文|吴志宏 李光伟 齐崇英 邢姗姗 王志佳
中国人民解放军93209 部队
遥感技术是根据电磁波理论，应用照相机、摄像机、多光谱扫描仪、成像光谱仪、微波辐射计、合成孔径雷达等传感器收集远距离目标所辐射和反射的电磁波信息，进行处理、成像、探测和识别的综合技术。卫星遥感技术具有获取信息空间范围广、信息数据量大、手段多、速度快、周期短、受自然条件限制少等技术特点，广泛应用于国土[1-2]、农业[3-5]、交通[6-8]以及军事应用领域[9]。
边海防管控是指边海防管控部门，为保卫国家主权、领土完整和安全、维护海洋权益，防备外敌入侵，维护边境沿海地区治安秩序和社会稳定，在边境沿海地区进行防卫和管理的活动，如反渗透、反走私、反偷渡以及相关设施建设等。边海防一线大多地理环境恶劣、基础设施建设薄弱，边海防信息化尚存在无人区、无人岛、中远海、敏感区域以及条件恶劣区域监控缺少手段，基础地理信息数据尚未统一、更新不及时，亟需开展卫星遥感技术在边海防信息化建设中的应用研究。为加强边境沿海区域防卫与管控，通过多年建设，我国初步构建了以光电、雷达、防越报警为主探测感知体系，实现了对重要部位、管段的监视。推进智慧边海防建设，完善空天地一体、声光电互补、远中近衔接的多元立体智能感知体系，是“十四五”时期边海防信息化建设的重要任务。
边海防管控部门，根据使命任务与职责定位，应用卫星遥感技术，开展了重要目标监测、重点区域监测、海洋环境监测以及道路设施普查等探索。《高分辨率对地观测系统重大专项数据应用推广指导意见》指出，要加快高分专项产业化应用进程，创新应用模式，打造信息提取和信息承载相融合的“高分+”应用新模式，形成“高分+”卫星综合应用产业布局。为提升边海防综合管控水平，沿边沿海地区、边海防管控部门积极探索利用卫星遥感、北斗等先进技术手段加强边海防管控的方法路径，开展了试点示范建设。
1. 海防管控卫星遥感试点建设
2019年，沿海省份开展卫星遥感技术试点建设，主要是研制示范系统，系统具备遥感数据（高分一号、高分二号遥感数据，资源ZY-1 02C、ZY-3 遥感数据）的自动化预处理能力，具备基础数据制作更新能力，探索道路、桥梁、码头等基础设施半自动化提取能力，实现基础设施工程建设的信息化管理；
同时以可见光遥感数据为主，以季度为时间单位，探索遥感在基础设施（监控站、停机坪、执勤房）和重要区域（港口码头锚地）的监测服务能力。示范系统架构如图1 所示。
图1 卫星遥感监测海防示范系统架构
2. 边防管控卫星遥感示范应用
2020 年，我国北部边疆省份综合利用“北斗+高分”的大尺度空间基准和实时态势监测能力，开展了智慧边防北斗高分综合应用示范，探索构建基于“北斗+高分+大数据”的常态化巡边、护边管理服务模式，主要是搭建北斗高分综合服务平台，具备高分卫星星群数据的一体化标准处理、批量生产和快速分发能力；
建设高分边境遥感综合监测服务系统，定期开展界河动态监测、边境区域动态监测服务；
构建大数据预判预警系统，实现涉边事件智能预警、快速布控；
构建智能识别监管系统，实现事件快速处置；
构建北斗指挥调度系统，实现管控力量精确指挥和快速反应；
构建面向满足国防安全应用服务的北斗高分数据综合服务体系，拓展高分遥感数据在国防安全领域的应用范围。示范系统架构如图2 所示。
图2 卫星遥感综合监测边防示范系统架构
1. 系统工作流程
边海防卫星遥感系统工作流程主要分为四个阶段：原始数据获取、数据整理、特征提取、数据应用。原始数据获取是通过请领、购买、免费获取的方式获取卫星原始数据；
数据整理是开发业务软件对原始数据进行校正、整理；
特征提取是基于业务软件，提取感兴趣的目标；
数据应用是对提取的目标进行业务应用，如评估、辅助决策、态势标绘等。卫星遥感技术应用发展趋势主要是整合全流程资源，实现从服务端到客户端的全链条式遥感信息化服务建设与应用。具体如图3 所示。
图3 全链条式边海防卫星遥感技术服务建设与应用
2. 功能设计
天基感知系统是边海防感知体系的重要组成部分。卫星遥感技术可为边海防信息系统提供高精度、大比例尺的统一基础地理信息数据；
结合北斗技术可提供统一时空基准，构建时空大数据平台；
遥感卫星对边海防管控区域大范围、周期性地检测，结合大数据分析、人工智能技术，可为重要、无人、敏感区域监测，基础设施监测，重要目标监测，突发事件处置提供服务支撑。
