分享
Scan me 分享到微信

Landsat:辉煌40年

苏格拉底曾经说过:“人类必须站在足够远的地方,比如从遥远的星空看自己所处的这个世界,才能真正地了解地球究竟是什么样子的。”然而他肯定没有想到,在两千多年之后,用他这句话来评论Landsat卫星发射40周年,竟是如此的相得益彰。

泰伯网

  苏格拉底曾经说过:“人类必须站在足够远的地方,比如从遥远的星空看自己所处的这个世界,才能真正地了解地球究竟是什么样子的。”然而他肯定没有想到,在两千多年之后,用他这句话来评论Landsat卫星发射40周年,竟是如此的相得益彰。

  苏格拉底曾经说过:“人类必须站在足够远的地方,比如从遥远的星空看自己所处的这个世界,才能真正地了解,地球究竟是什么样子的。”然而他肯定没有想到,在两千多年之后,用他这句话来评论Landsat卫星发射40周年,竟是如此的相得益彰。

  自1972年起,美国国家航空航天局(NASA)已发射了7颗Landsat卫星。上世纪70年代,NASA在气象卫星的基础上研制发射了第一代试验型地球资源卫星,其中包括Landsat-1、Landsat-2和Landsat-3,这三颗卫星上装有返束光导摄像机和多光谱扫描仪(MSS), 分别有3个和4个谱段,分辨率为80米。80年代,NASA分别发射了第二代试验型地球资源卫星,包括Landsat-4和Landsat-5,卫星在技术上有了较大改进 , 平台采用新设计的多任务模块,增加了新型的专题绘图仪(TM),可通过中继卫星传送数据。TM 的波谱范围比 MSS 大,每个波段范围较窄,因而波谱分辨率比 MSS 影像高,其地面分辨率为30米(TM6除外,地面分辨率只有120米 )。Landsat-5卫星是1984年发射的,一直运行到2011年。90年代,NASA又分别发射了第三代资源卫星Landsat-6和Landsat-7。Landsat-6 卫星是1993年发射的,因未能进入轨道而失败。Landsat-7卫星于1999年发射,该卫星装备了一台增强型专题绘图仪( ETM+),该设备增加了一个15米分辨率的全色波段,热红外信道的空间分辨率也提高了一倍,达到60米 。2003年5月31日,Landsat-7 ETM+机载扫描行校正器(SLC)曾出现故障,导致此后获取的图像出现了数据条带丢失。

  下图是Landsat卫星家族的使用情况,从图中可以看到Landsat-5刚刚停止使用,Landsat-7卫星仍然在使用状态。

  Landsat项目由美国国家航空航天局和美国地质调查局(USGS)共同管理。美国地质调查局局长玛西亚?麦克纳特表示,通过Landsat卫星获取的数据,我们可以很容易获取地球表面的信息,如此大范围的客观资料在现在来说或许司空见惯,但是在上个世纪,这对于我们传统的工作来说是革命性的创造。

  几十年来,许多人都还在衡量着Landsat卫星的价值。它就像是一台无偿的地球印刷机,不断为各个行业提供最新的资料。美国地质调查局Landsat科学团队领军人物,波士顿大学教授柯蒂斯?伍德科克说:“从全球角度来看,我们拥有关于地球状况的最客观的、最全面的数据,这些数据对我们的工作起到了无可替代的帮助作用。”

  但不可否认的是,Landsat卫星计划并不够稳定。Landsat卫星缺乏固定的代理机构,这将会带来部分数据缺失等问题。最近,美国国会研究服务的报告回顾了Landsat的历史,并对其未来进行了展望。尽管Landsat卫星的应用范围非常广泛,但过去对其商业化应用的努力始终没能成功,大部分数据用户还是来自于政府机构。出于这个原因,美国联邦政府一直都在为失败的Landsat卫星轨道提供替代品。但许多因素都在制约着国会顺利完成该项目,填补Landsat卫星数据空缺的目标很难满足。

  “中年危机”

  在今年2月份举行的美国地理学家协会年会上,美国内政部代表安妮?卡斯特在她的讲话中就提出:在Landsat的第40个年头上,是否会迎来它的“中年危机”?

