巴黎奥运期间，我国长光卫星官方账号po出的一张塞纳河卫星图，被眼尖的网友看出了许多重要细节，图片的高精度、高分辩率令人振奋，它阐明我国现已具有了从天上对地球恣意一个旮旯实时监测的才干。这意味着什么，无须赘言。 在中美战略博弈和竞赛中，美国看得见，咱们看不见，或许美国看得清，咱们看不清，曾是长时刻困扰我国的一个严重问题。不谦虚地说，这个问题现在现已根本得到处理。我国建立了完好的遥感观测系统，技能和才干的快速提高，正在让我国从前的巨大下风逐步变成优势。 这儿有必要说到一个人，85岁的李德仁院士，他不久前刚荣获2023年度国家最高科学技能奖，他的故事，贯穿了我国遥感从无到有、由大到强的整个进程；“李德仁是一种办法”，见证了系统集成思想在科技范畴的显着运用效果。
引子：偷看福建号的“鸽群”
本年5月2日，美国行星实验室（PlanetLabs）大名鼎鼎的“鸽群”星座，跑来围观我国榜首艘超级航母“福建”舰在东海水域的试航。
Planet Labs“鸽群”卫星拍照的“福建”舰于5月2日试航情形
在上海海事局提早预告5月1日至5月9日试航，并划定试帆海域在长江口以东100公里左右的一个矩形区域的状况下，美国卫星交出这样的成果单，只能说牵强及格。
把咱的航母拍得这么小，啥也看不清，这也没办法，因为“鸽群”的视力太差了。
作为比照，咱们来看看我国长光卫星“吉林一号”的相片。
8月11日，长光卫星官方账号发布文章，po出一张7月29日的塞纳河卫星图。
然后翻了翻小本本，发现2021年9月和2022年3月，塞纳河的COD（与粪污排放强相关的水质参数）监测浓度的确从前严峻超支。
至于奥运期间，塞纳河水质究竟怎样，长光卫星采取了“看穿不说破”的情绪。
尽管多少让人觉得到嘴不到肚吧，可是，很快有长于帧察的网友，关注到新闻布景中的细节。
“现在星座在轨卫星108颗，可对全球恣意地址完结每天35至37次重访”。
“相当于30分钟就有一颗卫星从上面经过。现在是108颗，往后300颗的话，便是5分钟能重访一次。这就跟在天上实时监测整个地球差不多了。”
“航母最高航速50km每小时，能开出去36km，也便是说假如重访图片宽度72km，航母就开不出图外。”
不得不为观网网友们的专业度和敏感性点赞。
“吉林一号”2020年拍照美军诺福克海军基地的相片
卫星遥感，简略来说，便是用卫星来看地球上的东西。
抱负状况当然是用地球同步轨迹卫星来看，在3.6万公里的高空，一动不动，尽收眼底，想看哪看那。
但问题是，实在太高了，目光没那么好，我国的高分四号的分辩率能做到可见光50米，中波红外谱段400米，现已是全球抢先的水平，牵强能够看到航母和大型邮轮的概括吧。
怎么办呢？离得近就看得清了嘛。
所以，低轨遥感卫星就流行起来，在现在一切商业遥感卫星中，近地轨迹（LEO）遥感卫星共1197颗，占比到达94.70%。
低轨尽管看得清，可是看得近，飞得快，地球那么大，没办法随时随地想看啥就看啥。怎么办？那就经过多星组网的办法，经过接力来完结特定区域更高的重访周期，这是“时刻分辩率”的概念。
“鸽群”尽管视力不怎么样，却是现在蓝星上时刻分辩率最高的遥感星座，规划一般维持在230多颗，它的理念是耗费，低本钱，献身部分功用，以量制胜，单星分量只要5公斤，寿命在6个月到3年。8月17号猎鹰9号的发射，刚刚又补了36颗。
“南海战略态势感知计划”以为，“鸽群”是美国经过“印太海域态势感知伙伴联系计划”在南海膈应咱们的首要技能手段之一。
可是现在，我国在这个方面的快速追逐，现已让“鸽群”越来越昏暗。
微纳星空“泰景四号”合成孔径雷达拍照的美国航母
