塞外闊野定準(zhǔn)星

　　本報記者 王晨緋

　　俄羅斯曾自夸它的衛(wèi)星可以清晰地拍下懸崖峭壁上灌木叢的葉子，美國也號稱它的衛(wèi)星分辨得出莫斯科紅場上的汽車牌號。但在這之前，衛(wèi)星必須進(jìn)行定標(biāo)，它是保證衛(wèi)星數(shù)據(jù)定量應(yīng)用準(zhǔn)確性的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，相當(dāng)于給衛(wèi)星觀測這桿“秤”加上準(zhǔn)星。

　　而在軌運(yùn)行的衛(wèi)星要定標(biāo)，就需要有地面參考靶標(biāo)，要有遙感野外綜合試驗(yàn)場。

　　得天獨(dú)厚的包頭場

　 　“2008年，我們在想能不能做一個綜合性的驗(yàn)證場，既可以進(jìn)行載荷航空飛行測試又能做衛(wèi)星定標(biāo)和產(chǎn)品真實(shí)性驗(yàn)證。”經(jīng)過艱苦的調(diào)研，國家“863”計 劃地球觀測與導(dǎo)航領(lǐng)域先進(jìn)遙感主題專家組組長、中科院光電研究院（以下簡稱光電院）研究員李傳榮終于找到了這樣一處得天獨(dú)厚的場所。

　　包 頭遙感綜合驗(yàn)證場，距離包頭市區(qū)約60公里，坐落在大青山和陰山之間的大草原上，地勢平坦開闊、氣候干燥少雨，具有良好的通視性。東西距離32公里，南北 距離16公里，中間有沙地、有草地，還有一大片油葵以及藏匿在沙漠之中的烏梁素海，更值得一提的是，這里以北方重工集團(tuán)試驗(yàn)基地為依托，安全且交通便利， 占盡遙感綜合試驗(yàn)場的天時地利人和。

　　2008~2011年，在國家“863”計劃重點(diǎn)項(xiàng)目“無人機(jī)遙感載荷綜合驗(yàn)證系統(tǒng)”支持下，光電 院對地觀測部組織21家國內(nèi)優(yōu)勢單位，基于選定的驗(yàn)證場，在國內(nèi)首次打通無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)獲取、處理、應(yīng)用技術(shù)鏈路，項(xiàng)目成果以“我國無人機(jī)遙感領(lǐng)域取得標(biāo) 志性進(jìn)展”為題入選“2011年度中國遙感領(lǐng)域十大事件”。

　　但此時的靶標(biāo)場還不能進(jìn)行常態(tài)化運(yùn)行。2013年，光電院地觀測部在之前工作的基礎(chǔ)上，決定面向常態(tài)化運(yùn)行的目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計布置。“我們調(diào)研了芬蘭、美國、歐空局、法國、德國等國際知名載荷性能測試場的固定式人工靶標(biāo)研制、布設(shè)與維護(hù)技術(shù)。”李傳榮告訴記者。

　　2014年7月5日，這是靶標(biāo)場進(jìn)行驗(yàn)收的日子。李傳榮與光電院對地觀測部主任唐伶俐研究員及相關(guān)技術(shù)人員再一次來到這里，再一次開展了微波條形靶標(biāo)、真實(shí)性檢驗(yàn)場景及配套設(shè)施的現(xiàn)場考察。

　　浩大的靶標(biāo)工程

　　他們已經(jīng)記不清是第幾次來這里。

　　靶標(biāo)，雖然從天空俯瞰到的只是一個微小的圖形，但對于地面來說卻是個龐然大物。

　 　一個18000平方米的大家伙橫空出世。它包含刃邊/灰階復(fù)用靶標(biāo)和扇形靶標(biāo)，其中刃邊/灰階復(fù)用靶標(biāo)規(guī)格為48米×48米，能夠用于高分辨率衛(wèi)星、航 空光學(xué)遙感載荷輻射性能評價；而與其為鄰的扇形靶標(biāo)半徑為50米，由黑白條相間組成，能夠用于高分辨率衛(wèi)星、航空光學(xué)遙感載荷空間分辨率評價。

　　簡單地說，刃邊/灰階復(fù)用靶標(biāo)就是由四個正方形組成的大正方形，其中兩塊為白色，一塊是黑色，一塊是灰色。而扇形靶標(biāo)則是黑白相間扇形條。

　　“國內(nèi)外衛(wèi)星過境時的指北位置、光譜區(qū)分度，還有材料穩(wěn)定性、朗伯性，墊層的透水性、抗壓能力等都是需要考慮的問題。”研究員馬靈玲負(fù)責(zé)光學(xué)固定人工靶標(biāo)的設(shè)計布設(shè)，“自然材料最穩(wěn)定，我們從最初即確定使用受雨水、雪和霜凍影響較小，光譜退化較慢的天然礫石來構(gòu)建。”

