地球观测与导航重点专项.docx

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地球观测与导航重点专项

附件4

“地球观测与导航”重点专项

2016年度项目申报指南

依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》，按照《国务院关于改进加强中央财政科研项目和资金管理的若干意见》及《国务院印发关于深化中央财政科技计划（专项、基金等）管理改革方案的通知》精神，科技部会同有关部门，组织编制了国家重点研发计划“地球观测与导航”重点专项的实施方案，在此基础上启动该专项2016年度项目部署，并发布本指南。

本专项围绕新机理新体制先进遥感探测技术、空间辐射测量基准与传递定标技术、高性能空天一体化组网监测系统技术、地球系统科学与区域监测遥感应用技术、导航定位新机理与新方法、导航与位置服务核心技术、全球位置框架与位置服务网技术体系、城市群经济区域与城镇化建设空间信息应用服务示范、重点区域与应急响应空间信息应用服务示范等9个方向，共部署45个重点任务。

按照分步实施、重点突出原则，2016年启动7个方向15个重点任务的部署，专项实施周期为5年。

针对重点任务中的研究内容，以项目为单位进行申报。

项目下设课题数原则上不超过5个，每个课题承担单位原则上不超过5个。

本专项2016年部署项目的申报指南如下：

1.“新机理新体制先进遥感探测技术”方向

1.1静止轨道高分辨率轻型成像相机系统技术（关键技术攻关类）

研究内容：

面向同时兼顾高空间分辨率、高时效观测能力的各类区域性监测任务要求，开展不低于2.5m分辨率的静止轨道光学相机系统技术研究，包括基于天地一体化的静止轨道空间轻型相机系统总体技术、相机自适应光学检测与控制技术、静止轨道高分辨率相机稳像技术等研究；完成全尺寸地面原理样机的研制，对关键技术进行地面试验验证，为发展静止轨道高分辨率光学卫星提供技术支撑，服务于我国高分辨率海陆安全监测、突发灾害探测等重大应用需求。

考核指标：

实现静止轨道不低于2.5m空间分辨率的全色对地成像和不低于5m分辨率的多光谱对地成像，实现单帧幅宽不小于100km×100km，成像质量MTF×SNR优于5（太阳高度角20°、地面反射率0.05）。

实施年限：

5年

拟支持项目数：

2项

1.2静止轨道全谱段高光谱探测技术（关键技术攻关类）

研究内容：

针对防灾减灾、环境、农业、林业、海洋、气象和资源等领域高光谱遥感的应用需求，开展静止轨道高光谱成像技术研究，突破全谱段高光谱高灵敏探测、大口径低温光学集成装调、超大规模高灵敏度面阵红外探测器组件、高精度定标与反演等关键技术，形成波段范围覆盖紫外至长波红外的全谱段高光谱成像原理样机系统，为静止轨道高光谱探测技术及应用的跨越式发展奠定基础。

考核指标：

研制空间分辨率不低于25m（紫外至近红外波段）、50m（短波红外至中波红外波段）、100m（长波红外波段），波段范围0.3μm～12.5μm，光谱分辨率不低于0.01λ、波段可编程，单帧幅宽不小于400km的高光谱成像原理样机系统。

实施年限：

5年

拟支持项目数：

3项

1.3大气辐射超光谱探测技术（关键技术攻关类）

研究内容：

针对大气痕量气体的临边和天底超光谱探测需求，开展大气辐射超光谱探测仪总体技术研究，进行指标体系和总体方案设计；开展高效率干涉成像技术研究，实现高性能干涉仪的设计和装调，突破高精度高稳定性机构控制技术、激光计量技术；开展低温光学和系统制冷技术研究；开展红外傅里叶变换光谱仪高精度定标技术研究；研制大气辐射超光谱探测仪工程样机；突破数据预处理和气体反演技术，开发数据处理软件系统。

考核指标：

谱段：

3.2μm～15.4μm；光谱分辨率不低于0.05cm-1（天底）、0.015cm-1（临边）；空间分辨率（@705km）不低于0.5km×5km（天底）、2.3km×23km（临边）；幅宽不低于5.3km×8.5km（天底）、37km×23km（临边）；辐射测量精度：