边海防卫星遥感系统建设是贯彻落实边海防智能管控与创新发展，以提升边海防综合防卫管控能力需求为牵引，以构建时空大数据平台、丰富基础地理信息数据、监测基础设施建设、监视重要区域与目标、辅助突发事件应急处置为内容，通过卫星遥感技术与信息化系统建设手段的融合，形成全天时、全天候、全区域的监视态势。具体业务功能设计如下：
1）基础地理信息数据应用服务。支持接入国家高分卫星遥感数据及商业遥感数据，具备多源信息融合处理能力，基于统一的空间基准，生产高分辨率的二、三维地理信息数据产品，构建覆盖范围广、数据精度高的边海防地理信息数据库，为联防平台、监控中心、监控站以及设施数据管理等系统提供高分地理信息数据服务（图4）。
图4 南海浪花礁卫星遥感监测
2）时空大数据平台服务。综合利用卫星遥感与北斗定位导航技术，构建统一的时空大数据平台，提供统一的时空基准服务。以时空大数据平台为基础，融合光电、AIS、雷达等动态感知目标信息，构建多元立体智能的感知体系，形成空天地一体的态势感知能力（图5）。
图5 遥感卫星星座与北斗卫星星座的融合应用建设
3）基础设施监测。针对边海防基础设施建设项目分布广、数量多、部分点位难以到达，利用卫星遥感技术范围广、受地理条件限制少的特点，基于高分遥感影像，识别提取道路、桥梁、码头、直升机停机坪、执勤房等基础设施。结合周期性的数据比对监测，监督项目建设进度，普查项目建设情况，辅助完成规划与项目评估工作（图6）。
图6 边境道路建设施工卫星遥感监测
4）重要区域监测。针对无人区、无人岛礁以及部分重要管控区（海）域，固定监控设施难以部署，机动设施难以到达，利用卫星遥感技术，定期监测关注区（海）域，及时发现地形地貌以及区域态势变化（图7）。
图7 边境重要区域地形地貌变化卫星遥感监测
5）重要目标监测。利用卫星遥感范围大，不受国界影响的特点，可对边海防管控区域内界碑、机场、建筑等静止目标监测，也可对舰船、人员、车辆等动目标进行监测（图8）。
图8 港口重要目标卫星遥感监测
图9 非法码头偷渡走私卫星遥感监测
图10 突发事件前后卫星遥感监测
6）应急情报支援。当发生走私偷渡、维权执法、海上救援等重大突发事件时，可提供事发地点气象水文卫星遥感信息以及区域态势等情报信息支援。利用应急编程拍摄机制与遥感应急接入与服务装备，快速获取区域遥感影像，支持用户对在轨遥感卫星进行任务规划、指令上注、实拍实传、现场解译，实现卫星遥感对应急突发事件的情报支援（图9-10）。
根据卫星遥感技术特点与行业市场发展实际，可将边海防卫星遥感系统建设模式划分为采购服务模式、项目建设模式、统筹开展模式。
1）采购服务模式。即用户单位根据业务需求，采购卫星遥感技术服务，如基础地理信息数据采购与更新、基础设施普查服务等。该模式可满足技术力量弱、建设资金不足的单位业务需求，优点是资金投入少，服务方便快捷，由服务到应用链路短，见效快；
缺点是不利于单位人才培养，难以形成对卫星遥感技术应用的深度认知与持续发展，且业务进程可控度不高。
2）项目建设模式。即按照基础设施建设模式，在项目库中增加卫星遥感系统项目，通过试点验证形成标准，由各地按需求立项展开建设。建设内容包含原始数据获取、功能软件和硬件系统，数据分析提取由使用单位完成。该方式要求使用单位具有专业技术人员，优点是组织程序风险性较小、利于项目技术与应用持续发展，难点在于对于使用单位人员素质要求高，不符合部分单位人员实际，同时年度原始数据采购费用支出问题也需统筹考虑。
3）统筹开展模式。即依托国家边海防信息化建设技术总体单位，建设卫星遥感应用服务中心，根据需求统一获取卫星数据，进行数据加工，提供数据服务。目前，国家各部委单位开展卫星遥感应用项目大多采用这种模式。该模式利于加强顶层设计，持续推动卫星遥感技术在实际应用中发展，便于培养人才队伍，避免了基础软件开发重复投入，难点资金投入量大，机构人才力量与编制保障难的问题。
本文阐述了卫星遥感概念、技术特点以及在边海防信息化建设中的必要性，归纳总结了海防、边防卫星遥感试点示范建设探索成果，论证提出了边海防卫星遥感系统工作流程；
并基于边海防综合防卫管控能力提升的需求，设计了边海防卫星遥感系统功能，研究了边海防卫星遥感系统应用建设与推广模式。本研究内容可助力推进卫星遥感技术在边海防落地应用。后续将进一步结合国家高分重大示范专项以及智慧边海防建设任务，加强顶层设计，研究卫星遥感应用关键技术，完善应用系统建设，促进卫星遥感技术与边海防信息化建设深度融合。