首要是前面说到的我国长光卫星“吉林一号”星座，在分辩率上最高到达0.5米，视力远超“鸽群”；数量上也在敏捷追逐，现在有108颗，计划到本年年末到达138颗，明年末要到达300颗；分量与本钱上，前期单星可达420公斤，现在的高分06系列降到22公斤，单星本钱从前期每颗千万元级降到现在的百万元级，分辩率依然到达0.75米，可谓“性价比之王”。
另一方面，也有我国公司在做极致“白菜化”，北京商业航天公司“零重力空间”的"灵鹊"星座，清晰声称对标“鸽群”，其分辩率是4米等级，分量最低做到了单星7.3公斤，计划在2025年完结132颗灵鹊一号、30颗灵鹊二号和4颗灵鹊三号卫星的组网。
截止2023年5月的数据显现，具有商业遥感卫星数量最多的国家是美国，共有504颗；排名第二的是我国，共有346颗，美国与我国的遥感卫星数量占全球的比重挨近七成，与死后的其他国家都已拉开间隔。
当然，“鸽群”不是美国航天遥感力气的悉数，遥感，也不是航天的悉数，中美航天比照的全体态势是什么？咱们后边还会说到。
但在那之前，咱们想先提一位白叟。
“李德仁是一种办法”
2024年6月24日，2023年度国家最高科学技能奖揭晓，85岁的李德仁院士凭仗在地舆信息科学范畴的卓越贡献获此荣誉。
作为国际闻名的测绘遥感学家，他在近40年的科研生计中，致力于提高我国遥感对地观测水平，此前，作为榜首完结人，他现已6次取得国家科技前进奖，为我国遥感从无到有、由大到强奋斗了大半生。
在李德仁的学生时代，他的起点便是与众不同的。
把时钟拨回1957年，时年18岁的李德仁考取武汉测绘学院，课余阅览很多的丈量与制图的书刊之后，长于考虑的李德仁常常会发现一些问题，为了解惑，也为了辨明是非，1958年，他写了4篇文章，论述自己的观念，对苏联和加拿大两位教授的一些观念提出质疑。
这些文章曲折来到王之卓院士手中，他是其时学院的副院长，是公认的学术专家和威望，他看到文章兴奋不已，拿着文章逐个圈点，把李德仁叫到自己家中，告知他，他的质疑是对的，他的原理思想也很好，只是，其时完结思想的硬件条件现在还不具有。
敢质疑，只唯实的精力，是李德仁在学术和科研生计起点就打下的一块柱石。
1982年，经王之卓先生介绍，李德仁前往其时全国际航测理论最先进的西德留学，师从国际拍照丈量范畴领军人物之一，阿克曼教授，在德国波恩大学进修期间，他创始了从验后方差估量导出粗差定位的“选权迭代法”，这一办法被丈量学界称为“李德仁办法”。
这种办法能够一同处理不同类型的差错，包含粗差（显着过错的丈量值）、系统差错（因为丈量系统自身的问题导致的差错）以及偶然差错（随机产生的小差错）。经过这种办法，能够在不知道哪些数据存在问题的状况下，逐步辨认并纠正这些过错，然后从海量的丈量数据中提取出准确的地舆信息。
随后，他去到斯图加特大学攻读博士，期间，又把详细的“李德仁办法”进一步上升为理论结构，创立了“差错可差异性理论和系统差错与粗差勘探办法”。
这儿，让咱们花一点时刻，测验浅显地舆解一下“李德仁办法”：
幻想你正在尽力拼装一幅大型拼图，这个拼图有不计其数片，代表着从卫星或飞机拍照的很多丈量数据。你的任务是把这些拼图准确地拼在一同，构成一幅完好的地球表面图画。可是问题来了：有些拼图片或许原本便是彻底错的（这便是“粗差”），有些或许因为出产进程中的小问题而略微变形（这便是“系统差错”），还有一些或许因为各种原因略微偏离了正确方位（这便是“偶然差错”）。
现在，你要在不知道哪些拼图片有问题的状况下，找出并纠正这些过错，一同还要尽或许准确地完结拼图。这便是其时全球丈量学家们长时刻面临的难题。
“李德仁办法”经过核算机，一步步处理这个杂乱的问题：
