摘要：衛(wèi)星遙感技術(shù)具有觀測(cè)范圍廣、獲取信息大、動(dòng)態(tài)更新快、環(huán)境適應(yīng)強(qiáng)等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于河湖監(jiān)管。本文介紹了衛(wèi)星遙感技術(shù)最新進(jìn)展，分析了衛(wèi)星遙感技術(shù)在河湖監(jiān)管中的應(yīng)用領(lǐng)域，并對(duì)未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星遙感；河湖監(jiān)管；應(yīng)用與展望

一、前言

江河湖泊具有重要的資源功能和生態(tài)功能，是洪水的通道、水資源的載體、生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。當(dāng)前我國河湖存在著水域面積萎縮、管理范圍侵占、生態(tài)用水不足、水體污染嚴(yán)重等突出問題，人民群眾對(duì)水資源、水生態(tài)、水環(huán)境的需求與水利行業(yè)監(jiān)管能力不足成為了我國目前治水的主要矛盾。根據(jù)新時(shí)代水利改革發(fā)展的總基調(diào)要求，河湖監(jiān)管工作已是“水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”的重中之重[1]。但是，由于江河湖泊眾多，并受限于監(jiān)管手段有限等因素，河湖水資源管理、河湖資源保護(hù)、水污染防治、水環(huán)境治理、水生態(tài)修復(fù)、長效管護(hù)、監(jiān)管執(zhí)法等方面的工作相對(duì)滯后。相比傳統(tǒng)監(jiān)管手段存在不高效、不全面、不及時(shí)、不精確等問題，衛(wèi)星遙感技術(shù)具有宏觀、快速、動(dòng)態(tài)、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大范圍的河湖狀態(tài)全天候全天時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。近年來，衛(wèi)星遙感技術(shù)快速發(fā)展，為開展河湖管理動(dòng)態(tài)監(jiān)控、加強(qiáng)河湖管理提供了有效途徑。

二、衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展及水利應(yīng)用現(xiàn)狀

衛(wèi)星遙感技術(shù)是以人造地球衛(wèi)星作為遙感平臺(tái)，對(duì)地球和低層大氣進(jìn)行光學(xué)和電子觀測(cè)的技術(shù)，具有觀測(cè)范圍廣、獲取信息量大、動(dòng)態(tài)更新快等特點(diǎn)，很早就引起各國重視。美國早在1961年就發(fā)射了第一顆氣象衛(wèi)星，其后1972年、1978年又先后發(fā)射了第一顆陸地衛(wèi)星和第一顆海洋衛(wèi)星，當(dāng)前民用遙感衛(wèi)星中空間分辨率最高的也是美國的世界觀測(cè)衛(wèi)星（WorldView），其影像空間分辨率達(dá)到0.31m。歐盟、俄羅斯、日本、加拿大等國家和組織相繼發(fā)射了一系列遙感衛(wèi)星，如歐洲航天局哨兵（Sentinel）系列衛(wèi)星、俄羅斯資源（Resurs）系列衛(wèi)星、日本的先進(jìn)陸地觀測(cè)衛(wèi)星（ALOS）、加拿大的雷達(dá)衛(wèi)星（Radarsat）等。我國遙感衛(wèi)星的發(fā)展晚于歐美先進(jìn)國家，1988年發(fā)射第一顆氣象衛(wèi)星風(fēng)云一號(hào)（FY-1），1999年發(fā)射第一顆數(shù)字傳輸型資源衛(wèi)星中巴地球資源衛(wèi)星01星（CBERS-01），其后遙感衛(wèi)星發(fā)展進(jìn)入快車道，先后成功發(fā)射了氣象、資源、海洋、環(huán)境減災(zāi)、測(cè)繪等系列遙感衛(wèi)星[2]。特別是2010年以來，通過高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)重大專項(xiàng)，我國先后發(fā)射高分一號(hào)到高分七號(hào)7顆衛(wèi)星，同時(shí)民用商業(yè)遙感衛(wèi)星如高景一號(hào)、北京二號(hào)、吉林一號(hào)、珠海一號(hào)等也紛紛升空，具有高空間分辨率、高時(shí)間分辨率和高光譜分辨率的對(duì)地觀測(cè)體系初步形成，可在2～3天內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)全國任意地區(qū)有效觀測(cè)，對(duì)地觀測(cè)能力大大增強(qiáng)。豐富的國產(chǎn)遙感衛(wèi)星資源極大地推動(dòng)了遙感應(yīng)用的深度和廣度，也為水利遙感業(yè)務(wù)化應(yīng)用創(chuàng)造了良好條件。尤其是高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)重大專項(xiàng)的實(shí)施，有力支撐了防汛抗旱、水資源管理、水土保持等業(yè)務(wù)，促進(jìn)了自主衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)在水利領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。在防洪方面，基于多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，開展了2013年黑龍江大洪水，2016年長江中下游洪澇災(zāi)害，2018年金沙江、雅魯藏布江堰塞湖及2020年江西、安徽特大洪澇災(zāi)害等衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)災(zāi)情的快速、及時(shí)、動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)；在抗旱方面，開發(fā)了水利部旱情遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全國旱情的定期遙感監(jiān)測(cè)；在水資源方面，基于衛(wèi)星遙感開展了示范區(qū)重要水源地水體范圍監(jiān)測(cè)、重要水源地蓄水量估算、水功能區(qū)水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)以及灌溉面積監(jiān)測(cè)等工作；在水土保持方面，遙感技術(shù)也成為土壤侵蝕監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)管、水土保持效益評(píng)價(jià)三大業(yè)務(wù)的支撐技術(shù)。