<0.3K；光谱定标精度：

<0.008cm-1；信噪比不低于30：

1。

实施年限：

5年

拟支持项目数：

2项

1.4超敏捷动中成像集成验证技术（关键技术攻关类）

研究内容：

面向高分辨率、高效率、高价值对地观测卫星发展需求，开展超敏捷、动中成像技术攻关。

完成动中成像模式的总体设计；完成高分辨率相机成像质量保证技术攻关，确保实现图像的高辐射质量和高几何质量；完成姿态快速机动并稳定控制技术攻关、动中成像高平稳姿态控制技术攻关，开发相关的核心控制部件并完成系统闭环验证；构建动中成像集成验证系统，模拟在轨动中成像过程，进行姿态机动与相机成像集成试验验证。

考核指标：

相机角分辨率：

优于0.5μrad；姿态机动速度：

绕任意轴机动25°并稳定时间不超过10s；最大角速度不低于6°/s；最大角加速度：

不低于1.5°/s2；动中成像过程姿态稳定度优于5×10—4°/s（三轴，3σ）；系统在轨传函：

≥0.1（Nyquist频率）；图像目标定位精度：

常规推扫优于5m，动中成像优于30m（星下点，无控制点）。

实施年限：

3年

拟支持项目数：

1—2项

2.“高性能空天一体化组网监测系统技术”方向

2.1基于分布式可重构航天遥感技术（关键技术攻关类）

研究内容：

面向应急遥感等迫切任务需求，开展基于分布式可重构航天器的智能遥感技术与方法研究；开展航天器空间分布方式、可重构方法与遥感技术的关联性研究。

开展凝视、推扫、视频与多星组网的多种成像模式相结合研究；研究空间多航天器空间遥感探测系统的分布式测量方法、通信组网与数据共享机制；研究快速自动合成与高精度定位以及分布式航天器组网系统技术。

开展具有实时姿态、位置、时间和自标定等综合信息能力的智能化载荷系统标准研究；形成标准化的分布式姿态测量与控制模块，网络化通信与数据共享模块，高精度遥感模块三大核心能力。

考核指标：

完成6～8颗分布式可重构卫星试验样机，实现分布式可重构卫星集群姿态测量、通信、测控和成像功能验证，完成分布式可重构遥感卫星网络演示系统；姿态测量与控制模块，总重量小于1kg，实现三轴姿态测量精度优于10″，角速度测量精度优于0.001°/s，角度控制精度优于0.02°。

数据通信与共享模块重量小于1kg，功耗小于1W，其包括星间通信数率大于30Kbps，距离大于20km，星地数据通信包括测控与数传，其中测控数据率上下行均大于30Kpbs，数传大于10Mpbs。

高精度载荷模块重量小于5kg，对地分辨率优于4m，幅宽大于8km；系统具有自主成像的能力，无控制点图像定位精度优于100m，通过半物理仿真演示验证在全球任意地点达到在2小时内实现快速重访。

实施年限：

5年

拟支持项目数：

3项

2.2面向遥感应用的微纳卫星平台载荷一体化技术（关键技术攻关类）

研究内容：

面向多尺度实时敏捷全球覆盖的需求，开展20kg量级卫星的平台载荷一体化总体技术研究；构建标准化的微纳型遥感载荷单元与微纳型姿态测量控制单元，能源流单元和信息流单元。

开展面向微纳型遥感卫星在轨遥感参数自标定和互标定技术研究，并通过地面演示验证；研究部署地球空间环境探测传感器微型化与集成设计技术，如空间大气、粒子辐射、电磁场、微重力等探测。

突破探测微传感器关键技术，及其与微纳星微平台一体化设计和集成技术。

建立低成本货架式微纳型遥感卫星技术体制；开展基于商业器件的批量化微纳卫星遥感系统的建造技术、标准化模块、载荷的集成、测试方法研究；完善微纳型遥感卫星的建造规范，为未来实现百颗量级微纳卫星遥感编队奠定技术基础。

考核指标：

完成20kg量级一体化微纳型遥感卫星系统以及相应的演示验证。

完成微纳型遥感卫星的姿态标准化单元，完成微纳型遥感卫星的能源系统标准化单元，实现整星功耗大于20W的能源有效分配和电源系统的可靠性；对信息流标准化单元，基于商业器件实现遥感信息、测控信息、数据传输等的信息流统一处理。