首要，它会概略地看一遍一切的拼图片，找出那些显着不对劲的部分（粗差检测）。然后，它会细心检查每一片拼图，看看是否有细微的变形或系统性的差错（系统差错辨认）。接着，它会考虑到一切拼图片之间的联系，用数学办法核算出每一片应该放在哪里（最优估量）。终究，它会重复进行这个进程，每次都变得更准确，直到找到最佳的拼图计划。
“李德仁办法”的共同之处在于，它能够一同处理这些不同类型的差错，并且能够在处理进程中不断提高精度。这就像是一个超级玩家，不仅能纠正拼图中的过错，还能在拼图进程中逐步看清整幅图画的姿态。
在实际国际中，它协助科学家们从海量的丈量数据中提取出准确的地舆信息，为制作准确的地图、监测地球改变等作业供给了强有力的东西。
跟着遥感技能和地舆信息技能的不断开展，对数据精度的要求越来越高，“李德仁办法”作为一种先进的数据处理技能理念，不光至今仍被广泛运用，其重要性还在不断添加。
从哲学视点来看，“李德仁办法”与系统集成思想密切相关。
系统思想和系统科学思想贯穿“我国航天之父”钱学森的终身，1954年，他写下《工程操控论》，将系统科学的办法运用于航天事业的实践。这种思想着重全体性、关联性和动态性，以为系统内各部分之间存在着相互效果和依靠联系。
“李德仁办法”正是将丈量学中的差错处理问题视为一个全体，经过归纳考虑丈量数据之间的相互联系，运用数学办法进行最优估量，以完结对整个丈量系统的准确重建。它体现了系统论中的全体优化和归纳剖析准则，经过迭代进程不断提高精度，终究到达对系统全体的最佳了解和描绘。
系统集成思想，是贯穿李德仁整个科研生计的相同法宝。
李德仁至今仍是斯图加特大学的一位传奇。6年博士课程，他想2年学完，处理丈量学的百年难题的博士论文，他仅用一年零四个月就用德文完结，辩论成果优异，并荣获1988年“汉莎航空丈量奖”。
1985年2月，李德仁以优异成果取得斯图加特大学博士学位央视新闻
3S集成，德国教师没想到
1989年，两德兼并，这一年，美国政治学者福山写下《前史的完结？》，向新自由主义山呼万岁。
1991年，海湾战役激战正酣，在“沙漠风暴”举动中，以美国为首的多国部队空袭伊拉克，在GPS支撑下的“处刑”向全球直播。
这一年，李德仁回国了。
他从未想过回国之外的选项， “我跟我的爱人，咱们俩很清楚，我国科学家要发挥你的能量，回国为自己的祖国做，是能够发挥到极致。”
回国后，李德仁接到榜首个任务——在有地雷的区域为我国和某邦邻鸿沟测图。
漫长的鸿沟线或隐于苍茫群山，或散布在险恶之地，如安在短时刻内敏捷摸清状况？假如要靠人腿去趟地雷，既吃力，又危险。
李德仁提出“把GPS放到飞机上”。运用“GPS空中三角丈量”技能，他很快完结了无须地上操控点（GroundControlPoints，指一组在地上上已知的准确方位）的鸿沟测图任务。
他的思路，依然是系统集成式的。
这次，是把全球卫星导航系统（GNSS，包含美国的GPS系统）、遥感技能（RS）、和地舆信息系统（GIS）三种既有技能进行集成，便是后来所说的“3S集成”。
原本，这三个“S”是分隔作业的，GNSS担任“点”，遥感担任“面”，先经过GNSS供给的方位数据来标定地上操控点，然后经过遥感技能高效率取得整个面的状况，终究在GIS系统上进行点面结合的数据剖析，并整合构成成果。
能不能三步并一步呢？难，但能够做到。首要是在当年的技能条件下，确保飞机在高速飞翔和照相时，机上不丢掉GPS信号。
时刻同步也是个大问题，GPS的原理是丈量信号从卫星到接纳器的传达时刻，核算出与每颗卫星的间隔，即使是细小的时刻差错也会谬以千里。
经过打破惯性导航与传感器集成的时刻同步与准确标定等关键技能，李德仁团队成功研宣布3S集成的航空遥感与低空无人机遥感数据获取与实时处理系统。