一、地礦行業(yè)衛(wèi)星應(yīng)用需求

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)各類礦產(chǎn)的需求也越來越大。為了滿足急速發(fā)展的礦產(chǎn)能源需求，我國地礦行業(yè)工作范圍也遍及世界各地。地質(zhì)探礦工作與以前有很大不同，領(lǐng)域和空間都有了極大拓展。在地礦行業(yè)業(yè)務(wù)拓展中，也對(duì)衛(wèi)星綜合應(yīng)用技術(shù)提出較多的應(yīng)用需求，主要有以下幾點(diǎn)。

（1）地質(zhì)勘查找礦

最近幾年隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)在地質(zhì)勘探的應(yīng)用的不斷深入，二者結(jié)合的越來越密切，遙感技術(shù)給地質(zhì)勘探找礦帶來了許多的便捷之處。遙感技術(shù)輔助地質(zhì)找礦的主要方法就是礦化信息提取。遙感礦化信息是指各類遙感數(shù)據(jù)源中反映地質(zhì)構(gòu)造、含礦地質(zhì)體和巖石蝕變（與金屬礦化有關(guān)的）等地質(zhì)現(xiàn)象的遙感信息。根據(jù)多光譜數(shù)據(jù)的波段特征和探測(cè)能力，可提取出與金屬（或共伴生）礦化有關(guān)的鐵化蝕變（鐵染異常）、富羥基礦物的泥化蝕變（羥基異常）和碳酸鹽蝕變等遙感信息異常。依據(jù)遙感信息異常，結(jié)合其它地質(zhì)信息，可以快速圈定、篩（優(yōu)）選找礦靶區(qū)，進(jìn)而確定找礦方向和找礦目標(biāo)。衛(wèi)星遙感技術(shù)的運(yùn)用能夠?yàn)榈刭|(zhì)勘查找礦節(jié)省人力、物力、財(cái)力，提高工作效率，節(jié)約成本。室內(nèi)、野外的多源信息融合，形成了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，能夠從更高層次指導(dǎo)地質(zhì)找礦，有效提高找礦效率。

（2）偏遠(yuǎn)工作區(qū)域通信、導(dǎo)航

地質(zhì)勘查工作點(diǎn)多線長、高度流動(dòng)，作業(yè)地點(diǎn)大多分散，多在人煙稀少、交通不便、氣象條件復(fù)雜、地理環(huán)境惡劣的艱險(xiǎn)地區(qū)，通常沒有基礎(chǔ)通信網(wǎng)的建設(shè)，無法滿足工作區(qū)域內(nèi)的基本通信保障。由于衛(wèi)星通信具有覆蓋面大、頻帶寬、容量大、適用于多種業(yè)務(wù)、性能穩(wěn)定可靠、不受地理?xiàng)l件限制以及成本與通信距離無關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于保障偏遠(yuǎn)地區(qū)地質(zhì)勘查工作的基礎(chǔ)通信。利用通信衛(wèi)星構(gòu)建的衛(wèi)星通信鏈路能夠滿足地勘工作中的緊急通信，進(jìn)行語音、圖像以及數(shù)據(jù)等的傳送，可以滿足管理人員或?qū)＜以谌魏慰梢陨暇W(wǎng)的地方進(jìn)行地質(zhì)工作部署、專家匯診、指導(dǎo)野外工作和生產(chǎn)調(diào)度指揮，能夠有效的提高地勘工作的效率和主流程的信息化程度。

衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)的組成

一個(gè)完整的衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)主要有節(jié)目源、上行發(fā)射站、電視廣播衛(wèi)星、衛(wèi)星地面接收站、衛(wèi)星測(cè)控站等五個(gè)部分組成。

節(jié)目源:即提供節(jié)目的業(yè)者,可以是由衛(wèi)星系統(tǒng)業(yè)者自行制作,或由專業(yè)的節(jié)目制作機(jī)構(gòu)或頻道業(yè)者提供,節(jié)目以視頻信號(hào)或錄像帶、光盤等載體輸送給上行發(fā)射站。

上行發(fā)射站:通過調(diào)頻正調(diào)制方式,將接收的節(jié)目內(nèi)容轉(zhuǎn)換成可傳輸?shù)碾娨曅盘?hào)及衛(wèi)星附加信號(hào),通過上行信道發(fā)往軌道上的電視衛(wèi)星或通信衛(wèi)星。

電視廣播衛(wèi)星(或通信衛(wèi)星):具有接收天線和轉(zhuǎn)發(fā)器,通過天線接收地面上行站發(fā)射的上行信號(hào),進(jìn)行必要的頻率變換、功率放大等技術(shù)處理,經(jīng)由轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送給各地面接收站。

衛(wèi)星地面接收站:可以是設(shè)備復(fù)雜的集體接收站,或者是個(gè)人的小口徑接收天線,接收由衛(wèi)星發(fā)射的電視信號(hào)。如果是通信衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào),則只能由技術(shù)先進(jìn)的集體接收站接收,個(gè)人天線尚達(dá)不到接收要求。由于衛(wèi)星電視接收站一般都只需單向接收,又可簡稱為單收站。

隨著衛(wèi)星數(shù)控、大數(shù)據(jù)、智能化設(shè)備在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，農(nóng)發(fā)行應(yīng)盡快打破農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域業(yè)務(wù)發(fā)展壁壘，提升農(nóng)業(yè)科技金融支撐力。農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開農(nóng)業(yè)科技的進(jìn)步與創(chuàng)新。隨著航空技術(shù)不斷取得重大突破并迅速產(chǎn)業(yè)化，農(nóng)業(yè)與大數(shù)據(jù)、人工智能等高新技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用越來越廣泛。全面支持農(nóng)業(yè)科技數(shù)字化領(lǐng)域是農(nóng)發(fā)行踐行創(chuàng)新發(fā)展，服務(wù)國家“藏糧于地”戰(zhàn)略，落實(shí)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的新戰(zhàn)場(chǎng)。筆者結(jié)合衛(wèi)星遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)用，通過分析農(nóng)發(fā)行支持農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域業(yè)務(wù)中的發(fā)展壁壘，對(duì)農(nóng)發(fā)行支持?jǐn)?shù)字化農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展提出幾點(diǎn)建議。

一、衛(wèi)星遙感技術(shù)與農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新

1970年，中國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”發(fā)射成功。隨著一顆又一顆衛(wèi)星的升空，20世紀(jì)80年代，我國就開始了農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用。經(jīng)過近40年的發(fā)展，監(jiān)測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)拓展到農(nóng)作物估產(chǎn)、農(nóng)業(yè)災(zāi)害、農(nóng)業(yè)重點(diǎn)工程、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展等領(lǐng)域，衛(wèi)星遙感技術(shù)已成為農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域重要的信息來源。

（一）高分觀測(cè)衛(wèi)星與農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)