　 　工程上的難題首先擺在眼前。雖然這里遍地都是石頭，可是搜尋不同灰度等級、光譜平穩(wěn)性好，且顆粒大小符合要求的礫石卻實(shí)實(shí)在在難為了這些科研人員，反射 率低于8%的黑色石頭更如玉石般罕見。馬靈玲他們不斷擴(kuò)大搜尋范圍，直至驅(qū)車400公里以外，在集寧的小村莊里看到黑色玄武巖碎石廠，那一刻，他們喜極而 泣。

　　固定靶場區(qū)基底選用了天然級配沙礫及透水土工布構(gòu)成的墊層，保證了足夠的透水性、平整度及抗壓能力，并且可防止野草再生。

　　目前為止，只有芬蘭的航空靶標(biāo)場用這種方式來布設(shè)靶標(biāo)。但常態(tài)化運(yùn)行的固定靶標(biāo)區(qū)面積不足包頭場的六分之一，只能用于航空光學(xué)遙感定標(biāo)。

　　竇帥至今臉上還留著包頭帶回來的皮膚日光過敏疤痕，他在包頭場光學(xué)人工固定靶標(biāo)施工期間，從炎炎夏季一直待到秋風(fēng)瑟瑟。“我們的嚴(yán)謹(jǐn)此時變成了苛刻，施工方非常不理解。”年輕的“監(jiān)理”們其實(shí)也都是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用。

　　衛(wèi)星、飛機(jī)、地面一線連

　 　一分耕耘，一分收獲。2014年1月，在荷蘭小鎮(zhèn)諾德維克召開的全球自主定標(biāo)場網(wǎng)啟動會上，包頭遙感綜合驗(yàn)證場正式成為與美國railroad valley playa、法國la crau和歐空局定標(biāo)場并列的國際對地觀測衛(wèi)星委員會（CEOS）全球自主定標(biāo)場網(wǎng)首批四個示范場之一。光電院作為成員單位，與歐空局（ESA）、美國國 家航天局（NASA）、法國空間研究中心（CNES）、英國國家物理實(shí)驗(yàn)室（NPL）幾家國際頂尖空間機(jī)構(gòu)開展合作。標(biāo)志著我國在對地觀測遙感定標(biāo)與真實(shí)性檢驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域的研究工作獲得了認(rèn)可，已實(shí)質(zhì)性加入到全球最具影響力的定標(biāo)工作中。

　 　“還記得李傳榮2012年提出要加入國際定標(biāo)場網(wǎng)與其他國際先進(jìn)定標(biāo)場開展聯(lián)網(wǎng)檢測時，大家的疑慮和不自信。”馬靈玲回憶說。2013年2月份，在 CEOS定標(biāo)與真實(shí)性檢驗(yàn)工作組（WGCV）可見光與紅外定標(biāo)技術(shù)分組（IVOS）會議上，代表團(tuán)隊(duì)參會的馬靈玲首次系統(tǒng)介紹包頭場情況，即刻得到 IVOS主席Nigel Fox的熱烈回應(yīng)。“他出人意料地直接邀請我們加入全球自主定標(biāo)場網(wǎng)。”馬靈玲愣住了，“我回答他要匯報一下李博士（李傳榮）才能決定，但心中已經(jīng)被巨大 的喜悅擊中，不能自抑。”

　　記者了解到，包頭場的成功構(gòu)建，是我國伴隨遙感技術(shù)逐漸向滿足定量化發(fā)展，攻克高頻次、高精度外場定標(biāo)、產(chǎn)品 質(zhì)量追溯與控制國際難題的一項(xiàng)重要成果。它在國際上首次實(shí)現(xiàn)了一個試驗(yàn)場內(nèi)多類典型自然場景和標(biāo)準(zhǔn)人工目標(biāo)合理匹配的完整定標(biāo)系統(tǒng)，以及航空飛行測試為核 心的天空一體化分級真實(shí)性檢驗(yàn)技術(shù)系統(tǒng)，能夠有效支持可見光、近紅外、紅外、激光雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)等多種載荷的嚴(yán)格航空校飛、衛(wèi)星在軌高頻次輻射/光譜 /幾何定標(biāo)、載荷性能評測、產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)。

　　2013年5月，在光電院承辦的第35屆WGCV會議上，WGCV主席、加拿大航 天局（CSA）的S. Srivastava博士表示：“這種（星、空、地）分級真實(shí)性檢驗(yàn)平臺應(yīng)全球推廣，它極大改善了對地觀測載荷定標(biāo)與真實(shí)性檢驗(yàn)?zāi)芰Α?rdquo;GCV前任主席、 美國國家海洋大氣管理局（NOAA），國家定標(biāo)中心主任Changyong Cao博士評價稱：“將無人機(jī)系統(tǒng)與包頭遙感綜合驗(yàn)證場結(jié)合，是前所未有的創(chuàng)舉。”WGCV的陸面產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)技術(shù)分組（LPV）副主席、美國國家航空 航天局（NASA）M. Román博士評價稱：“對學(xué)科有深刻影響，對于從定標(biāo)到全球生物物理參數(shù)反演的全過程而言是非常有特色的。”

　　“衛(wèi)星、飛機(jī)、地面連成一條線，就連NASA也很羨慕。”作為總設(shè)計師，李傳榮研究員十分自豪。