后来有一次，李德仁与阿克曼教授、格拉发伦特教授集会，两位德国教授在同一所大学供职，一个搞大地丈量，一个搞遥感，聊到“三S集成”，他们相视而笑，说，咱们两个为什么没有搞集成呢？
这或许是一个思想办法的问题。
一同，其时美西方对咱们长时刻约束，面临国内元器件欠好、系统差错偏大的问题，咱们习气了用软件的优势、系统的理论来将其校对，也应是重要因素。
1989，李德仁（左二）随导师王之卓（右三）拜访德国柏林工大学收取金博士奖。长江日报
方针分辩率：0.5米，3分钟
正对李德仁的办公桌，一幅“汶川地震唐家山堰塞湖三维晕渲地势图”在墙上挂了十几年，有一种发愤图强的意味。
2008年汶川地震时，其时美国有400颗卫星，咱们只要20颗，遥感卫星分辩率只要3米，获取榜首幅卫星印象花了36个小时，震中都找不到，耽误了名贵的救援时刻，“……咱们做了一辈子遥感，却不能满意抗震救灾的要求，咱们有愧呀！”
事实上，其时遥感技能依然在救灾中发挥了不小的效果，唐家山在地震中被削去一半，构成蓄水近3亿立方米的悬湖，一旦坍塌，将给绵阳等地几百万人带来巨大灾祸。究竟该怎么办，相关部分决议计划困难。
紧迫关头，李德仁自动请缨赶赴汶川，带领团队运用航空遥感对唐家山堰塞湖地势进行了扫描，依据数据剖析成果，他们以为唐家山堰塞湖虽险，但依然是安定的，能够用明渠导流的办法扫除危险。团队将这些数据呈报给抗震救灾指挥部，为正确处置险情供给了科学依据。
常常谈及此事，他的体现就像解放军的“火力缺少恐惧症”。
“2013年芦山地震时，获取榜首幅卫星印象时刻缩短到10个小时；可是2015年天津港爆破时，获取榜首幅卫星印象时刻依然花了12个小时，丢失了黄金救援时刻；”在2018年8月的第十六期钱学森论坛上，李德仁院士说道，“上一年（2017年）九寨沟地震时使用了无人机，获取图画缩短到4个小时。但这还不行……”
怎样才够呢？终究的方针是全球0.5米空间分辩率，3分钟时刻分辩率的遥感网络+亚米级的全球实时导航定位精度+通讯容量不低于600Gbps，支撑高速移动进程中的音视频通话才干和遥感印象的接纳才干的全球卫星通讯网络：通导遥（通讯、导航、遥感）一体。
今日，咱们对SpaceX的“星链”卫星互联网系统耳熟能详，也看到美国麦克萨科技（MaxarTechnologiesInc.）、行星实验室（PlanetLabs）和黑色天空（BlackSkyGlobal）等商业遥感公司的卫星在俄乌战场上发挥了重要效果，但通讯与遥感，两者仍是相对分裂的系统。
直到2022年12月，SpaceX提出将“星链”晋级为“星盾”，企图将通讯与遥感星座交融到一同，本年5月22日和6月29日，第一批20颗和第二批21颗“星盾”卫星发射升空。
在李德仁看来，在通遥交融方面，咱们并没有落后，反而想在前面，也走在前面。“咱们我国人不要因为曩昔落后，就习气性地看外国人做什么咱们就跟着做什么。作为一名真实有志趣的我国科学家，咱们能够进行立异引领，从0到1。”他说道，“通导遥一体”开展的思路，是他2006年最早在国际上提出的。
通导遥集成与我国院士“天团”
为什么要“通导遥一体”一体呢？
举个比如。非洲索马里有海盗，为了维护我国船舶安全飞行，咱们需求拍照图画。图画拍到往后，原来是要等遥感卫星从非洲上空转到我国的上空往后，信息才干传下来；传下来之后，再用核算机软件处理；处理完了，再经过通讯卫星传上去。一系列操作下来，8个小时曩昔了。
现在咱们计划把通讯卫星、导航卫星、遥感卫星结合在一同，再把处理这个数据的办法——人工智能送到天上去，几分钟就能够将信息送到用户手中，——依然是系统集成的思想，但规划、需求战胜的难题和需求调集的资源不可同日而语。
李德仁在十六期钱学森论坛上讲话《网信军民交融》2018年12月刊