通过地面演示验证微纳型遥感卫星在轨载荷单元与姿态参数的互标定精度优于2

，载荷系统的内部自标定精度优于0.2

。

实施年限：

5年

拟支持项目数：

2项

3.“地球系统科学与区域监测遥感应用技术”方向

3.1基于国产遥感卫星的典型要素提取技术（重大共性关键技术与应用示范类）

研究内容：

研究并建立全球多尺度典型要素标准体系和全球典型要素信息提取技术规范；研究国产低—中—高分辨率卫星遥感影像无场几何定标与验证技术、大规模境外多源遥感数据高精度协同处理技术；研究全球典型要素自动识别、快速提取与定量遥感技术，研究全球典型要素的增量更新技术；研究毫米级全球历元地球参考框架（ETRF）构建关键技术；形成典型要素协同生产技术体系，开展地表特征、资源、环境、矿产、生态、减灾典型要素信息提取示范应用。

考核指标：

标准体系覆盖全球多尺度数字正射影像（DOM）、数字高程模型（DEM）、数字地表模型（DSM）、地形核心要素、水体、湿地、人造地表、耕地、冰川和永久积雪、森林、草地、灌木地、裸地、矿产开发地、碳酸盐岩区、盐碱地、石漠及荒漠化地等典型要素，满足10m～20m地表覆盖分类要求；信息提取技术能够支持我国主要自主卫星数据产品的快速处理，典型要素提取自动化程度达到80%以上，精度达到像元和亚像元级；全球尺度DOM数据产品分辨率优于2.5m、DEM数据产品分辨率优于10m、无控平面和高程精度优于5m、地形核心要素矢量数据产品精度不低于1：

5万；境外重点区域DOM数据产品分辨率优于1m、DEM数据产品分辨率优于5m、无控平面精度优于3m、无控高程精度优于2m、地形核心要素矢量数据产品精度不低于1：

1万；水体、湿地、人造地表、耕地、冰川和永久积雪、森林、草地、灌木地、裸地、矿产开发地、碳酸盐岩区、盐碱地、石漠及荒漠化地等要素数据产品分辨率达到10m～20m、要素信息提取准确率不低于85%；建立毫米级全球历元地球参考框架技术体系。

生产全球3～5个典型区域的要素信息产品。

实施年限：

5年

拟支持项目数：

1—2项

有关说明：

鼓励产学研结合

3.2地球资源环境动态监测技术（重大共性关键技术类）

研究内容：

研究全球典型区域资源、能源、生态环境、自然灾害的监测指标体系，研究任务驱动的多源国产卫星协同立体监测、预警、应急调查技术，研究面向环境要素应急与监测耦合遥感观测技术，研究天地联合多时空尺度监测数据在线融合处理及协同分析技术，研究基于多源多时相卫星影像的全球尺度及典型区域地表覆盖、自然灾害、资源能源开采环境、生态环境等标志性特征的高可信变化检测、分析评价、模拟预测技术；研究天地联合多时空尺度近地空间环境监测关键技术；形成地球资源环境动态监测技术体系，开展相关领域的应用示范。

考核指标：

监测指标体系覆盖全球典型区域资源、能源、生态与健康环境、自然灾害动态变化要素与特征，满足资源环境动态监测要求；高价值时敏目标监测精度优于90%、虚警率小于5%；实现至少15类遥感载荷的多源数据融合与协同处理；对重大基础设施的形变监测精度优于3mm/年，形变时间序列监测精度优于4mm；具备资源与环境要素的年度监测能力，全球尺度产品空间分辨率不低于30m、重点区域产品空间分辨率不低于10m；全球典型区域自然灾害、资源能源开采地、湿地和森林等生态环境敏感因子的变化检测准确度大于85%；动态观测数据驱动的典型自然灾害实时模拟精度达到85%、时效性高于亚小时；天地联合监测区域尺度200km～1000km，获取空间环境信息要素不少于4类，数据处理周期不超过2小时。

选择3～5个领域开展应用示范。

实施年限：

5年

拟支持项目数：

1—2项

有关说明：

鼓励产学研结合

4.“导航定位新机理与新方法”方向

4.1高精度原子自旋陀螺仪技术（基础前沿类）

研究内容：

针对海洋资源勘探对水下探测器长航时高精度导航技术需求，开展高精度原子自旋陀螺的理论与方法研究及关键技术攻关，研制原理样机；同时，探索面向便携式自主导航的金刚石色心原子陀螺的理论与方法，研制原理验证样机。

