9.23 实际应用及效果分析

本项目研制的资源卫星任务规划系统先后在中国资源卫星应用中心、航天东方红卫星有限公司、湖南省基础地理信息中心等多个单位得到了广泛应用，在提高卫星系统应用效益、节省地面系统建设和运行维护费用、优化卫星系统顶层设计和配套我国卫星出口创汇等方面经济效益显著，在支持经济、社会、环境等公益事业发展，提高我国对突发灾害的应急响应能力，促进国际减灾合作等方面发挥了巨大的社会效益。

卫星系统日常管控

以资源三号卫星为例，任务规划系统可为任务管控方提供的功能如下。

（1）全球基础测绘任务完成情况分析。在长期规划过程中，随时可以统计全球基础测绘任务的完成情况，图 4 给出了长期任务规划结束之后的统计结果。在 240 天的总时长中，系统进行了 120 次的短期规划，每次短期规划执行之后，都会有新的未采集的网格区域被采集。可以看到尽管任务完成情况在逐次增加，但幅度在逐次减小，到任务结束时，任务完成情况为 95.25%。长期任务规划时长是预先设定的，可能存在不合理之处，表现为：如果太短，任务不可能完成；反之，任务完成情况达到某个阈值后不再增加。无论是哪一种情况，都可以在任务完成情况统计图中找到原因，从而调整长期任务规划结束时间，修正长期规划结果。

（2）重点区域详细测绘任务完成情况分析。本实例设置的重点区域是中国及其周边区域，同全球基础测绘任务一样，系统可以随时统计重点区域详细测绘任务的完成情况，图 5 给出了长期任务规划结束之后的统计结果。从图中可以看到，系统共完成了大约三次重点区域覆盖：第一次经过了 30多次短期规划，耗时大约一个回归周期；第二次与第一次类似，但耗时更短；而第三次则耗时很长，大约两个回归周期，但还没有完成覆盖，最后覆盖情况为 96.3%，而且可以发现任务完成率在 100 左右时即已趋于稳定，计划不再增长。原因是全球基础测绘任务的影响，由于接近长期规划末期，而很多任务尚未完成，长期采集任务紧急程度优先级急剧增长，采集机会增加，所以系统优先保证了全球基础测绘任务的完成。
（3）用户需求测绘任务完成情况分析。用户需求测绘任务包括目标区域精确测绘任务和特殊区域详细测绘任务，在本实例中都是通过程序模拟生成的。用户需求测绘任务完成情况不是指系统完成多少个用户需求测绘任务，而是指针对每个用户需求测绘任务，系统的完成覆盖情况（以完成比率表示），应为这样的统计方法包含更多的完成情况信息。表 1 展示了 15 个测绘任务的完成情况，其中9 个任务的完成比率达到了 90% 以上，5 个任务的完成比率为 100%。在这 9 个任务中既有常规任务，又有应急任务、周期性任务，而且并非都是高优先级任务，比如 001 号和 007 号任务。在剩余的 6 个任务中，5 个属于常规性任务，完成率介于60%~90% 之间，属于部分完成；还有 1 个 006 号任务属于应急性任务，完全没有执行。
卫星系统顶层设计

在型号卫星研制阶段，任务规划系统支持研制方对卫星各项关键技术性能指标进行测试验证，并对卫星系统整体应用效能进行评估。以分析卫星 X的幅宽对广域目标覆盖的影响为例，下文将详细阐述如何采用任务规划系统进行仿真评估。

为验证卫星 X 的设计幅宽对区域覆盖的影响，对四种广域目标集采用多天连续观测，直至完全覆盖完毕。仿真结果如图 6 所示。由结果可以看出，对于目标 GY-1，卫星 X 可以在 10 天内实现完全覆盖；对于目标 GY-2，可以在 12 天内实现完全覆盖；对于目标 GY-3，可以在 8 天内实现完全覆盖；对于目标 GY-4，可以在 4 天内实现完全覆盖。需要注意的是，对于目标 GY-3，由于前两天卫星 X 并没有过境，实际上理想情况下在 6 天之内就可以全部覆盖完毕；对于目标 GY-4，卫星 X 一次过境就可以全部覆盖完毕。由仿真评估过程可以看出，任务规划系统可以较为方便地支持研制方对卫星各项关键性能指标进行测试验证并得出定量结论，可以用于分析评估关键设计指标对卫星系统整体应用效能的影响。(a) 广域目标 GY-1 (c) 广域目标 GY-2(b) 广域目标 GY-3 (d) 广域目标 GY-4
用户需求辅助分析

卫星数据使用方往往不是卫星领域专家，要求其从专业的角度提观测需求非常困难，但如果任其采用非专业的方法描述需求，又极易导致细节缺失、存在歧义等问题。针对该问题，任务规划系统提供一种模板化需求定制工具。用户可以采用图形操作工具定义多种成像任务，并定义各任务之间的时空逻辑关系，最终作为一个订单进行需求定制。同时该工具具有发布共享功能，当不具备专家经验与专业知识的用户也具有上述复杂观测需求时，可以采用已发布的需求模板进行重用。该技术的应用对于专家知识的提取以及复杂观测需求的精细化定制提供了充分保障。

卫星数据的应用范围非常广，涉及到国家地矿资源调查与勘探、环境保护、灾害应急、水资源调查与保护、城市精细化管理、交通旅行、卫生防疫、公共安全等众多领域，各个领域对卫星数据的要求又不尽相同，采用模板标准化用户需求非常必要，以下将具体阐述任务规划系统如何支持各类卫星数据用户采用模板定制需求。

（1）农业行业中工程遥感监测需求。农业工程要求遥感卫星具备覆盖全国陆地范围的能力，对高分辨率卫星遥感数据的应用主要体现在农业工程规划和精细区划、农业生物环境和设施农业、农业生态保护等方面。经调研，卫星数据应至少设置红、绿、蓝三个可见光波段，空间分辨率全色图像在 1米以内，多光谱图像在 2 米以内。通过向卫星数据用户提供图 7 中的需求模板，可准确获得工程遥感监测需求信息。
（2）重点城市群空气质量监测。该卫星数据主要用于生产空气质量监测图和固体废物及秸秆焚烧产生的 PM10、PM2.5、霾等监测指标产品。经向领域专家调研，用于生产空气质量监测图的卫星数据要求为 1:10 万，频度为 1 次 / 天；用于监测固体废物及秸秆焚烧的卫星数据要求为 1:5 万，频度为 1 次 / 天。通过向卫星数据用户提供图 8 中的需求模板，可准确获得工程遥感监测需求信息。.
（3）遥感地震灾害监测。卫星遥感技术由于速度快、范围大、动态性好、精度高等优势已在地震灾害调查和评估中发挥越来越重要的作用。高分辨率 SAR 数据可满足地震形变监测的迫切需求；地震红外异常检测需要高空间分辨率的长波红外数据，结合已有的低空间分辨率红外数据展开研究，将更加有助于地震异常信息的准确识别和提取。经向领域专家调研，遥感地震灾害监测对 SAR 卫星的分辨率要求为 1 米，高空间分辨率红外数据要求为 3 米，低空间分辨率红外数据要求为 10 米。通过向卫星数据用户提供图 9 中的需求模板，可准确获得工程遥感监测需求信息。.
通过资源卫星任务规划系统的需求与任务处理软件，用户可以基于标准化的任务需求模板定义自己的观测需求，系统通过智能化辅助分析并反馈用户需求的完成状态信息。