主意提出后，一个我国“院士天团”进行了证明。
2017 年，我国工程院批复了“天基服务信息系统（PNTRC）开展战略研究”严重咨询项目。该项目以 17 位宇航、通讯、导航、遥感、信息范畴的两院院士为主干，以李德仁院士为项目组长。
其间，星基导航增强技能方面，请刘经南院士牵头；六合一体化网络通讯技能，请清华的陆建华院士牵头，他研发了灵活智能小卫星，能用自适应软件操控卫星运转轨迹；多源成像数据在轨处理技能由李德仁院士牵头，完结卫星监测地上改变，提取处理后限制传输，经过共用网络送到地上手机上；天基信息智能终端服务技能请龚健雅院士牵头；天基资源调度与网络安全请张军院士牵头，用曾经做飞机调度的经历来调度卫星；多载荷集成的一体化卫星渠道请航天科技集团的张庆君研究员牵头，完结新一代小型化自动化的一体化渠道；空六合一体化的非线性地球参阅结构构建由李建成院士牵头。
该项目证明天基信息实时服务系统建造方针、技能系统、可行性计划、运转服务形式，提出我国未来PNTRC 系统开展战略主张和建造路线图。
终究，李德仁院士呈送主张，分“三步走”，终究建成一整套“空天信息实时智能服务系统”：
榜首步，构建局域服务系统（大湾区、南海、海南、珠江、长江、黄河流域、京津冀）。发射50颗0.5m高分辩的低轨遥感/导航增强卫星（光学卫星25颗、合成孔径雷达（synthetic apertureradar，SAR）卫星25颗）和1~3颗地球停止轨迹高轨通讯卫星，构成初级星座，方针信息获取优于5分钟，实时导航定位精度为亚米级，具有90个波束掩盖全亚太，每个波束出向带宽最大1Gbps，入向200Mbps，点对点或播送，落地后经过5G上手机。
第二步，构建区域服务系统（我国及“一带一路”沿线）。发射150颗低轨通讯/导航增强卫星和150颗低轨多视点遥感卫星（具有星间通讯才干），构成中级星座，方针信息获取优于5分钟，实时导航定位精度为亚米级，具有自适应变带宽，单波束最高速率到达40Mbps。其间，低轨通讯卫星可依托国内具有星间链路的低轨通讯星座开展计划，如鸿雁、虹云等，并添加导航增强载荷。
第三步，构建全球服务系统。在我国6G低轨通讯卫星网络中布设500~1000颗低轨遥感卫星（具有星间通讯才干），空间分辩率优于0.5米，时刻分辩率优于3分钟，实时导航定位精度为亚米级，全网通讯容量不低于600Gbps，支撑高速移动进程中的音视频通话才干和遥感印象的接纳才干。
这个庞大的蓝图，现在落地到哪一步了呢？前文说到的长光卫星“吉林一号”星座，它的进程能够作为参阅。
篇幅所限，咱们再简略举个比如，讲一下李德仁院士地点的武汉大学和烟台市政府一同做的“东方慧眼”星座。
以下是“东方慧眼”星座“珞珈三号01星”运用“注视”功用拍照的两个实时视频：
注视视频数据有什么效果？
“咱们把相关信息提交给卫星，它就能够实时剖析捕捉出超速的轿车，盯梢机场的飞机运转状况。”
李德仁院士介绍，运用该项技能，现已剖析了尼日利亚卡洛市的车流量监控，昆明机场的静态动态飞机数量监测，“假如将来发射200到300颗卫星，就能够用于城市智能交通办理，或是机场的自动化办理。”
兰州三维实景展现
供给三维立体数据也是“珞珈三号01星”注视视频的“绝活”。李德仁院士展现了一张2月14日拍照并制作的我国西藏日喀则实景三维地图。画面右上角是连绵的土黄色的山，山脚下则是城市，每一栋修建都是立体的，不细心分辩会以为是航拍相片。
现在，“东方慧眼”星座已有4颗珞珈系列卫星成功发射，正在按既定节奏稳步推动，到2030年，将建成具有200+颗卫星的全球通导遥一体化服务系统。