  安妮在讲话中表示,在2008年10月之前,美国地质调查局在互联网上免费共享了超过300万张Landsat的影像,公众可以免费获取这些资料。开放中等分辨率的卫星影像数据对于很多行业具有积极的意义,这些数据可以帮助他们进行很多计算和分析。“如果把Landsat数据库比喻成一座大型的图书馆,这仿佛就是给公众提供了免费的阅览证,每个人都可以去自由地获取这些信息。”她还指出,“其创造的社会价值并没有在Landsat的商业价值中得到体现。在卫星影像获得越来越广泛应用的前提下,商业应用也越来越多,这也要求Landsat项目进一步商业化。”

  前途未卜

  “Landsat项目运营40周年,绝对是一件值得庆祝的事情。”前NASA航天顾问威廉?汤姆森说,“Landsat系列卫星在过去40年里获取了海量的卫星影像材料,这在整个航天史上都是无与伦比的。”

  汤姆森还说,这些数据在今天已经成为了常规的工具,可用来支撑农业、林业、土地利用等各个行业的应用。“1972年7月23日,当NASA的第一颗地球资源卫星Landsat-1发射成功的时候,连系统的设计者都难以想象,他们所作的这项卓绝的工程能够在人类历史上发挥如此重要的作用,并能够在未来的40多年里持续做着这种贡献。”

  “但事情发生了一些变化,运气并没有一直在NASA这边。”汤姆森谈到了对Landsat系列卫星的展望,“在上世纪80年代,Landsat系列卫星的私有化失败,以及1993年Landsat-6卫星的发射失败,都严重影响了Landsat项目的正常发展。而Landsat-5卫星在过去二十多年中一直在正常运行,这给了我们很大的信心。2011年秋天Landsat-5卫星结束了它的使命,这已经足以让人赞叹了。”

  “现在,Landsat项目又受到了一些影响。Landsat-7卫星的寿命已经受到了质疑,没有会期待它能够像Landsat-5卫星一样运行超过25年。最新一代的LDCM卫星,或许叫做Landsat-8卫星会让我们更习惯,它已经被决定在2013年的1月进行发射。更重要的是,在这颗卫星发射之后,Landsat项目尚未有更远期的规划。”

  汤姆森指出,在2010年在国家太空署的安排下,整个Landsat项目的管理权已从NASA转到了美国地质调查局,这对一个持续了多年的项目来说并不是什么好的变动。国会也对这次变动产生了质疑,并拒绝进行更多的资助。相应地,白宫的科技政策办公室(OSTP)、国会预算办公室(OMB)、美国地质调查局、NASA成立了一个研究团队,来制定下一步的可行性方案,不出意料的话,Landsat项目获得的国家支持将会有所减少。最新一颗Landsat卫星的成本大约在10亿美元。

  “最新的消息是,Landsat-9卫星将会在2018年进行发射,但是在未来的几年中,发生什么变化也未可知。如果LDCM能够成功发射并投入运营,Landsat-9卫星是否能够如期发射,还需要相关人员进行努力。”

  内忧外患

  回顾Landsat历史的时候,Imaging Notes杂志高级顾问瑞恩?威廉姆森对Landsat的未来并不看好:“坦白说,现在行业内部对于是否需要继续发射Landsat系列卫星也存在很多争议。因为航空摄影技术取得了非常长足的进步,甚至有了更高分辨率的商业遥感卫星。但毫无疑问Landsat系列卫星仍然在全球很多地方发挥着重要的作用,这也是争辩的主题之一。”

  经济学家在这方面也进行过辩论,他们的观点是,如果认为Landsat卫星有它的价值,那么就应该让它到商业市场中去体现。“虽然整个项目中,生产的数据都得到了非常充分的利用,销售情况也不错,但主张继续运营该项目的人员也不能展示出非常快的回报率。”威廉姆森说,“对于以前来说,80米分辨率的卫星影像已经足够相关人员进行地表情况分析等应用了,但肯定更高分辨率的卫星影像会有着更强的吸引力,这也是Landsat系列卫星受到的冲击之一。”

