年贵州省）