考核指标：

探索导航定位新机理与新方法，并研制两类高性能原子自旋陀螺样机：

（1）高精度原子自旋陀螺原理样机，实现漂移优于0.0001°/h；

（2）金刚石色心原子陀螺原理验证样机，实现漂移优于10°/h。

实施年限：

5年

拟支持项目数：

1—2项

4.2海洋大地测量基准与海洋导航新技术（基础前沿类）

研究内容：

面向海洋资源环境探测、水下导航定位的应用需求，研究海底大地测量基准建立和陆海基准的无缝连接技术，构建陆海（含海底）一致的、连续动态的海洋区域高精度大地测量基准和位置服务系统，包括高程基准（大地水准面）；研究水下参考框架点建设与维护和陆海大地水准面无缝连接等技术方法；完成水下方舱设计、标校和测试方案论证与试验；研究海洋（水面、水下）融合导航技术和重力匹配导航技术，研制海底信标、重力和惯性定位相融合的水下综合导航设备。

考核指标：

海底大地控制点坐标精度优于±0.5m；1

×1

海洋重力异常图精度优于±3～5mGal；大地水准面精度优于5cm。

最大工作水深不小于3000m。

水下定位精度优于±10m；实时重力测量处理精度优于±3mGal。

实施年限：

5年

拟支持项目数：

1—2项

5.“导航与位置服务核心技术”方向

5.1协同精密定位技术（基础前沿与关键技术攻关类）

研究内容：

面向大众用户对室内外无缝定位服务的需求，研究高可靠性、高可扩展性的协同精密定位服务平台架构；联合通信与卫星导航技术，建立协同定位平台和A—GNSS服务技术体系；以云计算、云存储技术为基础，突破海量基准站实时观测数据安全管理及精密定位增强信息分布式处理技术；开展基于通信、卫星导航等多源协同定位关键技术研究；突破面向大众应用的高性能、低成本协同精密终端关键技术；开展云平台精密定位信息安全及基于性能分级服务关键技术研究；联合多卫星系统、全球覆盖地面基准站网及地面通信网络，研制面向大众用户的协同精密定位关键器件和自主可控的协同精密定位服务平台，开展应用示范。

考核指标：

能够实时处理联合全球和我国的GNSS基准站数据，处理能力不少于2000个站；实现秒级更新的卫星轨道、钟差及相关参数联合处理，满足亚纳秒至毫秒级精度的授时服务，以及毫米级至亚米级的定位服务；大众用户室外定位精度优于0.5m，授时精度优于1ns；形成相关技术标准规范建议，平台服务用户能力不少于1千万，每日定位处理能力不少于100亿次。

实施年限：

5年

拟支持项目数：

1—2项

5.2室内混合智能定位与室内GIS技术（关键技术攻关类）

研究内容：

围绕室内复杂环境智能定位与多体系位置自适应和应用服务等关键科学问题，面向大型复杂公共场所的安全监控与预警和应急救援与管理等重大应用需求，研究开发基于地面基站的无线定位或室内特征匹配等混合智能室内定位技术，通过导航电文的精确坐标定位数据、室内多种无线通讯信号、室内特征的位置信息等，构建大范围高精度室内混合定位示范系统，开发新型的核心芯片，研制室内GIS软件。

重点研究以下关键技术：

无线定位信号载波频率及导航电文播发协议，室内特征获取与计算；地面基站及无线广播发射机关键技术；接收机核心芯片（射频前端及接收机基带信号SoC芯片）关键技术；接收机基带信号处理及定位、室内特征匹配与定位算法；室内定位接收机开发，室内GIS研制，室内位置服务应用系统构建。

考核指标：

室内定位精度优于1m；室内图像匹配精度达到亚像素；建立室内定位示范系统，定位区域可以覆盖大型城市，复杂建筑群广场面积达到50万平米以上，超大型机场日客流量超过20万；完成室内定位系统基准站研发和室内定位接收机核心芯片及算法的开发、室内特征匹配与室内GIS研制；形成室内无线定位技术国家标准建议，核心理论方法论文不少于3篇，自主核心专利不少于10项。