  技术革新

  对于目前的情况,威廉姆森说Landsat系列卫星依旧在公共领域保持着足够的价值,只是在发展的过程当中,需要引进更高新的技术,从而促进整个系统的良性循环。

  同样,Landsat系列卫星为世界做出的重大贡献之一,就是向世界证明了卫星影像之于众多行业的应用价值。在威廉姆森看来,现在遥感卫星的快速发展和应用,与Landsat项目的运行是有很大关系的。

  此外,将目前中等分辨率的遥感影像与雷达、高分辨率遥感影像等进行融合,是Landsat的转型方向。威廉姆森还说,“在现在的环境下,Landsat卫星还有其存在的意义。尤其是通过对比分析让用户看到某些区域的变化情况等,这是需要长时间段存档数据的。”

  在威廉姆森眼中,Landsat项目的前景依旧是不清晰的。他认为,在当今竞争如此激烈的情况下,缺少技术革新且需要承担昂贵的运营费用是Landsat的主要问题,“建立一套能够负担得起的系统,并随着时间的推移进行升级,是最佳的方式。”

  公共服务

  NASA负责新一代Landsat卫星的科学家詹姆斯?艾荣在接受采访时用“进化”这个词来形容目前的进展情况。“从历史角度来看,尽管Landsat系列卫星在管理和运营方面存在一些问题,但其发射和使用无疑是具有革命性意义。整个项目还需要寻找到一套更安全、稳定的管理模式,不管是政府还是私营机构来运营都是如此。”

  詹姆斯认为,Landsat的存档卫星数据本身就是一种非常好的公共服务模式。“从规模上讲,40年来Landsat卫星的存档数据是一笔非常宝贵的财富,全球如此大范围的、历史跨越度如此大的数据,对于任何一项研究都是具有重要意义的。对于航天工程的投资,人们不应该只是看到当前巨额的花费和相对较少的收益,而应该把眼光放得更长远一些。”

  “对于公众用户来说,我们还有很长的路要走,因为让用户更容易地获取数据和让数据变得更加人性化方面,以前所做的工作相对较少。”詹姆斯对于未来还是充满信心,“我们已经历经沧桑,并拥有宝贵的经验,现在所要做的就是克服目前的一些困难,并建立一种更加优化的模式,从而更好地为用户服务。”

  挑战体制

  提到2008年后美国地质调查局在某些领域无偿提供Landsat数据时,詹姆斯认为这是一种“体制上的挑战”,对于地形数据来说尤其如此,“这是跨越体制的一步,让用户更方便地运用遥感影像,也是Landsat项目最初的宗旨之一。”

  Landsat-5卫星已经在去年停止获取卫星影像,而1999年发射的Landsat-7与前者一样,同样遇到了技术方面的问题。詹姆斯觉得对于这两颗卫星来说,能够运行这么多年已经是非常幸运的事了,因为其运行年限已经远远超出了设计使用寿命。

  最新一颗LDCM卫星正在由美国轨道科技公司进行设计和建造,设计寿命为5年,燃料寿命为10年,装备有一个热红外仪器,一台陆地成像仪。这颗卫星也可以被称作Landsat-8卫星。NASA认为,在这颗卫星发射和正常运行前,Landsat-7卫星可以保持正常工作状态。

  詹姆斯认为这对NASA来说是个好消息,“我们获取地表影像的历史将会继续延长,而且Landsat-8卫星的性能将有进一步的提升,对于我们的工作来说会有很大的帮助。”40年后,Landsat系列卫星已经创造了收集地表卫星影像的最长记录,这是值得我们的每一个人铭记的日子。Landsat的卫星影像将会继续为人类发展做出贡献。

  “尽管如此,还是先把庆祝放到一边吧,”汤姆森总结道,“Landsat的40年永远会被我们记住,而我们更应该呼吁有关政府部门保持对卫星项目的投资,我们不能一直寄望于Landsat卫星能够超额完成运营任务,而是需要通过更加可持续的体制,来对卫星项目进行保障。”

参与评论

【登录后才能评论哦!点击

  • {{item.username}}

    {{item.content}}

    {{item.created_at}}
    {{item.support}}
    回复{{item.replynum}}
    {{child.username}} 回复 {{child.to_username}}:{{child.content}}

更多精选文章推荐

泰伯APP
感受不一样的阅读体验
立即打开