衛(wèi)星遙感技術(shù)架起了浩瀚宇宙與田壟莊稼的橋梁。我國航天技術(shù)與農(nóng)業(yè)發(fā)展有著密不可分的聯(lián)系，衛(wèi)星遙感、氣象大數(shù)據(jù)從高分衛(wèi)星中獲取大量應(yīng)用數(shù)據(jù)，這些年正在更多地服務(wù)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，利用衛(wèi)星去“種地”成為越來越多現(xiàn)代農(nóng)業(yè)企業(yè)的選擇。2018年，我國第一顆農(nóng)業(yè)衛(wèi)星——高分六號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射與在軌的高分一號(hào)衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行，大幅提高了農(nóng)業(yè)對(duì)地監(jiān)測(cè)能力，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。通過能有效辨別作物類型的高空間分辨率遙感衛(wèi)星，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)玉米、大豆、棉花、馬鈴薯等同期生長的大宗作物和大蒜、生姜、枸杞等經(jīng)濟(jì)作物的田塊級(jí)精細(xì)識(shí)別，為高精度、定量化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程和農(nóng)業(yè)資源環(huán)境要素監(jiān)測(cè)提供可靠的數(shù)據(jù)及影像支撐。衛(wèi)星遙感技術(shù)滿足了農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)時(shí)效性和準(zhǔn)確性高、覆蓋范圍廣的要求，在作物種植面積變化監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)資源本底調(diào)查中，實(shí)現(xiàn)了高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)全部替代國外同類數(shù)據(jù)，打破了農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)中高分辨率數(shù)據(jù)長期依賴國外衛(wèi)星的局面。

（二）天地一體化遙感技術(shù)服務(wù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村

摘要：首先闡述了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要性和廣泛用途，接著分析了衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾的必要性，研究了目前衛(wèi)星導(dǎo)航定位終端采用的自適應(yīng)處理、調(diào)制新體制、多模復(fù)合和組合導(dǎo)航、反欺騙等典型的抗干擾技術(shù)，最后提出了衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾向體系化、多域融合、導(dǎo)航智能體方向發(fā)展的趨勢(shì)，為新型全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）的設(shè)計(jì)、研制和驗(yàn)證提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星導(dǎo)航；抗干擾；多域融合；導(dǎo)航智能體；發(fā)展趨勢(shì)

0引言

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)具有范圍廣、全天候、全天時(shí)的精確授時(shí)、精密測(cè)量和精準(zhǔn)導(dǎo)航能力，并可通過空間衛(wèi)星及定位終端的多普勒變化，為各種動(dòng)態(tài)導(dǎo)航定位終端提供速度及其速度變化率等動(dòng)態(tài)參數(shù)，滿足空中、地面、水面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的航跡規(guī)劃、航向糾偏、姿態(tài)校準(zhǔn)等技術(shù)需求，因此，衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)已滲透到智慧交通和運(yùn)輸、自動(dòng)化工農(nóng)業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)和通信電力網(wǎng)、銀行和金融交易網(wǎng)等多個(gè)民用基礎(chǔ)設(shè)施，并已形成龐大的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈；同時(shí)GNSS接收終端已大量安裝在各種武器、載體平臺(tái)、通信系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)等軍用設(shè)備，成為獲取戰(zhàn)爭(zhēng)勝利的倍增器，并將作為未來全維作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)、全球精確打擊和機(jī)動(dòng)能力、精確信息獲取和快捷的戰(zhàn)場(chǎng)支援的基礎(chǔ)設(shè)施[1]。目前在軌運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要有“四大兩小”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，即美國的“全球定位系統(tǒng)”（GPS）、俄羅斯的“格洛納斯”（GLONASS）衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、中國的“北斗”（BDS）衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、歐洲的“伽利略”（Galileo）衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等四個(gè)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，以及印度的區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(IRNSS)和日本的“準(zhǔn)天頂”(QZSS)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等兩個(gè)區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。隨著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的地位越來越重要，對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航進(jìn)行對(duì)抗引起了多國的廣泛關(guān)注，干擾樣式、平臺(tái)、策略、效能等諸方面都被深入分析[1-3]，美國提出了導(dǎo)航戰(zhàn)和授時(shí)戰(zhàn)[4]，同時(shí)多國都研制了多款導(dǎo)航干擾機(jī)，因此提高衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾技術(shù)，增強(qiáng)其抗有意和無意干擾的能力，成為導(dǎo)航接收終端設(shè)計(jì)、研制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾方式

目前，衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾技術(shù)主要體現(xiàn)在導(dǎo)航接收終端，通過自適應(yīng)處理、采用新的調(diào)制方式、多模復(fù)合、組合導(dǎo)航等抗干擾手段，提升其對(duì)抗復(fù)雜電磁環(huán)境和人為有意干擾的能力。