除了“吉林一号”星座、“灵鹊”星座和“东方慧眼”星座之外，还有航天科工的“楚天”星座、航天科技的“高景一号”星座、航天雄图的“女娲”星座，都正在依照“通导遥一体、空六合一体”的顶层规划快速推动，与麦克萨科技（MaxarTechnologiesInc.，谷歌地球供货商）、行星实验室（PlanetLabs）、黑色天空（BlackSkyGlobal）、卫星逻辑（Satellogic）、五车二（CapellaSpace）、冰眼（ICEYE）等美国和西方主导的商业遥感公司开端捉对厮杀。
美国卫星看航母是任务，我国卫星看航母是顺带
再共享一个调查，2022年2月俄乌抵触迸发前后，是这些西方遥感卫星公司在本钱商场上的前史高光时刻。
黑天、卫星逻辑和行星实验室分别在2021年末和2022年头上市或从头上市，成果“出道即巅峰”，股价一路下滑至今，老牌巨子麦克萨略微好些，不过也是继续亏本，2022年末放风私有化后大涨一波后退市，随后裁人。
有报道说，2022年5月，美国国家侦查局（NRO）向上述三家商业遥感卫星公司授出“前史性大单”，总金额至少超越40亿美元。但也只是40亿美元，罢了，——他们的客户首要来自政府机构、情报机构、军事部分。
因为西方全体缺少实体制作和基建才干，除了服务战场之外，西方的航天遥感根本是“眼高手低”的，——漫天卫星盯着俄罗斯，却阻止不了加州年年迸发的山火，便是明证。
因而，在俄乌战役迸发带来的大单，便是相关企业幻想空间的天花板，随后便是“利好出尽是利空”的剧本。
美国卫星看航母是任务，我国卫星看航母是顺带。
相同在2021年下半年的时刻点上，习近平总书记在致首届斗极规划运用国际峰会的贺信中指出，当时全球数字化开展日益加速，时空信息、定位导航服务成为重要的新式根底设施。
以天空地对地观测与斗极卫星导航为代表的空间信息根底设施，以 5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通讯网络根底设施；以人工智能、云核算、区块链等为代表的新技能根底设施，以数据中心、智能核算中心为代表的算力根底设施等“新基建”，将互为支撑。一同，“新基建”将与传统根底设施交融，支撑后者转型晋级，从而构成的交融根底设施，如智能交通根底设施、才智动力根底设施等，共同为我国经济的“双循环”和人类命运共同体赋能。
这又是一个更大层面的“系统集成”，不光在于不同层面的根底设施子系统的集成，更在于与现有人类经济和社会系统的耦合，限于篇幅，咱们往后有适宜时机再打开。
信息根底设施技能系统的演进路线图孙凝晖：新一代信息根底设施的考虑
西方工业革命以来，为全球带来了帆海、铁路、电力、电报、航空、电话、互联网等一系列根底设施，可是，近20年来，西方主导的大规划建造简直阻滞。以这些根底设施的存量现状来看，大规划更新、晋级和新建需求巨大，我国的移动互联网企业、新动力企业和工程企业正在敏捷添补这些商场。
这就像唐古拉山、祁连山脉最高峰和京西东灵山，肯定海拔根本都是2000多米。唐古拉山之所以能有6000多米的海拔是因为它在青藏高原上，而祁连山脉是在黄土高坡上，京西东灵山是在河北平原上，它们的差异在于，起点不相同。
从这个视点看，中美两国尽管都快速开展商业航天，两个系统却根植在不同规划的根底之上，客观来说，咱们现在正在敏捷追近，尽管整体还稍弱一些，可是，咱们的上限彻底不同。
当然，假如美国商业航天企业乐意为人类命运共同体服务，乐意与我国基建才干协作，那又是一件节省全人类资源的大好事。
说究竟，科技不该只着眼于竞赛，更应该服务于全人类的前进。当美国卫星技能更多被运用于军事而非民生，当美国方针层面益发热衷于对我国筑墙，是否偏离了科技的初心?
当我国人开端把握最先进的卫星技能，咱们能否在科技伦理上相同引领国际?
巡天遥看一千河，只争朝夕。
