7月22日,全自主研制的国内首颗定量高光谱智算卫星——“西光贰号01星”,搭载引力一号遥四运载火箭成功发射入轨,并将为矿区生态监测服务。这颗卫星在可见光–近红外谱段首次在国内商业高光谱领域实现了10米空间分辨率和7纳米光谱分辨率,极大地提高了我国星载高光谱数据获取能力,最大每天可获取100万平方公里高分辨率高光谱遥感影像。同时它还首次将高光谱遥感、人工智能和星上算力融合在一起。
走进中科西光航天的展厅,记者看到了一张针对矿区生态情况的高光谱成像图。这张图中,不仅可以清晰看到整个矿区的地形和环境样貌,而且通过不同色块的标注,还能直观地了解不同区域的植被生长、土壤温湿度情况,哪些区域需要重点生态治理,一目了然。而这样一份分析结果,正来自高光谱遥感卫星这双敏锐的“眼睛”。
西安中科西光航天科技集团有限公司技术总师 寇义民:高光谱是什么含义呢?我们是将可见光从400纳米到800纳米分成了70个谱段,每个谱段可以达到6.5纳米的光谱分辨率,不同的物质在不同光谱下可以有不同的反应。
与普通遥感主要通过颜色、轮廓等识别地面固定物体外观不同,高光谱遥感能够进一步识别物质的成分和状态,可广泛应用于矿区生态修复、生态环保、农业监测等领域。但丰富的信息也意味着更大的数据量,过去海量遥感数据需回传地面处理,往往需要数天时间。为破解这一难题,研发团队将高光谱遥感大模型与星载算力直接部署到卫星上,让它在天上边拍边算边识别,只需将关键数据和分析结果回传地面,省时省力。
寇义民:数据从获取到得到结果,从过去的天级缩减到小时级。对于比较紧急的情况,在天上直接给出分析的结果,指导地面来开展相应的应对措施。
AI赋能 空天数据价值持续释放
此次发射的西光贰号01星,是我国正在建设的高光谱遥感智算星座的第一颗星。未来,还将发射更多卫星,形成一张实时、智能的“空天信息网”。这张网络将如何进一步放大空天数据的价值?人工智能等新技术的加入,又将如何赋予卫星更强大的能力?
对于遥感卫星来说,观测频率一直是影响应用效果的重要因素。过去,一颗卫星每隔几天才能再次飞过同一区域,面对自然灾害、环境变化等需要快速响应的场景,很难实现持续观测。而星座化组网,则是打破这一局限的关键钥匙。
寇义民:如同一个城市,最开始只有一辆出租车,可能拍哪里都费劲,耗时耗力。随着卫星数量的不断增加,相当于城市中运营的出租车越来越多,对同一地区重访时间会进一步缩短,大面积可以实现快速覆盖。
卫星组网解决了如何“看得更多、看得更快”,而人工智能大模型与星上算力的引入,则解决了如何“看得懂、算得精”。未来随着太空算力网络的扩张,越来越多的数据处理开始转移到太空,卫星之间不仅能够共享数据,还能够协同完成计算,让整张星座像一个不断运行的“空中计算平台”。
中国工程院院士、之江实验室主任 王坚:有了人工智能以后就意味着,可以在太空就把数据的价值发挥出来。今天讲的卫星事实上都是地球卫星,我们还有太阳卫星,可以更好地知道太阳发生了什么事情对地球的影响。太阳轨道离地球更远,数据传输可能更加不容易,所以太空的计算就变得非常重要,对地球的可持续发展非常重要。
记者了解到,去年底,全国首单高光谱卫星数据资产完成入表,标志着过去主要用于遥感服务的数据,开始成为能够持续运营的新型生产要素。随着更多高光谱智算卫星组网运行,卫星创造的价值,也将从一次性的遥感成果,逐步延伸到持续的数据服务和千行百业的广泛应用中,为资源勘探、生态环保、防灾减灾、智慧农业等领域提供更加精准、高效的空天信息支撑。