实施年限：

5年

拟支持项目数：

3项

有关说明：

鼓励产学研结合，鼓励配套支持经费

5.3全空间信息系统与智能设施管理（基础前沿类）

研究内容：

围绕人机物混合的三元世界的全测度空间信息获取、处理、分析的关键科学与技术问题，探索多元空间协同表达与时空基准、全尺度空间数据模型、设施信息标准化模型等理论方法，攻克多尺度多模态大数据归一化、多元空间数据分析模型与态模型耦合、全空间信息符号化表达与可视化等前沿核心技术，研制具有原始创新、世界领先的全空间信息系统原型，构建城市基础设施管理示范应用系统，促进我国地理信息系统创新发展。

考核指标：

理论上原始创新，核心理论方法的标志性论文不少于50篇，自主核心专利不少于20项；新型空间数据处理与分析算法不少于100种，实时动态可视化三角面片超过100万量级，GB级空间数据可视化速度优于秒级；研制适用国内大城市公用设施管理的示范系统，示范验证系统可管理物件超过百万件。

实施年限：

5年

拟支持项目数：

1—2项

有关说明：

鼓励产学研结合

6.全球位置框架与位置服务网技术体系

6.1广域航空安全监控技术及应用（关键技术攻关类）

研究内容：

面向应对运输航空突发安全事件和管控通用航空安全风险的需求，研究基于自主PNT资源和通信资源的广域航空安全监测网技术架构、航空器飞行动态信息一致性/完好性/安全性保障与风险评估技术；研究星基自动相关监视和多照射源低空监视等全空域航空器高精度定位技术；研究高风险航迹追踪识别与风险预警技术；研究北斗机载设备检测与适航评估技术；研制构建功能性验证系统，针对运输航空和通用航空开展验证性应用示范工作；为建立广域航空安全监控网、提升国家空域安全监控能力进行技术探索与储备。

考核指标：

建立具备全球覆盖能力的全空域航空安全监视及风险预警实验平台、具备模拟北斗最低性能及高精度增强模拟等能力的实验平台，搭建广域航空安全监控网功能验证系统，形成广域航空安全监视网技术架构和技术规范。

航空器运行风险识别符合ICAODOC4444要求，告警位置信息不低于1次/min；北斗机载设备安全评估符合SAEARP4761和CAR25.1309要求；监视航空器数量大于1000架，监视数据更新时间小于10s，三维位置精度优于2m、三维速度精度优于0.1m/s、时间精度优于20ns（95%置信度）；3000m及以下非合作目标监视范围不小于120km×120km，水平定位精度优于50m，矢量速度精度优于1m/s，数据更新率不低于1次/s。

实施年限：

4年

拟支持项目数：

1—2项

7.重点区域与应急响应空间信息应用服务示范

7.1区域协同遥感监测与应急服务技术体系（关键技术攻关与应用示范类）

研究内容：

研究区域应急响应空天地组网遥感监测应急服务体制机制，研究应用机理并确立应用需求和技术指标体系；研究基于卫星普查观测、浮空器定点观测、长航时无人机巡航观测、轻小型无人机重点观测、地面移动终端信息实时采集的空天地一体化协同观测和应用系统总体技术；突破区域空间应急信息链构建、突发事件空间信息聚合分析、应急决策支持等共性关键技术，研建区域应急响应空间信息服务规范标准，构建“一带一路”、边境口岸等重点敏感区域的突发事件应急服务系统，以重点区域和典型突发事件为案例，开展规范、技术体系与系统集成方案的应用示范。

考核指标：

形成完整的空天地组网遥感监测应急服务运行标准体系和技术规范，支撑重点区域观测信息获取实现优于小时量级的覆盖频度、突发事件响应时间优于2小时能力，协同观测至少包括亚米级高分卫星遥感、低空遥感与地面移动终端等3类监测手段，实现分米级移动信息采集；完成应急服务演示系统研制，系统应具备满足应用部门功能与性能需求的应急响应指挥、信息获取、资源规划部署、调度、应急信息获取与管理、综合分析与信息产品生成、应急决策等能力；应用示范应包括“一带一路”沿线相关边境口岸、敏感地区城镇以及境外重点区域，构建至少1个区域空间信息服务与应急指挥示范平台。

实施年限：

3年

拟支持项目数：

2项

有关说明：

鼓励产学研结合